工业园区高难废水处理工艺设计实例

工业园区高难度废水（也称高难废水）污染严重，处理难度大，如何对其进行有效的处理，一直都是环境科学与工程领域备受关注的话题。

导致工业园区高难度废水难处理的原因在于其污染物成分复杂、浓度高且多为生物难降解有毒有害物质，除此之外，来水水质、水量的波动幅度大，则进一步增加了其有效处理难度。

鉴于工业园区高难度废水的水质特点，单一方法并不能达到理想的处理效果，目前所采用的处理工艺均为各种技术的组合，因此针对高浓度有机工业废水水质特征，结合多种废水处理工艺理论，确定高效的处理技术至关重要。得益于行业领域内研究者已经做的大量技术研究、开发和工程实践，目前出现了更多的新技术和新工艺以及相关研究的新思路和新方法，为工业园区高难度废水的有效处理提供了更广阔的思路。

本书内容是编者多年工业废水处理技术研发、工程实践总结，针对不同种类高难度工业废水，灵活应用国内外成熟处理技术，通过若干高难度工业废水处理工艺设计与开发，以期达到较好的处理效果，编者借助多年技术研发经验，对未来有望工业化的新型高级催化氧化技术进行了原理和试验性质的描述，全书内容既是对高难度工业废水处理技术的有益补充，又能够指导实际工程中高难度工业废水处理工艺开发，深刻理解本书内容可以有效地提升相关从业者对于高难度工业废水处理的水平与能力。

本书共分为7章，其中：第1、2两章为综述章节，第1章主要介绍了当前针对高难度废水处理的现状和背景，并重点分析了几类典型的高难度废水，第2章主要介绍了高难度工业废水处理中常用的技术，包括常规物化工艺、高级化学氧化工艺和生化工艺等；第3、4两章主要以两个设计实例，描述了常见高级催化氧化技术处理高难度废水的工艺步骤，其中第3章主要针对BTA农药废水处理的组合工艺开发进行了详细叙述，第4章针对印染零排放母液废水处理的组合工艺开发进行了详细叙述；第5、6、7三章则针对目前还未见应用的新型高级催化氧化工艺，分别进行了试验研究，以探究其工业化应用的可行性，其中第5章针对光电催化氧化工艺处理难生化杀菌剂废水进行了详细叙述，第6章针对多级串联粒子电极工艺处理含酚废水进行了工艺开发描述，第7章针对隔膜电催化氧化除氨氮工艺进行了工艺开发描述。

本书内容力图做到理论与实践、基本原理与应用的有机结合，突出工业园区高难度废水处理工艺开发的实用性，选取了一些成功运行的工程实例进行技术开发方面的详细介绍，注重指导技术研发，适合从事水污染治理的科研人员和工程技术人员阅读，也可供高等学校相关专业的师生参考。

限于编者水平和时间，书中难免有疏漏和不足之处，请有关专家和广大读者批评指正。

编者

2022年4月

《工业园区高难废水处理工艺设计实例》针对不同种类高难度工业废水，灵活应用国内外成熟处理技术，通过若干高难度工业废水处理工艺设计与开发，以期达到较好的处理效果，并且借助多年技术研发经验总结，对未来有望工业化的新型高级催化氧化技术进行了原理和试验性质的描述，全书内容既是对高难度工业废水处理技术的有益补充，又能够指导实际工程中高难度工业废水处理工艺开发。本书内容力图做到理论与实践、基本原理与应用的有机结合，突出工业园区高难度废水处理工艺开发的实用性，选取了一些成功运行的工程实例进行技术开发方面的详细介绍，注重指导技术研发。

本书适合从事水污染治理的科研人员和工程技术人员阅读，也可供高等学校相关专业的师生参考。

《工业园区高难废水处理工艺设计实例》针对不同种类高难度工业废水，灵活应用国内外成熟处理技术，通过若干高难度工业废水处理工艺设计与开发，以期达到较好的处理效果，并且借助多年技术研发经验总结，对未来有望工业化的新型高级催化氧化技术进行了原理和试验性质的描述，全书内容既是对高难度工业废水处理技术的有益补充，又能够指导实际工程中高难度工业废水处理工艺开发。本书内容力图做到理论与实践、基本原理与应用的有机结合，突出工业园区高难度废水处理工艺开发的实用性，选取了一些成功运行的工程实例进行技术开发方面的详细介绍，注重指导技术研发。

