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废水主要来源于酸、碱工业，涂料与油漆工业，合成塑料、染料、橡胶工业的工艺生产废水及清洗废水。废水中一般含有对微生物有毒害物质；有机污染性强，含强酸碱物质，废水营养占比失衡，还可能带有大量的盐类，简单的废水处理工艺难以对其进行有效处理。合成化工废水若直接排到自然水体中，会使水体消耗大量的溶解氧而发生缺氧现象，造成水中动植物死亡，因此，合成化工废水应进行合理的处理后才能排放。
①由于合成化工废水排水因工艺生产呈间歇性，排放废水水质水量亦呈现出波动性，水量水质波动大，对生化处理系统来说并不乐观；
②废水一般含有大量的悬浮物、胶体以及重油，特别是其中的油脂常呈乳化油或溶解油状态，普通的除油方式难以将其分离；
③有机物浓度高，成分复杂，废水中含有大量难降解的醚类、醇类、脂类等，部分废水可能含有高盐，从而大幅增加废水的处理难度；
④部分化工废水含盐量大，合成化工废水中所包含的化学成分复杂，部分废水所含的盐量浓度较高，对生化系统的微生物具备威胁性，严重影响微生物的生存。
合成化工废水的处理措施一般需采用三级处理：
①“预处理”，预处理的目的主要有两个，一来是除去水中悬浮物及油脂，对此可采用混凝气浮工艺，水中的悬浮物含有油脂，采用气浮工艺更容易将其与水分离。二来是提高废水的可生化性，采取铁碳微电解、预水解的方式，从而打断有机物间的分子链，有机物分子量减小，便于后续厌氧微生物的降解；
②对于高浓度的合成化工废水来说，“深度厌氧技术+好氧”的组合工艺能取到理想的处理效果，通过微生物的代谢作用，大部分有机物在这个阶段被降解，对于水中的氮、磷也又一定的处理效果，采用该生化组合工艺对合成化工废水处理的经济适用性更强；
③经过好氧剩余的有机物采用物理或生化手段已难以进行再降解，因此一般推荐采用深度氧化工艺作为废水的深度处理工艺，由于是对水中的特定污染物质进行氧化，不同深度氧化工艺对于不同合成化工废水的反应效果及反应条件也不同，同时有机物的氧化效果也受到投药量的影响，需进行实验才能采取合适的选择。
目前，合成化工废水处理工程常由于设计参数与运行情况不匹配导致工艺系统运行失败，因此，对不同合成化工企业所产生的每一股废水，都需对其来源及特性进行单独的分析，进行浓度化验及必要的实验，才能做好废水的处理工作。
