工业废水处理

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,工业废水处理技术,1,主要内容,一.工业废水性质及污染,二.处理工艺分类及选择原则,三.物理化学处理技术,四.生物处理技术,五.工业废水处理发展趋势,2,基本性质,3,9/21/2024,4,20世纪以来全世界人口增长了3倍，经济增长了20倍，用水量增长了10倍。,水资源危机将成为21世纪继能源危机后又一全球性危机。,我国人均水资源拥有量仅为世界平均水平的1/4，而且时空分布极不均衡。,16个省用水紧张线，其中有10个省严重缺水。全国669座城市中400座供水量不足，110座严重缺水。,1. 工业废水及其环境污染现状,一、概述,4,9/21/2024,5,目前，我国以淮河、太湖等为代表的江河湖泊因为工业废水排放而遭到较为严重的污染，对环境和居民身体健康产生了较大的影响。,2008年中国环境状况公报显示,工业废水排放总量为241.9亿吨，比上年下降1.9%；,工业废水中化学需氧量排放量为457.6万吨，比上年下降10.5%；,工业废水中氨氮排放量为29.7万吨，比上年下降12.9%。,工业废水的综合治理已成为当代环境工作亟待解决的重大问题之一。,5,9/21/2024,6,工业水资源浪费十分严重。中国生产一吨钢铁所需的水相当于日本或美国的4-9倍，中国生产一吨乙烯所需的水相当于日本或美国的3-6倍 。,国外先进企业的水的重复利用率为70%80%，若干主要工业领域已达95%，而我国仅为20%。,我国工业用水重复利用率低，单位耗水量、排放污染水量大是工业污水排放量的突出问题。,2008年我国工业废水治理投资额接近250亿元。,目前，我国东部地区工业发展较为发达，工业废水治理开展的比较早，废水处理技术和废水处理率较高。,6,9/21/2024,7,7,9/21/2024,8,有害物质,主要来源,游离氯,造纸厂,氨,化学厂,氟化物,玻璃制品,氰化物,电镀,汞,农药,硫化物,染色皮革,亚硫酸盐,造纸厂,硫酸盐,化工厂,工业废水中有害物质来源表,工业污水的水质特征,8,处理工艺分类及选择原则,9,城市污水vs. 工业污水,1城市污水中主要为BOD、COD，可采用生物处理方法,沉淀生物处理泥水分离排放,2工业污水则根据,不同污水采取不同方法，关键是污染物种类、特性、浓度,B/C,盐度,特征污染物,10,9/21/2024,11,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。,11,9/21/2024,12,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。,12,格栅,由一组平行的金属栅条制成，用来截阻大块的悬浮状态物质。,沉淀,水中的可沉物质在重力作用下沉淀。,混凝沉淀,-,向水中投加混凝剂，降低污水浊度、色度、高分子有机物、重金属,浮选,把空气通入污水中，以微小气泡析出，小气泡粘附水中的固体颗粒随气泡一同浮至水面，形成泡沫去除。,隔油,利用油的比重小于,1,的性质，使含油污水停留一定时间，油珠上浮去除。,过滤,温度调节,工业污水处理的基本方法-物理分离,13,工业污水处理的基本方法化学转化,均质,工业污水排放量与水质随时间不同，需进行储存调节，使其均衡,中和,利用酸和碱作用调整,pH,化学沉淀,化学氧化还原,电化学,吸附,利用固体物质表面的吸附能力，吸附水中一些有害的物质,萃取,利用传质原理，当溶剂与污水接触时，溶质在污水中重新分配，转移到溶剂中,14,水解酸化,提高,B/C,比,厌氧,高负荷厌氧,好氧,与城市生活污水处理一致,氧化塘,-,土地处理，末端净化,工业污水处理的基本方法生物降解,15,预处理工艺,预处理通常是指在常规处理工艺前面，采用适当物理、化学和生物的处理方法，对水中的污染物进行初级去除，同时可以使后续的处理工艺更好地发挥作用。,预处理对于工业污水处理非常重要,不同特性分别预处理，去除特征污染物后再混合进入生化池,16,工业废水物理化学处理技术,17,9/21/2024,18,工业企业的污水量一日内多变，24小时的流量不同，污水处理流程要求水量水质不变，需均和调节。,1 目的,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。,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。,水质水量均和调节水质水量都变化，需综合考虑。