工業(yè)廢水處理1

1、1,1、光氧化法——化學(xué)和應(yīng)用化學(xué) 反應(yīng)原理 利用光能量激活半導(dǎo)體材料中的電子—空穴對(duì)，產(chǎn)生吸附電子的能量，廢水中懸浮微粒沉淀到半導(dǎo)體的表面。 應(yīng)用 光能量的產(chǎn)生可以分為太陽(yáng)能光和紫外線光，，將半導(dǎo)體材料涂層在多孔材料（硅膠、纖維、玻璃粒），采用光源作為動(dòng)力，使廢水中的雜質(zhì)沉積在半導(dǎo)體的表面。,廢水處理方法分類（化學(xué)處理、物理處理、生物處理）,2,2、電氧化法 反應(yīng)機(jī)理

2、 利用電能和電場(chǎng)能使廢水中的懸浮物遷移沉淀，產(chǎn)生電化學(xué)反 應(yīng)、電氧化還原、電遷移，使污水中的污染物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生改變。 應(yīng)用 電解—利用可溶性陽(yáng)極和不溶性陽(yáng)極作為電極，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。（由于鐵的價(jià)格不斷攀高，此法逐漸廢棄） 微電解—利用微小的電流和自發(fā)產(chǎn)生的電流，進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。 磁反應(yīng)—電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，污水中的雜質(zhì)在磁場(chǎng)作用下遷移。（如果雜質(zhì)過多，遷移速度下降，效果降低。目前此

3、法多用于飲料行業(yè)如啤酒等，能吸附雜質(zhì)、細(xì)菌使啤酒口感變得純正。）,廢水處理方法分類,3,廢水處理方法分類,3、化學(xué)氧化（應(yīng)用于工程較少）反應(yīng)原理 利用化學(xué)藥劑的氧化能力，氧化廢水中的雜質(zhì)。應(yīng)用 化學(xué)氧化—將物質(zhì)的氧化還原電位改變，物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生改變 化學(xué)絮凝——帶電物質(zhì)吸附雜質(zhì)一同沉淀,4,廢水處理方法分類,4、物理沉淀 反應(yīng)機(jī)理 利用大顆粒的粒子，在下沉過程中吸附污水中的雜質(zhì)沉淀 應(yīng)用

4、 物理吸附－懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)在分子間力作用下吸附下沉 混凝沉淀—混凝劑經(jīng)水解形成高聚物，大顆粒高聚物對(duì)雜質(zhì)膠體有強(qiáng)烈的吸附能力，可吸附一定距離內(nèi)的膠體共同下沉。 增濃沉淀－向污水中投入一些大顆粒雜質(zhì)，使?jié)舛仍龃?，可沉淀的大顆粒吸附小顆粒迅速下沉。,5,廢水處理方法分類（0926）,5、生物厭氧處理（工大：任南琪、韓洪軍；清華；重慶大學(xué)）反應(yīng)機(jī)理 在無(wú)氧的條件下，利用厭氧微生物降解

5、廢水中的有機(jī)物。應(yīng)用 普通厭氧—在封閉的設(shè)備內(nèi)靜止發(fā)酵 流化厭氧——廢水和厭氧載體在設(shè)備內(nèi)呈流化狀態(tài) 過濾厭氧——厭氧微生物在設(shè)備內(nèi)形成過濾層，廢水流過過濾層降 解水中的有機(jī)物,6,廢水處理方法分類,6、生物好氧處理反應(yīng)機(jī)理 在有氧的條件下，利用好氧微生物降解廢水中的有機(jī)物應(yīng)用 傳統(tǒng)好氧處理——污水和污泥混合一起流動(dòng)，進(jìn)行曝氣充氧 過濾好氧處理—污泥層和污

6、泥載體靜止不動(dòng)，污水流過污泥層 生物膜好氧處理—好氧微生物附著在載體上 壓力好氧處理—在高壓下氧的轉(zhuǎn)移效率增加，氧的溶解度增加，微生物的數(shù)量增加 間歇好氧處理—利用廢水的流量隨時(shí)間變化的特點(diǎn)，采取間歇進(jìn)水，間歇曝氣的方式(SBR)。,7,本書第一篇和第二篇講的是污水常規(guī)處理法，污水常規(guī)處理適用于生活污水，還有相當(dāng)一部分工業(yè)廢水不能用生物降解法去除，不適宜采用前述的方法，而需要采用特殊處理法。

