工业废水处理

工业污水处理（Industrial wastewater treatment）描述的是工业生产过程中以副产品形式出现的污水过程。处理后的污水（或称）可重新利用，或是排放到，或是环境的地表水中。一些工业场所产生的污水可在厂处理。大多数工业制程，如炼油厂、化学工厂和石化厂都会自备专门设施以处理污水，让其中污染物浓度降低到符合规定的程度，再排入下水道或是河流、湖泊或是海洋中。这种处理适用于会产生高浓度有机物（例如油和油脂）、有毒物质（例如重金属、挥发性有机物）或氨等养分污水的行业。一些产业会自行安装预处理系统，去除某些污染物（例如有毒化合物）后，将这类已部分处理的污水排放到市政下水道系统。
大多数工业都会产生某种污水。最近的趋势是尽量减少其产生，或在生产过程中把污水处理及回收。一些产业已重新设计制程，而减少或消除污染物。会产生工业污水的来源有电池制造、化学制造、火力发电厂、食品产业、钢铁工业、金属加工、矿厂和采石场、核工业、石油和天然气开采、炼油厂和石化厂、制药厂、造纸业、冶炼厂、纺织厂、工业油外泄、水处理厂和厂。处理流程包括如卤水处理、去除固体（例如化学沉淀、过滤）、去除油和油脂、去除可生物降解有机物、去除其他有机物、去除酸和碱，以及去除有毒物质。
类型.
工业设施产生的污水有：
污染物.
本节摘自水污染#Pollutants in industrial wastewater。
如果工业污水处理和处置不当，会把下述的污染物输入下游的水体：
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工业部门.
不同工业部门产生的特定污染物，和由此产生的流出物中浓度会有很大差异。
电池制造.
电池制造厂专门制造用于电子和便携式设备（例如）采用的小型装置，或是用于汽车、卡车和其他机动车辆的大型、高功率装置。制造厂产生的污染物包括有镉、铬、钴、铜、氰化物、铁、铅、锰、汞、镍、银、锌、油和油脂。
集中式废弃物处理.
集中式 (CWT) 厂处理由外地制造厂产生的液体或是固体废弃物。一般工厂由于土地有限、不易设计和运行困难，或环境法规和许可证的限制等因素，无法在现场自行处理，而把其废弃物送到CWT厂。由于制造厂通常是小型企业，采用CWT厂会比自行处理更具成本效益。
CWT厂经常会从各种制造厂，如化工厂、金属制造和加工厂收集废弃物，也会从不同制造部门收集使用过的油和石油产品，进行处理。这些废弃物被归类为危险废弃物 - 含有高浓度的，或是难以处理的污染物。美国国家环境保护局（EPA）于2000年已发布美国CWT厂的污水处理相关法规。
化学品制造.
有机化学品制造.
有机化学工业所排放的特定污染物因工厂而异，取决于其产品类型，例如大宗有机化学品、树脂、杀虫剂、塑料或合成纤维。会排放的有机化合物包括苯、氯仿、萘、苯酚、甲苯和氯乙烯。生化需氧量 (BOD) 是针对一系列有机污染物的总测量值，可用于衡量生物污水处理系统的有效性，并在某些排放许可中作为监管参数。排放的金属污染物则有铬、铜、铅、镍和锌。
无机化学品制造.
无机化合物产业的产品和工艺涵盖范围广泛，但单独一厂通常只生产少数的产品和污染物。产品包括铝化合物、碳化钙和氯化钙、氢氟酸、钾化合物、硼砂、铬和氟基化合物、镉和锌基化合物。排放的污染物因产品种类和工厂而异，可包括砷、氯、氰化物、氟化物，和重金属，如铬、铜、铁、铅、汞、镍和锌。
发电厂.