,一、均和调节,18,9/21/2024,19,2 调节池形式,水泵强制循环,：不需要安装特殊设备，简单易行，混合完全，但动力费用高，运行费用高。（可以用提升泵作为回流泵）,空气搅拌,：混合完全，有预曝气作用，但有害物质和有害气体随曝气进入大气。（可利用曝气池的鼓风机引入空气管）,机械搅拌,：混合较好，运行费用低，但易腐蚀需维护。（需增加搅拌设备，水量多，需要设备数量也多。适合于小水量情况）,穿孔倒流槽水质调解,（现已不用）,只能调节水质，不能调节水量。,19,9/21/2024,20,20,9/21/2024,二、离心分离,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。,1）离心力计算,m、m0分别为颗粒和污水的质量，kg 。,v旋转圆周线速度，m/s。,r旋转半径，m。,21,9/21/2024,2）离心分离设备,根据离心力产生的方式可分为：,a）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。,b）由设备本身旋转带动污水旋转的离心分离机：,离心机（工程中不常用，水量大、设备大）。,22,9/21/2024,23,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的圆筒，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。,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。,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。,23,9/21/2024,24,24,三、 除油,1）含油污水的产生,来源为石油开采炼制、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业企业。由于机械剪切，水力冲刷，表面杂质，跑冒滴漏。,2）特征及污染程度,特征：,污水中的油比重小于1，可以自然上浮水面,可浮油,污水在静置或流动时，借助油珠与水比重差上浮至水面分离，含量 7085，直径60100（微米），易浮于水面，形成油膜或油层。,乳化油,呈乳化状态浮于水中，不能上浮，含量1520，直径 518，油珠成为稳定的乳化液。,溶解油,溶解于污水中，一般污水中 515mg/L。,25,污染程度：,形成一层分子膜，污染水质,水中溶解氧O,2,含量下降,生成CO,2,、 形成H,2,CO,3,、 PH、 浊度（微生物降解油时产生）,不能灌溉， 农业灌溉要求含油量 50ppm,不能生物处理，生物处理要求含油量 3050ppm,。,26,3）除油池计算, 除油池构造,a. 平流式除油池,污水从池一端流入，从另一端流出，比重小于1的浮油上浮，水面设集油管，可去除油珠不低于100150。,27,b. 斜板式除油池,根据浅池理论，池内设斜板，间距2050mm，水流向下流,动，油珠向上浮动，异向分离，泥渣滑向池底，可去除 60油珠，,停留时间短。,28,9/21/2024,29,29,4)污水中乳化油粗粒化附聚法,自然上浮只能去除可浮油，而仍有许多乳化油也要去除，需用其它方法。,a乳化油的产生,油水强烈搅拌产生机械剪切力，油珠变小，粘附一些亲水物质，形成双电层稳定态。,b乳化油性质,微小性,，乳化油粒径微小，具有布朗运动，静电斥力，微粒表面水化作用。,亲水性,，乳化油属于疏水物质，但表面粘附亲水物质而呈现亲水性，稳定存在于污水中。,带电性,，乳化油直径 110微米，电位 40100毫伏，带负电，可以长期保持稳定，在静电斥力作用下不会聚合，稳定存在污水中。,30,5)乳化油去除方法,a）,气浮法,b）,粗粒化法附聚法,使污水流经滤床，乳化油被粘附在滤料表面，并逐渐形成大油珠上浮。,粗粒化法材料：以石英砂为例 石英砂在锐角处，分子间力较强，先吸附小油珠，小油珠持续吸附，逐渐形成一层油膜，布满石英砂表面，形成大油珠上浮。,31,四、 过滤,过滤是使污水通过滤料组成的多孔介质，以截留水中的悬浮物质，达到处理的目的。,a）,机械筛滤作用,把滤料层作为筛子，某些粒径大于孔隙尺寸的杂质被截留，孔隙变小一些，于是后续的细小悬浮杂质也可被截留。,b）,沉淀作用,把滤料看作层层叠叠起来的多层沉淀池。利用巨大的沉淀面积截留水中微小粒子。,c）,絮凝作用,把滤料作为接触吸附介质，介质紧密排列，水在介质中流动时，杂质被吸附在介质表面并成长为大颗粒，巨大的表面积产生强烈的吸附能力。,32,33,1) 滤网,滤网污水中含有的细小悬浮物，不能用格栅去除，也难用沉淀方法去除，可采用小孔眼的滤网截留，回收。