聚丙烯酰胺廠家分析及治理化工企業廢水處理現狀

　　聚丙烯酰胺廠家分析及治理化工企業廢水處理現狀

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　　摘 要： 在對化工企業調研的基礎上，分析了目前化工廢水的主要污染特征和治理現狀。總結了化工行業污水治理近年來的特點和發展走勢，對存在的不足進行剖析，并提出相關建議。 增強園區合作、強化清潔生產、優化處理工藝流程、利用科技創新實行對化工廢水的綜合防治，是實現化工企業可持續發展的重要途徑。

　　0 引言

　　作為區域經濟的風向標，化工尤其是精細化工產業占國民經濟的比例因經濟效益突出一直居高不下，但與化工產業高度發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(僅包括化學原料和化學制品制造、醫藥制造及化學纖維制造業)排放總量高達35.7億 t，占 全 國 工 業 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，是國內外污水處理界公認的難題[1-2]，造成一定的環境污染和環境隱患。 為了研究化工廢水處理現狀，我們走訪了南通某國家級精細化工園區，通過發放調查表、查閱園區環評文件、與企業直接交流等方式收集化工企業廢水治理的第一手現狀資料，在此基礎上進行分析，并系統地提出相關改進化工廢水治理的建設性建議。

　　1 園區各化工企業生產及污染治理的現狀調研

　　該園區化工企業以農藥、醫藥生產、高分子材料為主，現有專業化工生產企業逾百家 ，在產企業88 家，其中不乏上市公司及其控股企業，世界五百強投資企業等。具體進園企業結構比例見圖1。本次調研走訪了約 60 家企業，概況總結的化工廢水處理現狀具有一定的代表意義。

　　圖1 該園區企業類型結構組成

　　1.1 化工廢水主要污染特征分析

　　本次調研主要內容和結果見表 1。 調研情況表明， 企業普遍存在排污量大 ， 企業廢水排放量在200 ～ 1000 t/d 之間的企業數占調查總數的 43%，其中有 8 家企業排污量超過 1 000 t/d。 化工企業不僅排污量大，污染物濃度也普遍較高。處理前 COD質量濃度在 1 000 ～ 2 000 mg/L 的企業占比為 27%，大約有 50%的企業的污水 COD 質量濃度在 4 000～ 8000 mg/L，此外還有 22%的企業污水 COD 質量濃度超過 10 000 mg/L，進水 COD 濃度高給污染治理帶來很大難度。

　　表1 調研主要內容和結果

　　在污染物特征上，化工廢水的特征污染物跟企業產品有很大關系。該園區農藥、醫藥及化學中間體企業比例約占 1/3，其他企業分別從事染料、涂料、塑膠助劑、化學試劑制造等。由于生產中涉及合成、萃取、蒸餾等多個環節，又引入了溶劑、助劑和催化劑等，因此絕大多數企業產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，涉及高鹽廢水的企業占 89%。

　　從對園區調研情況來看，精細化工廢水確實普遍存在廢水量大、污染物濃度高、有毒有害物質含量高、部分為高鹽廢水的特點，以上特點給廢水的治理帶來較大的難度。

　　1.2主要污染治理方法現狀

　　園區雖然設有污水集中處理單位，但各企業往往有自己獨立的污水處理工藝，且絕大多數化工企業設計的工藝流程為：先利用物化工藝預處理后，再進行生化處理的工藝流程。在化工企業中，被調研的企業往往設有 3 道以上預處理工序，常見的預處理包括隔油池、混凝池、氣浮池、三效蒸發器、鐵碳微電解裝置、Fenton 塔、高級氧化等。化工廢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，化工廢水應用生化工藝常表現為池單體數量多、停留時間長。工藝往往為多個生化池的串聯，而且生化工藝部分的水力停留時間平均停留時間在40 h 以上。即便如此，為了確保達標排放，生化處理后往往還設有混凝裝置、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。在本次調研過程中，尚未發現有化工企業廢水處理后能實現真正意義上的中水回用。