火力发电厂，尤其是燃煤的，是工业污水的主要来源。这类工厂中排放的污水中含有大量金属，例如铅、汞、镉和铬，以及砷、硒和氮化合物（硝酸盐和亚硝酸盐）。污水流中包括有烟气脱硫的硫、飞灰、底灰和烟气道控制而捕获的汞。空气污染控制装置如捕获的污染物通常会被转移到污水流中。
是种地表水池，广为燃煤电厂使用。这些池塘利用重力从电厂污水中出大颗粒物（以总悬浮固体计）。这种技术不处理溶解的污染物。发电厂利用其他技术来处理污染物，具体取决于厂中的特定废弃物流 - 包括干灰处理、闭环灰回收、化学沉淀、生物处理（如活性污泥法）、膜系统和蒸发结晶系统。.在和电渗析系统的技术进展，让处理烟气脱硫后污水得以高效进行，而能符合最近的EPA排放规定。这类方法与处理其他高度结垢工业污水类似。
食品产业.
农业和食品加工作业所产生的污水，与世界各地的生活污水处理厂所处理的有显著不同的特征：这类污染物可生物降解，且无毒，但生物需氧量 (BOD) 及总悬浮固体 (SS)均高。食品和农业污水的成分由于蔬菜、水果和肉类产品所产生的流出水中BOD和pH值间的差异，以及食品加工和收获后的季节因素，通常复杂而难预测。
将食品原材料加工需要用到大量优质水。洗涤蔬菜的水含有大量悬浮固体和一些溶解的有机物，也可能含有表面活性剂和杀虫剂。
水产养殖场（例如养鱼场）经常会排放大量的氮和磷，以及悬浮固体。一些场所使用的药物和杀虫剂可能会存在污水中。 
乳制品加工厂会产生常规污染物（BOD、SS）。
动物屠宰和加工会从体液（例如血液）和消化道内容物中产生有机废弃物。产生的污染物包括有BOD、SS、、油和油脂、有机氮和氨。
加工出售的食品会含有因烹饪而产生的废弃物，这些废弃物通常富含植物有机物，还含有盐、香料、色素和酸或碱。也可能存在大量的脂肪、油和油脂 (三者合而简称“FOG”)，当聚集太多时会将下水道堵塞。一些市政当局要求餐馆和食品加工业使用，并订立下水道FOG处理规范。
食品厂在做清洁、物料输送、装瓶和产品清洗等活动时会产生污水。许多食品加工厂需对此类污水做现场处理，然后才能洒在土地，或是排放到水道或下水道中。这类污水有大量悬浮有机颗粒，会增加BOD，而产生大量下水道处理费用。在排放污水前，常用的减少悬浮有机颗粒的方法有沉淀、楔形筛网或旋转带过滤（微筛）。
钢铁业.
从矿石中提炼钢铁，需要利用高炉进行强大的氧化还原反应，使用的冷却水一定会受到如氨和氰化物的污染。焦化厂把煤碳转化为焦炭会用到冷却水，而在清除副产品时也需用水。这类污染流中包括气化产物，如苯、萘、蒽、氰、氨、苯酚、甲酚以及一系列更复杂的有机化合物，统称为多环芳香烃 (PAH)。
把钢铁制成板材、线材或棒材，会采用冷热机械转换制程，而需经常使用水作为润滑剂和冷却剂。此时接触到的污染物有液压液、牛脂和固体颗粒。钢铁产品在销售之前须经最终处理，包括以强无机酸做酸洗，以去除铁锈，并为表面镀锡、镀铬、镀锌或涂漆等表面处理。常用于酸洗的是盐酸和硫酸两种。所产生的污水中有酸性漂洗液和废酸。许多工厂会把酸回收（尤其是使用盐酸的工厂），但仍会留下大量高酸度的硫酸亚铁或氯化亚铁而需处理。许多钢铁工业污水都受到液压液（也称为可溶性油）污染。
金属加工业.
许多金属加工业都会使用例如金属板和为原料生产最终产品。这类工业包括汽车、卡车和飞机制造、工具和五金制造、电子设备和办公机器、轮船、电器和其他家用产品和固定工业设备（例如压缩机、泵、锅炉）的制造。这些工厂采用的典型工艺包括、机械加工、涂层和喷漆、|化学蚀刻和、、电镀和阳极处理。这些行业产生的污水含有镉、铬、铜、铅、镍、银和锌等重金属；氰化物及几种有机化学溶剂，以及油和油脂。
矿场和采石场.
