化工企業(yè)廢水處理現(xiàn)狀分析及治理建議
發(fā)布日期：2018-04-09 點(diǎn)擊：904
摘要：在對化工企業(yè)調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析了目前化工廢水的主要污染特征和治理現(xiàn)狀�？偨Y(jié)了化工行業(yè)污水治理近年來的特點(diǎn)和發(fā)展走勢，對存在的不足進(jìn)行剖析，并提出相關(guān)建議。增強(qiáng)園區(qū)合作、強(qiáng)化清潔生產(chǎn)、優(yōu)化處理工藝流程、利用科技創(chuàng)新實(shí)行對化工廢水的綜合防治，是實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。
0引言
作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的風(fēng)向標(biāo)，化工尤其是精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)占國民經(jīng)濟(jì)的比例因經(jīng)濟(jì)效益突出一直居高不下，但與化工產(chǎn)業(yè)高度發(fā)展相伴而來的還有大量的廢棄物。以2013年為例，全國化工廢水（僅包括化學(xué)原料和化學(xué)制品制造、醫(yī)藥制造及化學(xué)纖維制造業(yè)）排放總量高達(dá)35.7億t，占全國工業(yè)廢水排放量的17%。另外，化工廢水具有污染物濃度高、生物毒性大、難降解等特點(diǎn)，是國內(nèi)外污水處理界公認(rèn)的難題[1-2]，造成一定的環(huán)境污染和環(huán)境隱患。為了研究化工廢水處理現(xiàn)狀，筆者走訪了南通某國家級精細(xì)化工園區(qū)，通過發(fā)放調(diào)查表、查閱園區(qū)環(huán)評文件、與企業(yè)直接交流等方式收集化工企業(yè)廢水治理的第一手現(xiàn)狀資料，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，并系統(tǒng)地提出相關(guān)改進(jìn)化工廢水治理的建設(shè)性建議。
1園區(qū)各化工企業(yè)生產(chǎn)及污染治理的現(xiàn)狀調(diào)研
該園區(qū)化工企業(yè)以農(nóng)藥、醫(yī)藥生產(chǎn)、高分子材料為主，現(xiàn)有專業(yè)化工生產(chǎn)企業(yè)逾百家，在產(chǎn)企業(yè)88家，其中不乏上市公司及其控股企業(yè)，世界五百強(qiáng)投資企業(yè)等。具體進(jìn)園企業(yè)結(jié)構(gòu)比例見圖1。本次調(diào)研走訪了約60家企業(yè)，概況總結(jié)的化工廢水處理現(xiàn)狀具有一定的代表意義。
圖1該園區(qū)企業(yè)類型結(jié)構(gòu)組成
1.1化工廢水主要污染特征分析
本次調(diào)研主要內(nèi)容和結(jié)果見表1。調(diào)研情況表明，企業(yè)普遍存在排污量大，企業(yè)廢水排放量在200～1000t/d之間的企業(yè)數(shù)占調(diào)查總數(shù)的43%，其中有8家企業(yè)排污量超過1000t/d。化工企業(yè)不僅排污量大，污染物濃度也普遍較高。處理前COD質(zhì)量濃度在1000～2000mg/L的企業(yè)占比為27%，大約有50%的企業(yè)的污水COD質(zhì)量濃度在4000～8000mg/L，此外還有22%的企業(yè)污水COD質(zhì)量濃度超過10000mg/L，進(jìn)水COD濃度高給污染治理帶來很大難度。
表1調(diào)研主要內(nèi)容和結(jié)果
在污染物特征上，化工廢水的特征污染物跟企業(yè)產(chǎn)品有很大關(guān)系。該園區(qū)農(nóng)藥、醫(yī)藥及化學(xué)中間體企業(yè)比例約占1/3，其他企業(yè)分別從事染料、涂料、塑膠助劑、化學(xué)試劑制造等。由于生產(chǎn)中涉及合成、萃取、蒸餾等多個環(huán)節(jié)，又引入了溶劑、助劑和催化劑等，因此絕大多數(shù)企業(yè)產(chǎn)生的廢水中存在超過5種以上有毒特征污染物。其中不泛國家水體優(yōu)先污染物名單中所涉及的甲苯、氯苯、硝基苯、苯胺等劇毒物質(zhì)，涉及高鹽廢水的企業(yè)占89%。
