行研专栏（7月刊）| 基于节能环保的化工废水循环利用技术及应用

化工产品在生产的过程中，会产生清洗后的洗涤废水、各种物质化学反应产生的反应废水、冷却设备而产生的冷却废水等。

化工废水又可以分为以下几种类型：一是无机废水。无机废水中包括酸碱盐、金属离子或者是有毒无机物。二是由溶脂、化学物质和油脂等构成的有机废水，这类废水若是未经处理，其中的物质难以有效降解，而且在自然环境内极容易挥发，带有较强的毒性，对人的生命安全和自然环境都会造成不良影响。三是特殊废水。包括电镀废水和冶金废水等这类特定行业的废水，必须借助特殊的处置方式和技术才能够对其特定的性质和成分进行消除。四是混合废水。这类废水在处理时所需要应用的技术较为复杂，这是因为其内在包含着无机物和有机物，因此，在处置时难度非常大。而化工废水当中具有有机物、能源和金属元素这些潜在性的资源，通过化工废水循环利用技术能够对这些潜在性资源进行提取，并对其加以应用，减少对环境的损害，而且还可以规避过于依赖自然资源的情况。

中国化工废水处理行业的发展历程经历了四个阶段。‌

起步阶段：‌20世纪60年代，‌中国化工废水处理行业专业人员缺乏，‌技术相对落后。‌

发展阶段：‌随着国家政策的支持，‌化工废水处理设施不断完善，‌行业市场化程度逐渐提高。‌

成熟阶段：‌进入21世纪，‌随着环保治理的不断深入，‌化工废水处理行业保持稳定增长，‌行业内涌现出一批领先企业。‌

创新阶段：‌随着技术的进步和政策支持，‌化工废水处理行业向着更加环保和高效的方向发展，‌中水回用和污水达标排放处理成为行业的重要发展方向。‌

此外，‌中国化工废水处理行业的发展还受到了政府多项政策的鼓励和支持，‌以应对日益严重的环境污染问题。‌随着环保治理的加强，‌化工废水处理行业将继续保持稳定增长，‌为保护环境和促进可持续发展做出贡献。

1.化工废水特点

成分复杂：化工生产涉及众多化学反应，产生的废水往往含有种类繁多、浓度各异的无机物、有机物、高分子化合物、表面活性剂、催化剂、添加剂等，部分物质甚至具有生物毒性或持久性。

性质多变：不同化工企业、不同生产阶段产生的废水性质差异大，表现为pH值、温度、色度、浊度、电导率、氧化还原电位等指标波动范围广，且易受生产负荷、原料变化等因素影响，给废水处理带来很大挑战。

高浓度污染：化工废水通常具有较高的化学需氧量、生化需氧量、总氮、总磷等指标，反映出其有机物、营养物质含量高，处理难度大。

难降解性：许多化工废水中的有机物结构稳定、生物毒性大，不易被微生物降解，如卤代烃、硝基苯、多环芳烃等，对传统的生物处理工艺形成抑制。

2.化工废水危害

水体污染：未经处理或处理不达标的化工废水排入水体，会迅速消耗水体溶解氧，导致水质恶化，影响水生生物生存，破坏水体生态平衡。同时，有毒有害物质在水体中积累，可能对饮用水源构成安全风险。

土壤污染：化工废水灌溉、渗漏或事故泄漏，会直接污染土壤，改变土壤结构与性质，影响作物生长，甚至导致农田土壤丧失生产力。土壤中的有毒物质还可能通过植物吸收进入食物链，危及食品安全。