矿场和采石场所产生的污水，主要成分是含岩石颗粒的浆液。这些污染物来自雨水冲刷暴露的表面和运输道路，也来自清洗和岩石分级的作业。在大面积场地下大雨时，会产生很大的水量。一些专门的矿物清洗作业，例如洗煤（将煤与天然岩石与土壤等分离），会产生含有细颗粒赤铁矿和表面活性剂的污水。油和液压液也是常见的污染物。
来自金属矿场和矿石回收厂的污水不可避免会含有天然岩层中既有的矿物质。在压碎和取出所需的材料后，其余的物质有很大的机会会进入污水流。对金属矿场而言，会包括不需要的金属，例如锌和其他材料（如砷）。高价金属（如金和银）的提炼可产生含有非常微细颗粒的淤泥，如果想去除这类污染物，过程会特别困难。
此外，通常蕴藏有经济价值金属（例如铜和金）的地质构造，多数是由硫化物型矿石组成。加工时，必须先将岩石研磨碎后才能提炼，之后剩余物称为尾矿。这类尾矿不仅含有各式残余金属，还含有硫化物成分，当尾矿送入大型水池处置时，硫化物会因暴露在空气和水中而形成硫酸。由此产生的酸性矿场排水通常富含重金属（经由酸性溶解），此情况是采矿对环境造成的众多影响之一。
核工业.
核工业和放射化学工业所产生的废弃物被当作放射性废料处理。
研究人员针对栅藻在模拟污水中对锶的生物积累做研究。这项研究称其中名为S. spinosus的栅藻对锶具有高度选择性的能力，显示其可能适合用于处理核废水。
石油和天然气开采.
在油气井的作业会产生采出水，其中含有油、有毒金属（例如砷、镉、铬、汞、铅）、盐、有机化学品和固体。一些采出水含有微量。海上石油和天然气平台还会产生甲板排水、生活垃圾和生活污水。在钻井过程中，井场通常会排放和钻井泥浆（钻井液）。
石油炼制和石油化工.
炼油厂和石化厂排放的污染物包括常规污染物（BOD、油脂、悬浮固体）、氨、铬、苯酚和硫化物。
制药.
制药厂通常会产生各种工艺污水，包括溶剂、废酸和废碱溶液、化学反应产生的水、产品洗涤水、冷凝蒸汽、空气污染洗涤器的排污和设备洗涤水。非工艺污染通常包括冷却水和场地径流。所产生的污染物有丙酮、氨、苯、BOD、氯仿、氰化物、乙醇、乙酸乙酯、异丙醇、二氯甲烷、甲醇、苯酚和甲苯。处理这类物质的技术包括先进的生物处理（例如硝化活性污泥）、、氰化物分解（例如水解）、和污水回收。
造纸业.
造纸业产生的污水通常含有较高的悬浮固体和BOD。工厂会产生氯仿、戴奥辛（包括2,3,7,8-四氯双苯环戴奥辛）、呋喃、苯酚和化学需氧量 (COD)。使用进口纸浆的造纸厂只需做简单的初级污水处理（例如沉淀或（DAF））。增加的BOD或COD负荷以及有机污染物需要生物处理（例如活性污泥法或）。对于无机负荷（如盐等）高的工厂，需要进行三级处理，如超滤或逆渗透等的一般膜处理，或去除特定污染物（如养分）的处理。
冶炼厂.
冶炼有色金属（非铁金属）而常排放的污染物因卑金属矿石不同而异。铝土矿冶炼厂会产生苯酚物质，通常可用沉淀池和蒸发来处理，无需定期排水。铝冶炼厂通常会排放氟化物、（一种多环芳香烃）、锑和镍，以及铝。铜冶炼厂的污水中通常含有镉、铅、锌、砷和镍，以及铜。铅冶炼厂会排放铅和锌。镍和钴冶炼厂除排放卑金属外，还排放氨和铜。锌冶炼厂会排放砷、镉、铜、铅、硒和锌。
这类工业通常采用的处理工艺是化学沉淀、沉淀和过滤法。
纺织厂.