從對園區(qū)調(diào)研情況來看，精細(xì)化工廢水確實(shí)普遍存在廢水量大、污染物濃度高、有毒有害物質(zhì)含量高、部分為高鹽廢水的特點(diǎn)，以上特點(diǎn)給廢水的治理帶來較大的難度。
1.2主要污染治理方法現(xiàn)狀
園區(qū)雖然設(shè)有污水集中處理單位，但各企業(yè)往往有自己獨(dú)立的污水處理工藝，且絕大多數(shù)化工企業(yè)設(shè)計(jì)的工藝流程為：先利用物化工藝預(yù)處理后，再進(jìn)行生化處理的工藝流程。在化工企業(yè)中，被調(diào)研的企業(yè)往往設(shè)有3道以上預(yù)處理工序，常見的預(yù)處理包括隔油池、混凝池、氣浮池、三效蒸發(fā)器、鐵碳微電解裝置、Fenton塔、高級氧化等�；U水主體往往也采用生化工藝，但較生活污水的生化工藝不同，化工廢水應(yīng)用生化工藝常表現(xiàn)為池單體數(shù)量多、停留時間長。工藝往往為多個生化池的串聯(lián)，而且生化工藝部分的水力停留時間平均停留時間在40h以上。即便如此，為了確保達(dá)標(biāo)排放，生化處理后往往還設(shè)有混凝裝置、砂濾罐、脫氮裝置等。
另外，廢水處理后的中水作為資源回用不夠理想。在本次調(diào)研過程中，尚未發(fā)現(xiàn)有化工企業(yè)廢水處理后能實(shí)現(xiàn)真正意義上的中水回用。
2化工廢水污染治理特性及發(fā)展趨勢分析
2.1排污情況公開透明
目前，化工廢水的排放較過去變得公開透明。信息化時代，環(huán)境管理水平、環(huán)境執(zhí)法能力均有所提高，現(xiàn)代化的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置讓排污實(shí)況一覽無余，各化工企業(yè)均安裝有在線監(jiān)測儀，園區(qū)應(yīng)急響應(yīng)中心可通過視頻監(jiān)控、在線監(jiān)測等現(xiàn)代化手段來判斷各企業(yè)污水治理的運(yùn)行工況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常，能及時采取監(jiān)管調(diào)控措施。形成了良好的環(huán)境監(jiān)督體系，對環(huán)境問題的及時解決起到良好的促進(jìn)作用。一定程度上推動了化工企業(yè)的污染治理。
2.2新技術(shù)應(yīng)用呈發(fā)展趨勢
環(huán)境要求的不斷提高，迫使企業(yè)積極尋找解決的方法和出路。在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格的今天，利用新技術(shù)改善環(huán)境問題自然成為解決的方法途徑之一。近年來，在化工行業(yè)，污水治理新技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)不斷上升的發(fā)展趨勢。在該園區(qū)，新技術(shù)開始走向普通化工企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐一線。如有企業(yè)利用超濾膜組件取代二沉池，也有企業(yè)嘗試?yán)贸粞跹趸�、紫外催化氧化提高生化性、提高污水去除率等，特別是園區(qū)基因工程菌的應(yīng)用不在少數(shù)。但新技術(shù)的應(yīng)用尚未普及。同機(jī)理治理技術(shù)上，較生活污水略單一的設(shè)備應(yīng)用相比，化工廢水表現(xiàn)出明顯更多類型的應(yīng)用嘗試，以生化池填料為例，園區(qū)的應(yīng)用包括有彈性填料、組合型填料、活性碳纖維填料等。至于改良新型環(huán)保設(shè)備如改進(jìn)型的蒸發(fā)裝置、新型壓濾裝置等則應(yīng)用更多。
2.3化工廢水治污成本明顯上升