筛网通常用金属丝或化学纤维编制而成。其形式有转鼓式、转盘式、振动式、转帘带式和固定式倾斜筛多种。筛孔尺寸可根据需要，一般为0.151.0mm。,常用旋转式滤网，污水从外侧流入内侧，悬浮物被截留，然后用刮刀刮下运走。,优点：效率高，可回收有用的物质。,缺点：易堵塞。,34,35,9/21/2024,36,36,9/21/2024,37,37,9/21/2024,38,滤头、滤帽,38,2）滤池,滤池去除微量悬浮物，常用于污水深度处理。,a滤池过滤机理。,机械筛滤作用,把滤料层作为筛子，某些粒径大于孔隙尺寸的杂质被截留，孔隙变小一些，于是后续的细小悬浮杂质也可被截留。,沉淀作用,把滤料看作层层叠叠起来的多层沉淀池。利用巨大的沉淀面积截留水中微小粒子。,絮凝作用,把滤料作为接触吸附介质，介质紧密排列，水在介质中流动时，杂质被吸附在介质表面并成长为大颗粒，巨大的表面积产生强烈的吸附能力。,39,9/21/2024,40,b,截留杂质规律,从接触絮凝作用考虑，杂质与滤料接触，被滤料表面分子间力吸附絮凝，同时水力冲刷可使絮凝杂质脱落向下层移动，被下层滤料截留。,在过滤周期将终止时，表层滤料最细，吸附表面张力最大，截留的杂质最多，表层孔隙逐渐被杂质阻塞，尽管下层滤料还未发挥应有作用，但周期已终止，导致出现双层滤料，表层的滤料粒径大一些，截留的杂质多一些。,40,c构造,污水滤料和给水滤料有许多相同之处，与给水滤料的不同之处如下：,滤料粒径大，强度高，耐腐蚀，成本低。,抗冲击性负荷，出现双层滤料。,运行周期长。,运行方式分为正向流和反向流。,d,滤料,石英砂、无烟煤、陶粒、聚丙烯球、炉灰渣、烟道灰、焦炭、,电化学滤料,。,41,e电化学滤料滤池,原理,利用污水中含有电解质物质，当铁屑浸没在含有电解质的污水中，铁屑晶体结构上的铁一碳之间形成了许多微小的腐蚀电池，产生电化学反应，在它的作用空间产生一个电场，铁一碳表面有电流流动，形成一种内部内电解反应，在电场作用下，铁阳极失去电子生成Fe,2+,进入污水中，碳阴极得到电子使碳表面的H,+,生成H,2,逸出，电极反应如下：,阳极：2Fe2Fe,2+,+4e,阴极：4H,+,+ 4e 2H,2,(酸性溶液),O,2,+ 2H,2,O + 4e 4OH,-,（中性溶液或碱性溶液）,42,内部电解,-,腐蚀原电池，金属铁失去电子变成铁离子，电子流向碳阴极，流来的电子被溶液中能够吸收电子的物质所接受，生成氢氧根，中和金属离子,氧化还原,内部电子反应；,阴极新生成的,H,2,反应,絮凝,-,阳极新生成的,Fe,2+,是良好的絮凝剂，能够捕集、裹挟污水中的污染物共沉。,特点：具有普通滤池、原电池反应、电氧化、电絮凝功能,机理,43,应用,采用铁屑和活性炭组成电池，由于电极电位不同，形成一组短路的电池，铁阳极失去电子生成Fe,2,进入水中，电子流向阴极，在炭表面H,得到电子还原成H,2,，水中Fe,2,与OH,结合形成Fe(OH),2,絮凝体，电池不断反应，滤池强化工作作用。,例如，将铁屑和碳粒浸没在电位为30 mv的污水溶液中，铁屑和碳粒的电位差为1.2伏，粒料间的分离距离为0.1cm,可以得到510,-3,cm/s的分离速度，从理论上计算20s就完成沉积过程。,。,44,3) 微滤机,可截留污水中微小的悬浮颗粒，滤布采用尼龙布和金属网，孔隙小于100，悬浮物去除率7590，滤后水中悬浮物小于5mg/L。,45,五、 中和,定义： 酸和碱反应生成盐和水称为中和反应,46,1) 酸碱污水的产生,a酸性污水化工厂、化纤厂、电镀厂，金属加工厂等酸性污水pH1-4，腐蚀性强，改变水体的pH值，影响水生植物。,b碱性污水印染厂、造纸厂、炼油厂的碱性污水pH10-14，腐蚀危害小于酸性水，影响水生植物。,酸碱污水在浓度高时3%-5以上，应考虑回收和综合利用，制造硫酸亚铁、硫酸铁、在浓度不高时方可采用处理的方法。,47,2)中和剂,a酸性污水的中和剂,苏打 NaCO,3,和苛性钠NaOH具有组成均匀，易于贮存，反应迅速，易溶于水，但价格较高。,石灰Ca(OH),2,来源广泛，价格便宜。（但产生杂质多，浮渣多，难处理，一般用于水量较小的水厂）,石灰石 CaCO,3,，白云石 CaCO,3,MgCO,3,是开发的石料，在产地价格便宜，可以作为一种中和材料，主要用于滤床使用。,b碱性污水的中和剂硫酸、盐酸、烟道气（含CO,2,SO,2,)。,48,3) 中和方法分类,a酸碱污水相互中和法,电镀厂的酸性污水和印染厂的碱性污水相互混合，达到中和目的。