工业废水处理_2

,*,工业废水处理 第3篇,辽宁工程技术大学,L.N TECHNICAL UNIVERSITY,水质工程学（下）,电子教案,1,第3篇 工业废水处理,重点：,各种基本的废水处理方法,难点：,针对各种工业废水的情况，,准确确定合适的处理方法。,2,第10章 工业废水处理概论,第11章 工业废水的物理处理,第12章 工业废水的化学处理,第13章 工业废水的物理化学处理,第14章 工业废水的生物处理,3,第10章 工业废水处理概论,10.1 概述,10.2 工业废水污染源调查,10.3 废水的排放标准,10.4 工业废水处理方法概述,4,工业废水的分类,1.按工业废水中,所含主要污染物的化学性质,分类：,为含无机污染物为主的,无机废水,含有机污染物为主的,有机废水,例如，电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水食品或石油加工过程的废水是有机废水。,2.按工业企业的,产品和加工对象,可分为：造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水、炼油废水,等。,3.按废水中,所含污染物的主要成分,可分为：酸性废水、碱性废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水,等。,5,工业废水对环境的污染：,1.无毒物质的有机废水和无机废水的污染,2.有毒物质的有机废水和无机废水的污染。,3.含大量不溶性悬浮物废水的污染。,4.含油废水产生的污染,5.含高浊度和高色度废水产生的污染,6.酸性和碱性废水产生的污染,7.含有多种污染物质废水产生的污染,8.含有氮、磷等工业废水产生的污染,6,控制工业污染源的基本途径：,1. 减少废水排出量,（1） 废水进行分流。,（2） 节约用水,（3） 改革生产工艺,（4） 避免间断排出工业废水,2. 降低废水污染物的浓度,（1）改革生产工艺,（2） 改进装置的结构和性能,（3） 废水进行分流,（4） 废水进行均和,（5） 回收有用物质,（6） 排出系统的控制,工业废水污染源调查,7,工业废水处理途径,1. 工业废水单独处理后排放,（1） COD、BOD很高，,（2） 具有一定量的H,2,S、NH,4,有毒物质,（3） 含有强酸、强碱,（4） 可回收一些产品,2. 工业废水排入城市污水处理厂一同处理,（1） 与城市污水性质大致相同,（2） 无有毒有害类物质,3工业废水预处理后进入城市污水处理厂,（1） 可回收产品,（2） 含少量可去除的有毒有害物质,污染源调查,1.现场调查,2.资料分析,8,废水的排放标准,1国家标准污水综合排放标准2部级标准污水排入城市下水道水质标准3国家标准农田灌溉水质标准4国家标准渔业水质标准,9,工业废水处理原则：,1革新工艺、减少排污量2考虑回收利用3从全局出发，对污水妥善处理4采取先进技术，经济合理,10,1物理处理法,利用物理作用去除污水中固体和胶体的污染物。,调节、离心分离、筛滤、沉淀、除油、过滤,等,2化学处理法,利用化学反应的作用去除污水中有害物质。,中和、化学沉淀、氧化还原,等,3物理化学处理法,利用物理化学作用去除污水中有害物质。,混凝、气浮 、吸附、离子交换、膜分离,等,4生物处理法,利用微生物的代谢作用使污水中有机物分解。,活性污泥、生物膜、氧化塘、污水灌溉、,厌氧处理,废水处理方法：,废水处理方法的选择：,先易后难，先简后繁,11,第11章 工业废水物理处理,11.1 调节池,11.2 离心分离,11.3 除油,11.4 过滤,12,11.1,调节池,一、调节目的,1水质均和,水量负荷不变，水质变化，以水质变化为曲线，求体,积，需要搅拌设施。,2水量调节,水质负荷不变，水量变化，以水量变化为曲线，设计池,体积，不需要搅拌。,3水质水量均和调节,水质水量都变化，需综合考虑。,二、调节池形式,1水泵强制循环：不需要安装特殊设备，简单易行，混合完全，运行,费用高。,2空气搅拌：混合完全，预曝气作用，有害物质和气体随曝气进入大气,3机械搅拌：混合较好，运行费用低，但易腐蚀需维护。