7、 一、污水處理的基本方法 污水處理實(shí)際上是采用各種技術(shù)和手段將污水中污染物質(zhì)分離出來，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化成無(wú)害物質(zhì)，污水得到凈化。 （哈爾濱污水總流量：110萬(wàn)噸污水/天；文昌污水廠處理水量只有32.5萬(wàn)噸污水/天，其中經(jīng)二級(jí)處理的只有16.25萬(wàn)噸污水/天。）,緒 論,8,（一）按處理程度分（傳統(tǒng)分類法） 一級(jí)處理－去除污水中的懸浮固體，BOD去除率30％左右，SS去除90％

8、，不能直接排放。一級(jí)處理包括1．格柵－由一組平行的金屬柵條制成，用來截阻大塊的懸浮狀態(tài)物質(zhì)。2．沉淀－水中的可沉物質(zhì)在重力作用下沉淀。3．浮選－把空氣通入污水中，以微小氣泡析出，小氣泡粘附水中的固體顆粒隨氣泡一同浮至水面，形成泡沫去除。4．油去除－利用油的比重小于1的性質(zhì)，使含油污水停留一定時(shí)間，油珠上浮去除。5．均衡－工業(yè)污水排放量與水質(zhì)隨時(shí)間不同，需進(jìn)行儲(chǔ)存調(diào)節(jié)，使其均衡。6．中和－利用酸和堿作用生成鹽和水。,一、污水

9、處理的基本方法,9,二級(jí)處理－大幅度去除污水中的膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)物（BOD）去除率達(dá)95－99％，處理后水中BOD為10－20mg/L.二級(jí)處理包括1．活性污泥法－由大量的微生物群體構(gòu)成具有活性，容易沉淀的膠體污泥為主體。2．生物膜法－在污水流經(jīng)的固體表面生長(zhǎng)一層生物膜，生物膜上的微生物氧化污水中的BOD。3．氧化塘－污水在池塘內(nèi)停留30－60天，靠水中溶解氧和微生物作用降解BOD。（80年代提倡，現(xiàn)在不提倡）4．污水灌溉

10、－通過土壤表層土的截留，土壤中微生物的分解氧化，物理吸收使污水凈化。（沈——撫污水灌溉區(qū)；澆灌水稻）5．厭氧處理－在無(wú)氧的條件下，靠兼性菌及專性厭氧菌降低有機(jī)物。,一、污水處理的基本方法,10,三級(jí)處理－進(jìn)一步去除二級(jí)處理不能去除的有機(jī)物，氮、磷、處理后BOD在5-10mg/L，可以回用。三級(jí)處理包括1．微濾－使污水通過多孔介質(zhì)，截留水中的懸浮物。2．混凝－向水中投加混凝劑，降低污水濁度、色度、高分子有機(jī)物、重金屬。3．氧化還

11、原－利用氧化還原反應(yīng)使污水中有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無(wú)害物質(zhì)。4．吸附－利用固體物質(zhì)表面的吸附能力，吸附水中一些有害的物質(zhì)。5．萃取－利用傳質(zhì)原理，當(dāng)溶劑與污水接觸時(shí)，溶質(zhì)在污水中重新分配，轉(zhuǎn)移到溶劑中。6．滲析－通過一種半透膜，將溶質(zhì)從濃度高的一側(cè)通過膜擴(kuò)散到濃度低的一側(cè)。7．反滲透－在膜的兩側(cè)施加壓力，使壓力高一側(cè)的溶液透過流到壓力低的一側(cè)。,一、污水處理的基本方法,11,（二）按作用原理分1．物理處理法－利用物理作用去除污水中固

12、體和膠體的污染物。 篩濾、沉淀、浮選、過濾、反滲透2．化學(xué)處理法－利用化學(xué)反應(yīng)的作用去除污水中有害物質(zhì)。 中和、混凝、氧化還原、萃取、吸附3．生物處理法－利用微生物的代謝作用使污水中有機(jī)物分解。 活性污泥、生物膜、氧化塘、污水灌溉、厭氧處理,一、污水處理的基本方法,12,二、工業(yè)污水的水質(zhì)特征,工業(yè)污水水質(zhì)復(fù)雜，不能用單一流程處理

13、 1．主要有害物質(zhì),13,1. 工業(yè)污水單獨(dú)處理后排放（1）    COD、BOD很高，（2）    具有一定量的H2S、NH4有毒物質(zhì)（3）    含有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿（4）    可回收一些產(chǎn)品2. 工業(yè)污水排入城市污水處理廠一同處理（1） 