本书适合从事水污染治理的科研人员和工程技术人员阅读，也可供高等学校相关专业的师生参考。

孙贻超，天津市生态环境科学研究院，副院长 高工，长期致力于环境保护科研与工程工作，在水环境保护和生态修复领域有着长期工作基础，取得了丰富的科研成果。在重大环境问题研究、突发环境事件应急处理、环境工程设计与施工、环境规划与标准法规制修订、环境风险调查与司法鉴定等领域作了大量富有成效的工作。先后负责国家“十五”863计划、国家“十一五”、“十三五”国家重大科技专项等多个科研项目，通过科技攻关，解决了滨海高盐背景下水污染治理及水体水质保持、滨海高盐区域生态修复与重建、新型生态城市建设等一批当前国家急需的前沿性技术难题，为污染治理与生态修复工作提供了有力的技术支撑。他还主持了“十五”、“十一五”、“十二五”《天津市水污染防治规划》、《生态市建设规划》以及APEC和抗战胜利70周年大气质量保障方案等一批指导性技术文件，主持设计“天津临港工业区湿地公园”等一批在国内获奖工程，主持了天津港812火灾爆炸事件高浓含氰废水应急治理等一批在国内外具有影响的突发性环境污染事件应急处理。出版论著3部，论文多篇，取得发明专利10余项，获得国家科技进步二等奖1项，省部级二等奖1项、三等奖2项。