,4.穿孔导流槽水质调节：只能调节水质，不能调节水量。 （现已不用）,13,三、容积计算,1排放的水质水量具有周期性变化 t=n 时,（1）池容积,qi均和周期逐时变化流量。,（2）出水浓度,c对应q的污染,2污水流量变化不是周期性，采用试算法。,（1）池容积,q平均污水量,T水量变化时间总和,（2）出水浓度,3利用沉淀池进行调节：在沉淀池内进行水质水量调节（现已不用）,14,11.2,离心分离,一、理论基础,物体高速旋转时产生离心力场，在离心力场内各质点将受到比本身重力大得多的离心力，这离心力的大小取决于物质的质量。,高速旋转的物体能产生离心力，含悬浮物的废水在高速旋转时由于悬浮物和废水的质量不同，因此受到的离心力大小也不同，质量大的被甩向外围，质量小的则留在内圈，废水和水中的悬浮物被分离。,二、离心分离设备,1.根据离心力产生的方式将离心设备分为：,（1）用水流本身旋转产生离心力的旋流分离机：,压力式旋流分离机、重力式旋流分离机,（2）由设备本身旋转带动污水旋转的离心分离机：,2重力式旋流分离机：常用的水力旋流沉淀池，污水沿切线方向流,入，借进出水头差在池内旋转流动。,15,3压力式旋流分离机,用于分离比重较大的悬浮物，设备由钢板制成，上部为直径D的园筒，下部为锥形体，污水沿着设备切线方向进入，在离心力作用下，水中悬浮物被甩向四周，并在重力作用下，下沉至底部排走。,分析：,1段：水流的水平速度沿半径增大，在四周处最大，颗粒在离心力作用,下，甩向四周，此区为加速区。,2段：水平速度沿半径增大后减小，在 1/2R 处，V最大，分离出的颗,粒沿四周下滑，此区为分离区。,3段：水平速度为零，颗粒在重力作用,下沉淀浓缩，此区为沉淀区。,优点：体积小，单位容积处理能力高，,用料少易安装。,缺点：四壁易磨损，需动力。,16,其中： m、m,0,分别为颗粒和污水的质量。,v旋转圆周或速度。,r旋转半径。,n转速。,三.离心力计算,分析：1）当 r1.0m 时，n500转分，,280,当 r1.0m 时，n1800转分，3600。,2）在离心力场中，离心力对固体颗粒的作用远远超过重力，可强化,颗粒的分离速度。,3）分离因素, ，净化效果 ，可除的颗粒直径d。,1离心场中，颗粒受到离心力 F 的大小:,2,颗粒在水中受到的重力：,3,离心力与重力之比分离因素，表示在离心力场中，颗粒所受到的,离心力大于重力,的倍数。,17,含,油,废,水,的,来,源,石油开采及,加工工业,固体燃料热加工,纺织工业中的洗毛废水,轻工业中的制革废水,铁路及交通运输工业,屠宰及食品加工,机械工业中车削工艺中的乳化液,石油开采,石油炼制,石油化工,带水原油的分 离水,钻井提钻时的设备冲洗水,井场及油罐区的地面降水,生产的油水分离过程,油品、设备的洗涤、冲洗过程,焦化含油废水,焦炉气的冷凝水,洗煤气水,各种储罐的排水,11.3 除油,18,油,的,状,态,呈悬浮,状态的,可浮油,呈乳化,状态的,乳化油,呈溶解,状态的,溶解油,油滴的粒径较大，可以依靠油水密度差而从,水中分离出来，对于石油炼厂废水而言，这,种状态的油一般占废水中含油量的60%,80%左右。,粒径：60m以上,平流分离100150m；斜板60m以上,非常细小的油滴，由于其表面有一层由乳化剂,形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并，故不能用,静沉法从废水中分离出来；若能消除乳化剂的,作用，乳化油剂可转化为可浮油，称为破乳。,乳化油经过破乳之后，就能用沉淀法分离。,细分散油粒： 1060m,乳化油：粒径9时，OCl,-,接近100,OCl,-,的标准氧化还原电位1.2V,主要用途：,氰化物、硫化物、酚、醛、油类的氧化,去除以及脱色、脱臭、杀菌等,下面主要介绍处理含氰废水处理。,氰的毒性与其结合状态有关。一般游离CN,毒性大，络合离子形态毒性小。,四、药剂氧化还原法,1. 药剂氧化法(氯氧化法),53,碱性氯化法处理含氰污水,含氰污水产生于电镀厂、化工厂，污水中含有氰基CN,-1,的氰化物，氰化物易溶于水，离解的氰离子为剧毒品。