工業廢水處理

工業汙水處理後，將這類已部分處理的汙水排放到市政下水道系統。:60大多數工業都會產生某種汙水。最近的趨勢是盡量減少其產生，或在生產過程中把汙水處理及回收。一些產業已重新設計製程，而減少或消除汙染物。會產生工業汙水的電池製造、化學製造、火力發電廠、食品產業、鋼鐵工業、金屬加工、礦廠和採石場、核工業、石油和天然氣開採、煉油廠和石化廠、製藥廠、造紙業、冶煉廠、紡織廠、工業油外洩、水處理廠和廠。處理流程包括如鹵水處理、去除固體、去除油和油脂、去除可生物降解有機物、去除其他有機物、去除酸和鹼，以及去除有毒物質。型別.工業設施產生的汙水有：汙染物.本節摘自水汙染#Pollutants in industrial wastewater。如果工業汙水處理和處置不當，會把下述的汙染物輸入下游的水體：工業部門.不同工業部門產生的特定汙染物，和由此產生的流出物中濃度會有很大差異。電池製造.電池製造廠專門製造用於電子和行動式裝置採用的小型裝置，或是用於汽車、卡車和其他機動車輛的大型、高功率裝置。製造廠產生的汙染物包括有鎘、鉻、鈷、銅、氰化物、鐵、鉛、錳、汞、鎳、銀、鋅、油和油脂。集中式廢棄物處理.集中式 (CWT) 廠處理由外地製造廠產生的液體或是固體廢棄物。一般工廠由於土地有限、不易設計和執行困難，或環境法規和許可證的限制等因素，無法在現場自行處理，而把其廢棄物送到CWT廠。由於製造廠通常是小型企業，採用CWT廠會比自行處理更具成本效益。CWT廠經常會從各種製造廠，如化工廠、金屬製造和加工廠收集廢棄物，也會從不同製造部門收集使用過的油和石油產品，進行處理。這些廢棄物被歸類為危險廢棄物 - 含有高濃度的，或是難以處理的汙染物。美國國家環境保護局於2000年已釋出美國CWT廠的汙水處理相關法規。化學品製造.有機化學品製造.有機化學工業所排放的特定汙染物因工廠而異，取決於其產品型別，例如大宗有機化學品、樹脂、殺蟲劑、塑膠或合成纖維。會排放的有機化合物包括苯、氯仿、萘、苯酚、甲苯和氯乙烯。生化需氧量 (BOD) 是針對一系列有機汙染物的總測量值，可用於衡量生物汙水處理系統的有效性，並在某些排放許可中作為監管引數。排放的金屬汙染物則有鉻、銅、鉛、鎳和鋅。無機化學品製造.無機化合物產業的產品和工藝涵蓋範圍廣泛，但單獨一廠通常只生產少數的產品和汙染物。產品包括鋁化合物、碳化鈣和氯化鈣、氫氟酸、鉀化合物、硼砂、鉻和氟基化合物、鎘和鋅基化合物。排放的汙染物因產品種類和工廠而異，可包括砷、氯、氰化物、氟化物，和重金屬，如鉻、銅、鐵、鉛、汞、鎳和鋅。發電廠.火力發電廠，尤其是燃煤的，是工業汙水的主要這類工廠中排放的汙水中含有大量金屬，例如鉛、汞、鎘和鉻，以及砷、硒和氮化合物。汙水流中包括有煙氣脫硫的硫、飛灰、底灰和煙氣道控制而捕獲的汞。空氣汙染控制裝置如捕獲的汙染物通常會被轉移到汙水流中。是種地表水池，廣為燃煤電廠使用。這些池塘利用重力從電廠汙水中出大顆粒物、膜系統和蒸發結晶系統。.在和電滲析系統的技術進展，讓處理煙氣脫硫後汙水得以高效進行，而能符合最近的EPA排放規定。這類方法與處理其他高度結垢工業汙水類似。食品產業.農業和食品加工作業所產生的汙水，與世界各地的生活汙水處理廠所處理的有顯著不同的特徵：這類汙染物可生物降解，且無毒，但生物需氧量 (BOD) 及總懸浮固體 (SS)均高。