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摘要：工业废水的处理虽然早在19世纪末已经开始，并且在随后的半个世纪进行了大量的试验研究和生产实践，但是由于许多工业废水成分复杂，性质多变，至今仍有一些技术问题没有完全解决。文中就工业废水处理方法进行一下分析探讨。
关键词：工业废水；A2/O工艺；层状双氢氧化物；改性Fenton
中图分类号：S141.8文献标识码： A
引言
工业废水是指工业生产过程中产生的废水!污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。因此，对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。
一、化工污水特点
化工产品生产过程中产生的废水表现为：有机物浓度高、含盐量高、色度高、难降解化合物含量高、治理难度大。某化工园区污水处理厂收集的废水大部分为工业废水，并有少量的生活污水；工业废水与生活污水水量的比例约为5-6∶1，主要污染源大部分属于精细化工行业。
二、A2/O工艺
（一）、A/O系列生物脱氮系统及基本原理
污水中含氮有机化合物经异氧细菌作用分解成NH3-N，在好氧条件下，由于亚硝酸盐和硝酸菌的作用，氧化生成亚硝酸氮（NO2-N）和硝酸氮（NO3-N），称为硝化过程。影响硝化过程的主要因素有：污泥、pH、温度及溶解氧。在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌的作用，在氢供给体充分的条件下，将NO2-N和NO3-N还原成N2，排入空气中，同时有机物分解，称为脱硝过程，最后达到脱氮。影响脱硝的主要因素有：适当的缺氧条件、氢供给体（有机碳源）、pH、温度等。
（二）、A/O系列生物除磷系统及基本原理
在厌氧池中，由沉淀池回流的活性污泥，一旦处于厌氧状态，其中的磷即以正磷酸盐的形式释放到混合液中，进入好氧池。处于好氧状态时，又将混合液中的正磷酸盐大量吸收到活性污泥中，污水中的含磷量降低。经过二次沉淀池固液分离后，将含磷的剩余污泥排出，达到除磷和去除BOD的目的。
生物除磷可分为三个阶段，即：细菌的压抑放磷、过度积累和奢量吸收磷。要使磷过度积累和奢量吸收，首先要将细菌细胞置于不利的生活条件（压抑状态）下，使细菌体内积聚的磷释放出来。在A/O系统中，当活性污泥处于短时间的厌氧状态时，贮磷菌把贮存的聚磷酸盐进行分解、提供能量，并大量吸附污水中的BOD、释放磷（聚磷酸盐水解为正磷酸盐），使污水中BOD下降，磷含量提高；在好氧阶段，微生物利用被氧化分解所获得的能量，大量吸附在厌氧阶段释放的磷和原污水中的磷，完成磷的过度积累和最后的奢量吸收，在细胞体内合成聚磷酸盐而存贮起来，从而达到去除BOD和磷的目的。
（三）、深度生化处理工艺
比较适用的深度生化处理工艺有：膜生物反应器（MBR）、移动床生物反应器（MBBR）、曝气生物滤池（BAF）等。以下详细介绍一下曝气生物滤池（BAF）法工艺。
曝气生物滤池（简称BAF）结合了生物接触氧化功能与过滤功能于一身的水处理工艺，是一种高负荷淹没式固定床三相反应器。目前，曝气生物滤池工艺已被广泛应用于市政、中石化炼油废水的深度处理中，如中石化塔河分公司、中石化西安分公司、中石化清江分公司、山东聊城污水处理厂等等，该工艺彻底解决了低浓度废水处理中处理效率和安全性问题，处理效率高、工艺安全稳定，在工程上和经济上具有可行性。
三、层状双氢氧化物处理技术
（一）、降解工业废水中的金属离子
目前，LDH在工业废水中最主要的应用借助即时合成法降解工业废水中的Zn2+、Cu2+、Ni2+等金属离子。樊明德等合成了Mg/Al层状化合物，用于降解废水中的Cu2+，在pH值8．0～11．0，去除率达99%以上。X射线衍射分析证明，废水中Cu2+以Cu/Mg/Al三元层状双氢氧化物沉淀的形式被去除。