,1）处理方法：,碱性氯化法,在碱性条件下,利用OCI-氧化氰离子,电解法,一电解氧化氰离子,吹脱法,空气中的氧氧化氰离子,生化法,采用微生物的活动分解氧化氰离子。,54,碱性氯化法处理含氰污水,碱性氯化法在碱性条件下，把液氯投加到污水中，使氰离,子被氧化。,第一阶段，向含氰污水中投加液氯和氢氧化物,第一反应阶段与PH无关，第二反应阶段与PH有关，应控制,PH=1011，反应方可以进行。,总反应,第二阶段，加氯使第一阶段生成的氰酸钠进一步氧化成无毒的氮与二氧化碳。,55,下面主要介绍处理含,铬,废水处理,（1） 亚硫酸钠法处理含铬污水,含铬污水主要来自电镀厂、制革厂等，污水中含有的铬酸根和重铬酸根形式存在的高价铬，其比例大小与PH有关。,在酸性条件下水中投加亚硫酸氢钠，将六价铬还原成三价铬，,然后投,NaOH,或石灰，生成氢氧化物沉淀。,还原反应时控制PH值3；沉淀反应时控制PH值7.5-9.0,2. 药剂还原法,56,12.4 臭氧氧化法,臭氧是氧气的同位素，它由三个氧原子组成，在理想的反应条件下，,臭氧可把水溶液中大多数单质和化合物氧化到它们的最高氧化态，对水中有机物有强烈的氧化降解作用，还有强烈的消毒杀菌作用。,1臭氧的特点,强氧化剂：,氧化还原电位与pH有关，在酸性溶液中为2.07V, 仅次于氟（3.06），在碱性溶液中为1.24V。,在水中的溶解度较低,，只有37mg/L（25度时）。臭氧化空气中臭氧只占0.6-1.2%,会自行分解为氧气,。水中的分解速度比在空气中的快。如水中的臭氧浓度为3mg/L时，在常温常压下，其半衰期仅530分。,有毒气体,，对肺功能有影响，工作场所规定的最大允许浓度为0.1mg/L。,具有腐蚀性,。除金和铂以外，臭氧化空气对所有的金属材料都有腐蚀，一般采用不锈钢材料,对非金属材料也有强烈的腐蚀作用，不能用普通橡胶作密封材料。,57,2臭氧的制备,1原理：,无声放电法（气相中放电和液相中放电两种），水处理中多采用气相中放电。石墨和不锈钢作为电极。,无声放电原理：,由于介电体的阻碍，只有极小的电流通过电场，即在介电体表面的凸点上发生局部放电。,58,在放电高速电子流的轰击下，,O,2,2O,3O O,3,或OO,2, O,3,由于生成的臭氧的分解，生成的臭氧一般只占空气的0.61.2（体积比）。,氧气生产臭氧的总反应式：,3O,2, 2O,3,- 288.9 kJ（或144.4 kJ/mol-O,3,）,每生产1kg O,3,需要消耗0.836kWh,由于95%左右的电能变成光能和热能,实际电耗：1520 kWh/kg-O,3,59,2）无声放电臭氧发生器：,分为：板式电极和管式电极两种。,如何排出放电时产生的热量，,冷却,是提高臭氧产量的关键。,臭氧产量与电压的二次方成正比。但电压过高，耗电量大，介电体容易被击穿，一般电压为：,1015kV。,提高交流电的频率，可增加放电次数，从而可提高臭氧的产量。,放电间隙越小，越容易放电，产生无声放电所需的电压越小，耗电量越小，但间歇过小，介点体或电极表面要求越高，管式一般,23.5mm。,60,3.臭氧接触反应设备,臭氧加入水中后，水为吸收剂，臭氧为吸收质，气液两相进行传质。,同时臭氧与水中的杂质进行化学反应，属于化学吸收。它不仅和相间的,传质速率,有关，还和,化学反应速率,有关。,臭氧与水中杂质的化学反应有快有慢。当水中杂质，如酚、氰、亲水性染料等与臭氧的化学反应很快时，吸收速率受传质速率的控制；化学反应速率很慢时，其吸收速率受化学反应速率控制。,因此，应根据臭氧处理的对象，选用不同的接触反应设备。,气泡式：,是一种用于受化学反应控制的气液接触反应设备。应用最多。,根据产生气泡装置的不同，分为：多孔扩散、机械表面扩散、塔板式。,水膜式：,内填有拉西环填料。主要用于受传质控制的反应。,水滴式：,适用于受传质控制的反应。,61,62,4. 在水处理中的应用：,1) 氧化无机物,二价铁、锰的氧化,氰化物的氧化：,2KCN 3O,3,2KCNO 2O,2,2KCNO +H,2,O +3O,3,2KHCO,3,+ N,2,+3O,2,氧化到第一阶段，需臭氧1.84 mg/1mg-CN,氧化到第二阶段，需臭氧4.61 mg/1mg-CN,2) 氧化有机物,氧化许多有机物，脱色，除味，杀菌，除藻等，氧化能力强。