工业废水的物理化学方法的处理

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,*,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,*,工业废水的物理化学方法的处理,1、,吸附法,吸附法是利用多孔性固体物质作为吸附剂，以吸附剂的表面吸附废水中的某种污染物的方法。,在废水处理中，吸附法处理的主要对象是废水中用生化法难于降解的；用一般氧化法难于氧化的溶解性，包括芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成染料等；工业废水中的重金属等。,吸附法在废水深度处理中得到了广泛的应用。,一切固体物质都有吸附能力，但是只有多孔性物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积，才能作为吸附剂。目前常用的吸附剂很多，除人们熟悉的活性炭和硅胶外，还有活化炭、白土、硅藻土、活性氧化铝、焦炭、树脂吸附剂、腐殖酸，甚至那些弃之为废物的炉渣、木屑、煤灰及煤粉等。,2、浮选法（气浮法）,此法是利用高度分散的微小气泡作为载体粘附废水中污染物，使其密度小于水而上浮到水面，实现固液或液液分离的过程，去除废水中细小悬浮物、絮凝体和乳化油等。,常用的浮选方法,（1）加压浮选法：空气气泡,（2）曝气浮选法：空气气泡,（3）真空浮选法：空气气泡，真空要求设备复杂。,（4）电解气浮法：电解产生氢气气泡。,（5）生物浮选法：细菌呼吸产生的CO2气泡。过程缓慢。,3、汽提法用于脱除废水中的溶解性气体或易挥发性物质的一种方法。,其实质是废水加热到沸腾时吹入蒸汽，使废水中的挥发性溶质随蒸汽逸出，从而达到从废水中分离污染物的目的。属于前处理的一种方法。,用这种方法处理废水，常选用两种不同的汽提剂，即空气和水蒸气。习惯上将前者称为吹脱法，后者称为汽提法。,根据被处理废水中溶质的性质，汽提法大致可以分为以下几类：,(1)溶解性气体和极易挥发的物质,如：含氨、硫化氢、二氧化硫等废水；,蒸汽汽提法脱除硫化氢的去除率为96100，氨的去除率为6995；,(2)与水互溶的挥发性物质。,如：含甲醇、乙醇、二硫化碳等废水,(3)与水不互溶的挥发性物质,如：含有酚、苯胺等废水,应用实例,镇海炼化的含硫废水是用双塔汽提法进行预处理的。其工艺流程：,除油池,加热塔,汽提塔,稀氨水,制硫装置,H,2,S,NH,3,净水回用,废水,4、电渗析,它是在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。,5、反渗透,通过一张平透膜，在一定的压力下，将水分子压过去，而溶质被膜所截留，废水得到浓缩，而压过膜的水就是处理过的水。,6、超过滤法,超过滤法与反渗透一样，依靠动力实现分离。两种方法不同的是，超过滤法所需的压力较低，一般约0.10.5MPa压力下进行，而反渗透法则需要210MPa压力。,超过滤膜孔径大0.00210m，适于分离分子量大于500以上分子和胶体。反渗透膜孔径小0.00030.06m，适于分离分子量小于500以下分子和胶体。,第四部分,工业废水的,生物化学,方法处理,生化法是利用生物作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害的物质。,该方法其处理废水的费用低廉，运行管理较为方便，所以生化处理是废水处理系统中最重要的过程之一，目前，这种方法已广泛用于生活污水及易降解的工业有机废水的二级处理。,废,水,生,物,处,理,污水的好氧生物处理活性污泥法、生物膜法,污水的厌氧生物处理法,废 水 的 可 生 化 性,根据BOD,5,与COD,cr,的比值大小判断：,B/C0.45 B/C0.30 B/C0.25 B/C0.2,生化性好 可生化 较难生化 不易生化,COD，化学需氧量，水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量。,BOD，生化需氧量，主要用于监测水体中有机物的污染状况；一般有机物都可以被微生物所分解，但微生物分解水中的有机化合物时需要消耗氧，如果水中的溶解氧不足以供给微生物的需要，水体就处于污染状态。,概述,污水生物处理是通过,微生物的新陈代谢,作用,将污水中,有机物的一部分转化为为微生物的细胞物质,另一部分转,化为比较稳定物质的方法。,生物处理的主要作用者是,微生物,，根据反应中氧气的,需求，可把细菌分为,好氧菌,和,厌氧菌,。,主要依赖好氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为,好氧生物处理法,；主要依赖厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为,厌氧生物处理法。,(,一,),好氧生物处理和厌氧生物处理,1、好氧生物处理,是在有溶解氧的条件下，好氧微生物将有机物分解为CO2和H2O，并释放出能量的代谢过程。,C6H12O6+6O26CO2+6H2O+2880kj,好氧微生物：在降解有机物的代谢过程中，脱出的,氢需要氧作受氢体。,好氧生物处理的优点是：,有机物的分解比较彻底，最终产物是含能量最低的CO2和H2O，代谢速度快，时间短，代谢产物稳定。