廢水處理及其運用
為防止工廠排出的廢水污染環境，世界各國對廢水中所含的無機物、有機物制定了限定標準。行政機關為防止河流和海洋被污染，定期對工廠排水的河流等進行監測，檢查確認所含指定物質是否超標。工廠廢水的排放，并不是說只要達到行政規定的“極限水平”就萬事大吉了。如不能穩定達標，視嚴重程度會受到停產等行政處罰，并且還會遭到行政通報和新聞報道，因此會給企業經營帶來巨大的打擊。另外，工廠的經營項目未必是固定的，萬一生產品種和生產量發生變化，廢水中含有的污染物的種類和數量也會發生變動。通常情況下，工廠會制定比行政部門標準更為嚴格的內部標準進行廢水處理，并考慮到前面提到的變動的可能性，每天都能保持余量進行運行，確保能夠從容達排放。
廢水處理的方法
一般來說根據廢水成分大致將廢水處理分為以下兩種。
【分離】把污染成分與水分開。(污染成分以離子等狀態溶于水時使其變為固體)
例如：沉淀分離
鎳離子 → 氫氧化鎳(Ni(OH)2) ↓ 沉淀
多用于含金屬和氟的無機廢水處理，代表分離處理方法有沉淀分離。這個方法通過使污染成分沉降到水中來與水分離(詳細內容后述)。其他還有氣浮分離和過濾等處理方法。前者多用于去除油等容易浮在水中的成分，后者多用于通過RO膜(反滲透膜)和活性炭過濾去除微粒子等成分。
【分解】使污染成分變成無害的物質。
多用于食品工廠和畜牧場等排出的有機廢水的處理，廢水通過含有微生物的活性污泥來分解有機物，使其無害化。
例如：活性污泥處理
有機物 → 分解為二氧化碳(CO2)和水(H2O)
以下是廢水處理方式一覽表，僅供參考(表1)。
表1廢水處理的分類及方式
沉降分離型廢水處理
沉淀分離是一種廢水處理方式，廣泛應用于無機廢水的處理，其處理流程大致如下(圖1)。
圖1沉降分離的廢水處理流程
首先，沉淀出廢水中被稱為“氟粒”的微小氟離子和金屬離子等，為進一步使它們沉淀要經過幾個階段。
以實際廢水為例，其處理方法如下。
絮凝處理···沉淀出粗大污染物
【含金屬離子廢水的處理】(電鍍工廠等)
首先，調整廢水的pH值，使目標金屬離子氫氧化物化。使用無機絮凝劑(氯化次鐵(FeCl3))和高分子絮凝劑(聚丙烯酰胺(PAM))等使之絮凝。調整適當的pH值需要根據被處理金屬的離子化程度，鎳(Ni)的pH值調整在9.5~10.0，銅(Cu)的pH值調整在7.0~8.0比較合適。但是根據廢水中共存物質的不同，適當的pH值也會不一樣，所以前面的值只是參考值。
以下是含鎳離子廢水處理例子。
1、使用pH調節劑氫氧化鈉(NaOH)將pH值調整在9.5~10.0，使鎳離子發生氫氧化物化，生成氯。
顆粒大小:0.1微米級別(例如:流感病毒)
在這種狀態下幾乎不會自然沉降。
2、加入無機絮凝劑(FeCl3)等，通過共沉作用使絮凝生長。
顆粒大小:10微米級別(例如:杉樹花粉)，
經過一段時間能自然沉淀的水平。
3、通過高分子絮凝劑(PAM)使絮凝大件化、沉降。
顆粒大小:100微米級別(例如:沙灘)
幾分鐘就會沉淀的水平。
【處理含氟(F)離子廢水時】(半導體工廠等)
在處理氟(F)離子時，由于不能像金屬離子一樣通過pH調整進行氫氧化物化，所以采用將氟離子與鈣(Ca)離子反應，作為氟化鈣(CaF2)從廢水中沉淀出的方法(氟化鈣法)是常用的方法。之后的處理基本相同，使用無機絮凝劑(聚合氯化鋁(PAC))和高分子絮凝劑(聚丙烯酰胺(PAM))等使水中的凝塊絮凝。
含氟(F)離子的廢水處理的例子如下所示。
1、使用CaCl2或Ca(OH)2作為鈣源，生成CaF2。
2、加入無機系絮凝劑(PAC)等，通過共沉作用使絮塊生長。
3、通過高分子絮凝劑(PAM)使絮凝變大、沉淀。
※各工序的絮塊尺寸，和鎳的情況差不多。
由于絮凝處理是決定處理水水質的最重要處理方式，所以在處理藥劑的選擇和投入條件等方面需要格外注意。
沉淀處理……通過沉淀與水分離
通過絮凝處理包括大塊絮凝物的廢水被送入沉淀槽，只有絮凝物在此沉降并與廢水分離。絮狀物沉淀越快，分離效率(處理效率)就越高，因此沉淀速度是選擇處理劑的指標之一。
在此分離出來的水，再經過過濾和中和等處理，然后排入下水道和河流，或者作為用水在工廠內再利用。關于沉淀于槽底的污泥作為“污泥”被送到下一工序進行污泥處理。
污泥處理……沉淀的濃縮和脫水
至目前為止處理工序中分離、沉降的污染物質的凝塊，作為污泥從沉淀槽中抽出，一般被送到儲存污泥的儲罐(污泥貯槽)。因為在這里儲存的污泥含有大量的水，所以較重、體積大、容易滴落等難以處理。污泥的重量和容積與廢棄成本直接相關，所以通常在廢棄前進行脫水處理，使其重量輕、體積小、易于處理。一般使用壓力機等對污泥施加壓力，擠出污泥中的水。
最終污泥的含水率根據廢水的種類等有波動，來自有機系廢水的含水率高，來自無機系廢水的含水率低。含水率越低，污泥的重量和容積也會減少，為了降低含水率，有時會使用脫水助劑。下面是表示污泥中的含水率和污泥量的關系的表。含水率降低帶來的污泥減容是很難想象的，不過，例如污泥的含水率從70%到65%(降低5個百分點)，理論上也能預想到14%的污泥減容(重量減少)。因此，污泥中的含水率是探討降低成本的重要指標。
污泥重量與污泥含水率的關系
關于廢水處理成本
到目前為止，關于廢水處理主要說了廢水處理劑的作用，最后來看處理成本。沉降分離產生的廢水處理成本包括電費等公攤費用，為了簡便起見，這里只考慮藥劑費和污泥處理費。藥劑費的重點是“用少的藥劑如何有效地進行沉淀處理”，污泥處理費的重點是“產生的污泥的量能減少多少”。清本環保與日本KUS共同開發了一種新型的廢水處理劑。該產品可以在保持處理水質的同時大幅減少藥用量和污泥產生量。對本產品感興趣的顧客可隨時咨詢。