纺织厂（包括地毯厂）会经各种工艺产生污水，包括清洁和整理、纺纱和织物整理（如漂白、染色、树脂处理、和阻燃处理）。纺织厂产生的污染物包括BOD、SS、油和油脂、硫化物、苯酚和铬。羊毛中存在的杀虫剂残留是羊毛加工过程中会出现的特殊问题。污水中可能含有动物脂肪，如果这类脂肪未受污染，可回收用于生产油脂或进一步精炼。
纺织品印染厂产生的污水含有合成染料（例如活性染料、酸性染料、碱性染料、分散染料、还原染料、硫化染料、染料、、固染染料、溶剂染料、色素）和天然染料、增稠剂（关华豆胶）和各种润湿剂、pH值缓冲剂和染料延迟剂或促进剂。污染物包括BOD、COD、色度 (水中真色色度检测方法－ADMI法)、硫化物、油和油脂、苯酚、总固体悬浮物和重金属（铬、锌、铅和铜），可采用聚合物絮凝剂和沈降剂处理。
工业油污.
工业用油进入废水流的来源包括洗车场、工厂、燃料储存库、交通枢纽和发电厂。通常污水会排入当地的下水道或产业排污系统（须符合当地的环境规范）。经常可见的污染物包括溶剂、清洁剂、砂砾、润滑剂和碳氢化合物。
水处理.
许多行业都需进行水处理，以获得品质甚高的水，供纯化学合成或是锅炉用水之用。一些采过滤法和沉淀法的水处理过程会产生有机和无机淤泥，也需处理。使用天然或合成树脂进行离子交换可去除水中的钙、镁和碳酸盐离子，通常以钠、氯、羟基离子，和/或其他离子取代。用强酸和强碱对离子交换树脂管柱再生，会产生富含硬离子的污水，这些离子很容易沉淀，尤其是与其他污水成分混合时。
木材防腐.
木材防腐厂会产生常规和以及有毒污染物，包括砷、COD、铜、铬、异常高或低的pH值、笨酚、悬浮固体、油和油脂。
处理法.
针对污水中各种污染物，需要运用不同的策略来去除。大多数工业流程，如炼油厂、化学厂和石化厂，都配置有现场处理污水的设施，以便处理过的污染物浓度能符合有关规定，再排放进入下水道，或是河流、湖泊或海洋。有越来越多采用人工湿地的案例，因为这种设施具有大容量和高品质的处理能力。其他会产生大量污水的工业流程，如造纸业，由于已引起环境问题，导致产业开发在厂内回收用水的做法，经重复使用多次后才会除污后再排放。
工业污水处理厂会采用以下一项或多项做法，与生活污水处理厂的常规处理流程不同：
所谓卤水处理，是从废弃物流中去除溶解的盐离子。海水或半咸水的淡化流程与卤水处理有相似之处，但工业卤水含有独特的溶解离子组合，例如硬度离子或是其他金属，因此需要特定的处理流程和设备。
卤水处理系统通常经过优化以减少最终排放量，取得较经济的处置成本（因为处置成本通常与处理数量成本比）或最大限度回收淡水或是盐分。还会优化处理系统以减少电力消耗、化学品投入或物理足迹。
在处理冷却塔排污、由 (SAGD) 流程产生的采出水、开采煤层气等天然气产生的采出水、水力压裂作业产生的回流水、、逆渗透污水、氯碱法污水、造纸厂污水以及食品和饮料加工产生的废物流的时候，经常需要用到卤水处理。
卤水处理技术包括有：膜过滤工艺，如逆渗透、离子交换工艺，例如电渗析或离子交换树脂、或蒸发工艺，例如采用以及蒸汽式盐卤水浓缩器和结晶器。由于排放标准不断提高，而出现使用处理卤水的情况。其中著名的例子如芬顿氧化剂和臭氧已被用于降解工厂卤水中的顽固化合物。
逆渗透法较不适于卤水处理，因为硬盐或有机污染物会结垢，或是碳氢化合物会破坏逆渗透膜。
卤水处理中最普遍的流程是蒸发法，因为它可达成最高程度的浓缩，达到与固体盐相似。他们还会产出纯度最高的流出物，达到馏出物的品质。蒸发过程也更能耐受有机物、碳氢化合物或硬盐。但由于处理对象是浓盐水，因此耗能高，而且腐蚀是个问题，因此蒸发系统通常会使用钛或作为建造材料。
卤水管理.