14、60;  與城市污水性質(zhì)大致相同（2）    無(wú)有毒有害類物質(zhì)3．工業(yè)污水預(yù)處理后進(jìn)入城市污水處理廠（1）    可回收產(chǎn)品（2）    含少量可去除的有毒有害物質(zhì),三、工業(yè)污水處理途徑,14,四、工業(yè)污水處理原則,1．革新工藝、減少排污量 2．考慮回收利用 3．從全局出發(fā)，對(duì)污水妥善處理 4．采取先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)合理,

15、15,五、城市污水與工業(yè)污水處理區(qū)別,1．城市污水中主要為BOD、COD，可采用生物處理方法 沉淀－生物處理－泥水分離－排放 2．工業(yè)污水需不同污水采取不同方法,16,第一節(jié) 均和調(diào)節(jié),工業(yè)企業(yè)的污水量一日內(nèi)多變，24小時(shí)的流量不同，污水處理流程要求水量水質(zhì)不變，需均和調(diào)節(jié)。 一、目的 1．水質(zhì)均和－水量負(fù)荷不變，水質(zhì)變化，以水質(zhì)變化為曲線，求體積，需要攪拌設(shè)施。 2．水量調(diào)節(jié)－水質(zhì)負(fù)荷

16、不變，水量變化，以水量變化為曲線，設(shè)計(jì)池體積，不需要攪拌。 3．水質(zhì)水量均和調(diào)節(jié)－水質(zhì)水量都變化，需綜合考慮。,17,二、調(diào)節(jié)池形式,1．水泵強(qiáng)制循環(huán) 不需要安裝特殊設(shè)備，簡(jiǎn)單易行，混合完全，但動(dòng)力費(fèi)用高，運(yùn)行費(fèi)用高。（可以用提升泵作為回流泵） 2．空氣攪拌 混合完全，有預(yù)曝氣作用，但有害物質(zhì)和有害氣體隨曝氣進(jìn)入大氣。（可利用曝氣池的鼓風(fēng)機(jī)引入空氣管） 3．機(jī)械攪拌 混合較好，運(yùn)行

17、費(fèi)用低，但易腐蝕需維護(hù)。（需增加攪拌設(shè)備，水量多，需要設(shè)備數(shù)量也多。適合于小水量情況） 4.穿孔倒流槽水質(zhì)調(diào)節(jié)（現(xiàn)已不用） 只能調(diào)節(jié)水質(zhì)，不能調(diào)節(jié)水量。,18,19,1．排放的水質(zhì)水量具有周期性變化 t=n 時(shí)（1）池容積qi－均和周期逐時(shí)變化流量。（2）出水濃度c－對(duì)應(yīng)q的污染,三、容積計(jì)算,20,三、容積計(jì)算,2．污水流量變化不是周期性，采用試算法。（誤差大 ）（1）池容積

18、q－平均污水量 T－水量變化時(shí)間總和 （2）出水濃度 3．利用沉淀池進(jìn)行調(diào)節(jié) 在沉淀池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié),21,,,第二節(jié) 離心分離,一、理論基礎(chǔ)－物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力場(chǎng)，在離心力場(chǎng)內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)將受到比本身重力大得多的離心力，這離心力的大小取決于物質(zhì)的質(zhì)量。 高速旋轉(zhuǎn)的物體能產(chǎn)生離心力，含懸浮物的廢水在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)由于懸浮物和廢水的質(zhì)量不同，因此受到的離心力大小也不同，質(zhì)量

19、大的被甩向外圍，質(zhì)量小的則留在內(nèi)圈，廢水和水中的懸浮物被分離。,22,離心力計(jì)算,,,,,,1．計(jì)算離心場(chǎng)中，顆粒受到離心力 F 的大小: kgm、m0－分別為顆粒和污水的質(zhì)量。 v－旋轉(zhuǎn)圓周或速度。 r－旋轉(zhuǎn)半徑

20、。 n－轉(zhuǎn)速。,23,離心力計(jì)算,顆粒在水中受到的重力 g－重力加速度。離心力與重力之比的值取 －分離因素，表示在離心力場(chǎng)中，顆粒所受到的離心力大于重力的倍數(shù)。分析：1）當(dāng) r＝1.0m 時(shí)，n＝500轉(zhuǎn)／分， ＝280

21、 當(dāng) r＝1.0m 時(shí)，n＝1800轉(zhuǎn)／分， ＝3600。 2）在離心力場(chǎng)中，離心力對(duì)固體顆粒的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過重力，可強(qiáng)化顆粒的分離速度。 3）分離因素 ↑，凈化效果 η ↑，可除的顆粒直徑d↓。,,,,24,2．舉例,（離心分離不適用于某些水質(zhì)：當(dāng)水中雜質(zhì)與水的比重相差不大時(shí)，m-m0會(huì)很小，使得F值也會(huì)很小。）懸浮顆粒在