食品和農業汙水的成分由於蔬菜、水果和肉類產品所產生的流出水中BOD和pH值間的差異，以及食品加工和收穫後的季節因素，通常複雜而難預測。將食品原材料加工需要用到大量優質水。洗滌蔬菜的水含有大量懸浮固體和一些溶解的有機物，也可能含有表面活性劑和殺蟲劑。水產養殖場經常會排放大量的氮和磷，以及懸浮固體。一些場所使用的藥物和殺蟲劑可能會存在汙水中。乳製品加工廠會產生常規汙染物。動物屠宰和加工會從體液和消化道內容物中產生有機廢棄物。產生的汙染物包括有BOD、SS、、油和油脂、有機氮和氨。加工出售的食品會含有因烹飪而產生的廢棄物，這些廢棄物通常富含植物有機物，還含有鹽、香料、色素和酸或鹼。也可能存在大量的脂肪、油和油脂 (三者合而簡稱“FOG”)，當聚集太多時會將下水道堵塞。一些市政當局要求餐館和食品加工業使用，並訂立下水道FOG處理規範。食品廠在做清潔、物料輸送、裝瓶和產品清洗等活動時會產生汙水。許多食品加工廠需對此類汙水做現場處理，然後才能灑在土地，或是排放到水道或下水道中。這類汙水有大量懸浮有機顆粒，會增加BOD，而產生大量下水道處理費用。在排放汙水前，常用的減少懸浮有機顆粒的方法有沉澱、楔形篩網或旋轉帶過濾。鋼鐵業.從礦石中提煉鋼鐵，需要利用高爐進行強大的氧化還原反應，使用的冷卻水一定會受到如氨和氰化物的汙染。焦化廠把煤碳轉化為焦炭會用到冷卻水，而在清除副產品時也需用水。這類汙染流中包括氣化產物，如苯、萘、蒽、氰、氨、苯酚、甲酚以及一系列更複雜的有機化合物，統稱為多環芳香烴 (PAH)。把鋼鐵製成板材、線材或棒材，會採用冷熱機械轉換製程，而需經常使用水作為潤滑劑和冷卻劑。此時接觸到的汙染物有液壓液、牛脂和固體顆粒。鋼鐵產品在銷售之前須經最終處理，包括以強無機酸做酸洗，以去除鐵鏽，並為表面鍍錫、鍍鉻、鍍鋅或塗漆等表面處理。常用於酸洗的是鹽酸和硫酸兩種。所產生的汙水中有酸性漂洗液和廢酸。許多工廠會把酸回收汙染。金屬加工業.許多金屬加工業都會使用例如金屬板和為原料生產最終產品。這類工業包括汽車、卡車和飛機製造、工具和五金製造、電子裝置和辦公機器、輪船、電器和其他家用產品和固定工業裝置的製造。這些工廠採用的典型工藝包括、機械加工、和噴漆、|化學蝕刻和、、電鍍和陽極處理。這些行業產生的汙水含有鎘、鉻、銅、鉛、鎳、銀和鋅等重金屬；氰化物及幾種有機化學溶劑，以及油和油脂。礦場和採石場.礦場和採石場所產生的汙水，主要成分是含岩石顆粒的漿液。這些汙染物來自雨水沖刷暴露的表面和運輸道路，也來自清洗和岩石分級的作業。在大面積場地下大雨時，會產生很大的水量。一些專門的礦物清洗作業，例如洗煤，會產生含有細顆粒赤鐵礦和表面活性劑的汙水。油和液壓液也是常見的汙染物。來自金屬礦場和礦石回收廠的汙水不可避免會含有天然巖層中既有的礦物質。在壓碎和取出所需的材料後，其餘的物質有很大的機會會進入汙水流。對金屬礦場而言，會包括不需要的金屬，例如鋅和其他材料的提煉可產生含有非常微細顆粒的淤泥，如果想去除這類汙染物，過程會特別困難。此外，通常蘊藏有經濟價值金屬，此情況是採礦對環境造成的眾多影響之一。核工業.核工業和放射化學工業所產生的廢棄物被當作放射性廢料處理。研究人員針對柵藻在模擬汙水中對鍶的生物積累做研究。這項研究稱其中名為S. spinosus的柵藻對鍶具有高度選擇性的能力，顯示其可能適合用於處理核廢水。