在现代化的进程中，人类生活自动化普及更加广泛，水平也迅速提高，对能源尤其是石油的需求急剧增加。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。
（补充说明）：
1、石油化工废水特征
（1）水流量大，水质复杂，变化频繁
石化工业的生产规模趋于大型化，生产过程中需要添加各种溶剂、助剂、添加剂，并经过各种反应。所以，污水的水量大，成分比较复杂。
（图1 图片素材来源于网络）
（2）有机污染较为严重
石化废水中的有机物质主要为烃类物质及其衍生物。一些石油化工企业排放的高浓度废液经焚烧或采用其他适当方法处理后，仍有较高的COD。
（3）污水中含有大量的重金属
石油化工生产中的许多反应都是在催化剂的作用下进行的，大型石油化工厂所使用的催化剂多达几十种，废水中常常含有重金属。
2、石化废水组成及来源：
由于石化废水中所含有的污染物种类非常繁多，导致其中的污染组分也是非常丰富的，根据不完全的检测，可知其中含有油、硫、酚、氰化物、COD、多环芳烃化物、芳香胺类化合物以及杂环化合物等。
（1）含油废水
主要来源：工艺过程与油品接触的冷凝水、介质水、生成水，油品洗涤水、油品运输船压舱水、循环冷却水、油品油气冷凝水、焦化除焦废水及受油品污染的地面水。
（2）含酚废水
主要来源：常减压延迟焦化、催化裂化及苯酚-丙酮、间甲酚、双酚A等生产装置。
（3）含硫废水
主要来源 ：炼油厂二次加工装置、分离罐的排水、油品和油气的冷凝分离水、芳烃联合装置。
（4）含氰废水
主要来源：丙烯腈装置、腈纶厂聚合车间、纺丝车间及回收车间排水、丁腈橡胶装置。
（5）含醛废水
主要来源：乙醛装置、维纶抽丝装置、醋酸乙烯装置、甲醛装置等。
（6）含苯废水
主要来源：制苯车间、苯乙烯装置、聚苯乙烯装置、乙基苯装置、烷基苯装置以及乙烯装置的裂解急冷水洗废水。
（7）含酸碱废水
主要来源：炼油厂、石油化工厂的洗涤水，成品罐的切水、锅炉水处理排水及酸碱汞房的排放水。
当前，石油化工(包括炼油)废水的治理技术主要有三个方面：强化预处理、改善二级处理、配套后处理。照处理原理，可将所有处理方法归分为物理处理、化学处理与生化处理三类。
1、物理处理
物理处理法通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质(包括油膜和油珠)，常用的有隔油、汽浮法、过滤法等。
（1）隔油池
隔油池是石化废水处理工艺中常见的一种处理装置。依据沸水中悬浮物与水的相对密度不同这一特点除去悬浮物。此法只能除去颗粒较大的水滴或油滴。
隔油池作为初级处理，虽然成本低但效率一般。
（2）气浮法
气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的悬浮物,使其随气泡升到水面而去除。其处理对象是乳化油以及疏水性细微固体悬浮物。另外，药剂浮选法也称为气浮法，此法是在废水中投加化学药剂,选择性将亲水性污染物变为疏水性,然后气浮去除。
气浮法的处理效率高，产生的污泥比较干燥，表面刮泥方便，增加曝气有利于后续生化处理。但其耗电大，设备维护管理工作量大，容易堵塞，浮渣怕较大风雨侵袭。
（3）过滤法
一般炼油厂将过滤作为去除生物二级处理出水中的残留胶体和悬浮物的手段，放在生化处理之后，可看成深度处理技术，可作为活性炭或臭氧等深度处理技术的预处理。油和悬浮物的去除率可达60%~70%。投加助滤剂后，去除率可提高到90%以上。
多孔材料过滤：除去较粗大悬浮物的格筛。典型设备如格栅、筛网和捞毛机等。
除粒径细微颗粒的微孔滤材：反渗透、超滤、纳滤和电渗析等以特别的半透膜为过滤介质的设备。
颗粒材料过滤：利用滤料颗粒之间存在的孔隙使水穿过而悬浮物被截留。常用来使处理后水的浑浊度满足用水要求。
（4）吹脱汽提法
通过向废水中通入载气，使两相充分接触，废水中溶解气体和易挥发的溶质在气液间传质进入气相，从而脱除污染物质。
石化废水中需要进行吹脱和气提处理的两个主要污染物是H2S和氨，它们主要来源于脱硫、脱氮和加氢处理过程中被破坏的有机氮和有机硫组分。
苯酚也可以通过此方法脱除，但是效率低于硫和氮。
（5）超滤法
超滤是利用超滤膜(孔径约0.01~0.1μm)截留微小油珠，从而达到油水分离目的的方法。
超滤法处理过程中不投加任何药剂，操作简单，处理出水一般可达到工艺回用水要求。但因膜透水率较低，故处理成本较高。浓缩后的残液(一般为处理水的5%左右)需进一步处置。