,好氧生物处理的缺点是：,对于有机物浓度很高的废水，由于需要足够的氧气，比较困难，需要先对废水进行稀释，因此需要大量的稀释水和充氧，从而提高了处理成本。,2、厌氧生物处理,是在无氧的条件下，利用厌氧微生物的作用（主要是厌氧菌），将有机物分解成低分子有机物或含氧化合物。如：CH4、H2S、NH3、CO2等。,厌氧微生物：不需要氧，因为当有氧存在时，厌氧微生物就无法生长。,厌氧生物处理过程，一般分为两段：,第一个阶段是酸性发酵阶段，废水中复杂的有机物在酸性细菌的作用下，分解成简单的有机酸、醇、氨、二氧化碳等。,第二个阶段是碱性发酵阶段，随着氨的生成，有机酸被氨中和，废水的pH 上升，同时有机酸和醇等物质进一步被细菌分解为甲烷、硫化物和二氧化碳等。,厌氧生物处理的优点是：不需要供氧，动力消耗省，设备简单，并能回收一定的甲烷气体做燃料。,厌氧生物处理的缺点是：有硫化物臭气产生。,是利用悬浮生长的微生物絮体处理废水的一类好氧生物处理方法，这种生物絮体称为，活性污泥法。,(,二,),活性污泥法,活性污泥法的重要地位,我国的河流,97%,以上都受到,有机物的污染,1.,应用的普遍性：,95%,以上的城市污水,35%,以上工业废水,2.,高效性：,SS,、,COD,，,90,%,以上,3.,灵活性 ： 大，中，小水厂,高，中，低负荷,4.,连续运行，可自动化,5.,工艺,(,运行方式多样,),，功能多样化，,可脱氮，除磷,一、基本概念与流程,活性污泥,污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是,活性污泥,。,活性污泥是以细菌、原生动物和后生动物所组成的活性微生物为主体,，此外还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。,原生动物：,单一细胞动物，身体的构造十分简单，会吃，会动，会繁殖和死亡。身体非常小，大部分是要用显微镜才观察得到的动物。栖息在淡水、海水或者共其他动物的体液内。例如变形虫。,原生动物是无性繁殖的。,后生动物：除原生动物以外的动物。,活性污泥法,以活性污泥为主体的污水生物处理技术,活性污泥法来源,河流自净启示人工强化,命名,根据,生物反应器中微生物存在状态,(,悬浮，附着,),可将污水生物处理技术分为活性污泥法,(,悬浮的有活性的,生物絮体,),和生物膜法,(,附着的有活性的,生物膜,),，及后来的复合式,(,悬浮，附着,),生物处理、技术。,基本流程,污水格栅泵间沉砂池初沉池活性污泥曝气池二沉池消毒,1.曝气池：微生物降解有机,物的反应场所,2.二沉池：泥水分离,3.污泥回流：确保曝气池内,生物量稳定,4.曝气：为微生物提供溶解,氧，同时起到搅拌,混合的作用。,活性污泥法处理系统有效运行得基本条件,1.,污水中有足够的可溶解性易降解有机物,2.,混合液中含有足够的溶解氧,3.,活性污泥再曝气池中呈悬浮状态,4.,活性污泥连续回流,5.,及时排除剩余污泥,6.,没有对微生物有毒害作用的物质进入,二、 活性污泥的形态，组成,形态,多为黄色或褐色絮体，含水率超过,99, ，比表面积大。,组成,活性污泥由四部分组成：,（,1,） 活性污泥微生物；,（,2,） 活性污泥代谢产物；,（,3,） 活性污泥吸附的难降解惰性有机物；,（,4,） 活性污泥吸附的无机物。,微生物组成,细菌（,90,95,，甚至,100,）、真菌、原生动物、后生动物。,三、活性污泥净化污水的过程,活性污泥净化污水的作用是由吸附和氧化两个阶段完成的，活性污泥在与废水初期接触的2030min内，就可以去除75%以上的BOD，在于活性污泥具有巨大的表面积（200010000m2/m3）,且其表面具有多糖类粘液层。氧化分解在吸附阶段之后，所需时间比吸附时间长的多，可见暴气池的大部分容积是在进行有机物的氧化和微生物的合成。,可降解,有机物,氧化,合成,1/3,2/3,无机物能量,新细胞物质,无机物能量,残留物质,80,20,内源代谢,四、曝气及曝气系统,曝气作用,a.,充氧,-,生化反应,b.,搅拌,使水,气,液三相良好接触提高氧利用率,c.,维持液体的足够速度以使水中固体物悬浮,常用曝气方式,a.,曝气,b.,机械曝气：,利用曝气池内的叶轮的转动，剧烈地搅动水,面，使液体循环流动，不断更新液面并产生,剧烈水跃，从而使空气中的氧与水滴或水气,的界面充分接触，转入液相中去。,c.,鼓风曝气：,是将压缩空气通过管道系统送入池内的散,气设备，以气泡形式分散进入混合液。,d.,射流曝气：,利用水射流泵将空气吸入，使空气与水充,分混合并溶解的曝气方式。,（1）流程说明,“一级”曝气池：去除,COD,、,BOD,，,BOD15-20mg/l,有机氮转化为,NH,3,NH,4,+,；,“二级”硝化曝气池，,NH,3,、,NH,4,+,生成,NO,3,N,，碱度下降；,“三级”反硝化池： 厌氧、好氧交替运行。,投甲醇时，,C,M,=2.47N,0,（初始,NO,3,N,浓度）,+1.53N(,初始,NO,2,N,浓度,)+0.87D,（初始,DO,浓度）,（2）优缺点,去除效果好,各类菌类环境条件好,设备多，造价高，能耗大,活性污泥传统脱氮工艺,BOD去除和硝化两个反应合并,(三) 生物膜法,是另一种好氧生物处理法。主要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。