　　2化工廢水污染治理特性及發展趨勢分析

　　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，環境管理水平、環境執法能力均有所提高，現代化的遠程監控裝置讓排污實況一覽無余，各化工企業均安裝有在線監測儀 ，園區應急響應中心可通過視頻監控、在線監測等現代化手段來判斷各企業污水治理的運行工況，當發現異常，能及時采取監管調控措施。形成了良好的環境監督體系，對環境問題的及時解決起到良好的促進作用。一定程度上推動了化工企業的污染治理。

　　2.2新技術應用呈發展趨勢

　　環境要求的不斷提高，迫使企業積極尋找解決的方法和出路。 在環境標準日趨嚴格的今天，利用新技術改善環境問題自然成為解決的方法途徑之一。近年來，在化工行業，污水治理新技術應用呈現不斷上升的發展趨勢。在該園區，新技術開始走向普通化工企業生產實踐一線。如有企業利用超濾膜組件取代二沉池，也有企業嘗試利用臭氧氧化、紫外催化氧化提高生化性、提高污水去除率等，特別是園區基因工程菌的應用不在少數。但新技術的應用尚未普及。同機理治理技術上，較生活污水略單一的設備應用相比，化工廢水表現出明顯更多類型的應用嘗試，以生化池填料為例 ，園區的應用包括有彈性填料、組合型填料、活性碳纖維填料等。至于改良新型環保設備如改進型的蒸發裝置、新型壓濾裝置等則應用更多。

　　2.3化工廢水治污成本明顯上升

　　調研中發現，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。在本次調查中，單位水量處理成本在 10 元以內的化工企業不足 10%。 80%以上企業噸廢水處理成本大約在 20～ 30 元之間，甚至還有少數企業單位水量處理成本超過百元。

　　處理成本上升的原因和環保壓力直接有關，環境標準的不斷提升促使企業對污染治理裝置進行提標改造。 而排污的公開透明及新環保法的出臺，帶來的環境違法成本的提高也倒逼化工企業不敢僥幸輕易以身試法，更愿意選擇追加環保成本來取代原來的偷排漏排超排等違法現象。倒逼型的環保機制推動著環保事業的發展，處理成本上升是其加大污水治理力度的重要體現之一。 當然化工企業的高利潤也使得企業有可能增加環保投入。

　　3 當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現象

　　在調研中發現，個別企業在達標前提下，存在將副產品鹽分添加到尾水中排放的現象。 這直接增加了園區污水處理廠運行的難度，最終給環境水體帶來壓力。 企業副產品酸、堿難以實現資源互助，而是各自中和處理后自行排放。地方環境主管部門不能積極促成以廢治廢類的環保合作; 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間的相互調配與合作， 導致相當數量的生產可用有機原料及產品、副產品流失嚴重，進一步增加污染治理成本和負擔，同時也增加了治理的難度。

　　3.2 工藝路線不合理

　　(1)調研中發現，化工企業多數存在工藝設置不合理現象。 工藝路線設計不合理，設計時因對水質熟悉不夠，而將工藝設計過長和缺失是比較普遍的現象。調研中發現，個別企業因工藝設計時未考慮水質中的氨氮濃度，表現為工藝流程中厭氧池和好氧池未通過回流形成 A/O 脫氮機制。造成實際運轉中，生化處理完成后，仍然存在氨氮超標，不得不再在尾水池中投加菌種單獨脫氮現象

　　(2)工藝改造也是工藝路線不夠合理的誘因之一。 隨著環保標準的提高，迫使企業為確保達標排放進行工藝改造。 而在工藝改造中，為了節約成本，往往是在原來老工藝的基礎上增加處理環節。如某企業在原先的生化出水后加 2 級 Fenton 高級氧化以保證達標。 工藝改造因失去一體化整體規劃造成布局不甚合理。