,根据化学反应等当量原理， Q,1,C,1,=Q,2,C,2,计算污水中酸碱的含量及污水量，使酸碱污水等当量混合，达到等当量中和并略偏于碱性。,49,b药剂中和法,用碱性、酸性物质为中和剂处理，常采用石灰处理酸性污水，石灰还是混凝剂，可凝聚水中的杂质，对于含杂质多的酸性污水有利。,当污水中含有重金属离子时，加入石灰，碱性增大使水中重金属离子积大于溶度积产生沉淀。,50,药剂中和在混合池中进行，其后需设沉淀池和污泥干化，污水在混合反应池停留时间 5分钟（给水反应池的停留时间是8-10分钟），在沉淀池停留时间12小时，污泥是污水的体积2%5，污泥需脱水干化。,干投法,用机械将药剂粉碎，直径0.5mm，然后直接投入水中。,湿投法,将药剂溶解成液体，用计量设备控制投加量，可节省药剂。,51,c过滤中和法（多用于原料所在地）,使污水流经具有中和能力的滤池，例如石灰石、白云石、大理石等，产生中和作用。,石灰石与硫酸反应,白云石与硫酸反应,白云石中含有 ,可生成溶解度较大的 不会造成反应中滤池的堵塞，产生的 是石灰石中和产生的50，影响小一些，可以适当提高进水硫酸浓度。,CaSO,4,52,d碱性污水中和处理,常用于酸性污水中和，或者采用投酸中和和烟道气中和碱性污水，碱性污水中和处理需具备采用方法的条件，投加酸中和方法简单，但是费用过高，烟道气体中和方便实用。,烟道气中含有CO,2,和SO,2,，溶于水中形成H,2,CO,3,和H,2,SO,4,，使碱性污水被中和，烟道气体中和的方法有：,1）将碱性污水作为湿法除尘的喷淋水。（给排水，暖通交叉）,2）使烟道气通入碱性污水鼓泡中和。,53,六、 化学沉淀,化学沉淀是向水中投加某种化学剂，使它与水中的溶解物质发生互换反应，生成难溶于水的沉淀物，降低污水中溶解物质的浓度。,原理根据化学沉淀的必要条件，一定温度下，难溶盐MmNn在饱和溶液下，沉淀和溶解反应如下。,m、n分别表示离子M,n+,、N,m-,的系数。,根据质量作用原理，溶度积常数可表示为L,MmNn,54,溶度积常数L,MmNn,的影响因素：,1）,同名离子效应,当沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含有某一离子的试剂，则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动,2）,盐效应,在有强电解质存在状况下，溶解度随强电解质浓度的增大而增加，反应向溶解方向转移。,3）,酸效应,溶液的PH值可影响沉淀物的溶解度，称为酸效应。,4）,络合效应,若溶液中存在可能与离子生成可溶性络合物的络合剂，则反应向相反方向进行，沉淀溶解，甚至不发生沉淀。,应用：如果污水中含有大量的Mn+离子，要降低浓度，可向污水中投入化学物质，提高污水中Nm-浓度，使离子积,大于溶度积L，结果MmNn从污水中沉淀折出，降低Mm+浓度。,55,1）氢氧化物沉淀法,金属氢氧化物的溶解与污水的PH值关系很大。,M(OH)n表示金属的氢氧化物，M,m+,表示金属离子。,则电离方程式,其溶度积为,同时水发生电离,水的离子积为,56,代入上式,将上式取对数,将重金属离子的溶解度与PH值关系绘成曲线，从曲线中可以得到，重金属离子的浓度值。,应用采用氢氧化法处理污水，PH值是一个重要因素，处理污水中的 Fe,2+,离子时，PH值大于 9则可完全沉淀，而处理污水中AL,3,离子时，PH值严格为 5.5，否则AL(OH),3,沉淀物又会溶解。,57,2）硫化物沉淀法,金属的硫化物溶解度一般比氢氧化物的溶解度小得多，可以采用硫化物沉淀法。,电离方程式：,采用硫化物沉淀法常用的药剂为硫化氢，硫化钠，硫化钾等。,硫化氢在水中分两步电离。,电离常数,58,由上二式可得总电离常数,代入 得,在1大气压，25条件下，硫化氢在水中的饱和浓度为0.1M，则上式,由上式可知，金属离子在水中溶解度与 L,MS,和 pH值有关,59,3)钡盐沉淀法,在处理含铬污水时，可用钡盐为沉淀剂，以碳酸钡为例，它与污水中铬酸进行反应，生成难溶的铬酸钡。,碳酸钡是难溶的物质，但铬酸钡的溶度积更小一些，更难溶于水，象这样一种沉淀转化为另一种沉淀的过程为沉淀的转移。,60,七、 混凝,1） 原理：,向污水中投入电解质，压缩杂质双电层，降低或消除电位，杂质相互聚结沉淀。,2) 材料：,石灰、碳酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁、聚合铝,61,62,八、 气 浮,（一）、气浮处理的理论基础,将空气通入水中，并以微小气泡析出，使水中固体杂质粘附气泡一同上浮至水面分离。