22、靜水中的沉速懸浮顆粒在靜水中的離心分離速度∴去除顆粒的直徑一定時(shí)，離心場(chǎng) v>u，沉淀速度大得多。（離心分離沉淀效果不僅與α有關(guān)，還與m-m0有關(guān)，所以不用于給水處理和生活污水的處理，因?yàn)閙-m0太小。）,25,二、離心分離設(shè)備,根據(jù)離心力產(chǎn)生的方式可分為： 1）用水流本身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力的旋流分離機(jī)： 壓力式旋流分離機(jī)、重力式旋流分離機(jī) 2）由設(shè)備本身旋

23、轉(zhuǎn)帶動(dòng)污水旋轉(zhuǎn)的離心分離機(jī)： 離心機(jī)（工程中不常用，水量大、設(shè)備大）,26,1．壓力式旋流分離機(jī) 用于分離比重較大的懸浮物，設(shè)備由鋼板制成，上部為直徑D的圓筒，下部為錐形體，污水沿著設(shè)備切線方向進(jìn)入，在離心力作用下，水中懸浮物被甩向四周，并在重力作用下，下沉至底部排走。 分析： 1

24、段：水流的水平速度沿半徑增大，在四周處最大，顆粒在離心力作用下，甩向四周，此區(qū)為加速區(qū)。 2段：水流的水平速度沿半徑增大后減小，在 1/2R 處，V最大，分離出的顆粒沿四周下滑，此區(qū)為分離區(qū)。 3段：此段的水平速度為零，顆粒在重力作用下沉淀濃縮，此區(qū)為沉淀區(qū)。 優(yōu)點(diǎn)：體積小，單位容積處理能力高，用料少易安裝。 缺點(diǎn)：四壁易磨損，需動(dòng)力。,二、離心分離設(shè)

25、備,27,2．重力式旋流分離機(jī) 常用的水力旋流沉淀池，污水沿切線方向流入，借進(jìn)出水頭差在池內(nèi)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。 3．離心機(jī)－在第六章內(nèi)講,二、離心分離設(shè)備,28,第三節(jié) 除油,1．含油污水的產(chǎn)生 來源為石油開采煉制、石油化工、鋼鐵、焦化、煤氣發(fā)生站、機(jī)械加工等工業(yè)企業(yè)。由于機(jī)械剪切，水力沖刷，表面雜質(zhì)，跑冒滴漏。 2．特征及污染程度 （1）特征：

26、 污水中的油比重小于1，可以自然上浮水面 可浮油－污水在靜置或流動(dòng)時(shí)，借助油珠與水比重差上浮至水面分離，含量 70－85％，直徑＞60－100μ（微米），易浮于水面，形成油膜或油層。 乳化油－呈乳化狀態(tài)浮于水中，不能上浮，含量15－20％，直徑 5－18μ，油珠成為穩(wěn)定的乳化液。 溶解油－溶解于污水中，一般 污水中 5－15mg/L。,29,第三節(jié)

27、除油,（2）污染程度： ①形成一層分子膜，污染水質(zhì) ②水中溶解氧 O2 含量下降 ③生成CO2 、 形成H2CO3、 PH↓、 濁度↑（微生物降解油時(shí)產(chǎn)生） ④不能灌溉， 農(nóng)業(yè)灌溉要求含油量 ≯50ppm ⑤不能生物處理，生物處理要求含油量 30－50ppm。,30,二、除油池計(jì)算,1．除油池構(gòu)造（1）平流式除油池 污

28、水從池一端流入，從另一端流出，比重小于1的浮油上浮，水面設(shè)集油管，可去除油珠不低于 100－150μ。,31,（2）斜板式除油池 根據(jù)淺池理論，池內(nèi)設(shè)斜板，間距 20－50mm，水流向下流 動(dòng)，油珠向上浮動(dòng)，異向分離，泥渣滑向池底，可去除 60μ油珠， 停留時(shí)間短。,32,2．除油池的計(jì)算理論基礎(chǔ)：最小油珠上浮速度用斯篤克士公式：u－靜止水中，直徑d油珠的上浮速度，

29、 －分別為水、油珠的密度，d－上浮最小油珠，μ－粘滯系數(shù)g－重力加速度。,二、除油池計(jì)算,33,（1）按油珠上浮速度計(jì)算（較準(zhǔn)確）,除油池面積 A－表面積、 Q－流量、u－上浮速度、 —修正系數(shù) 過流斷面

30、 U－水平流速 池長(zhǎng)

