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摘要：廢水是社會經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)生活進步的產(chǎn)物，其對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。廢水中的病原體污染、耗氧污染物、有毒污染物都會對生產(chǎn)生活造成威脅。利用化學工藝進行廢水處理可以高效地降低污染廢水的排放量，保護生態(tài)環(huán)境。化學工藝處理廢水的技術類型多樣，電化學技術、聲化學技術、微波化學技術都能夠?qū)U水進行高效處理，且不容易形成二次污染。主要針對化學工藝在廢水處理中的應用進行研究。

關鍵詞：化學工藝；廢水處理；低碳環(huán)保

生產(chǎn)廢水、生產(chǎn)污水是廢水的主要種類，廢水對生態(tài)環(huán)境的危害十分嚴重，需要選擇科學高效的方式對廢水進行處理，降低廢水對生態(tài)環(huán)境的危害。其中，化學工藝就是處理廢水的主要技術之一。在進行廢水處理時根據(jù)廢水不同的狀態(tài)與性質(zhì)選擇合適的化學工藝處理技術。

1廢水的種類與危害

廢水主要是指人們在生活生產(chǎn)中排水的水體以及徑流雨水的總稱，廢水包括生活污水、工業(yè)廢水與流入排水管渠等其他無用水。通常是指經(jīng)過一定技術處理后無法再次循環(huán)利用的水體。生活污水是人們生活中使用過并且被生活廢料所污染的水質(zhì)，生活污水通常不具有有毒物質(zhì)，但是卻十分適合微生物的繁殖，帶有一定的病原體，對人體有一定的危害；工業(yè)廢水是在經(jīng)濟生產(chǎn)行為中所形成的廢水，包括生產(chǎn)廢水、生產(chǎn)污水，其中生產(chǎn)廢水是在工業(yè)生產(chǎn)過程中沒有直接參與生產(chǎn)工藝，沒有被生產(chǎn)原料、半成品等原料污染的水體。生產(chǎn)污水是指在工業(yè)生產(chǎn)中直接參與形成，并且被生產(chǎn)原料、半成品等原料污染的水體。廢水對生態(tài)環(huán)境有著嚴重的威脅，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1病原體污染

生活污水、屠宰場、醫(yī)院等場所排出的廢水往往帶有大量的病原體，例如病毒、寄生蟲等。水體在遭受病原體的污染后則會傳播疾病，霍亂、病毒性肝炎等都是病原體傳染的常見疾病。病原體污染物在水體中數(shù)量龐大、存活時間長、繁殖速度快、容易產(chǎn)生抗藥性，難以徹底滅絕。

1.2耗氧污染物

工業(yè)廢水中常常含有大量的碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂等，這些物質(zhì)漂浮或溶解在廢水中，可以通過微生物的生物化學作用進行分解，而在分解中需要耗費氧氣，因此被稱為耗氧污染物。這一污染物會導致水中溶解氧含量降低，對魚類和其他生物的正常生長造成影響。如廢水中的溶解氧被消耗完畢，則有機物進行厭氧分解，形成硫化氫、硫醇等異味氣體，造成水質(zhì)進一步惡化。

1.3有毒污染物

有毒污染物主要是指進入生物體后能夠累積到一定數(shù)量并且使得水體組織出現(xiàn)生化與生理功能變化，導致病理狀態(tài)，甚至威脅到生命。有毒污染物主要包括：（1）重金屬汞、鎘、鉛、鈷、鋇等元素，其中重金屬汞、鎘、鉛的危害極大，并且不易在自然界小時，會被食物鏈吸收富集，甚至直接作用于人體引發(fā)疾病；（2）無機陰離子中的亞硝酸根離子；（3）有機物質(zhì)，如酚類化合物、苯酚等，毒性極高。

1.4石油污染物

石油污染物的污染是水體污染的重要原因之一，尤其是近海水域和河口水域。石油是烷烴、芳香烴的混合物，進入水體后會產(chǎn)生多方面的危害。例如，在水體上形成油膜，影響水體復氧作用進行。如黏附在魚鰓上會導致魚類窒息；如黏附在藻類、浮游類生物上會導致生物死亡。