　　(3)因缺乏對污染機理的科學理解 ，企業主急功近利應用心理也是工藝路線不夠合理的原因之一。如預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]將微電解應用在工程實踐中，COD 平均去除率僅 18.73%，但能明顯提高生化性。調研中了解到，個別企業廢水中含有毒有害物質，但企業僅從 COD 去除率角度否認預處理的作用 ，跳過預處理直接進行生化處理，這就造成生化系統不穩定，又不得不追加多個處理設施。工藝流程不科學合理。

　　3.3缺乏對有毒有害特征污染物的有效監控

　　企業包括園區集中污水處理設施運營單位，缺乏對特征污染物的長期有效的監控：監測因子僅為COD、氨氮等常規監測因子;監測點位僅考慮排水而忽略進水。而事實上，化工企業的特征污染物是影響污水處理設施運作的重要因素，特征污染物監控會影響到排水中 COD 等常規因子的去除率。

　　以具有致癌作用[4]的苯系物為例。 調研中發現園區超過 64%在生產過程中涉及苯系物，以利用甲苯或二甲苯作為溶劑為主。因此，在生產廢水中難免含有苯系物。處理過程應考慮如下 5 點：①由于苯系物開環斷鍵需要較大的活化能，因此常規的預處理裝置處理效果不夠理想，甚至表現為在預處理環節因開環斷鏈不夠徹底，可能表現為 COD 下降不明顯甚至上升;②僅采用常規監測因子來進行治理判斷，無法得出科學的結論;③苯系物還具有一定的生物毒性，在預處理環節處理不夠徹底 ，很容易導致后續的生化工藝出現異常;④僅關注常規污染物的監測而忽略苯系物等特征污染物的監測會造成生化系統異常的反復; ⑤苯系物的揮發性強，水處理裝置不夠密封容易發生環境介質的轉移，二次污染具有隱蔽性。因此，對相關化工企業苯系物類特征污染物的監測，具有尤為重要的意義。

　　3.4 環保設施的運行管理不到位

　　本次調研中，還發現化工企業的環保設施的運行管理有待進一步提高，主要表現為治污設施運轉故障發生率較高。調研問卷統計表明，有 61%以上的企業表示出現過運行故障。其中，52%的企業表示出現過設備故障，48%的企業表示因進水異常或波動導致發生運行故障，有20%的企業表示出現故障原因則是運行參數不當。

　　環保受重視程度不夠是環境管理不到位的根本原因。與投資時因急于通過環保手續獲得允許開工生產進而愿意在環保設備上投資相比，化工企業主在正常運轉時，因看不到環保利潤回報 ，相對忽視環保設備的運行，甚至有意識地削減相配套污水處理構筑物運行和維護管理費用。企業對環保的這種“重投入，輕運行”的運營模式，導致環保管理上小問題得不得重視，環保設備常常帶傷運轉。最終積重難返，以故障的形式爆發，增加企業的環保支出。

　　缺乏科學的理論指導也是環境管理不到位的另一個原因之一。少數環境管理人員不注重提升自身專業技術水平，在環保設備運行中難以通過一些運行參數來判斷運行狀態，遇到已出現異常信號后處置欠妥當。如不理解活性污泥的“鏡檢”結果對處理設施運行狀態的表征，出現異常渾然不知;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象。以上，也是環保設施運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發揮園區優勢，加強園區合作

　　化工園區建設的本意就是促進化工生產的集約化和可持續發展， 在合理的政策和管理條件下，它同樣可以成為促進環保達標甚至環境資源共享的平臺。目前我國已有化工園區390家，但園區建設上普遍規劃不夠合理，園區的公共服務功能也有待進一步強化[5]，園區可以在特征污染物的檢測、環保宣傳、環保技術指導和推廣等方面發揮園區行業集中的自身優勢;使同行業的污染治理方法手段相互影響顯著。可以通過樹立典型等方法來引導同行業企業相互交流學習，改進污染治理水平，促進清潔生產手段的推廣，進而提高整個園區的污染治理水平。