,改善一些难降解有机物的可生化性。,作用机理：,（1）臭氧的直接氧化,（2）羟基自由基氧化,63,印染废水：破坏发色基团,臭氧能将不饱和健打开，最后生成有机酸和醛类等分子较小的物质，使之失去显色能力。,对活性染料、阳离子染料、酸性染料、直接染料等水溶性染料几乎可以完全脱色，对不溶于水的分散染料也能获得良好的脱色效果。但对不溶于水的染料，脱色效果差。,64,12.5 电解法,在直流电流作用下，电极上发生氧化还原反应的过程叫做电解。,直接或间接地利用电解槽中的电化学反应，可对废水进行氧化处理、还原处理、凝聚处理及浮上处理。,利用插入溶液中的电极表面发生化学反应来处理污水，在电极表面产生电氧化还原反应，电气浮反应，电絮凝反应。,电化学反应所用药剂就是电子，,其氧化能力和还原能力随电极电位而变化，因此是一种适用范围很宽的氧化剂或还原剂。,65,一、作用原理,电解槽阳极：,与电源正极连接，传电子给电源,氧化作用,，,直接氧化有机物,OH,O,2,，氧对有机物也会产生氧化作用,Cl,Cl,2,，也会起氧化作用,电解槽阴极：,与电源负极连接，从电源接收电子,还原作用，,直接还原有机物,H,H,2,（很强的还原作用）,电凝聚：,如用铁或铝板作阳极，,铁或铝离子经水解生成羟基络合物，起到混凝剂作用,电解气浮：,阳极,O,2,， 阴极,H,2,， 微气泡产生的气浮。,66,二、装置构造,有回流式和翻腾式两种。,三、应用,处理含铬或含氰废水。,处理染料废水、印染废水。,67,例：处理含铬废水,(1) 阳极采用铁电极：,Fe,2+,在酸性条件下，可将废水中的6价铬还原成3价铬：,Cr,2,O,7,2-,+ 6Fe,2+,+ 14H,+,2Cr,3 +,+ 6Fe,3 +,+ 7H,2,O,CrO,4,2-,+ 3Fe,2+,+ 8H,+,Cr,3+,+ 4H,2,O,(2) 阴极：,废水中的6价铬直接被还原成3价铬。,Cr,2,O,7,2-,+ 6e + 14H,+,2Cr,3 +,+ 7H,2,O,CrO,4,2-,+ 3 e + 8H,+,Cr,3+,+ 4H,2,O,同时 2H,+,+ 2e,H,2,(3)随着反应的进行，废水中的氢离子浓度降低，废水碱性增加，三价铬和三价铁以氢氧化物的形成沉淀。,Cr,3+,+ 3OH,-,Cr(OH),3,Fe,3+,+ 3OH,-,Fe(OH),3,亚铁离子的还原作用是主要因素。,68,12.6 其他氧化还原法,含硫污水来自于炼油厂，化工厂，低浓度含硫污水可用空气氧化。,空气氧化法空气中的氧为氧化剂来氧化水中的硫化氢。,硫化氢最终氧化成无毒的硫酸根，反应温度 80-90，接触时间,1.5小时，第一步反应几乎进行完全，而第二步反应只能进行约,10%。投入氯化铜催化剂，可使反应进行完全。综合这两者，氧化,lkg硫()总共约需1.lkg氧，约相当于4m3空气,一、空气氧化法处理含硫污水,69,二、还原法处理污水,1、金属还原法处理含汞污水,通常金属破碎成24mm的碎屑，并用汽油或酸去掉表面的油污或锈蚀层。反应温度提高，能加速反应的进行；但温度太高，有汞蒸气逸出，故反应一般在2080范围内进行。采用铁屑过滤时，pH值在69较好，耗铁量最省；pH值低于6时，则铁因溶解而耗量增大；pH值低于5时，有氢析出，吸附于铁屑表面，减小了金属的有效表面积，并且氢离子和汞离子竞争也变得严重，阻碍除汞反应的进行。,含汞污水与还原剂金属接触，污水中汞离子被还原成金属汞析出，金属被氧化成离子进入溶液。,70,三 、 高级氧化,一般地，将涉及到,羟基自由基,的氧化过程称为高级氧化流程；广义地，也包括一些反应机理不确定但羟基自由基可能起重要作用的新型氧化过程。,羟基自由基氧化还原电位：2.85V,。,多相光催化：,基于过氧化氢的催化氧化：,H,2,O,2,/UV, H,2,O,2,/O,3,/UV，Fenton试剂法（H,2,O,2,/Fe,2+,）,催化臭氧氧化：,UV或固体催化剂的联合使用。,71,第13章 工业废水的物理化学处理,72,