調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，化工廢水的處理成本呈明顯的上升趨勢。與早年處理化工廢水每噸廢水僅需要幾毛錢相比，目前處理成本上升了幾十倍。在本次調(diào)查中，單位水量處理成本在10元以內(nèi)的化工企業(yè)不足10%。80%以上企業(yè)噸廢水處理成本大約在20～30元之間，甚至還有少數(shù)企業(yè)單位水量處理成本超過百元。
處理成本上升的原因和環(huán)保壓力直接有關(guān)，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升促使企業(yè)對污染治理裝置進(jìn)行提標(biāo)改造。而排污的公開透明及新環(huán)保法的出臺，帶來的環(huán)境違法成本的提高也倒逼化工企業(yè)不敢僥幸輕易以身試法，更愿意選擇追加環(huán)保成本來取代原來的偷排漏排超排等違法現(xiàn)象。倒逼型的環(huán)保機(jī)制推動著環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，處理成本上升是其加大污水治理力度的重要體現(xiàn)之一。當(dāng)然化工企業(yè)的高利潤也使得企業(yè)有可能增加環(huán)保投入。
3當(dāng)前形勢下化工廢水處理中仍存在的問題
3.1廢水處理中存在資源浪費(fèi)現(xiàn)象
在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，個別企業(yè)在達(dá)標(biāo)前提下，存在將副產(chǎn)品鹽分添加到尾水中排放的現(xiàn)象。這直接增加了園區(qū)污水處理廠運(yùn)行的難度，最終給環(huán)境水體帶來壓力。企業(yè)副產(chǎn)品酸、堿難以實(shí)現(xiàn)資源互助，而是各自中和處理后自行排放。地方環(huán)境主管部門不能積極促成以廢治廢類的環(huán)保合作；過于繁瑣苛刻的行政管理加不夠暢通的消息途徑阻斷企業(yè)間的相互調(diào)配與合作，導(dǎo)致相當(dāng)數(shù)量的生產(chǎn)可用有機(jī)原料及產(chǎn)品、副產(chǎn)品流失嚴(yán)重，進(jìn)一步增加污染治理成本和負(fù)擔(dān)，同時也增加了治理的難度。
3.2工藝路線不合理
（1）調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，化工企業(yè)多數(shù)存在工藝設(shè)置不合理現(xiàn)象。工藝路線設(shè)計(jì)不合理，設(shè)計(jì)時因?qū)λ|(zhì)熟悉不夠，而將工藝設(shè)計(jì)過長和缺失是比較普遍的現(xiàn)象。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，個別企業(yè)因工藝設(shè)計(jì)時未考慮水質(zhì)中的氨氮濃度，表現(xiàn)為工藝流程中厭氧池和好氧池未通過回流形成A/O脫氮機(jī)制。造成實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，生化處理完成后，仍然存在氨氮超標(biāo)，不得不再在尾水池中投加菌種單獨(dú)脫氮現(xiàn)象
（2）工藝改造也是工藝路線不夠合理的誘因之一。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，迫使企業(yè)為確保達(dá)標(biāo)排放進(jìn)行工藝改造。而在工藝改造中，為了節(jié)約成本，往往是在原來老工藝的基礎(chǔ)上增加處理環(huán)節(jié)。如某企業(yè)在原先的生化出水后加2級Fenton高級氧化以保證達(dá)標(biāo)。工藝改造因失去一體化整體規(guī)劃造成布局不甚合理。