生物毒性与生态破坏：化工废水中重金属、有毒有机物等对水生生物、土壤微生物及高等生物具有直接或间接毒性，可能导致生物种群数量减少、生物多样性下降，甚至物种灭绝。

1.资源回收技术

（1）回收水中重金属技术。回收水中重金属技术是通过回收和处理含有重金属物质的化工废水，避免出现可能会造成的环境污染，而且还能回收化工废水内的重金属物质，提高资源的利用效率。该技术主要应用的方法如下：初步去除化工废水中的油脂和杂质，之后对化工废水中存在的重金属离子使用吸附剂、离子交换树脂或者是活性炭等吸附材料固定在表面上，同时，为了将重金属沉淀而采用沉淀剂、对其PH值进行调整，采用分离的工艺，将重金属物质进行回收。之后，采用电解槽释放电流的手段回收一些特定的重金属离子，提高重金属的回收率。

（2）污泥厌氧消化技术。该技术指的是在厌氧环境当中，采用微生物对化工废水当中的各项物质进行消化和降解，进而产生可以应用在农业和供应产业生产的肥料和沼气。污泥厌氧消化技术既可以做到减少环境污染，同时还能够提高资源的利用效率，降低化工企业在处理化工废水时所需要耗费的成本。但是在应用该技术时需要充分考虑到PH值和温度的控制，增强废水处理过程中的安全保障和实际效果。

2.生物处理技术

（1）生物强化技术。化工废水当中存在着浓度高且强碱性的炼油碱渣废水，通常情况下，这类废水主要是化工企业在脱硫醇生产或者是油品电精制时会出现，其中毒性最强的是硫化物。利用生物强化技术，可以去除90%以上该类废水当中存在的硫化物。其主要是应用现代微生物培养技术开展生化处理，该技术的应用可以规避废弃物的出现，而且操作相对简易方便，成本与传统的焚烧法等相比要更低，减少出现污染物。

（2） MBR技术。该技术的原理是借助生物降解的作用，联合膜的高效分离高效处理化工废水。MBR 技术的使用可以有效减少废水中存在的有机物，其主要是在反应器中截留微生物，最终可以让化工废水的排放符合国家的相关标准。该技术还可以和商效菌株、催化氧化等多项技术，打造废水组合处理工艺，把化工废水当中的硫化物和有机污染物大分子进行转换。该工艺能够有效地降低资源消耗，而且企业所需要承担的废水处理成本也并不高。

（3）菌种选育技术。菌种选育技术的应用是指应用人工固定化工储油装置，把化工废水当中存在的油料利用该技术分解为水和二氯化碳，促使除油的效率得到提升，而且也优化了相关工艺，增强化工废水的处理效果。

（4）活性污泥技术。该技术主要是通过利用活性污泥接触化工废水，借助微生物的生长活动和自身的代谢能力处理化工废水的过程，主要包括以下步骤：一是曝气。把活性污泥放入化工废水当中，使内在的微生物借助供氧系统能够开展氧化反应，微生物在代谢和生长的过程中会出现酵素活性。二是对有机物进行降解。利用活性污泥当中所具备的微生物，如原生动物、真菌和细菌等，把化工废水中的有机物质利用氧化反应、分解等多种形式使其能够转化为无机物质，例如水、二氧化碳和无机盐等；三是沉淀。经过前两个步骤，可以处置大部分的化工废水，借助沉淀的方式分离水和活性污泥，而分离出来的活性污泥可以再次投入到应用当中，或者根据实际需求对其开展有效处置。四是再次沉淀。在上述步骤完成后，对于化工废水当中还残留着的污泥物和悬浮物进行二次沉淀，提高水质的纯净性。利用该方式提高化工废水中有机物去除的实际效果，对水质的优化也有着非常重要的帮助和作用。

3.物理化学处理技术

（1）磁性粉末净化技术。应用磁性粉末净化技术可以提高化工废水的处理效果，与传统的废水处理技术相比成本耗费较低，因此，将少量的四氧化三铁粉末加入活性污泥中，促使活性污泥能够实现转化，减少污泥的出现，而且也可以将化工废水当中存在的危害物质进行消除。