2、化学法
化学法向污水中投加某种化学物质，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质，常用的有化学沉淀法、混凝法、中和法、电解法等。
（1）化学混凝法
化学混凝是用来去除水中无机物或有机胶体悬浮物的一种方法。它可除去固体悬浮物、胶体、可溶性重金属盐类、有机物、油类及颜色等。混凝处理受到废水的pH、碱度、污染物的数量、粒子大小、温度和搅拌等条件的影响。
为了更好地提高气浮处理效果，在回流加压溶气气浮工艺中向废水中投入某种絮凝剂，使水中难沉淀的胶体状悬浮颗粒或乳化污染物失稳，在互相碰撞的作用下，聚集、聚合或搭接形成较大的颗粒或絮状物，从而使得污染物能够更容易下沉或上浮而被去除。
（2）电解法
其基本原理是在电流作用下，阳极表面产生具有强氧化性的羟基自由基，将难降解有机物氧化成CO2和H2O。该方法具有氧化能力强、操作简便易于控制、无二次污染等有点，在现代工业废水处理中越来越受到广泛应用。
利用这种反应使污染成分生成不溶于水的沉淀物，或生成气体从水中溢出，使废水得到净化。
（3）中和法
用化学方法消除废水中过量的酸或碱,使其pH值达到中性左右的过程称为中和。处理含酸废水以无机碱为中和剂,处理碱性废水以无机酸作中和剂。中和处理应考虑以"以废治废"原则，亦可采用药剂中和处理、中和处理可以连续进行,也可以间歇进行。中和的方法有酸碱废水中和、酸性废水的药剂中和法、酸性废水的过滤中和法等。
3、生物法
生物法通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质，可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。
（1）活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。这种技术将废水与活性污泥(微生物)混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解，生物固体随后从已处理废水中分离，并可根据需要将部分回流到曝气池中。活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成。活性污泥中的细菌是一个混合群体，常以菌胶团的形式存在，游离状态的较少。活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解(去除)过程可分为两个阶段，吸附阶段和稳定阶段。
（2）缺氧-好氧生物处理法
缺氧-好氧生物处理工艺是将缺氧过程与好氧过程结合起来的一种废水处理方法，它除了可去除废水中的有机污染物外，还可同时去除氨和氮，因此得到了广泛应用。
好氧-缺氧工艺效率高，流程简单，投资省，操作费用低。缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。容积负荷高，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度。缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。
（3） IMBR-A/O法
IMBR-A/O工艺是将MBR与A/O工艺相结合的一种方法。IMBR-A/O工艺流程为：原废水首先经过栅网去除粗大颗粒状悬浮物并静沉，再由泵抽到原水槽，然后经斜板沉淀池到前置反硝化A段(厌氧槽)。再溢流进入好氧反应器O段(好氧槽)，在出水泵的抽吸作用下得到膜过滤出水，好氧槽连续曝气。
（4） 生物膜法
生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和真菌类的微生物、原生动物和后生动物一类的微型动物附着在填料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥———生物膜。污水中的有机污染物作为营养物质，被生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到增殖。
与活性污泥法相比，生物膜法的主要特点包括以下几方面：①适应冲击负荷变化能力强；②反应器内微生物浓度高；③剩余污泥产量低；④同时存在硝化和反硝化过程，操作管理简单，费用较低；⑤调整运行的灵活性较差；⑥有机物去除率较低；