（3）因缺乏對污染機(jī)理的科學(xué)理解，企業(yè)主急功近利應(yīng)用心理也是工藝路線不夠合理的原因之一。如預(yù)處理工藝鐵碳微電解對生化性的改善有良好的作用，但對COD去除率不高。沈文慧[3]將微電解應(yīng)用在工程實(shí)踐中，COD平均去除率僅18.73%，但能明顯提高生化性。調(diào)研中了解到，個別企業(yè)廢水中含有毒有害物質(zhì)，但企業(yè)僅從COD去除率角度否認(rèn)預(yù)處理的作用，跳過預(yù)處理直接進(jìn)行生化處理，這就造成生化系統(tǒng)不穩(wěn)定，又不得不追加多個處理設(shè)施。工藝流程不科學(xué)合理。
3.3缺乏對有毒有害特征污染物的有效監(jiān)控
企業(yè)包括園區(qū)集中污水處理設(shè)施運(yùn)營單位，缺乏對特征污染物的長期有效的監(jiān)控：監(jiān)測因子僅為COD、氨氮等常規(guī)監(jiān)測因子；監(jiān)測點(diǎn)位僅考慮排水而忽略進(jìn)水。而事實(shí)上，化工企業(yè)的特征污染物是影響污水處理設(shè)施運(yùn)作的重要因素，特征污染物監(jiān)控會影響到排水中COD等常規(guī)因子的去除率。
以具有致癌作用[4]的苯系物為例。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)園區(qū)超過64%在生產(chǎn)過程中涉及苯系物，以利用甲苯或二甲苯作為溶劑為主。因此，在生產(chǎn)廢水中難免含有苯系物。處理過程應(yīng)考慮如下5點(diǎn)：①由于苯系物開環(huán)斷鍵需要較大的活化能，因此常規(guī)的預(yù)處理裝置處理效果不夠理想，甚至表現(xiàn)為在預(yù)處理環(huán)節(jié)因開環(huán)斷鏈不夠徹底，可能表現(xiàn)為COD下降不明顯甚至上升;②僅采用常規(guī)監(jiān)測因子來進(jìn)行治理判斷，無法得出科學(xué)的結(jié)論;③苯系物還具有一定的生物毒性，在預(yù)處理環(huán)節(jié)處理不夠徹底，很容易導(dǎo)致后續(xù)的生化工藝出現(xiàn)異常;④僅關(guān)注常規(guī)污染物的監(jiān)測而忽略苯系物等特征污染物的監(jiān)測會造成生化系統(tǒng)異常的反復(fù);⑤苯系物的揮發(fā)性強(qiáng)，水處理裝置不夠密封容易發(fā)生環(huán)境介質(zhì)的轉(zhuǎn)移，二次污染具有隱蔽性。因此，對相關(guān)化工企業(yè)苯系物類特征污染物的監(jiān)測，具有尤為重要的意義。
3.4環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行管理不到位
本次調(diào)研中，還發(fā)現(xiàn)化工企業(yè)的環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行管理有待進(jìn)一步提高，主要表現(xiàn)為治污設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)故障發(fā)生率較高。調(diào)研問卷統(tǒng)計(jì)表明，有61%以上的企業(yè)表示出現(xiàn)過運(yùn)行故障。其中，52%的企業(yè)表示出現(xiàn)過設(shè)備故障，48%的企業(yè)表示因進(jìn)水異常或波動導(dǎo)致發(fā)生運(yùn)行故障，有20%的企業(yè)表示出現(xiàn)故障原因則是運(yùn)行參數(shù)不當(dāng)。
環(huán)保受重視程度不夠是環(huán)境管理不到位的根本原因。與投資時因急于通過環(huán)保手續(xù)獲得允許開工生產(chǎn)進(jìn)而愿意在環(huán)保設(shè)備上投資相比，化工企業(yè)主在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，因看不到環(huán)保利潤回報(bào)，相對忽視環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行，甚至有意識地削減相配套污水處理構(gòu)筑物運(yùn)行和維護(hù)管理費(fèi)用。企業(yè)對環(huán)保的這種“重投入，輕運(yùn)行”的運(yùn)營模式，導(dǎo)致環(huán)保管理上小問題得不得重視，環(huán)保設(shè)備常常帶傷運(yùn)轉(zhuǎn)。最終積重難返，以故障的形式爆發(fā)，增加企業(yè)的環(huán)保支出。