,常用的载体有生物滤池、塔式滤池、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床等。,1893,年英国,Corbett,在,Salford,创建了第一个具有喷嘴布水装置的生物滤池。,生物膜法是对污水土地的模拟和强化。,生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物，是一种被广泛采用的生物处理方法。,生物膜法的主要优点是对水质、水量变化的适应性较强。,生物膜法的共同特点是微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为,H,2,O,、,CO,2,、,NH,3,和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧气一般来自大气。,生物滤池法的流程,建设中的生物滤池,与活性污泥法相比，生物膜法具有以下特点：,固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。,不会发生污泥膨胀，运行管理较方便。,由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。,因高营养级的微生物存在，有机物代谢时较多的,转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。,采用自然通风供氧。,活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性,较差。,由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有,限，空间效率较低。,(四) 厌氧生化处理,废水厌氧生物处理是处理高浓度有机废水的有效方法之一。人们有目的地利用厌氧生物处理已有近百年的历史。,废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。,在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH,4,，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为CO,2,、H,2,O、NH,3,、H,2,S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。,废水的厌氧生物处理,废水厌氧生物处理的特点,由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少、可回收能量（,CH4,）等优点。,其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大，出水水质差等。为维持较高的反应速度，需维持较高的温度，就要消耗能源。,对于有机污泥和高浓度有机废水（一般,BOD52000mg/L,）可采用厌氧生物处理法。,1.发酵,指供氢体和受氢体都参与有机化合物的生物氧化作用，最终受氢体无需外加，就是供氢体的分解产物（有机物）。,这种生物氧化作用不彻底，最终形成的还原性产物，是比原来底物简单的有机物，在反应过程中，释放的自由能较少，故厌氧微生物在进行生命活动过程中，为了满足能量的需要，消耗的底物要比好氧微生物的多。,例如，葡萄糖的发酵过程：,总反应式：,2.无氧呼吸,是指以无机氧化物，如NO,3,-,，NO,2,-,，SO,4,2-,，S,2,O,3,2-,，CO,2,等代替分子氧，作为最终受氢体的生物氧化作用。,在反硝化作用中，受氢体为NO,3,-,，可用下式所示：,总反应式：,在无氧呼吸过程中，供氢体和受氢体之间也需要细胞色素等中间电子传递体，并伴随有磷酸化作用，底物可被彻底氧化，能量得以分级释放，故无氧呼吸也产生较多的能量用于生命活动。但由于有些能量随着电子转移至最终受氢体中，故释放的能量不如好氧呼吸的多。,好氧呼吸、无氧呼吸、发酵三种呼吸方式，获得的能量水平不同， 如下表所示。,呼吸方式,受氢体,化学反应式,好氧呼吸,能量利用率42,分子氧,C,6,H,12,O,6,+6O,2, 6CO,2,+6H,2,O+2817.3kJ,无氧呼吸,无机物,C,6,H,12,C,6,+4NO,3,-,6CO,2,+6H,2,O+2N,2,+1755.6kJ,发酵,能量利用率26,有机物,C,6,H,12,C,6,2CO,2,+2CH,3,CH,2,OH+92.0kJ,目前，宁波共有7个污水处理厂，,污水处理率,53%,，,总处理能力,65,万吨/天，,COD处理能力190吨/天,。,维也纳共有1个污水处理厂，,污水处理率,98%,，,总处理能力50多万吨/天，COD处理能力250吨/天。,污水处理比较,（生活污水45%）,（生活污水50%）,Aeration tank first stage,（一级曝气槽）,15 tanks. length ca. 79 m, width ca. 33 m, depth ca. 5.5 m, total volume 171,000 m,Aeration tank,secondary stage,（二级曝气槽）,（15个）,Fine-bubble bottom,aeration system,（二级曝气槽底部,气体分布器）,