（二）、降解工业废水中的有机染料
大部分工业废水中排放的有机染料分子均为阴离子型染料。例如酸性大红GＲ、胭脂红、刚果红等。因此，该去除原理与金属离子的去除类似。庆承松等先后对上述类型有机染料进行了降解实验。在pH＞9，反应时间为2h时，均得到了较高的降解率。
（三）、降解工业废水中的芳香族化合物
一般而言，废水中的芳香族化合物如苯酚、氯酚等物质均有较大毒性。普通LDH对其吸附不够彻底，因此需要对LDH结构进行改造，将十二烷基磺酸根引入层间，制得有机LDH，其表面由亲水性变为疏水性，使有机类污染物的去除得到了较大的加强。实验证明这种有机LDH对水体中有机类污染物的亲和力大大的增加，吸附动力学曲线符合拟二级动力学方程。
四、改性Fenton处理技术
虽然经过几十年的努力，我国造纸废水处理技术已经有点处理扩展为面处理，形成了一些的深度处理技术，如絮凝沉淀法，生物塘法，催化氧化法等，但是这些技术均存在一定的缺陷，仍然無法改变当前造纸废水重度污染的现状。本节对传统的Fenton处理技术进行改性，减少造纸废水深度处理成本，减少废水处理过程中的污泥量，防止深度处理过程造成二次污染。
（一）、实验部分
1、废水水质特征
废水来自某造纸企业废水处理排放口，废水水质为：pH值6～7，CODcr250-300，色度150倍。
2、测试指标和测试方法
pH：FE20型精密pH计，CODcr：重铬酸钾氧化法;色度：铂钴比色法。
3、实验步骤
（1）采用常规Fenton处理工艺对造纸废水进行深度处理，药剂加药量按照理论计算值进行添加，研究反应时间与废水COD变化之间的关系；（2）在反应过程中添加黑色氧化镍作催化剂，研究反应时间、双氧水加入量与废水COD之间的关系。（3）采用超声波辅助，研究超声波辅助的条件下，反应时间、双氧水加入量与废水COD之间的关系。（4）采用超声波辅助催化，在镍催化的条件下研究反应时间、双氧水加入量与废水COD之间的关系。
（二）、实验结果和讨论
由图1可以看出，随着时间的增加，废水COD逐渐降低，当反应时间为2.5h时，废水COD基本趋于稳定状态。并且由图1还可以看出，随着时间的增加，COD的去除率逐渐降低。说明Fenton对造纸废水的深度处理效果较明显，能够在短时间内产生氧化性极强的HO-，这些自由基能够迅速的氧化废水中的有机物，达到净化水质的目的。采用该工艺对造纸废水进行深度处理，处理后废水COD能够在50mg/L以下，处理效果较显著。
图1 Fenton处理效果与时间关系
向造纸废水中加入50mg/L的硫酸镍作催化剂，反应时间为2.5h，研究采用该改性Fenton法进行造纸废水深度处理与常规Fenton处理工艺之间的区别。并观察在FeSO4·7H2O的添加量为19mmol/L，H2O2的添加量为13mmol/L的条件下，硫酸镍加入量与Fenton反应时间之间的关系，实验结果如图2所示。
图2 硫酸镍添加浓度与反应时间关系
采用Fenton处理工艺能够有效的对造纸废水进行深度处理，处理后废水COD达到60mg/L以下。采用硫酸镍作催化剂能够有效的降低双氧水及硫酸亚铁的使用量，但是硫酸镍对废水的反应时间影响效果不是很明显。超声辅助能够有效的提高Fenton的反应效率，大大降低废水的反应时间。
结束语
水资源缺乏是全球性问题，经过处理后的废水可以二次利用，随着科技的进步，废水处理技术越来越完善，废水二次利用的数量和领域日益扩大。目前我国工业废水处理还处于大力发展阶段，所面临的环境污染压力大，并且随着国民经济提高和城市化建设日益加快，工业废水排放量会持续增长。
参考文献
[1]黄霞.水处理工程[M].北京：清华大学出版社，1985
[2]李思，邢海营，张金辉，等.活性炭吸附技术处理印染废水的研究进展［J］.当代化工，2013,42（7）：955.