31、 （否則會(huì)出現(xiàn)斷流、異重流的現(xiàn)象） H－池水深,34,（2）按污水停留時(shí)間計(jì)算（計(jì)算方便）,除油池容積

32、 t－停留時(shí)間（1.5-2.0小時(shí)）過水?dāng)嗝?池格數(shù) b－格寬、h－水深 長(zhǎng)度 L＝3.6 × v &#

33、215; t,35,三、污水中乳化油粗?；骄鄯?自然上浮只能去除可浮油，而仍有許多乳化油也要去除，需用其它方法。 1．乳化油的產(chǎn)生 油水強(qiáng)烈攪拌產(chǎn)生機(jī)械剪切力，油珠變小，粘附一些親水物質(zhì)，形成雙電層 穩(wěn)定態(tài)。 2．乳化油性質(zhì) ①微小性，乳化油粒徑微小，具有布朗運(yùn)動(dòng)，靜電斥力，微粒表面水化作用。 ②親水性，乳化油屬于疏水物質(zhì)，但表面粘附親水物質(zhì)而呈現(xiàn)親水

34、性，穩(wěn)定存在于污水中。 ③帶電性，乳化油直徑 1－10微米，ζ電位 40－100毫伏，帶負(fù)電，可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，在靜電斥力作用下不會(huì)聚合，穩(wěn)定存在污水中。,36,ζ電位的測(cè)定,ζ電位可以用電泳方法測(cè)定，計(jì)算公式：u－油珠上浮速度D－介電常數(shù)E－電位梯度 －粘度,37,3．乳化油去除方法,1）氣浮法 氣浮法在氣浮的章節(jié)中講 2）粗?；ǜ骄鄯ǎ刮鬯鹘?jīng)濾床

35、，乳化油被粘附在濾料表面，并逐漸形成大油珠上浮。 粗?；ú牧希阂允⑸盀槔?—石英砂在銳角處，分子間力較強(qiáng)，先吸附小油珠，小油珠持續(xù)吸附，逐漸形成一層油膜，布滿石英砂表面，形成大油珠上浮。,38,油珠附聚力計(jì)算,根據(jù)動(dòng)力學(xué)公式，油珠附聚力 F 大小計(jì)算如下： 設(shè)污水為1，油珠為2、石英砂為3：（當(dāng)油珠包圍石英砂時(shí)，r3>>r2，σ23->0, σ13=σ21 水

36、和砂的表面張力被水和油的表面張力代替了） 分析： 1．油珠直徑越大r2↑，油水表面張力越大 ↑，附聚力越大F↑，越容易附聚。 2．提高水中含鹽量，壓縮電位，使表面力增大 ↑，有利附聚， 3．由于油珠普遍帶負(fù)電，油珠進(jìn)一步穩(wěn)定，不利附聚。 4．表面活性物增多，油珠由疏水轉(zhuǎn)變親水， ↓不利附聚,39,第四節(jié) 過濾,過濾是使污水通過濾料組成的多孔

37、介質(zhì)，以截留水中的懸浮物質(zhì)，達(dá)到處理的目的。,40,一、濾網(wǎng),濾網(wǎng)－污水中含有的細(xì)小懸浮物，不能用格柵去除，也難用沉淀方法去除，可采用小孔眼的濾網(wǎng)截留，回收。篩網(wǎng)通常用金屬絲或化學(xué)纖維編制而成。其形式有轉(zhuǎn)鼓式、轉(zhuǎn)盤式、振動(dòng)式、轉(zhuǎn)簾帶式和固定式傾斜篩多種。篩孔尺寸可根據(jù)需要，一般為0.15～1.0mm。 常用旋轉(zhuǎn)式濾網(wǎng)，污水從外側(cè)流入內(nèi)側(cè)，懸浮物被截留，然后用刮刀刮下運(yùn)走。 優(yōu)：效

38、率高，可回收有用的物質(zhì)。缺：易堵塞。,41,42,二、濾池,濾池－去除微量懸浮物，常用于污水深度處理。 1．濾池過濾機(jī)理。 1）機(jī)械篩濾作用－把濾料層作為篩子，某些粒徑大于孔隙尺寸的雜質(zhì)被截留，孔隙變小一些，于是后續(xù)的細(xì)小懸浮雜質(zhì)也可被截留。 2）沉淀作用－把濾料看作層層疊疊起來的多層沉淀池。利用巨大的沉淀面積截留水中微小粒子。 3）絮凝作用－把濾料作為接觸吸附介質(zhì)，介質(zhì)緊密排列，水在介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)，雜質(zhì)被吸附在介質(zhì)表面并