第1篇工业园区高难度废水处理现状与常用技术介绍

1绪论2

1.1高难度废水定义2

1.2高难度废水对环境的危害分析4

1.3工业园区高难度废水的产生背景5

1.4工业园区高难度废水的处理意义6

1.5典型高难度废水处理现状8

1.5.1农药废水8

1.5.2印染废水11

1.5.3冶金废水13

1.5.4石化废水16

1.5.5制药废水17

2常用高难度废水处理技术21

2.1高难度废水处理技术选用原则 21

2.1.1工艺组合的类型21

2.1.2处理技术的选用原则23

2.2常规物理化学处理工艺23

2.2.1酸碱中和23

2.2.2高效混凝沉淀26

2.2.3破乳33

2.2.4除油35

2.2.5多效蒸发40

2.2.6机械压缩蒸发43

2.3高级化学氧化处理工艺46

2.3.1臭氧催化氧化47

2.3.2光催化氧化50

2.3.3微波催化氧化54

2.3.4电催化氧化56

2.3.5芬顿催化氧化64

2.3.6湿式催化氧化67

2.3.7超临界催化氧化69

2.4生物化学处理工艺73

2.4.1好氧工艺74

2.4.2厌氧工艺77

2.4.3厌氧好氧组合工艺80

第2篇典型工业园区高难度废水工艺设计实例

3某农药生产企业BTA废水处理工艺设计82

3.1项目背景82

3.2项目废水的现场采样84

3.2.1采样点的选择84

3.2.2采样器材的选择85

3.2.3采样方法86

3.2.4采样频次87

3.2.5采样时其他注意事项87

3.2.6采样后各检测指标分析方法93

3.3试验前水质测量103

3.4试验方案拟定104

3.5测试方法及药品准备104

3.5.1试验药品104

3.5.2试验仪器105

3.5.3常用指标及分析方法105

3.6小试试验装置介绍108

3.6.1DX-1L多相催化氧化反应器108

3.6.2CY-1L臭氧催化氧化反应器110

3.6.3ECO-1L电催化氧化反应器112

3.6.4LCO-1L光催化氧化反应器113

3.6.5Fenton-1L芬顿氧化反应器114

3.6.6EFenton-1L电芬顿氧化反应器115

3.7臭氧催化氧化小试试验总结116

3.7.1试验条件和试验结果116

3.7.2试验结果分析119

3.8芬顿催化氧化小试试验121

3.8.1试验条件和试验结果121

3.8.2试验结果分析124

3.9光催化氧化小试试验125

3.9.1试验条件和试验结果125

3.9.2试验结果分析127

3.10电催化氧化小试试验129

3.10.1试验条件和试验结果129

3.10.2试验结果分析130

3.11多相催化氧化小试试验131

3.11.1试验条件和试验结果131

3.11.2试验结果分析135

3.12电芬顿催化氧化小试试验136

3.12.1试验条件和试验结果136

3.12.2试验结果分析137

3.13终工艺路线确定138

3.14工艺确定后的连续试验138

3.15终试验结果分析140

3.16项目主要技术要求144

3.17处理工艺设施简要说明144

3.17.1原水调节罐144

3.17.2多相催化氧化工艺145

3.17.3中间水罐145

3.17.4电芬顿工艺145

3.17.5调碱水池145

3.17.6沉淀工艺145

3.18设计依据及规范、标准145

3.19二次污染防止措施146

3.19.1臭气防治146

3.19.2噪声控制146

3.19.3污泥处理146

3.20电气与控制管理146

3.20.1自动控制逻辑147

3.20.2配电及装机容量148

3.21环境影响分析149

3.21.1污泥处理149

3.21.2防渗措施149

3.21.3防腐措施149

3.21.4除臭措施149

3.21.5降噪措施149

3.22运行成本及效益分析149

3.22.1电力成本和药剂费用149

3.22.2每小时处理成本费用预测150

3.22.3项目总成本分析150

4某印染企业零排放母液处理工艺设计151

4.1项目背景151

4.2项目废水的现场采样154

4.3试验前水质测量154

4.4试验方案拟定155

4.5测试方法及药品准备155

4.5.1试验药品155

4.5.2试验仪器155

4.5.3常用指标及分析方法155

4.6小试试验装置介绍155

4.7臭氧催化氧化小试试验总结156

4.7.1试验条件和试验结果156

4.7.2试验结果分析156

4.8芬顿催化氧化小试试验157

4.8.1试验条件和试验结果157

4.8.2试验结果分析160

4.9光催化氧化小试试验161

4.9.1试验条件和试验结果161

4.9.2试验结果分析163

4.10电催化氧化小试试验163

4.10.1试验条件和试验结果163

4.10.2试验结果分析164

4.11多相催化氧化小试试验165

4.11.1试验条件和试验结果165

4.11.2试验结果分析170

4.12电芬顿催化氧化小试试验170

4.12.1试验条件和试验结果170

4.12.2试验结果分析171

4.13终工艺路线确定171

4.14工艺确定后的连续试验172

4.15终试验结果分析174

4.16项目主要技术要求178

4.17处理工艺设施简要说明178

4.17.1原水调节罐178

4.17.2多相催化氧化工艺178