（5） 水解酸化-好氧生物处理工艺
水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。
综上，国内外学者在处理石油化工废水方面做了大量的研究工作，通过相关数据分析发现，采用常规的工艺处理高浓度、难降解的石油化工废水存在着以下问题：
（1）污泥培养困难，活性不高甚至大量死亡，系统耐冲击负荷能力差；
（2）高浓度进水时有机物的去除效率不高，不能满足出水水质的要求；
（3）有些工艺虽然能够实现有机物高的去除率，但是硝化脱氮效果较差，出水氨氮的浓度较高；
（4）对废水中有毒物质的适应能力低，有毒物质去除率效果不理想。同时废水中有毒物质的存在往往导致大量微生物死亡，影响有机物、氨氮的去除效率；
（5）难以实现自动化控制，操作繁琐，运行成本高。
国内有关学者一直在积极寻找、努力尝试，针对难降解高毒有机物去除率的提升和运行成本的降低进行了深入研究和试验，经过试验和不断优化，成功探索出新的、更有效的处理高浓度、高盐高COD、高毒性且难降解的工业废水的工艺，即“BDD电极电解氧化法”。
BDD电极电解氧化法是一种先进、绿色环保且具有成本效益的水处理技术，它使用“掺硼金刚石(Boron-Doped Diamond, BDD)电极材料”（被认为是理想的电化学氧化阳极材料-见以下说明）来降解水中的有机污染物。这种方法具有高效、环保、无需添加化学试剂等优点。在电解过程中，BDD电极可以直接或间接地将水中的有机物氧化成无毒无害的无机物（如二氧化碳和水）。
（补充说明）：
1、“BDD电极”的电化学氧化特性
BDD电极是一种新型高效的多功能电极，金刚石特殊的sp3键结构及其掺杂后具有的导电性，赋予了BDD电极优异的电化学特性。
①宽电化学势窗口和高析氧电位：电势窗口越宽(析氧电位越高)，析氧反应越难发生，有机污染物在阳极被氧化的概率越大，提高处理污水的效率，降低能耗；
②低背景电流和双电层电容：有利于金刚石电极检测电解液中的痕量污染物；
③电化学性能稳定和耐腐蚀：BDD电极在酸性、中性、碱性条件下仍能保持良好的稳定性和电极活性；
④不易被污染，具有自洁净作用：BDD电极表面不易发生“中毒”污染，保持电极的性能。因电化学氧化的“试剂”是电子，是一种洁净的反应物，而且氧化剂在此过程中不必添加，故无二次污染。
可以说，正是由于这些性能特点，奠定了BDD电极作为理想电极材料选择的基础。为确保BDD电极的电化学特性的完美展现，BDD电极的材料选择及其制备尤为关键，因而也成为了近年来的研究热点。
图3 基于0.5M H2SO4溶液中析氧电位的阳极材料分类
2、“BDD电极”的制备
化学气相沉积法（chemical vapor deposition，CVD）是合成金刚石常用方法之一，在气源中掺杂一定量的硼源，使硼原子进入金刚石晶格取代部分碳原子成为受主中心，同时晶格中产生空穴载流子使电子可以在晶格中自由移动，金刚石将转变为p型半导体。将掺硼金刚石沉积在固定形状的基底上，即可制备BDD电极。CVD方法是目前制备BDD电极最成熟的方法。表3所示为目前常见BDD电极的CVD合成方法对比及应用情况。由表3可知，热丝CVD法是目前最为成熟、应用最为广泛的BDD电极制备方法，且通过热丝的合理排布，容易获得大尺寸工业级产品，具有工业化应用潜力。
图4 常见BDD电极CND合成方法对比
3、“BDD电极”的选择
选择合适的BDD电极需要综合考虑应用领域、电极尺寸、电极材料和电极制备工艺等因素。
①应用领域：不同的应用领域对BDD电极的要求不同，例如在电化学水处理方面，BDD电极需要具有稳定的表面化学性质、优良的电化学催化性能、耐腐蚀性强、宽的电势窗口等特点。
②电极尺寸：根据应用场景选择合适尺寸的BDD电极，一般来说，电极尺寸越大，其处理能力也会相应提高。
③电极材料：选择电极材料时需要考虑其导电性、化学稳定性和耐腐蚀性等因素，同时需要考虑电极材料与应用场景的匹配度。
④电极制备工艺：不同的电极制备工艺会对电极性能产生影响，因此需要选择合适的制备工艺，获得高质量的BDD电极。
图5 不同种类（泡沫、颗粒、平板）及尺寸的BDD电极材料 - 引用新锋科技
COD去除率是通过计算进水COD浓度与出水COD浓度的差值，并将该差值除以进水COD浓度，然后乘以100%得出的。具体公式为：COD去除率(%)= (COD进水 - COD出水)/ COD进水×100%。这个比例越高，表明处理效果越好。
