第1章 绪 论 第1章 绪 论
1.1 论文的研究背景
1.1.1 研究背景
21世纪全球可持续发展面临着“人口、资源、环境”三大问题，这些问题无不与水息息相关。我国不仅水资源贫缺，而且随着我国城市化和工业化程度的提高，水环境污染问题日益严重[1，2]。公共环境安全成为社会关注的焦点，加大水污染治理、确保水环境质量成为各级政府和全社会的热门话题[3]。
1.1.2 选题意义
根据《某市环境保护“十一五”规划》，化工区水环境保护目标为，地表水环境：规划范围内的现有河网，2010年达到四类水域功能要求，2015年达到三类水域功能要求；海域水环境：2015年近海水域达到三类标准(GB3097—1997)。为实现上述目标，需要加强水污染综合治理：巩固和深化工业废水达标排放成果，抓好重点领域、重点行业的污染综合整治，规划建设一批污水处理工程，包括某市化工区污水处理厂等污水处理项目。本课题的研究需选用有效的石化废水处理技术和方法，主要技术难点在于高有机污染物，氨氮和高COD的降解，因此对工艺方案的选择需通过比选的方式确定最佳工艺技术路线。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
现代污水处理的基本方法是采用各种技术，将污水中所含的污染物质分离除去，或回收利用，或将其转化为无公害物质，使水体得到净化。
石油化工是以石油为原料，以裂解、精炼、分馏、重整和合成等工艺为主的一系列有机物加工过程，生产中产生的废水成分复杂、水质水量波动大、污染物浓度高且难降解，污染物多为生物难降解有毒有害的有机物，对环境污染严重。随着水资源的日益紧张和人们环境保护意识的加强，石油化工废水的处理技术逐渐成为研究的热点，新的处理技术和工艺不断涌现，主要分为以下几类。
1.2.1 物理方法
传统物理方法是指通过物理的作用，分离和去除废水中不溶解的悬浮固体的方法[4]。大致可分为：均质调节、机械过滤、沉淀、蒸发、离心分离、物理吸附、膜处理技术等。
化工生产过程中产生的废水量及水质是随时间变化的，其污染物的含量有很大
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河北科技大学硕士学位论文 波动，因此采用调节池的方法使废水水质均化，不仅使废水的色度、碱度、生化需氧量、pH值、浊度等变得均匀，更重要的是可以把排放集中的高浓度废水水质调平，并且由于废水在调节池内停留，会发生物理的、化学的和生物反应作用，一定程度上降低污染物浓度，减轻处理负荷。
1.2.2 化学方法
化学方法是利用化学反应的作用，分离回收污水中处于各种形态的污染物质，如中和、氧化还原、化学沉淀、电解等[31]。
中和法是利用酸碱中和来调整废水中的pH值，使废水达到中性。中和的方法有用酸性废水和碱性废水互相中和，或利用酸、碱性废物来分别中和碱、酸性废水。当废水中含有的酸或碱的浓度很高时，在5%以上，可以考虑回用和综合利用；当浓度不高，低于3%时，回收或综合利用的经济意义不大，才考虑酸碱中和处理。
1.2.3 生物处理法
生物处理法是利用微生物来降解废水中污染物的方法和手段。主要优点是处理成本低、效率高，出水水质一般可达标排放。主要有活性污泥法、生物膜法、生物稳定法、厌氧生物技术等。活性污泥法是对废水和活性污泥的混合物进行曝气，活性污泥中的好氧微生物，在与废水接触的同时，将废水中的污染物降解。生物膜法是土壤自净的人工强化，是使微生物群体以膜状附着在机械物体的表面上，与废水接触，通过降解废水中的污染物使废水得以净化。生物稳定法降解有机污染物的原理与活性污泥法和生物膜法不同，它利用细菌和原生动物降解有机物，氧的补给除随废水进水补给和大气供氧外，主要靠植物性浮游生物和藻类的光合作用供氧。厌氧生物技术常用来处理高浓度有机废水和污泥，但厌氧处理后的出水需进一步处理才能达标排放。在处理工业废水时，常常是先通过物理和化学的方法对废水进行预处理，再用生物方法对废水进行进一步的处理。现代工业的发展使含有高浓度难降解有机污染物的废水日益增多，这些物质的共同特点是成分复杂、生物毒性大、化学耗氧量高，一般微生物对其几乎没有降解效果。对于难降解有机废水的治理，是水处理领域的一个热点问题。在这一方面，发展了许多处理手段，取得了不少研究成果，并有不少成果已投入到实际生产中。何强、吉方英等[32]采用兼氧—好氧生物处理工艺，对苯胺基乙腈废水处理进行了试验研究，并用化学沉淀法对生化处理出水中的NH3-N进行处理。试验结果表明，进水水质COD为1000~2000mg/L，NH3-N为300 mg/L，出水COD为200~300 mg/L，NH3-N为30 mg/L，处理出水能达到作为化工生产工艺回用水的要求。
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第1章 绪 论 1.2.4 超声法
超声技术是利用声空化能量加速并控制化学反应，提高反应效率的一种新技术。超声波能加快反应进程，主要作用机理有空化效应、机械剪切效应、超声絮凝效应和自由基效应，超声能够破坏颗粒物的双电层的球形对称，使颗粒易凝聚。Hotspot使进入空化泡中的水蒸气发生了分裂及链式反应，形成H-OH自由基，强大的剪切力可使大分子主链上的碳链断裂，从而起到降解高分子的作用，并促使上述产生的自由基进入溶液，促使物质进行氧化分解[33，34]。
1.3 研究内容
本课题以某市化工区工业污水处理厂新建工程为研究对象。根据《某市化工区总体规划》新建化工区工业污水处理厂将处理化工区所产生的工业污水。具体研究内容如下：
1) 通过对某市化工区企业近期和远期规划以及现状进行系统科学的调查研究运用正确的方法预测各区域内给排水量和水环境污染的发展趋势和程度确定化工区内工业污水污染物的排放总量，以及污水水质分析。
2) 根据某市水环境质量控制目标及环境容量的要求，通过优化比选对某市化工区工业污水处理的工程技术方案，确定最佳某市化工区工业污水处理厂工程工艺方案和技术路线。
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