（2）光催化技术。光催化技术是应用离子交换法和烧结法对废水开展纳米级的处置，其能提高该技术在处理废水方面的实际效果，使用了TiO2晶须催化剂，降低了硫化物的含量，而且也可以把废水中存在的各种有害物质转化为无污染的化合物。

（3）高效絮凝浮选技术。化工废水可以应用该技术实现高效地利用和再循环，其主要原理是将少量的丙烯酰混合玉米淀粉，进而产生絮凝剂。使用该技术，可以有效地减少其中内在的固化物，增强了废水的可利用性，而且后续在处理时企业所需要承受的负担也能够减少。

（4）湿式氧化技术。在处理化工废水时会引入其他国家地区的技术，而湿式氧化技术源自日本，并根据我国的实际情况和提高废水的处理质量的目标，对该技术进行了调整和优化。该技术可对化工废水当中存在的污染物进行有效处理，在处理时所产生的热能也能够进一步作为相应的能源，所应用的设备体积小、工艺应用复杂程度低，对处理废水、转化能量等有着非常重要的作用和价值。

（5）活性炭吸附技术和膜分离技术。活性炭吸附技术是处理化工废水的一种常见方式，能够合理和有效处置化工废水当中存在的有机污染物。一般是借助活性炭表面化学反应和物理吸附原理，能够对重金属离子、异味物质、有机物等不同性质和大小的有机分子进行吸附。但是仅依赖于活性炭吸附技术并不能完全把化工废水当中的有害物质全部去除，必须配置膜分离、氧化和沉淀等多种物理化学处理技术，才能提高处理化工废水的效果和作用。

1.生物处理技术的适用范围与限制

生物处理技术具有成本低、效率高、处理效果好等优点，被广泛应用于各种化工和生活废水处理领域。然而生物处理技术也存在一些限制，首先生物处理技术需要较长的处理时间，一般需要数小时甚至数天的时间才能完成对废水的处理。其次生物处理技术对某些特定污染物的去除效果有限，如重金属、有机毒性物质等。此外生物处理过程中会产生异味，影响周围环境的质量。另外生物处理技术对温度、pH值等环境条件也较为敏感。在不同的环境条件下，微生物的生长和代谢活性会受到影响，从而影响废水处理效果。

2.物理化学处理技术的效果与成本

此种技术具有处理时间短、操作简单、去除效果好等优点，尤其是对废水中悬浮物、重金属等物质的去除效果较好。目前，物理化学处理技术已经被广泛应用于各种化工废水和生活废水处理领域。然而，物理化学处理技术的处理成本较高。一方面，物理化学处理技术需要使用大量化学药剂，如酸、碱、氧化剂等，这些化学药剂的成本较高，并且容易产生二次污染。另一方面，物理化学处理技术所需的设备投资和维护成本也较高，例如需要使用高效分离设备、膜过滤器等高技术设备，所以在实际应用中，工作人员需要综合考虑物理化学处理技术的效果和成本等因素，并根据废水的情况及其环境要求，选择合适的物理化学处理技术，从而实现最佳的处理效果和经济性。

3.高级氧化技术的应用前景与挑战

高级氧化技术的应用前景广阔，然而也存在一些挑战和限制。首先高级氧化技术的成本较高，需要使用高能量的氧化剂或电化学设备，增加了废水处理成本。其次高级氧化技术对于设备和技术的要求较高，需要专业技术人员进行操作和维护。此外，高级氧化技术在氧化过程中会产生有毒有害物质，所以在应用时需要进行安全风险评估和防范。

4.膜分离技术的特点及存在的问题

首先膜分离技术的稳定性较差，容易受到污染和堵塞等问题的影响。在长时间的运行过程中，污染物会附着在膜表面或渗透到膜的内部，导致膜的分离效果下降，甚至失去分离能力。此外，膜分离技术的设备投资和维护成本也较高，需要定期更换膜组件并进行设备维护。因此，在实际应用中，相关工作人员需要综合考虑膜分离技术的优点和缺点以及实际的需求，针对不同废水的特点及其对环境的要求，选择合适的膜分离技术，并进一步采取有效的措施提高膜的稳定性和耐用性。