,1气浮流程,气污水气粒吸附泡沫分解,去除比重近于1，直径60悬浮物,63,八、 混凝气 浮,1）混凝剂Al,2,(SO,4,),3,，FeCl,3,，Fe,2,(SO,4,),3,，可吸附水中固体使其凝聚，压缩双电层，相互聚合，生成一些大的絮凝体。,2）表面活性剂两亲分子，,对亲水性物质有利，对疏水性物质不利。,投量，气液界面张力 ，泡沫稳定。,投量，疏水杂质严重乳化，影响吸附。,投量， ，使气固吸附牢固。,64,（三）、气浮的方法、系统及计算,将产生气泡的方法分为布气气浮，溶气气浮，电气浮。,1,布气气浮,利用机械剪切力，将混于水中的空气粉碎成细小的气泡。（第一代气浮）,1）,水泵吸水管吸入气浮,设备简单，但会破坏水泵工作特性。吸入空气不能过多，不大于吸水量10。,2）,射流气浮（需水泵扬程大，耗电量高，已淘汰）,采用吸水带气的射流器，向污水中吸入空气进行气浮。,3）,扩散板气浮（停止曝气时易堵，主要应用于给水，污水中已淘汰）,压缩空气通过具有微细孔隙的扩散板，使空气以细小气泡形式逸出，进行气浮。,4）,叶轮气浮,电动机带动叶轮高速旋转，空气进入水中被叶轮打碎成为细小气泡。,65,2溶气气浮（第二代气浮）,空气在一定压力下，溶解于水中，并达到过饱和状态，然后突然减压，溶解于水中的空气以微小形状从水中折出，进行气浮。,1）,加压溶气气体,工作特征,污水由水泵加压34压力，在压力管上进入压缩空气，水气混合体在溶气罐内停留一定时间进行溶气，然后经减压阀进入气浮池气浮。,工艺流程,常用的加压溶气有：全加压溶气，部分加压溶气和部分回流加压溶气。,2）,溶气真空气浮,气浮池在负压下工作，空气在常压下和加压下溶于水中，溶于水中的空气在负压下过饱和，大量空气会折出形成气泡上浮。（但浮渣不能出来，出水必须靠水泵抽，且不易检修）,66,67,（四）、电气浮,将含有电解质的污水作为电解介质通入直流电进行电解，可同时发生三种效应，电解氧化，电解混凝和电解气浮，当选用不溶性电极可充分发挥电解气浮效应。,68,九、 吸附,利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。,69,影响吸附的因素,1,吸附剂的性质,处理污水是常用非极性吸附剂-活性炭,2,吸附质的性质,吸附质的溶解度，表面自由能，极性，吸附质分子的大小，吸附质的浓度 3,废水的pH值,4,共存物质,物理吸附时吸附剂可吸附多种吸附质。一般共存多种吸附质时，吸附剂对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差。,5,温度,物理吸附过程是放热过程，温度升高吸附量减少，反之吸附量增加。,6,接触时间,在进行吸附时，应保证吸附质与吸附剂有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。,70,吸附操作方式,1静态吸附,在废水不流动的条件下，进行的吸附操作称为静态吸附操作，静态吸附在废水处理中采用较少。,2动态吸附,动态吸附是在废水流动条件下进行的吸附操作。当废水连续通过填充吸附剂的吸附设备时，废水中的吸附质便被吸附剂吸附，从吸附设备流出的废水中吸附质的浓度可以降低，吸附剂使用一段时间后，出水中的吸附质的浓度逐渐增加，当增加到某一数值时，将吸附剂进行再生。,71,3穿透曲线,向固定床连续地通人废水，发现有的填充层正在发生吸附作用，呈现明显的吸附带，在这段下部的填充层几乎没有发生吸咐作用，在其上部的填充层由于已达到饱和状态，不再起吸附作用。当有明显的吸附带时，吸附带随废水的不断流人而缓缓地向下移动。吸附带的移动速度比废水在填充层内流动的线速度要小的多。当吸附带下缘移到填充层下端时，从装置中流出的废水中便开始出现吸附质。以后继续通水，出水中吸附质的浓度将迅速增加，直到等于原水的浓度C0时为止。,72,吸附剂,废水处理中常用的吸附剂有活性炭，磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、焦炭等。,工程中使用较多的是活性炭，活性炭的比表面积可达5001700m,2,g。,73,十、 氧化还原,在氧化还原反应中，参加化学反应的原子或离子都有电子得失，引起化合价升高或降低，失去电子过程叫氧化，得到电子过程叫还原，失去电子的物质为还原剂，得到电子的物质为氧化剂。,74,能斯特方程式,氧化剂和还原剂的强弱可以用电极电位来衡量，电极电位越高，其氧化态的氧化能力越强，电极电位越低，其还原态的还原能力越强，因此，作为氧化剂可以氧化电极电位低的还原剂，而还原剂可以还原电极电位高的氧化剂。