2化學工藝在廢水處理中的應用

2.1化學工藝在廢水處理中的原則

廢水類型多樣，在運用化學工藝進行廢水處理時需要嚴格遵循相關原則，以保證化學技術應用的合理性與科學性，避免造成廢水的二次污染。

2.1.1要遵循條件利用原則

在運用化學工藝進行廢水處理時要了解廢水的構(gòu)成、廢水的性質(zhì)、主要污染物的化學性質(zhì)、具體含量，并且在這一基礎上對企業(yè)排放的廢水進行分流處理，利用現(xiàn)有條件盡可能地提升廢水處理效果。

2.1.2廢水分類處理原則

不同類型廢水中所含的物質(zhì)均有所不同。如不同種類的廢水進行混合則會產(chǎn)生不同的化學反應，造成二次污染。基于此，為了避免廢水混合造成的二次污染，在廢水出來的過程中需要對廢水進行分類處理，針對不同類別的廢水選擇合適的化學工藝進行處理。

2.1.3廢水分離處理原則

在利用化學工藝處理廢水時，需要將廢水與居民生活用水進行嚴格的獨立分離處理，避免在廢水排放處理的過程中對居民生活用水造成污染。

2.2化學工藝在廢水處理中的應用

2.2.1電化學技術在廢水處理中的應用

電化學技術即為在特定的電化學反應設備中，通過設計得出的電極反應以及由此出現(xiàn)的一系列化學反應、電化學過程，使得廢水中的污染物進行降解轉(zhuǎn)化。電化學技術處理廢水的裝置設備相對簡易，占地面積小，日常使用維護成較低，能有效避免廢水處理后的二次污染，可控性良好，十分適合工業(yè)自動化過程。電化學處理技術不會受到生物毒性的影響，因此可以作為高毒性、高腐蝕性有機物的處理技術，也可以作為生物處理技術的預處理，使得高毒性的大分子化解為小分子有機物，提高生物處理技術效率。電化學技術還可以將電子作為化學反應劑，以電場能為反應推動力，不需要額外使用化學試劑，從而避免二次污染的出現(xiàn)[2]。常見的電化學處理技術主要有：①電絮凝法。利用廢水在直流電的影響下，鐵或鋁陽極失去電子后溶解在水中形成鐵離子或鋁離子，經(jīng)過水解后形成氫氧化鐵與氫氧化亞鐵等微絮體就能夠起到絮凝的作用，吸附水中的污染物。在電解過程中陽極所形成的中間產(chǎn)物，如原子態(tài)氧、羥自由基等，對廢水的有機污染物也能夠起到一定的降解作用。廢水中污染物質(zhì)顆粒被極化、電泳，并且在兩極形成強氧化與強還原反應，使得水溶性污染物被還原或氧化為低毒、無毒物質(zhì)。②電化學氧化法。電化學氧化法使得廢水在電極上形成直接或間接的電化學反應，從而消除廢水中的有害物質(zhì)。電化學氧化法可以分為直接電解與間接電解：直接電解是指污染物在電極上直接被化學氧化或還原能去除。直接電解包括陽極過程與陰極過程，陽極過程是指廢水中污染物在陽極表面氧化、轉(zhuǎn)化為低毒性的物質(zhì)，去除污染物。陰極過程即為廢水中的污染物在陰極表面還原被去除；而間接電解則是電化學形成的氧化還原物質(zhì)作為反應劑，使得污染物轉(zhuǎn)化成為低毒性物質(zhì)[3]。間接電解分為可逆過程與不可逆過程。可逆過程是指氧化還原物在電解過程中可以通過電化學再生以及循環(huán)利用；而不可逆過程是指通過不可逆電化學反應所形成的物質(zhì)，例如強氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽、過氧化氫等物質(zhì)氧化的過程。例如，在印染廢水的處理中電化學氧化法就有著無可比擬的優(yōu)勢。印染廢水的水量大、色度深、水質(zhì)復雜，同時其中的高濃度懸浮物質(zhì)與膠質(zhì)固體會阻礙電化學反應，使得電化學反應困難。而使用電化學氧化法則能夠有效處理印染廢水。Kim[1]所設計的流化床生物膜-化學絮凝-電化學氧化法的化學工藝組合能夠有效處理印染廢水，COD去除率高達95.6%，色度去除率高達98.6%。