（五）市场综述

化工废水处理市场在全球范围内正经历快速发展，受益于政策驱动、技术进步以及企业社会责任的增强。尽管面临高成本和技术壁垒等挑战，但未来绿色化工、智能化管理和循环利用等新趋势将为市场带来新的机遇。企业需不断创新、积极应对，共同推动废水处理行业的可持续发展。

总的来说，化工废水处理不仅仅是环保要求，更是企业实现可持续发展和社会责任的重要一环。在政策引导与技术驱动下，这一市场前景广阔、潜力巨大。

化工废水行业的发展现状呈现出积极的发展趋势，‌特别是在废水循环利用和高效处理方面取得了显著进展。‌

化工行业作为化工的重要组成部分，‌其废水处理和资源化利用对于推动化工绿色发展和缓解水资源短缺具有重要意义。‌随着技术的进步和政策的推动，‌化工废水处理正在向更加高效、‌环保的方向发展。‌以下是一些具体的发展现状和趋势：‌

废水循环利用：‌推动化工绿色发展是破解资源环境约束瓶颈的根本要求，‌化工废水循环利用是减少化工生产用水量、‌提高水重复利用率的重要手段。‌根据《‌化工废水循环利用实施方案》‌，‌到2025年，‌力争规模以上化工用水重复利用率达到94%左右，‌基本形成主要用水行业废水高效循环利用新格局。‌这表明，‌化工行业在废水循环利用方面取得了积极进展，‌化工用水效率明显提升。‌

技术创新：‌技术创新在化工废水处理中发挥着重要作用。‌通过使用高效的泵、‌搅拌器和曝气系统，‌可以显著降低能耗。‌例如，‌通过高效电机和负荷管理机制，‌污水提升泵站的能效可以提高20%至50%，‌搅拌器的能效可以提高20%至40%，‌曝气系统的能效可以提高20%至30%。‌此外，‌先进的厌氧消化技术也在减少碳排放方面发挥了重要作用。‌

智能化管控：‌随着技术的发展，‌智能化管控成为化工废水处理的有力支点。‌通过集中管控、‌大数据分析、‌图像识别等技术，‌实现“生产监控一幅图、‌全厂水量一张表”，‌实时监测化工废水循环利用情况，‌及时预警设备隐患。‌

政策与市场驱动：‌政策标准体系的不断完善为化工废水处理提供了指导和支持。‌例如，‌《‌关于推进污水资源化利用的指导意见》‌和《‌化工废水循环利用实施方案》‌等政策的发布，‌为化工废水的高效处理和循环利用提供了清晰的思路。

（二）市场容量分析

化工废水行业市场容量逐步扩大。‌随着环保政策与环保标准逐步趋严，‌化工废水处理市场规模逐步扩大，‌尤其是在化工废水处理领域，‌由于不同化工废水污染物差异较大，‌且其废水处理环节普遍与化工生产主线流程相结合，‌一般需要针对性的水处理工艺及设备。‌各专业化化工废水处理厂商在其工艺、‌产品相对应的化工细分领域内竞争，‌跨领域的竞争相对较少，‌市场化程度较高，‌行业格局较为分散。‌此外，‌随着环保产业的快速发展，‌污水处理市场规模将不断扩大，‌产业市场化服务需求增长，‌行业将呈现资源整合与跨区域发展的趋势。‌在规模效应的推动下，‌行业领先企业规模扩张速度加快，‌行业的集中度将逐步提高。