,E电极电位 E,0,标准电极电位,氧化态的活度 还原态的活度,R气体常数 T绝对温度,N电子转移数 F法拉第常数,75,氧化还原反应的方向,氧化还原反应可用电极电位的高低判断，电极电位高的氧化态可以和电极电位低的还原态反应。,由于氧化剂和还原剂的浓度，溶液的PH值，生成的沉淀物，生成的络合物等都影响电极电位值，也影响反应的方向。,1,浓度对反应方向的影响,电极电位相差不大时，改变氧化剂和还原剂的浓度，可改变氧化还原反应方向。,ao、aR变化， E变化,76,2,溶液PH值的影响,氧化还原反应有H+或OH参加，因此PH值的变化可影响电极电位的大小，影响反应方向。,H,+,变化， a,o,、a,R,变化， E变化,3,形成络合物的影响,在氧化还原反应时，加入一种可与氧化剂或还原剂形成稳定络合物的络合剂，也会改变电极电位，影响反应的方向。,a,o,、a,R,变化， E变化,4,生成沉淀物的影响,当加入一种与氧化剂或还原剂形成沉淀物的沉淀剂时，会改变电极电位，影响反应的方向。,77,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。,硫酸亚铁石灰法亚铁离子氧化氰离子，在碱性条件下沉淀,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。,78,碱性氯化法处理过程,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。,79,空气氧化法处理含硫污水,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，投入氯化铜催化剂，可使反应进行完全。,80,3、臭氧氧化法,臭氧是氧气的同位素，它由三个氧原子组成。 1、臭氧的半衰期为20-30分钟,2、臭氧制造-化学法，电解法，紫外线无声放电法。,3、作用与影响因素,臭氧是强氧化剂，可用于除臭，脱色、杀菌、除铁、除锰、除有机物等。,影响因素有污水中杂质性质，浓度，PH值，温度，臭氧的浓度，用量，投入方式，停留时间。,81,还原法处理污水,1、,亚硫酸钠法处理含铬污水,含铬污水主要来自电镀厂，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7.5-9.0,82,金属还原法处理含汞污水,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。,铁屑,83,电解法,电解质溶液在电流的作用下，发生电化学反应。,原理：,电解是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。,84,（五）、溶解态污染物的其它分离方法,吹脱法,气提法,萃取法,蒸发法,85,生物处理技术,86,厌氧生物处理法最早用于处理城市污水处理厂的沉淀污泥，后来用于处理高浓度有机废水。普通厌氧生物处理法的主要缺点是水力停留时间长，一般需要2030d。,常用的新型厌氧生物处理有厌氧接触法、厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧膨胀床和厌氧流化床、厌氧生物转盘、厌氧挡板式反应器等。,工业废水厌氧生物处理后面常常要连接好氧生物处理。,工业废水厌氧生物处理,87,1、厌氧接触法,厌氧接触法是在厌氧反应器后设沉淀池，污泥进行回流，使厌氧反应器内污泥能维持较高的污泥浓度，降低水力停留时间。,特点：,1)在反应器与沉淀池之间设脱气器，维持真空度，尽可能地将混合液中的沼气脱除；（防止沼气在沉淀过程中使污泥上浮）,2)在反应器与沉淀池之间设冷却器，使混合液的温度由下降，以抑制产甲烷菌在沉淀池内活动；,3)投加混凝剂，提高沉淀效果。,88,传统厌氧接触工艺示意图,89,90,2、,厌氧生物滤池,厌氧生物滤池是装填滤料的厌氧反应器。厌氧微生物以生物膜的形态生长在滤料表面，废水淹没滤料，在生物膜的吸附作用和微生物的代谢作用以及滤料的截留作用下，废水中有机污染物被去除。,根据水流方向，厌氧生物滤池可分为升流式和降流式两种形式。,升流式厌氧生物滤池，废水由底部进入，向上流动通过滤料层，处理水从滤池顶部旁侧升流式厌氧生物滤池中，生物量大部分以生物膜的形式附在滤料表面，少部分以厌氧活性污泥的形式存在于滤料的间隙中，它的生物总量比降流式厌氧生物滤池高。,90,降流式厌氧生物滤池，处理水由滤池底部排出，沼气收集管仍设于池顶部上端，堵塞问题不如升流式厌氧生物滤池那样严重。,特点：,生物量浓度较高，有机负荷率较高；,能承受冲击负荷（填料内污泥浓度可达几十g/l,一般也有3-4g/l)；,勿需污泥回流；,设备简单、能耗低、运行管理方便，费用低。