2.2.2聲化學技術在廢水處理中的應用

聲化學主要是運用超聲波加速化學反應，提升產(chǎn)率的一項技術。聲化學技術處理廢水是利用超聲空化效應所帶來的高溫高壓，使得污染物在這一狀態(tài)下全部氧化降解。生化學技術處理廢水的效率優(yōu)勢明顯，但反應裝置較為復雜，并且有高溫引起廢水溫度上升，使得聲化學技術廢水處理的冷卻系統(tǒng)復雜，從而提升了廢水處理成本。超聲技術處理廢水中的有機污染物的整體反應過程與有機物高溫焚燒處理過程十分接近，但該技術會把污染物從水中進行富集處理，也不會被有機物種類與品種所影響，是一種處理廢水有機污染物的高效方法。例如，聲化學技術在處理油氣田廢水時就是在頻率處于16~100MHz的聲波影響下，液體在極端狀態(tài)下形成自由基，在對廢水污染物進行氧化破壞的同時超聲波在液體介質(zhì)中形成“空化現(xiàn)象”，“空化現(xiàn)象”即為超聲波的周期性波動，對液體介質(zhì)產(chǎn)生收縮舒張作用，使得空化氣泡出現(xiàn)、增大最后崩潰，“空化現(xiàn)象”的過程在10μs內(nèi)全部完成，氣泡在崩潰的瞬間周圍空間形成瞬間高溫與高壓，釋放巨大能量以消除廢水中的有害物質(zhì)[4]。聲化學技術降解消除廢水中的有害物質(zhì)十分有效，尤其對于高濃度難降解的，有機污染濃度高的廢水能夠起到理想的作用。聲化學技術不僅可以單獨使用還能夠與其他廢水處理工藝結(jié)合使用，具有良好的發(fā)展前景。然而聲化學技術處于廢水仍然處理初步研究階段，還需要進一步考慮其實用性與協(xié)同性。

2.2.3微波化學技術在廢水處理中的應用

微波化學技術是廢水處理中的創(chuàng)新技術之一，是一種可以廣泛應用的廢水處理技術。微波化學廢水處理技術相對于傳統(tǒng)廢水處理技術其創(chuàng)新之處在于“極性分子理論”，利用微波對水中的不同物質(zhì)進行選擇性分子加溫，使得水中物質(zhì)的分子被選擇性的加溫，直至超過1400℃高溫，進而有力推動廢水中物質(zhì)的催化、固體的凝聚作用，以達到處理廢水污染物質(zhì)的目的。微波對廢水中的重金屬分子具有強烈的吸附與凝聚作用，對水中的有機物質(zhì)具有一定的氧化破壞效果、還原效果以及滅菌效果[5]。微波化學技術的優(yōu)勢在于水中的物質(zhì)分子在被微波處理后能夠把微波能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑫r不會將新的污染物帶入廢水中，進一步節(jié)約了微波化學處理技術的綜合耗能。微波化學處理后的廢水可以全部實現(xiàn)回收使用，從而全面實現(xiàn)廢水處理的高效性、環(huán)保性與節(jié)能性。

3結(jié)束語

總的來說，在未來社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，廢水處理技術的發(fā)展方向必然是低碳環(huán)保節(jié)能。如何進一步提升廢水處理的技術，實現(xiàn)綠色、高效、環(huán)保、節(jié)能是廢水處理中需要高度關注的問題。只有做到綠色低碳廢水處理才能夠使得廢水處理更好的服務生產(chǎn)生活。化學工藝憑借著其技術優(yōu)勢已經(jīng)被普及應用在廢水處理中，電化學技術、聲化學技術、微波化學技術都能夠?qū)U水進行高效處理，保護生態(tài)環(huán)境。

參考文獻

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作者:王金輝 單位:南水北調(diào)中線干線工程建設管理局河南分局