（三）产业链上下游供需及竞争关系

化工废水产业链的上下游供需及竞争关系主要涉及原材料及设备供应、‌化工污水处理服务、‌以及化工废水产出行业。‌

上游原材料及设备供应环节：‌这一环节主要包括提供化工废水处理所需的原材料和设备。‌原材料可以细分为膜材料、‌化学药剂、‌化学品等，‌而设备则包括泵、‌仪表等小型设备以及刮泥器、‌脱碳器、‌过滤装置等大型设备。‌中国在上游相关的生产厂家较多，‌已经形成市场化运作机制，‌市场供需关系稳定，‌为中游的化工废水处理服务商的发展奠定了良好的物质基础。‌

中游化工污水处理服务环节：‌中游主要是化工污水处理服务，‌由于化工污水所含物质种类多且大部分具有毒性，‌因此在预处理、‌生化处理、‌深度处理、‌除盐等阶段对水处理工程或水处理运营团队具有较高的技术要求。‌目前，‌化工废水处理服务商较多，‌但废水处理领域的技术工艺存在较大差异，‌涵盖全阶段的综合服务商较少。‌大部分污水处理服务商由于预处理和生化处理对COD等杂质的去除能力有限，‌而无法进行后期的深度处理及除盐处理。‌

下游化工废水产出行业：‌下游行业包括煤化工、‌石油化工、‌电子元器件生产、‌制药、‌造纸、‌纺织、‌冶金、‌新材料等。‌数据显示，‌化学原料和化学制品制造业、‌造纸和纸制品行业、‌煤炭开采和洗选业以及纺织业废水排放量占比较大，‌合计占下游应用领域的35%以上。‌近年来，‌随着化工发展步伐加快，‌我国化工用水量一直保持较高水平，‌促使化工废水处理需求持续较高。‌

‌化工废水处理行业内的竞争主要体现在技术和服务上。‌由于技术工艺存在较大差异，‌涵盖全阶段的综合服务商较少，‌大部分污水处理服务商由于技术限制，‌无法进行后期的深度处理及除盐处理，‌这为那些拥有先进技术和全面服务能力的企业提供了竞争优势。‌同时，‌随着环保法规的加强和公众环保意识的提高，‌对化工废水的处理效率和环保标准提出了更高要求，‌这也促使行业内企业不断提升自身技术和服务水平，‌以适应市场需求。

改革开放后，中国日益重视环境保护与水污染防治，1979年第一部《环境保护法》的诞生标志着我国污水处理正式处于法律法规的管理下，随着1984年《水污染防治法》等制度的推出，污水处理行业政策日趋完善。近年来，各部门持续推出污水处理相关国家政策及发展规划，全面推进全国区域污水处理设施建设、完善污水处理价费机制、促进减污降碳协同增效等，持续推进我国污水处理提质增效。

近年来，国家发展改革委、国务院、工信部、生态环境部等有关部门纷纷出台污水处理领域指导、支持及规范类政策，包括加速推进农业农村水污染治理、黑臭水体治理城市农村共同行动、推动污泥无害化和资源化处理等，强化污水处理顶层设计、完善政策措施。

（二）对行业的影响

化工废水政策对行业的影响主要体现在推动技术创新、‌促进资源化利用、‌以及提升行业环保标准。‌

首先，‌化工废水政策通过推动技术创新，‌促进了废水循环利用技术的发展。‌例如，‌《‌工业废水循环利用实施方案》‌强调了聚焦重点、‌分类施策的策略，‌以废水排放量大且具备升级改造条件的行业为重点，‌明确了这些行业废水循环利用的总体目标、‌关键任务和具体举措。‌

其次，‌化工废水政策促进了废水的资源化利用。‌通过实施废水循环利用技术升级改造，‌不仅提高了废水的再利用率，‌还减少了新鲜水资源的消耗，‌实现了废水的资源化利用。‌

最后，‌化工废水政策提升了行业的环保标准。‌随着环保政策的趋严，‌工业废水处理行业进入了加速阶段，‌推动了工业废水处理技术的进步和服务水平的提升。