关键词：工业废水；A2/O工艺；层状双氢氧化物；改性Fenton
中图分类号：S141.8文献标识码： A
引言
工业废水是指工业生产过程中产生的废水!污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。因此，对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。
一、化工污水特点
化工产品生产过程中产生的废水表现为：有机物浓度高、含盐量高、色度高、难降解化合物含量高、治理难度大。某化工园区污水处理厂收集的废水大部分为工业废水，并有少量的生活污水；工业废水与生活污水水量的比例约为5-6∶1，主要污染源大部分属于精细化工行业。
二、A2/O工艺
（一）、A/O系列生物脱氮系统及基本原理
污水中含氮有机化合物经异氧细菌作用分解成NH3-N，在好氧条件下，由于亚硝酸盐和硝酸菌的作用，氧化生成亚硝酸氮（NO2-N）和硝酸氮（NO3-N），称为硝化过程。影响硝化过程的主要因素有：污泥、pH、温度及溶解氧。在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌的作用，在氢供给体充分的条件下，将NO2-N和NO3-N还原成N2，排入空气中，同时有机物分解，称为脱硝过程，最后达到脱氮。影响脱硝的主要因素有：适当的缺氧条件、氢供给体（有机碳源）、pH、温度等。
（二）、A/O系列生物除磷系统及基本原理
在厌氧池中，由沉淀池回流的活性污泥，一旦处于厌氧状态，其中的磷即以正磷酸盐的形式释放到混合液中，进入好氧池。处于好氧状态时，又将混合液中的正磷酸盐大量吸收到活性污泥中，污水中的含磷量降低。经过二次沉淀池固液分离后，将含磷的剩余污泥排出，达到除磷和去除BOD的目的。
生物除磷可分为三个阶段，即：细菌的压抑放磷、过度积累和奢量吸收磷。要使磷过度积累和奢量吸收，首先要将细菌细胞置于不利的生活条件（压抑状态）下，使细菌体内积聚的磷释放出来。在A/O系统中，当活性污泥处于短时间的厌氧状态时，贮磷菌把贮存的聚磷酸盐进行分解、提供能量，并大量吸附污水中的BOD、释放磷（聚磷酸盐水解为正磷酸盐），使污水中BOD下降，磷含量提高；在好氧阶段，微生物利用被氧化分解所获得的能量，大量吸附在厌氧阶段释放的磷和原污水中的磷，完成磷的过度积累和最后的奢量吸收，在细胞体内合成聚磷酸盐而存贮起来，从而达到去除BOD和磷的目的。
（三）、深度生化处理工艺
比较适用的深度生化处理工艺有：膜生物反应器（MBR）、移动床生物反应器（MBBR）、曝气生物滤池（BAF）等。以下详细介绍一下曝气生物滤池（BAF）法工艺。
曝气生物滤池（简称BAF）结合了生物接触氧化功能与过滤功能于一身的水处理工艺，是一种高负荷淹没式固定床三相反应器。目前，曝气生物滤池工艺已被广泛应用于市政、中石化炼油废水的深度处理中，如中石化塔河分公司、中石化西安分公司、中石化清江分公司、山东聊城污水处理厂等等，该工艺彻底解决了低浓度废水处理中处理效率和安全性问题，处理效率高、工艺安全稳定，在工程上和经济上具有可行性。
三、层状双氢氧化物处理技术
（一）、降解工业废水中的金属离子
目前，LDH在工业废水中最主要的应用借助即时合成法降解工业废水中的Zn2+、Cu2+、Ni2+等金属离子。樊明德等合成了Mg/Al层状化合物，用于降解废水中的Cu2+，在pH值8．0～11．0，去除率达99%以上。X射线衍射分析证明，废水中Cu2+以Cu/Mg/Al三元层状双氢氧化物沉淀的形式被去除。
（二）、降解工业废水中的有机染料
