環(huán)境保護概論課件-第五章-水污染及其防治

第五章水污染及其防治5-1概述一水體的概念

1．水體：是指表面被水覆蓋的自然綜合體.

水懸浮物底泥水生生物

2．分類

地表水(landwater)

地下水(groundwater)

降水(precipitation)11/1/20241二、水的物理化學性質(zhì)

1．結(jié)構(gòu)極性分子

2．特性

比熱、相變熱、生成熱較大原因：極性分子氫鍵締合性質(zhì)：可以儲存能量,使地面溫度變化不大,體溫穩(wěn)定吸收太陽能,水可以蒸發(fā)調(diào)節(jié)氣候

參與糖類合成

大的表面張力產(chǎn)生毛細現(xiàn)象

4

C時的密度最大,便于水生物生存

介電常數(shù)大,水中物質(zhì)以離子態(tài)存在,“通用溶劑”

物理常數(shù)和基準物標準：

溶沸點、密度、熱單位、海平面、中性酸堿度等11/1/20242三、天然水中的主要物質(zhì)

懸浮物0.1m

1．成分膠體物質(zhì)0.1~0.001m

溶解物質(zhì)<10-9

m,8大離子

Ca2+、Mg2+、K+、Na+、CO32-、HCO3-、

SO42-、Cl-.2．礦化過程（參考第三章）

離子在天然水中的積累過程,稱為天然水的礦化過程.

3．礦化度

水中溶解性離子的總量(主要是8大離子).11/1/20243四、我國水資源概況（參考第三章）

1．水資源是指可供人們經(jīng)常可用的水量;或者說是在某一地區(qū)內(nèi)逐年可以得到更新和恢復的淡水資源量.2．淡水1升含可溶物質(zhì)鹽不多于1克的水或者說含鹽度不超過

0.1%的水.3．地球水資源的分布

地球上水資源分布不均海洋占地表面積的71%

海水的水量占總水量的97.41%

淡水占2.59%,除兩極外可用的為0.0342%.11/1/20244

地球上水的分配情況%（參考第三章）

地球上的水的總量分配所占百分率%

海水(seawater)97.41

淡水(landwater)2.59

（其中淡水的分配）

冰蓋、冰川1.984

地下水0.592

水凍層中的冰0.0216

湖泊水0.0127

土壤水0.0012

大氣水0.0009

沼澤水0.0008

河流水0.0002

生物體水0.0001

11/1/20245地球上淡水量示意圖11/1/20246

4．地球上水資源及其特性

循環(huán)性(可再生性)

不均勻性存在形式多樣性不可替代性社會性

5．我國水資源特性

水資源豐富總量世界第六(年徑流量為27100億m3),人均109位分布不均衡降水過于集中污染嚴重11/1/20247全國人均2330m3,相當于世界人均的(1/4)

河南人均480m3,居全國第22位（西北人均1781m3）

鄭州人均212m3,為全國的(1/10),河南的(1/2)

現(xiàn)代化社會要求0.6~0.7m3/人,天鄭州市日均供水量為110萬噸，居全國城市的21位。

鄭州市水資源總量13.39億立方米，人均水資源占有量212立方米，是全省人均水平的二分之一，不足全國人均水平的十分之一。

鄭州市已經(jīng)建成日處理污水40萬立方米的王新莊污水處理廠，目前，日處理污水30萬立方米左右。五龍口污水處理廠已經(jīng)建成投產(chǎn)，馬頭崗污水處理廠正在進行實施建設(shè)（07年7月投產(chǎn)，日處理污水30萬噸），同時配套建設(shè)了污水回用工程，努力實現(xiàn)污水資源化。

《鄭州日報》2004-09-09（4）11/1/202482005年7月1日起鄭州市水價上調(diào)用水類別現(xiàn)行綜合水價污水處理費征收南水北調(diào)工程基金7月1日后水價1.生活用水2.250.152.402.工業(yè)用水2.800.253.053.行政事業(yè)用水2.800.253.054.經(jīng)營服務業(yè)用水3.800.254.055.特殊行業(yè)用水10.200.2510.45鄭州市從2005年7月1日起，開征南水北調(diào)工程基金。居民生活用水價格調(diào)至每立方米2.40元。