缺乏科學(xué)的理論指導(dǎo)也是環(huán)境管理不到位的另一個原因之一。少數(shù)環(huán)境管理人員不注重提升自身專業(yè)技術(shù)水平，在環(huán)保設(shè)備運(yùn)行中難以通過一些運(yùn)行參數(shù)來判斷運(yùn)行狀態(tài)，遇到已出現(xiàn)異常信號后處置欠妥當(dāng)。如不理解活性污泥的“鏡檢”結(jié)果對處理設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的表征，出現(xiàn)異常渾然不知；不理解廢水溫度對微生物的影響，生化池溫度過高或活性不足等現(xiàn)象。以上，也是環(huán)保設(shè)施運(yùn)行故障率居高不下的重要原因。
4化工廢水污染防治對策及建議
4.1發(fā)揮園區(qū)優(yōu)勢，加強(qiáng)園區(qū)合作
化工園區(qū)建設(shè)的本意就是促進(jìn)化工生產(chǎn)的集約化和可持續(xù)發(fā)展，在合理的政策和管理?xiàng)l件下，它同樣可以成為促進(jìn)環(huán)保達(dá)標(biāo)甚至環(huán)境資源共享的平臺。目前我國已有化工園區(qū)390家，但園區(qū)建設(shè)上普遍規(guī)劃不夠合理，園區(qū)的公共服務(wù)功能也有待進(jìn)一步強(qiáng)化[5]，園區(qū)可以在特征污染物的檢測、環(huán)保宣傳、環(huán)保技術(shù)指導(dǎo)和推廣等方面發(fā)揮園區(qū)行業(yè)集中的自身優(yōu)勢；使同行業(yè)的污染治理方法手段相互影響顯著�？梢酝ㄟ^樹立典型等方法來引導(dǎo)同行業(yè)企業(yè)相互交流學(xué)習(xí)，改進(jìn)污染治理水平，促進(jìn)清潔生產(chǎn)手段的推廣，進(jìn)而提高整個園區(qū)的污染治理水平。
4.2園區(qū)建立“以廢治廢”的平臺，降低治污成本
必要的治污成本對污染治理至關(guān)重要，但治污成本過高也未必和治污效果成正比關(guān)系，反而不利于企業(yè)的發(fā)展。目前園區(qū)還可以進(jìn)一步發(fā)揮園區(qū)合作的優(yōu)勢，在園區(qū)建立“以廢治廢”的平臺。化工行業(yè)的某些副產(chǎn)品，如酸、堿、強(qiáng)氧化劑等本身就是環(huán)保設(shè)施運(yùn)行的調(diào)劑之一，某些企業(yè)的副產(chǎn)品葡萄糖、尿素等可作為微生物運(yùn)行的營養(yǎng)之一，改善其他企業(yè)廢水生化性能。在合適的科學(xué)的政策調(diào)控下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、副產(chǎn)物、“三費(fèi)”的相互調(diào)配預(yù)回收利用，將為企業(yè)減輕治理成本，提高治理的效率。
4.3重視清潔生產(chǎn)，落實(shí)循環(huán)經(jīng)濟(jì)
部分企業(yè)步入誤區(qū)，完全依賴增加環(huán)保投入來確保達(dá)標(biāo)排放，而環(huán)保資金壓力是其繞不過去的痛。事實(shí)上，清潔生產(chǎn)的實(shí)施可以實(shí)現(xiàn)不需要增加投入，而改善污染狀況。與末端治理相比，清潔生產(chǎn)則強(qiáng)調(diào)通過提高資源利用率來減少污染的排放。本次調(diào)研，也發(fā)現(xiàn)部分化工企業(yè)內(nèi)部，存在一些簡單樸質(zhì)的廢棄物再利用。如廠內(nèi)廢酸，常被利用到鐵碳微電解或Fenton塔的pH值調(diào)節(jié)上，部分業(yè)主能主動利用本廠副產(chǎn)品小分子有機(jī)物改善廢水的生化性；利用廠內(nèi)廢蒸汽改善廢水處理溫度環(huán)境、提高生化降解速率等。但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，無論是企業(yè)內(nèi)部還是園區(qū)之間，還存在較大的節(jié)能減排上升空間。事實(shí)上，在基本環(huán)保設(shè)施滿足的前提下，通過園區(qū)內(nèi)資源調(diào)節(jié)及企業(yè)內(nèi)工藝調(diào)整、資源利用等手段，完全可能實(shí)現(xiàn)通過以廢治廢，進(jìn)而降低環(huán)保成本。