卤水管理在执行时会检查更广泛的盐水处理背景，包括把政府政策和法规、、对环境影响、回收、处理和运输、防堵、集中化而非单独现场处理、避免和减量、技术和经济均列入考虑。卤水管理与渗滤液管理，以及一般性的废弃物管理有些共通的问题。近年来，由于全球推动(ZLD)/最小液体排放 (MLD) ，卤水管理的做法越来越为普遍。在ZLD/MLD技术中，使用封闭式水循环，使用再生水，在最大限度减少水排放。近年来，由于排水量增加和膜技术的新进展，这一概念越受关注。
去除固体.
大多数固体可经简单的沉淀技术去除，以浆液或污泥的形式回收。非常细的固体和密度接近水密度的固体会造成特殊问题。在此情况下，可能需要过滤或超滤。虽然可使用絮凝剂，但通常会用明矾盐或添加聚电解质。工业化食品加工产生的污通常需要就地处理后才能排放，以防止或减少下水道附加费。行业类型和具体操作方式会决定产生何种类型的污水，以及需要何种类型的处理。减少废弃产品、有机材料和沙子等固体通常是工业污水处理的目标。减少固体的一些常见方法包括初级沉淀（澄清）、加压浮除 (DAF)、旋转带过滤（微筛）和转鼓式筛除。
去除油脂.
有效去除油和油脂取决于油的悬浮状态和液滴大小，因此会影响到采用的分离技术。工业污水中的油分可能是游离的轻油、容易沉降的重油和乳化油（通常称为可溶性油）。乳化油通常需要“裂解”，而从乳液中把油释放。在大多数情况下，是通过降低水基质的pH值来达成。
大多数分离器工艺都需可有效处理的最佳油滴尺寸范围。每种工艺都有自己的性能曲线，根据油滴大小而展现适切性能。最常见的分离器是重力罐、API油水分离器、通过加压进行化学浮除、离心机、介质过滤（滴滤）和水力旋流器。
可使用视频粒子分析仪分析，以确定污水中油滴大小。
API油水分离器.
本节摘自API油水分离器。
API油水分离器是种设计用于炼油厂、石化厂、化学工厂、和其他工业含油水源产生的工业污水，把其中油和悬浮物分离出的装置。 这种分离器是利用斯托克斯定律，依据油滴的密度和大小来定义油滴上升速度而设计的重力分离装置。该设计基于油和污水之间的比重差异，因为此差异远小于悬浮固体和水之间的比重差异。悬浮固体沉降到分离器底部（沉积层），油上升到分离器顶部，净化后的污水是原本存在油层和固体之间的那一层。
水力旋流器.
水力旋流器让污水进入机器腔室内，以超过地球引力1，000倍的极高离心力运行，而让水和油滴分离。分离出的油从机器的一端排出，水则通过另一端排出，再进一步处理、过滤或是排放。
去除可生物降解有机物.
对于植物或动物来源的可生物降解有机材料，通常可用常规污水处理工艺（例如活性污泥或滴滤池）以延长处理时间的方式运作。如果污水被洗涤水过度稀释或是本身高度浓缩（例如有未稀释的血液或牛奶），就会出现问题。而其中的清洁剂、消毒剂、杀虫剂或抗生素会对处理过程产生不利影响。
活性污泥法.