石油和天然氣開採.在油氣井的作業會產生採出水，其中含有油、有毒金屬。石油煉製和石油化工.煉油廠和石化廠排放的汙染物包括常規汙染物、氨、鉻、苯酚和硫化物。製藥.製藥廠通常會產生各種工藝汙水，包括溶劑、廢酸和廢鹼溶液、化學反應產生的水、產品洗滌水、冷凝蒸汽、空氣汙染洗滌器的排汙和裝置洗滌水。非工藝汙染通常包括冷卻水和場地徑流。所產生的汙染物有丙酮、氨、苯、BOD、氯仿、氰化物、乙醇、乙酸乙酯、異丙醇、二氯甲烷、甲醇、苯酚和甲苯。處理這類物質的技術包括先進的生物處理、和汙水回收。造紙業.造紙業產生的汙水通常含有較高的懸浮固體和BOD。工廠會產生氯仿、戴奧辛的處理。冶煉廠.冶煉有色金屬、銻和鎳，以及鋁。銅冶煉廠的汙水中通常含有鎘、鉛、鋅、砷和鎳，以及銅。鉛冶煉廠會排放鉛和鋅。鎳和鈷冶煉廠除排放卑金屬外，還排放氨和銅。鋅冶煉廠會排放砷、鎘、銅、鉛、硒和鋅。這類工業通常採用的處理工藝是化學沉澱、沉澱和過濾法。:145紡織廠.紡織廠。紡織廠產生的汙染物包括BOD、SS、油和油脂、硫化物、苯酚和鉻。羊毛中存在的殺蟲劑殘留是羊毛加工過程中會出現的特殊問題。汙水中可能含有動物脂肪，如果這類脂肪未受汙染，可回收用於生產油脂或進一步精煉。紡織品印染廠產生的汙水含有合成染料，可採用聚合物絮凝劑和沈降劑處理。工業油汙.工業用油進入廢水流的括洗車場、工廠、燃料儲存庫、交通樞紐和發電廠。通常汙水會排入當地的下水道或產業排汙系統。經常可見的汙染物包括溶劑、清潔劑、砂礫、潤滑劑和碳氫化合物。水處理.許多行業都需進行水處理，以獲得品質甚高的水，供純化學合成或是鍋爐用水之用。一些採過濾法和沉澱法的水處理過程會產生有機和無機淤泥，也需處理。使用天然或合成樹脂進行離子交換可去除水中的鈣、鎂和碳酸鹽離子，通常以鈉、氯、羥基離子，和/或其他離子取代。用強酸和強鹼對離子交換樹脂管柱再生，會產生富含硬離子的汙水，這些離子很容易沉澱，尤其是與其他汙水成分混合時。木材防腐.木材防腐廠會產生常規和以及有毒汙染物，包括砷、COD、銅、鉻、異常高或低的pH值、笨酚、懸浮固體、油和油脂。處理法.針對汙水中各種汙染物，需要運用不同的策略來去除。大多數工業流程，如煉油廠、化學廠和石化廠，都配置有現場處理汙水的設施，以便處理過的汙染物濃度能符合有關規定，再排放進入下水道，或是河流、湖泊或海洋。:1412有越來越多採用人工濕地的案例，因為這種設施具有大容量和高品質的處理能力。其他會產生大量汙水的工業流程，如造紙業，由於已引起環境問題，導致產業開發在廠內回收用水的做法，經重複使用多次後才會除汙後再排放。工業汙水處理廠會採用以下一項或多項做法，與生活汙水處理廠的常規處理流程不同：所謂鹵水處理，是從廢棄物流中去除溶解的鹽離子。海水或半鹹水的淡化流程與鹵水處理有相似之處，但工業鹵水含有獨特的溶解離子組合，例如硬度離子或是其他金屬，因此需要特定的處理流程和裝置。鹵水處理系統通常經過最佳化以減少最終排放量，取得較經濟的處置成本或最大限度回收淡水或是鹽分。還會最佳化處理系統以減少電力消耗、化學品投入或物理足跡。在處理冷卻塔排汙、由 (SAGD) 流程產生的採出水、開採煤層氣等天然氣產生的採出水、水力壓裂作業產生的迴流水、、逆滲透汙水、氯鹼法汙水、造紙廠汙水以及食品和飲料加工產生的廢物流的時候，經常需要用到鹵水處理。