,91,上流式厌氧滤池,下流式厌氧滤池,92,3、升流式厌氧污泥床(UASB),集生物反应与沉淀于一体的厌氧反应器,进水配水系统，将进入反应器的废水均匀地分配到反应器整个横断面，起到水力搅拌并均匀上升,反应区，反应区内存留大量具有良好凝聚和沉淀性能的污泥，在池底部形成颗粒污泥层。废水从厌氧污泥床底部流入，与颗粒污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解有机物，同时产生的微小沼气气泡不断地放出。微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡。在颗粒污泥层上部，由于沼气的搅动，形成一个污泥浓度较小的悬浮污泥层。,三相分离器，其功能是将气体、固体和液体三相进行分离。,集气室，其功能是收集产生的沼气，并将其导出气室送往沼气柜。,处理水排出系统，均匀收集处理水并将其排出反应器。,93,94,UASB的结构形式,94,特点：,1)污泥床内生物量多；,2)容积负荷率高（4-16kgCOD/m,3,d,一般好氧法为0.5-2kgCOD/m,3,d)；,3)设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不存在堵塞问题。,95,UASB变种,IC,EGSB,96,关键,三相分离器,颗粒污泥的形成与保持,97,4、厌氧膨胀床和厌氧流化床,厌氧膨胀床和厌氧流化床内充填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，填料粒径一般为0.2lmm。废水从床底部流人，为使填料层膨胀，需将部分出水用循环泵进行回流，提高床内水流的上升流速。一般认为膨胀率为1020称,膨胀床,，颗粒略呈膨胀状态，但仍保持互相接触；膨胀率为2070时，称为,流化床,，颗粒在床中作无规则自由运动。,98,1)细颗粒的填料为微生物附着生长提供比较大的比表面积，使床内具有很高的微生物浓度，水力停留时间短，耐冲击负荷能力强，运行稳定；,2)载体处于膨胀状态，能防止载体堵塞；,3)生物固体停留时间较长，运行稳定，剩余污泥量少。,99,厌氧流化床反应器,100,5、厌氧生物转盘,厌氧生物转盘由盘片、密封的反应槽、转轴及驱动装置组成，上部加盖密封，防止液面上的空间有氧存在。盘片转动时的剪力将老化的生物膜剥下，在水中呈悬浮状态，随水流出槽外。,101,特点：,1)微生物浓度高，可承受高额的有机物负荷；,2)废水在反应器内按水平方向流动，勿需提升废水；,3)可处理含悬浮固体较高的废水，不存在堵塞问题；,4)可采用多级串联，各级微生物处于最佳的生存条件下；,5)由于转盘转动，不断使老化生物膜脱落，使生物膜经常保持较高的活性。,102,6、复合厌氧法,复合厌氧法是在一个设备内由几种厌氧反应器复合而成的一种厌氧处理法。目前开发的多为升流式厌氧污泥床和厌氧生物滤池复合而成的升流式厌氧污泥床过滤器。可分为无三相分离器的升流式厌氧污泥床过滤器(UBF)和有三相分离器的升流式厌氧污泥床过滤器(UASB+AF)。,103,厌氧复合床(AF+UASB)反应器图示,104,纤维填料厌氧滤池和上流式厌氧污泥床复合法工艺,105,7、两相厌氧法,两相厌氧法是一种新型的厌氧生物处理工艺，有机底物的厌氧降解，可以分为产酸和产甲烷两个阶段。把这两个阶段的反应分别在两个独立的反应器内进行。分别创造各自最佳的环境条件，培养两类不同的微生物，并有旺盛的生理功能活动，将这两个反应器串联起来，形成能够承受较高的负荷率的两相厌氧发酵系统。,106,特点：,1)能够向产酸菌、乙酸菌、产甲烷菌分别提供各自最佳的生长繁殖条件，使各个反应器达到最佳的运行效果；,2)当进水负荷有大幅度变动时，酸化反应器存在着一定的缓冲作用，对后续的产甲烷反应器影响能够缓解，具有一定的耐冲击负荷的能力；,3)酸化反应器反应进程快，水力停留时间短，负荷率高，能够减轻产甲烷反应器的负荷。,107,108,接触消化池-上流式污泥床两步消化工艺,热交换器被废水加热到需要的温度,水解产酸反应，控制条件之产生脂肪酸，尽量不产生沼气,沉降分离，去除不溶性有机物,产甲烷阶段，使第一步反应产生的有机酸生成甲烷和二氧化碳等最终产物,108,二、好氧生物处理,活性污泥法,生物膜法,与城市污水基本一致,109,工业废水处理发展趋势,110,改革生产工艺，低资源消耗,降低单位产品的耗水量，提高水的重复利用率,强化污水分类收集，分散治理,加大工业废水处理水回用,发展趋势,111,分类收集，分散处理,在工业企业不同的工序、不同的排放口分别收集不同浓度和成分的废水，分别收集处理,硫化黑燃料印染厂工序排水包括燃料废弃排放水，一级漂染冲洗水、二级漂染冲洗水及杂用冲洗水等。