本节摘自活性污泥法。
活性污泥法是种生物污水处理工艺，利用曝气和由细菌和原生动物组成的生物来处理生活污水或工业污水。利用空气（或氧气）和微生物对有机污染物进行生物氧化，产生含有氧化物质的淤泥（或称絮状物）。
这种做法从曝气池开始，先把空气（或氧气）注入污水中。接下来有个沉淀池，让生物絮状物（淤泥层）沉淀，而后把淤泥与较清洁的水分离。部分淤泥会回流至曝气池再处理，其余淤泥则移出进一步处理，最终予以处置。
滴滤工艺.
滴滤池由岩石、砾石、炉渣、泥炭苔或塑料介质构成的滤层组合，污水由上滴下，往下流动时会接触覆盖在滤层中的微生物粘液层（或薄膜）。透过强制空气流过或是空气自然对流来维持曝气状态。过程中，微生物粘液层会吸附污水中的有机化合物，而流动空气提供有机化合物生化氧化所需的氧气。最终产物有二氧化碳、水和其他氧化产物。随著粘液层变厚，空气变得难以穿透，会有形成内部厌氧层的可能。
去除其他有机物.
包括溶剂、油漆、药物、杀虫剂、焦炭的生产，产出的合成有机材料很难处理。通常会针对不同的材料而采取特定的处理方式，包括高级氧化工艺、蒸馏、吸附、臭氧化、玻璃转化、焚烧、化学固定或掩埋。某些材料（例如某类清洁剂）可能会发生生物降解，在此情况下，可采改进的污水处理方式。
去除酸碱.
酸和碱通常可在受控条件下进行中和反应。中和经常会产生沉淀物，沉淀物可能有毒性，需当作固体残留物进行处理。在某些情况下，可能会释放气体，而需要对气流进行处理。中和之后通常需要进行其他形式的处理。
在去离子过程中，富含硬离子的废弃物流很容易因钙盐和镁盐的积累而失去硬离子。这种过程会导致管道出现严重的水垢，在极端情况下会导致管道堵塞。在1970年代曾发生过一条直径1米的工业海洋排放管被此盐类堵塞的案例。处理方法是把去离子污水浓缩，送往垃圾掩埋场处置，或是对要排放的污水的pH值仔细处理。
去除有毒物质.
有毒物质中，包括多种有机物质、金属（如锌、银、镉、铊等）、酸、碱和非金属元素（如砷或硒），除非这类物质很稀薄，否则通常会有对生物过程的抵抗力。通常可把改pH值改变，或用其他化学品处理而让其沉淀。但许多都难以处理或缓解，而需要浓缩，然后进行掩埋或是回收。溶解的有机物可透过高级氧化工艺在废水中将之焚化。
智能胶囊.
超分子化学中的技术，有可能达成从污染源中去除铅和其他离子，之后回收。纳米、微米和毫米载体的尺寸分别在10纳米（nm）– 1微米（μm）、1μm – 1（厘米）mm 和 >1mm的范围内，是个被载体（壳）包围的活性试剂（核）的颗粒。共有三种正在研究中的载体：海藻酸盐载体、奈米碳管、聚合物膨胀载体。这类载体为处理污水提供可能的解方。 
去除热污染.
下列技术可用来去除发电厂或制造厂产生的污水中热量，把热污染降低：
其他处置方法.
一些设施，如油气井，被允许利用把污水泵入地下。但污注入与诱发地震有关联。
成本和处理废弃物费用.
处理工厂产生的污水是个困难且昂贵的问题。规模经济可能有利于使用大型市政污水处理厂来处理各处少量，汇集而来的工业污水，但如果能把无法在小型市政污水处理厂采用常规流程处理及处置的大量工业污水的成本正确分摊，可降低许多后续的成本。
工业污水处理厂可把选定的污水转化为用于不同目的的再生水，来降低原水成本。工业污水处理厂可利用预处理方式以降低污染物浓度，而减少后续市政污水处理厂收取的污水处理费。
社会与文化.
全球目标.
国际社会把工业污水处理纳入联合国可持续发展目标中的。目标6.3是“到2030年，通过减少污染、杜绝倾倒和尽量减少排放危险化学品和物质来改善水质，将未经处理的污水比例减半，并在全球大幅增加污水回收和安全再利用”。此目标的指标之一是“经安全处理过的生活和工业污水的流量比例”。