鹵水處理技術包括有：膜過濾工藝，如逆滲透、離子交換工藝，例如電滲析或離子交換樹脂、或蒸發工藝，例如採用以及蒸汽式鹽鹵水濃縮器和結晶器。由於排放標準不斷提高，而出現使用處理鹵水的情況。其中著名的例子如芬頓氧化劑和臭氧已被用於降解工廠鹵水中的頑固化合物。逆滲透法較不適於鹵水處理，因為硬鹽或有機汙染物會結垢，或是碳氫化合物會破壞逆滲透膜。鹵水處理中最普遍的流程是蒸發法，因為它可達成最高程度的濃縮，達到與固體鹽相似。他們還會產出純度最高的流出物，達到餾出物的品質。蒸發過程也更能耐受有機物、碳氫化合物或硬鹽。但由於處理物件是濃鹽水，因此耗能高，而且腐蝕是個問題，因此蒸發系統通常會使用鈦或作為建造材料。鹵水管理.鹵水管理在執行時會檢查更廣泛的鹽水處理背景，包括把政府政策和法規、、對環境影響、回收、處理和運輸、防堵、集中化而非單獨現場處理、避免和減量、技術和經濟均列入考慮。鹵水管理與滲濾液管理，以及一般性的廢棄物管理有些共通的問題。近年來，由於全球推動(ZLD)/最小液體排放 (MLD) ，鹵水管理的做法越來越為普遍。在ZLD/MLD技術中，使用封閉式水迴圈，使用再生水，在最大限度減少水排放。近年來，由於排水量增加和膜技術的新進展，這一概念越受關注。去除固體.大多數固體可經簡單的沉澱技術去除，以漿液或汙泥的形式回收。非常細的固體和密度接近水密度的固體會造成特殊問題。在此情況下，可能需要過濾或超濾。雖然可使用絮凝劑，但通常會用明礬鹽或新增聚電解質。工業化食品加工產生的汙通常需要就地處理後才能排放，以防止或減少下水道附加費。行業型別和具體操作方式會決定產生何種型別的汙水，以及需要何種型別的處理。減少廢棄產品、有機材料和沙子等固體通常是工業汙水處理的目標。減少固體的一些常見方法包括初級沉澱和轉鼓式篩除。去除油脂.有效去除油和油脂取決於油的懸浮狀態和液滴大小，因此會影響到採用的分離技術。工業汙水中的油分可能是遊離的輕油、容易沉降的重油和乳化油。乳化油通常需要“裂解”，而從乳液中把油釋放。在大多數情況下，是透過降低水基質的pH值來達成。大多數分離器工藝都需可有效處理的最佳油滴尺寸範圍。每種工藝都有自己的效能曲線，根據油滴大小而展現適切效能。最常見的分離器是重力罐、API油水分離器、透過加壓進行化學浮除、離心機、介質過濾和水力旋流器。可使用影片粒子分析儀分析，以確定汙水中油滴大小。API油水分離器.本節摘自API油水分離器。API油水分離器是種設計用於煉油廠、石化廠、化學工廠、和其他工業含油水源產生的工業汙水，把其中油和懸浮物分離出的裝置。 這種分離器是利用斯托克斯定律，依據油滴的密度和大小來定義油滴上升速度而設計的重力分離裝置。該設計基於油和汙水之間的比重差異，因為此差異遠小於懸浮固體和水之間的比重差異。懸浮固體沉降到分離器底部，油上升到分離器頂部，淨化後的汙水是原本存在油層和固體之間的那一層。水力旋流器.水力旋流器讓汙水進入機器腔室內，以超過地球引力1，000倍的極高離心力執行，而讓水和油滴分離。分離出的油從機器的一端排出，水則透過另一端排出，再進一步處理、過濾或是排放。去除可生物降解有機物.對於植物或動物可生物降解有機材料，通常可用常規汙水處理工藝，就會出現問題。而其中的清潔劑、消毒劑、殺蟲劑或抗生素會對處理過程產生不利影響。