对于燃料废弃排放水由于硫化黑浓度大，污染严重，可以单独收集，然后采用化学方法回收利用，而其它漂洗水另外处理后排放的分散处理模式。,造纸废水包括黑液、中段水（漂白废水）、白水三个方面。其中黑液提取涉及到制浆洗选工段，中段废水涉及到制浆车间漂白工段，白水涉及到造纸车间，提高切草能力涉及到备料车间。黑液量少污染程度高，需要单独收集处理。而白水可以采用超效浅层气浮装置后直接回用，实现零排放。,112,清洁生产案例（1）味精生产,采用浓缩连续等电提取工艺替代传统味精生产中的等电,-,离交工艺,采用自动化热泵设备将结晶过程中的二次蒸汽回收利用,味精吨产品减少了,60%,硫酸和,30%,液氨消耗，能耗可降低,10%,以上,无高氨氮废水排放,吨产品耗水量可降低,20%,以上,吨产品,COD,产生量可降低,50%,左右,113,清洁生产案例（2）柠檬酸发酵,将柠檬酸发酵醪液经除菌、除杂后得到清液，利用色谱分离的原理，通过树脂床的速度不同进行提取分离，达到分离纯化的目的,提取后的柠檬酸液再经除杂、浓缩、结晶后得到柠檬酸晶体,提取率可大于,97%,吨产品可节约硫酸约,0.9,吨、碳酸钙,0.9,吨；降低电耗,30%,无固体废弃物产生；减少二氧化碳排放,95%,降低了单位产品的耗水量，使水的重复利用率达到,70%,。,114,清洁生产案例（3）石油,污水处理中通过弱化浮选处理减少浮渣产生量，通过生化不排泥减少剩余活性污泥产生量，从而减少了三泥总产量，使困扰炼厂污水处理的生产难题得到大大缓解。,过生化处理由二级好氧处理改为厌氧,/,好氧处理后，改善了生化污水营养结构，两级生化的,C O D,综合处理效率提高,80,。,二级生化由于不排泥，使得污泥世代时间增长，硝化细菌生长得到强化，氨氮处理能力也提高到,60%,。,通过加强新鲜水用水控制，新鲜水单耗由,2.6t/t,油降低为,2.2t/t,油，并有效控制污水产量，节约污水处理成本。,过加强净化水及处理后污水回用,.,每年可节省新鲜水量近,30,吨，由此大大的降低了炼油生产成本，创造了经济效益。,115,清洁生产案例（4）化工,氯碱厂新增板框压滤机，回收利用盐泥中的氯化钠，同时减少对盐泥的深度处理,旋风除尘器改为水膜除尘器，在提高烟尘处理效率的同时，增加了对有害气体的去除,将焙烧用水改为循环水,吨碱节水,12%,，固体废弃物减量,7%,，具有一定经济效益,116,清洁生产案例（5）造纸,纸机白水回收利用技术改造， 增加超效浅层气浮装置；,黑液提取工段改造，在真空洗浆机组后面，增加双辊挤浆机，进一步提高黑液提取率和黑液浓度，减轻蒸发工段负荷，提高碱回收率，同时降低中段废水浓度；,改造苛化工段，增加白泥洗涤，提高苛化率，降低白泥残碱含量；,改进和采用先进的连蒸和漂白工艺技术，减少废水排放量；,淘汰老式锅炉， 降低能源消耗、粉尘污染和生产成本。,降低吨浆废水排放量,26%,，,COD,排放量,15%,117,清洁生产案例（6）印染,湘潭纺织印染厂印染废水处理工艺经过改进后,采用“二级生物接触氧化,-,砂滤,-,活性生物炭”工艺。经过近一年多的运行实践表明,印染废水经过该工艺处理后,其水质指标超过国家一级排放标准,处理后的水全部回收利用,废水处理成本下降,1/3,左右,完全达到了工艺改进设计的目的,也为同类型企业废水处理工艺改进提供了有益的借鉴。,118,清洁生产案例（7）选矿,皮带廊道内冲洗水管增加阀门，控制冲洗用水,螺旋分级机新水给水阀采用新式阀门，节约给水,跳汰工段 废水沉淀后回用,提高循环水池水力负荷，加大循环比例,节约新水,3%,，减少废水排放,5%,119,清洁生产案例（8）冶金,减少废水排放量,彻底改造废水处理系统工艺,以提高废水处理效果,合理调整生产用水使用顺序,尽可能将生产废水排放量减小到最低程度,采取处理后废水循环利用措施,尽量减少使用新鲜水,同时减少向外排放的废水数量,120,工业废水处理水回用途径,1）农业用水 ；,2）工业用水 ；,3）市政、园林用水 ；,4）生活杂用水；,5）城市二级河道景观用水 ；,6）利用现有坑塘储存再生水；,7）地下水回灌用水 。,121,工业废水处理新技术,白腐真菌等高效的人工菌种,Fenton试剂氧化法,多相催化氧化处理,超临界水氧化技术,超声技术,湿式氧化法,122,光化学催化氧化法,臭氧技术,催化铁还原技术,电催化氧化法,液相高压脉冲放电处理法,高级氧化一生化耦合技术,膜技术,工业废水处理新技术,123,