《大河報》2005-06-28（C02）11/1/202495-2水體的污染一、定義

是指排入水體的污染物在數(shù)量上超過了該物質(zhì)在水體中的本底含量和水體的環(huán)境容量，從而導致水體的物理特征、化學特征和生物特征發(fā)生不良變化，破壞了水中固有的生態(tài)系統(tǒng)，破壞了水體的功能及其在經(jīng)濟發(fā)展和人民生活中的作用。二、水體污染源

1．工業(yè)廢水（industrialwastewater）

2．生活污水（domesticwater）

3．農(nóng)藥生產(chǎn)及使用（farmchemical）

4．地面徑流（runoff）

5．其他污染物（others）11/1/202410三、水體中主要污染物

物理熱、輻射、淤泥沉積學科分類化學

生物細菌、病毒

無機無毒物

化學物質(zhì)分類無機有毒物

有機無毒物

有機有毒物

分類方法繁多美國環(huán)保局分為8類11/1/202411

1．需氧污染物

1）定義：在微生物作用下,水中有機物需氧消耗分解為簡單無機物所需氧量.20C,1atm,DO=0.00917g/L例如：

若某水體中含有0.010g/L(10ppm)有機污染物,則全部分解這些有機物需要消耗多少的氧氣?解：

C6H10O5+6O26CO2+5H2O162192

需氧量為：0.010g/L(192/162)=0.012g/L

在正常大氣壓下,

20C,1atm,DO=0.00917g/L,水中有機物過多,勢必造成水中溶解氧缺乏,使水體變臭.

11/1/202412

2）需氧指標

溶解氧(DO,dissolvedoxygen)

生化需氧量(BOD,biochemicaloxygendemand)

化學需氧量(COD,chemicaloxygendemand)

總有機碳(TOC,totalorganiccarbon)

總需氧量(TOD,totaloxygendemand)

理論需氧量(ThOD,theoreticaloxygendemand)11/1/202413

溶解氧DO(dissolvedoxygen)定義：溶解于水中的分子氧.單位：mg/L(ppm,partspermillion)DO~T的關(guān)系1atm,TC：10152025303540S(ppm)11.3310.159.178.387.637.106.60意義：水質(zhì)好壞的一個重要標志飲用水DO>5mg/LDO3~4mg/L許多魚類難以生存

11/1/202414五日生化需氧量BOD5,biochemicaloxygendemand定義：水中有機物經(jīng)微生物分解所需氧量單位：mg/L(ppm)

含碳有機物BOD5來源含氮有機物還原性無機離子BOD5分解的兩個階段

有機物碳化階段:

蛋白質(zhì)氨基酸氨,共需20天,5天可以分解70%

氨硝化階段:

氨硝酸、亞硝酸,變化緩慢,該階段對環(huán)境影響較小.意義：BOD5<2清潔水；BOD5>10水質(zhì)很差

11/1/202415

化學需氧量COD,chemicaloxygendemand定義：化學氧化劑氧化水中有機污染物所需氧量.單位：mg/L(ppm)說明：

有些有機物不能被微生物氧化而被氧化劑氧化；

若水質(zhì)穩(wěn)定,則水體中COD~BOD之間有比例關(guān)系；

一般CODMn較CODCr的值低。11/1/202416總有機碳TOC,totalorganiccarbon定義：包括水體中所有有機污染質(zhì)的含碳量。(先除去無機碳).單位：mg/L(ppm)測定方法：化學氧化燃燒(Pt作為催化劑),由CO2量得出TOC的量.

總需氧量TOD,totaloxygendemand定義：有機物和碳、氫、氮、硫等全部被氧化所需氧量.單位：mg/L(ppm)測定方法：Pt作為催化劑,在900C時燃燒所需氧量.11/1/202417理論需氧量ThOD,theoreticaloxygendemand定義：根據(jù)化學方程式計算的有機物完全氧化時所需氧量.單位：mg/L(ppm)意義：對廢水作全化學分析以后的計算值計算出來所需氧量.11/1/202418說明：

各氧參數(shù)之間的關(guān)系：

ThODTODCODCrBOD20BOD510092836558

成分比較固定的污水,其BOD5

的值與CODCr

的值之間能夠保持一定的相關(guān)關(guān)系.而BOD5/CODCr的比值可作為衡量污水是否適宜于采用生物處理法進行處理(即可生化法)的一項指標,其值越高,污水的可生化性越強.