COD去除率会受到多种因素的影响，包括废水的特性、电解条件和电极材料等。一般来说BDD电极电解氧化法对于某些类型的废水可以实现较高的COD去除率。研究表明，该方法对于大部分有机废水的COD去除率可以达到95%以上。
图6 BDD电极COD移除率（反应40 min后）和对应的EEO
BDD电极电解氧化法的工艺构成主要包括：电源、电解槽、BDD电极、阴极和尾气处理装置等部分。
电源是提供电能的关键部分，为电解槽中的电极提供所需的电压和电流。根据不同的处理需求和应用场景，可以选择合适的电源和电压电流值。
电解槽是实现电解反应的容器，通常由耐腐蚀、绝缘性能好的材料制成。电解槽内设有阳极和阴极，BDD电极作为阳极，通过电源与阴极相连。在电解过程中，阳极和阴极之间产生电场，促进离子迁移和氧化还原反应。
尾气处理装置是处理电解过程中产生的尾气的装置，通常包括吸收、吸附、燃烧等方法。根据不同的尾气成分和排放标准，选择合适的尾气处理方法。
BDD电极因其独特的物理化学性质，在电化学水处理领域中得到了广泛的应用。新锋科技自2019年成立至今，公司已经构建了完备的知识产权群，实现了从核心装备、关键材料、典型产品、系统集成到示范应用的全链条创新，在全国范围内服务数十起示范工程案例，主要分布于广东、湖南、四川、宁夏、河南、浙江、江苏、山东、辽宁等20余个省市，在一定程度上解决了我国高危废水处理的重大难题，尤其在石油化工废水处理方面存在一定的相对优势，目前已有多个典型工程案例应用。
（鉴于页面限制，以下只展示部分工程案例：）
案例1 湖南某石油化工企业
本工程案例主要帮助企业解决炼油、化工生产产生的催化剂废水的高盐、难降解、无法生化处理难题，通过BDD电解处理，最终达到规定排放标准。
【项目类别】催化剂废水处理
【运行时间】2022年12月
【处理目标】（多样化处理+难降解处理）
处理生产过程中产生的高盐、高CODcr等难降解有机废水。主要包括：
① 富余水② ZIP滤液③ 钛硅污水池污水④ 电渗析出水⑤ β滤液及其混合水
图7 BDD电极电解氧化法在石油化工领域的高危废水处理方面应用 - 图片来源：新锋科技
案例2 湖南某石化企业
本工程案例主要帮助企业解决化工生产产生的石化废水的水质复杂、高浓度、波动性性大处理难题，通过BDD电解处理，最终达到规定排放标准。
【项目类别】石化废水处理
【运行时间】2023年12月
【处理目标】（多样化处理+高浓度处理）
处理生产过程中产生的：
① 丙酮废水② 特种醇废水③ 特种酚废水④ 特种酯废水⑤ 糠醇加氢废水及其他废水等
控制CODcr、TDS等污染排放指标。
图8 BDD电极电解氧化法在石油化工领域的高危废水处理方面应用 - 图片来源：新锋科技
案例3 陕西中石油某分公司
本工程案例主要帮助企业解决石油化工生产产生的石化废水的高浓度、难降解及可生化性差处理难题，通过BDD电解处理，最终达到规定排放标准。
【项目类别】石化废水处理
【运行时间】2023年12月
【处理目标】（多样化处理+高浓度处理+难降解处理）
处理生产过程中的高COD值的PT污水（成份复杂），主要控制CODcr、B/C及pH等相关指标。
【进出水指标】
备注：1、当进水浓度≥23000 mg/L时，COD去除总量≥7000 mg/L; 2、进水中含微量油脂状物。
图9 BDD电极电解氧化法在石油化工领域的高危废水处理方面应用 - 图片来源：新锋科技
BDD电极电解氧化法特别适用于处理降解高危有机废水，如石化、医药、农药、焦化、锂电行业等工业废水。这类有机废水具有浓度高、成分复杂、色度高、毒性强、化学性质稳定、难生化降解、持续周期长等特点。
（补充说明：BDD电极电解氧化法优势）
①降解率高：BDD电极可以高效地去除废水中的有害物质。实验研究表明，当电流密度为20mA/cm²、pH值为7.0、反应时间为120 min时，BDD电极的处理效果最佳，COD和染料去除率可以达到90%以上；
②适用范围广：适用于印染、医药、农药、精细化工、石油化工、煤化工等废水的处理，并且可以有效地去除废水中的难降解有机物和氨氮等有害物质；
③耐腐蚀性强：BDD电极的高化学稳定性和高耐腐蚀性可以保证电极的长期稳定运行，不会受到废水中杂质的影响；
④环境相容性高：可与芬顿、光催化和过硫酸盐等其他水处理技术结合，构建二元或三耦合体系降解有机污染物等。
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