　　4.2 園區建立“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重要，但治污成本過高也未必和治污效果成正比關系，反而不利于企業的發展。目前園區還可以進一步發揮園區合作的優勢，在園區建立“以廢治廢”的平臺。 化工行業的某些副產品，如酸、堿、強氧化劑等本身就是環保設施運行的調劑之一 ，某些企業的副產品葡萄糖、尿素等可作為微生物運行的營養之一 ，改善其他企業廢水生化性能。在合適的科學的政策調控下實現產品、副產物、“三費”的相互調配預回收利用，將為企業減輕治理成本，提高治理的效率。

　　4.3重視清潔生產，落實循環經濟

　　部分企業步入誤區，完全依賴增加環保投入來確保達標排放， 而環保資金壓力是其繞不過去的痛。事實上，清潔生產的實施可以實現不需要增加投入，而改善污染狀況。與末端治理相比，清潔生產則強調通過提高資源利用率來減少污染的排放。本次調研，也發現部分化工企業內部 ，存在一些簡單樸質的廢棄物再利用。如廠內廢酸，常被利用到鐵碳微電解或 Fenton 塔的 pH 值調節上，部分業主能主動利用本廠副產品小分子有機物改善廢水的生化性;利用廠內廢蒸汽改善廢水處理溫度環境、提高生化降解速率等。但這遠遠不夠，無論是企業內部還是園區之間，還存在較大的節能減排上升空間。事實上，在基本環保設施滿足的前提下，通過園區內資源調節及企業內工藝調整、資源利用等手段 ，完全可能實現通過以廢治廢，進而降低環保成本。

　　4.4著眼整體規劃，強化預處理

　　化工廢水具有含鹽量高 、生化性差、有毒有害物質含量高等特點，是主體生化工藝運行故障主要原因。而預處理將影響著生化工藝效果的好壞。因此進一步提高預處理的處理效果，改善生化性是化工企業需要重視的事實[6]。 此外，預處理的意義還在于避免污染范圍的轉移和擴大化 ，降低生物毒性等。預處理效果難以突顯，但化工企業只有通過合適的預處理手段，降低生化處理的難度，才能進一步精簡廢水處理工藝流程，才能實現既控制環保成本，又確保達標排放的理想效果 ;其效果好壞不僅需要對常規特征污染物實施監控，還需要通過對某些特征污染物的監控來加以體現。另一方面，預處理的重要發展方向之一，即為在原有提高生化性的基礎上能進一步提高去除率。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到 99.9%以上。

　　4.5培養環保科技人才，推動科技成果應用

　　化工廢水治理的自身難度造成常規處理工藝難以保證理想效果。 但除了資金壓力外，出于對新技術運行規律的不熟悉、處理效果不確定，無論是環保設計單位還是化工企業一般均不敢輕易涉足新型環保技術。而事實上，科技創新才是出路。加大科技創新力度，推動環保科技成果的應用 ，是解決環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。而環保專業技術人才是鑒別和利用好環保設備的重要保證。因此提高環保認識，積極地促進科技成果轉化，培養環保科技人才，是化工企業解決化工廢水難以達標的必由之路。

　　5結語

　　近年來，化工廢水的治理無論是資金投入或設備硬件較先前有了很大的提高。新技術、新設備的應用也逐漸普及開來。本次調研表明，在倒逼型的環保政策發揮作用的同時，環境主管部門人性化的指導凸顯短板;而缺乏科學的理論指導，企業窮于應付，環保理念尚未完全內化 ，存在虎頭蛇尾現象，最終反而會增加環保投入，不利于良性循環。因此，環境主管部門在傳遞環保新政策的同時 ，應當加強技術引導、促進企業合作、實實在在地解決企業目前的環保困惑，才能贏得企業的擁護和支持;而對于企業，不能僅靠單純的增加環保投入增加廢水治理績效，還需要重視清潔生產、培養環保技術人才、利用科技創新來解決環境問題 ，才能有望實現環境效益和社會效益的雙贏。

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