活性汙泥法.本節摘自活性汙泥法。活性汙泥法是種生物汙水處理工藝，利用曝氣和由細菌和原生動物組成的生物來處理生活汙水或工業汙水。利用空氣。這種做法從曝氣池開始，先把空氣沉澱，而後把淤泥與較清潔的水分離。部分淤泥會迴流至曝氣池再處理，其餘淤泥則移出進一步處理，最終予以處置。滴濾工藝.滴濾池由岩石、礫石、爐渣、泥炭苔或塑膠介質構成的濾層組合，汙水由上滴下，往下流動時會接觸覆蓋在濾層中的微生物粘液層。透過強制空氣流過或是空氣自然對流來維持曝氣狀態。過程中，微生物粘液層會吸附汙水中的有機化合物，而流動空氣提供有機化合物生化氧化所需的氧氣。最終產物有二氧化碳、水和其他氧化產物。隨著粘液層變厚，空氣變得難以穿透，會有形成內部厭氧層的可能。去除其他有機物.包括溶劑、油漆、藥物、殺蟲劑、焦炭的生產，產出的合成有機材料很難處理。通常會針對不同的材料而採取特定的處理方式，包括高階氧化工藝、蒸餾、吸附、臭氧化、玻璃轉化、焚燒、化學固定或掩埋。某些材料可能會發生生物降解，在此情況下，可採改進的汙水處理方式。去除酸鹼.酸和鹼通常可在受控條件下進行中和反應。中和經常會產生沉澱物，沉澱物可能有毒性，需當作固體殘留物進行處理。在某些情況下，可能會釋放氣體，而需要對氣流進行處理。中和之後通常需要進行其他形式的處理。在去離子過程中，富含硬離子的廢棄物流很容易因鈣鹽和鎂鹽的積累而失去硬離子。這種過程會導致管道出現嚴重的水垢，在極端情況下會導致管道堵塞。在1970年代曾發生過一條直徑1米的工業海洋排放管被此鹽類堵塞的案例。處理方法是把去離子汙水濃縮，送往垃圾掩埋場處置，或是對要排放的汙水的pH值仔細處理。去除有毒物質.有毒物質中，包括多種有機物質、金屬，除非這類物質很稀薄，否則通常會有對生物過程的抵抗力。通常可把改pH值改變，或用其他化學品處理而讓其沉澱。但許多都難以處理或緩解，而需要濃縮，然後進行掩埋或是回收。溶解的有機物可透過高階氧化工藝在廢水中將之焚化。智慧膠囊.超分子化學中的技術，有可能達成從汙染源中去除鉛和其他離子，之後回收。奈米、微米和毫米載體的尺寸分別在10奈米的顆粒。共有三種正在研究中的載體：海藻酸鹽載體、奈米碳管、聚合物膨脹載體。這類載體為處理汙水提供可能的解方。去除熱汙染.下列技術可用來去除發電廠或製造廠產生的汙水中熱量，把熱汙染降低：其他處置方法.一些設施，如油氣井，被允許利用把汙水泵入地下。但汙注入與誘發地震有關聯。成本和處理廢棄物費用.處理工廠產生的汙水是個困難且昂貴的問題。規模經濟可能有利於使用大型市政汙水處理廠來處理各處少量，匯集而來的工業汙水，但如果能把無法在小型市政汙水處理廠採用常規流程處理及處置的大量工業汙水的成本正確分攤，可降低許多後續的成本。:40-4-40-11工業汙水處理廠可把選定的汙水轉化為用於不同目的的再生水，來降低原水成本。工業汙水處理廠可利用預處理方式以降低汙染物濃度，而減少後續市政汙水處理廠收取的汙水處理費。:300–302社會與文化.全球目標.國際社會把工業汙水處理納入聯合國可持續發展目標中的。目標6.3是“到2030年，透過減少汙染、杜絕傾倒和盡量減少排放危險化學品和物質來改善水質，將未經處理的汙水比例減半，並在全球大幅增加汙水回收和安全再利用”。此目標的指標之一是“經安全處理過的生活和工業汙水的流量比例”。進一步閱讀.