在化工产业迅猛发展的当下，化工废水已然成为环保领域亟待攻克的关键难题。化工产品品类繁多、生产工艺复杂精密、原材料丰富多样以及产量持续攀升，这些因素共同作用，致使化工废水呈现出 “成分复杂、浓度高、可生化性差” 的显著特征，给处理工作带来了极大的挑战。
化工废水成分复杂，主要源于其生产过程中涉及的众多化学反应和多样的原材料。
其中可能包含各类有机化合物、重金属离子、无机盐类以及难以被微生物降解的特殊物质。以精细化工产品生产为例，所使用的有机溶剂和特殊助剂在反应后残留于废水中，使得废水成分变得极为繁杂。而且，化工废水中污染物浓度极高，其化学需氧量（COD）常常超出常规处理工艺的承受范围，部分废水的 COD 甚至能达到几万乃至几十万 mg/L。与此同时，大量难生物降解的有机物充斥其中，严重降低了废水的可生化性，这对依赖微生物代谢活动的生化处理工艺构成了巨大阻碍。
在处理化工废水时，单独采用物化处理或生化处理都存在明显的局限性。
物化处理对于高浓度、可生化性差的废水有着较为显著的处理效果。以芬顿氧化法来说，其反应原理基于二价铁离子（Fe²⁺）和双氧水（H₂O₂）之间的链式反应。在酸性环境下，Fe²⁺与 H₂O₂发生反应，生成具有强氧化性的羟基自由基（・OH），这些自由基能够迅速攻击并分解废水中的有机污染物。
然而，该方法在实际应用中需要大量投加药剂，不仅 Fe²⁺盐和 H₂O₂的用量巨大，而且后续还需要进行中和、沉淀等操作，以去除多余的铁离子和反应产物，这无疑大幅增加了处理成本，给企业带来了沉重的经济负担。
生化处理虽然成本相对较低，并且能够通过厌氧 + 好氧的联合方式处理一定浓度范围的高浓度废水。但化工废水中含有的大量难生物降解有机物和其他污染物，会对厌氧微生物的生长和代谢产生抑制作用，甚至可能损伤微生物细胞，导致单独依靠生化处理难以高效地去除废水中的污染物。
目前，组合处理工艺已成为处理化工废水的主流方法，主要由预处理、生化处理和深度处理三个关键部分组成。
在预处理阶段，鉴于废水的复杂特性，通常会采用多种工艺相结合的方式。
如果废水中盐类含量较高，可采用蒸发结晶法。通过加热使废水水分逐步蒸发，盐类的浓度随之升高，最终达到过饱和状态而结晶析出。在这个过程中，需要精确控制温度、蒸发速率以及结晶条件，以确保盐分能够高效分离，同时避免设备结垢和能耗过高的问题。要是氨氮污染物含量较多，可在碱性条件下采用吹脱法。通过曝气的方式，使氨氮（NH₄⁺）转化为氨气（NH₃）并从废水中逸出。为了提高吹脱效率，常常需要对废水进行加热，并严格控制气液比和吹脱时间。预处理的主要目的在于解决废水进入生化处理前存在的各种问题，有效改善水质，为后续的微生物处理创造有利条件。
生化处理以微生物为核心，具体可分为厌氧生物处理和好氧生物处理。
在处理化工废水时，选育和驯化适应特定化工废水的菌种是至关重要的环节。厌氧生物处理工艺丰富多样，常见的有 UASB（上流式厌氧污泥床反应器）、IC（内循环厌氧反应器）、水解酸化、EGSB（膨胀颗粒污泥床反应器）等。例如，某化工企业采用水解酸化 + UASB 工艺处理废水，当进水 COD 高达 10000mg/L 时，仍能将其净化至低于 2000mg/L。在水解酸化阶段，水解细菌和酸化细菌协同作用，将大分子有机物分解为小分子有机物，显著提高了废水的可生化性。随后，UASB 反应器利用厌氧颗粒污泥，在无氧条件下将小分子有机物进一步分解为甲烷和二氧化碳，实现了高效的污染物去除。
好氧生物处理中，活性污泥法依靠悬浮生长的微生物絮体，通过吸附、代谢、固液分离三个主要步骤来去除废水中的有机物。微生物絮体首先吸附废水中的有机污染物，然后在细胞内酶的作用下进行代谢分解，将其转化为二氧化碳和水等无害物质，最后通过沉淀等方式实现固液分离，使处理后的水得以澄清。生物膜法借助微生物在固体表面附着生长形成的生物膜，吸附和降解废水中的有机物质，将其转化为无害的二氧化碳和水等。接触氧化法兼具活性污泥法和生物膜法的特点，在不同废水处理场景中得到了广泛应用。
深度处理主要针对经过预处理和生化处理后仍残留的污染物，比如可溶无机物质等。
可采用活性炭吸附法，利用活性炭巨大的比表面积和丰富的孔隙结构，吸附残留的有机物和异味。活性炭的孔隙大小和表面化学性质决定了其吸附能力，不同类型的活性炭对不同污染物的吸附效果存在差异。
混凝沉淀则是投加混凝剂使污染物凝聚沉降，混凝剂在水中水解产生带正电荷的胶体，与带负电荷的污染物颗粒发生电中和，同时通过吸附架桥作用使小颗粒凝聚成大颗粒，最终沉淀分离。
综上所述，化工废水处理必须依据其自身特性，运用多元化的组合处理工艺，并不断优化处理方式，才能实现稳定达标排放。随着环保要求的日益严格和技术的持续进步，化工废水处理领域也在不断探索创新，未来有望研发出更加高效、经济、环保的处理技术和工艺，为化工产业的可持续发展和生态环境保护提供坚实保障。