4.4著眼整體規(guī)劃，強(qiáng)化預(yù)處理
化工廢水具有含鹽量高、生化性差、有毒有害物質(zhì)含量高等特點(diǎn)，是主體生化工藝運(yùn)行故障主要原因。而預(yù)處理將影響著生化工藝效果的好壞。因此進(jìn)一步提高預(yù)處理的處理效果，改善生化性是化工企業(yè)需要重視的事實(shí)[6]。此外，預(yù)處理的意義還在于避免污染范圍的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)大化，降低生物毒性等。預(yù)處理效果難以突顯，但化工企業(yè)只有通過合適的預(yù)處理手段，降低生化處理的難度，才能進(jìn)一步精簡廢水處理工藝流程，才能實(shí)現(xiàn)既控制環(huán)保成本，又確保達(dá)標(biāo)排放的理想效果；其效果好壞不僅需要對常規(guī)特征污染物實(shí)施監(jiān)控，還需要通過對某些特征污染物的監(jiān)控來加以體現(xiàn)。另一方面，預(yù)處理的重要發(fā)展方向之一，即為在原有提高生化性的基礎(chǔ)上能進(jìn)一步提高去除率。鄒敏等[7]通過電催化氧化-微電解-混凝沉淀預(yù)處理工藝處理毒死蜱工藝廢水，廢水中3,6,5-三氯吡啶醇鈉的去除率能達(dá)到99.9%以上。
4.5培養(yǎng)環(huán)�？萍既瞬�，推動科技成果應(yīng)用
化工廢水治理的自身難度造成常規(guī)處理工藝難以保證理想效果。但除了資金壓力外，出于對新技術(shù)運(yùn)行規(guī)律的不熟悉、處理效果不確定，無論是環(huán)保設(shè)計(jì)單位還是化工企業(yè)一般均不敢輕易涉足新型環(huán)保技術(shù)。而事實(shí)上，科技創(chuàng)新才是出路。加大科技創(chuàng)新力度，推動環(huán)�？萍汲晒膽�(yīng)用，是解決環(huán)境問題極為重要的途徑，對處理難降解的化工廢水尤具意義。而環(huán)保專業(yè)技術(shù)人才是鑒別和利用好環(huán)保設(shè)備的重要保證。因此提高環(huán)保認(rèn)識，積極地促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)環(huán)保科技人才，是化工企業(yè)解決化工廢水難以達(dá)標(biāo)的必由之路。
5結(jié)語
近年來，化工廢水的治理無論是資金投入抑或設(shè)備硬件較先前有了很大的提高。新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用也逐漸普及開來。本次調(diào)研表明，在倒逼型的環(huán)保政策發(fā)揮作用的同時，環(huán)境主管部門人性化的指導(dǎo)凸顯短板；而缺乏科學(xué)的理論指導(dǎo)，企業(yè)窮于應(yīng)付，環(huán)保理念尚未完全內(nèi)化，存在虎頭蛇尾現(xiàn)象，最終反而會增加環(huán)保投入，不利于良性循環(huán)。因此，環(huán)境主管部門在傳遞環(huán)保新政策的同時，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)技術(shù)引導(dǎo)、促進(jìn)企業(yè)合作、實(shí)實(shí)在在地解決企業(yè)目前的環(huán)保困惑，才能贏得企業(yè)的擁護(hù)和支持；而對于企業(yè)，不能僅靠單純的增加環(huán)保投入增加廢水治理績效，還需要重視清潔生產(chǎn)、培養(yǎng)環(huán)保技術(shù)人才、利用科技創(chuàng)新來解決環(huán)境問題，才能有望實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益和社會效益的雙贏。