4.17.3中间水罐178

4.17.4电催化氧化工艺178

4.18设计依据及规范、标准179

4.19二次污染防止措施179

4.19.1臭气防治179

4.19.2噪声控制179

4.19.3污泥处理179

4.20电气与控制管理180

4.20.1自动控制逻辑180

4.20.2配电及装机容量181

4.21环境影响分析181

4.21.1污泥处理181

4.21.2防渗措施182

4.21.3防腐措施182

4.21.4除臭措施182

4.21.5降噪措施182

4.22运行成本及效益分析182

4.22.1电力成本和药剂费用182

4.22.2每小时处理成本费用预测182

4.22.3项目总成本分析182

第3篇高难度废水处理新技术研究与分析

5光电催化氧化技术处理难生化废水研究184

5.1项目背景184

5.2工艺设计试验药品及仪器185

5.2.1工艺设计试验药品185

5.2.2工艺设计试验仪器185

5.2.3工艺设计试验装置186

5.3试验水质分析方法187

5.4光催化氧化法工艺试验研究188

5.4.1光催化处理工艺试验方法与过程188

5.4.2光催化处理工艺分析189

5.4.3光催化处理工艺试验结论196

5.5电催化氧化法工艺试验研究197

5.5.1电催化处理工艺试验方法与过程197

5.5.2电催化处理工艺分析197

5.5.3电催化处理工艺试验结论200

5.6光电催化氧化法工艺试验研究200

5.6.1光电催化处理工艺试验方法与过程200

5.6.2光电催化处理工艺分析205

5.6.3光电催化降解机理研究229

5.6.4光电催化处理工艺试验结论232

6多级串联粒子电极技术处理含酚废水研究234

6.1多级串联粒子电极技术背景234

6.2工艺设计试验药品及仪器234

6.2.1工艺设计试验药品234

6.2.2工艺设计试验仪器235

6.2.3工艺设计试验装置236

6.3试验过程分析方法237

6.4工艺评价试验过程237

6.4.1电极的制备237

6.4.2电极结构表征237

6.4.3电极循环伏安测试237

6.4.4电极降解苯酚机理探索试验239

6.4.5三种电催化技术对比试验239

6.5工艺试验的结果与分析239

6.5.1电极表面形貌分析239

6.5.2电极晶体分析240

6.5.3电极循环伏安曲线分析241

6.5.4电极降解苯酚机理分析242

6.6三种电催化技术对比试验分析243

6.6.1三种电催化技术对苯酚去除率分析243

6.6.2三种电催化技术吨水电耗和电流效率分析244

6.6.3三种电催化技术反应动力学方程分析246

6.7多级串联粒子电极工艺总结247

7隔膜电催化氧化技术处理高氨氮废水研究248

7.1隔膜电催化氧化降解氨氮技术背景248

7.2隔膜电催化氧化降解氨氮工艺理论分析248

7.2.1工艺试验方法248

7.2.2工艺试验原理248

7.3工艺设计试验药品及仪器250

7.3.1工艺设计试验药品250

7.3.2工艺设计试验仪器250

7.3.3工艺设计试验装置251

7.4试验过程分析方法251

7.5工艺评价试验过程251

7.5.1电流密度对处理效果的影响252

7.5.2Cl-浓度对处理效果的影响253

7.5.3极板间距对处理效果的影响253

7.5.4相同电流密度与无隔膜电解技术对比试验255

7.5.5相同吨水电耗与无隔膜电解技术对比试验257

7.6隔膜电催化氧化技术处理高氨氮废水工艺总结257

参考文献259

《工业园区高难废水处理工艺设计实例》针对不同种类高难度工业废水，灵活应用国内外成熟处理技术，通过若干高难度工业废水处理工艺设计与开发，以期达到较好的处理效果，并且借助多年技术研发经验总结，对未来有望工业化的新型高级催化氧化技术进行了原理和试验性质的描述，全书内容既是对高难度工业废水处理技术的有益补充，又能够指导实际工程中高难度工业废水处理工艺开发。本书内容力图做到理论与实践、基本原理与应用的有机结合，突出工业园区高难度废水处理工艺开发的实用性，选取了一些成功运行的工程实例进行技术开发方面的详细介绍，注重指导技术研发。

本书适合从事水污染治理的科研人员和工程技术人员阅读，也可供高等学校相关专业的师生参考。

孙贻超，天津市生态环境科学研究院，副院长 高工，长期致力于环境保护科研与工程工作，在水环境保护和生态修复领域有着长期工作基础，取得了丰富的科研成果。在重大环境问题研究、突发环境事件应急处理、环境工程设计与施工、环境规划与标准法规制修订、环境风险调查与司法鉴定等领域作了大量富有成效的工作。先后负责国家“十五”863计划、国家“十一五”、“十三五”国家重大科技专项等多个科研项目，通过科技攻关，解决了滨海高盐背景下水污染治理及水体水质保持、滨海高盐区域生态修复与重建、新型生态城市建设等一批当前国家急需的前沿性技术难题，为污染治理与生态修复工作提供了有力的技术支撑。他还主持了“十五”、“十一五”、“十二五”《天津市水污染防治规划》、《生态市建设规划》以及APEC和抗战胜利70周年大气质量保障方案等一批指导性技术文件，主持设计“天津临港工业区湿地公园”等一批在国内获奖工程，主持了天津港812火灾爆炸事件高浓含氰废水应急治理等一批在国内外具有影响的突发性环境污染事件应急处理。出版论著3部，论文多篇，取得发明专利10余项，获得国家科技进步二等奖1项，省部级二等奖1项、三等奖2项。