大部分工业废水中排放的有机染料分子均为阴离子型染料。例如酸性大红GＲ、胭脂红、刚果红等。因此，该去除原理与金属离子的去除类似。庆承松等先后对上述类型有机染料进行了降解实验。在pH＞9，反应时间为2h时，均得到了较高的降解率。
（三）、降解工业废水中的芳香族化合物
一般而言，废水中的芳香族化合物如苯酚、氯酚等物质均有较大毒性。普通LDH对其吸附不够彻底，因此需要对LDH结构进行改造，将十二烷基磺酸根引入层间，制得有机LDH，其表面由亲水性变为疏水性，使有机类污染物的去除得到了较大的加强。实验证明这种有机LDH对水体中有机类污染物的亲和力大大的增加，吸附动力学曲线符合拟二级动力学方程。
四、改性Fenton处理技术
虽然经过几十年的努力，我国造纸废水处理技术已经有点处理扩展为面处理，形成了一些的深度处理技术，如絮凝沉淀法，生物塘法，催化氧化法等，但是这些技术均存在一定的缺陷，仍然無法改变当前造纸废水重度污染的现状。本节对传统的Fenton处理技术进行改性，减少造纸废水深度处理成本，减少废水处理过程中的污泥量，防止深度处理过程造成二次污染。
（一）、实验部分
1、废水水质特征
废水来自某造纸企业废水处理排放口，废水水质为：pH值6～7，CODcr250-300，色度150倍。
2、测试指标和测试方法
pH：FE20型精密pH计，CODcr：重铬酸钾氧化法;色度：铂钴比色法。
3、实验步骤
（1）采用常规Fenton处理工艺对造纸废水进行深度处理，药剂加药量按照理论计算值进行添加，研究反应时间与废水COD变化之间的关系；（2）在反应过程中添加黑色氧化镍作催化剂，研究反应时间、双氧水加入量与废水COD之间的关系。（3）采用超声波辅助，研究超声波辅助的条件下，反应时间、双氧水加入量与废水COD之间的关系。（4）采用超声波辅助催化，在镍催化的条件下研究反应时间、双氧水加入量与废水COD之间的关系。
（二）、实验结果和讨论
由图1可以看出，随着时间的增加，废水COD逐渐降低，当反应时间为2.5h时，废水COD基本趋于稳定状态。并且由图1还可以看出，随着时间的增加，COD的去除率逐渐降低。说明Fenton对造纸废水的深度处理效果较明显，能够在短时间内产生氧化性极强的HO-，这些自由基能够迅速的氧化废水中的有机物，达到净化水质的目的。采用该工艺对造纸废水进行深度处理，处理后废水COD能够在50mg/L以下，处理效果较显著。
图1 Fenton处理效果与时间关系
向造纸废水中加入50mg/L的硫酸镍作催化剂，反应时间为2.5h，研究采用该改性Fenton法进行造纸废水深度处理与常规Fenton处理工艺之间的区别。并观察在FeSO4·7H2O的添加量为19mmol/L，H2O2的添加量为13mmol/L的条件下，硫酸镍加入量与Fenton反应时间之间的关系，实验结果如图2所示。
图2 硫酸镍添加浓度与反应时间关系
采用Fenton处理工艺能够有效的对造纸废水进行深度处理，处理后废水COD达到60mg/L以下。采用硫酸镍作催化剂能够有效的降低双氧水及硫酸亚铁的使用量，但是硫酸镍对废水的反应时间影响效果不是很明显。超声辅助能够有效的提高Fenton的反应效率，大大降低废水的反应时间。
结束语
水资源缺乏是全球性问题，经过处理后的废水可以二次利用，随着科技的进步，废水处理技术越来越完善，废水二次利用的数量和领域日益扩大。目前我国工业废水处理还处于大力发展阶段，所面临的环境污染压力大，并且随着国民经济提高和城市化建设日益加快，工业废水排放量会持续增长。
参考文献
[1]黄霞.水处理工程[M].北京：清华大学出版社，1985
[2]李思，邢海营，张金辉，等.活性炭吸附技术处理印染废水的研究进展［J］.当代化工，2013,42（7）：955.