一般認為（BOD5/CODCr）>0

3即可生化處理。

BOD5<CODCr的原因有：

許多能被K2Cr2O7氧化的有機物不能通過生化作用氧化.

有些無機離子可被無機氧化劑氧化,而生化法不行.11/1/202419例題：用Na2SO3處理某工業(yè)含鉻廢水,已知水量為5m3/d,含濃度為100mg/L,為將水中Cr6+全部還原為Cr3+,每天需用多少Na2SO3?解：由所給條件可以得出含鉻廢水量為

(5103)L/d0.110-3kg/L=0.5kg/dNa2Cr2O7+3Na2SO3+4H2SO4Cr2(SO4)3+4Na2SO4

+4H2O

2mol/L3mol/L0.5x2523126x=(3780.5)/104=1.82kg/d11/1/202420

2.

有毒物質(zhì)

無機有毒物：重金屬(Pb、Cr、Cd、Hg、As)、CN-

有機有毒物：農(nóng)藥、芳香烴類、高聚物等

1)重金屬燃料燃燒來源采礦冶煉

三廢排放

沉淀：M(OH)x、MS、MCl

遷移變化吸附：底泥

配合~螯合：

氧化~還原：

毒性效應：1~10mg

危害不易降解,價態(tài)可變,可生化為有毒物

可以分散或生物富集11/1/202421

2)CN-

工業(yè)：電鍍;煤氣廠例如鍍鋅液中含來源NaCN120~180g/L

高爐：C~NH3、CH4~NH3

水體中的凈化作用

揮發(fā)可達90%：CN-+CO2+H2OHCN+HCO3-

氧化分解可凈化10%：2CN-+O22CNO-

CNO-+2H2ONH4++CO32-

危害：劇毒,口服50(0.3~0.5)mg就使人致死.急性中毒抑制細胞呼吸,造成人體組織嚴重缺氧.

生活水：

<0.05ppm

地面水：

<0.2ppmH—O—CN

工業(yè)廢水：

<0.5ppm11/1/202422

3)有機氯化合物

來源：農(nóng)藥、石油化工的合成生產(chǎn)過程及有關(guān)產(chǎn)品使用過程中排放的污水

比較穩(wěn)定特性脂溶性物質(zhì)

有害健康

可被耗氧微生物分解而消耗水中氧氣

例如多氯聯(lián)苯(PCB),一種無色或淡黃色粘稠液體,微溶于水(S.：1mg/L),可生物富集幾十萬倍濃度.

危害：

含氯原子愈多,愈易在脂肪組織和器官中蓄積，毒性愈大.

主要影響皮膚、神經(jīng)、肝臟破壞鈣的代謝，導致骨骼、牙齒的損害。11/1/202423

3.

懸浮固體物質(zhì)(SS,SuspendedSolid)

礦石、建筑廢物

1)來源

農(nóng)田水土流失

巖石自然風化

2)過濾沉淀即可分離

截斷光線,減少光合作用并妨礙自凈作用

3)危害傷害魚鰓,導致魚的死亡

是各種污染物的載體,隨水遷移11/1/202424

4.

酸、堿、鹽等無機污染物

1)來源：各類化工廢水

改變pH,破壞自然緩沖作用,影響微生物

2)危害水質(zhì)惡化,土壤酸化,影響動植物生長

增加水的硬度,影響淡水生物及飲用11/1/202425

5.

植物營養(yǎng)物

農(nóng)田施肥(N、P、K)、硝石、鳥糞

1)來源農(nóng)業(yè)廢棄物(豆科植物,牲畜糞便)

生活和工業(yè)廢水

雨雪對大氣淋洗和地面徑流

水體富營養(yǎng)化,使水體衰老死亡

2)危害

判斷標準：與N、P含量有關(guān)

總P>20mg/m3

富養(yǎng)化指標總無機N>300mg/m3

葉綠素300mg/m3

11/1/202426水體富營養(yǎng)化(eutrophication)示意圖11/1/202427

6.

油類污染物

石油的開采、儲運、煉制和使用過程排出

1)來源船舶運輸事故、洗刷

沿海、沿河工業(yè)排放含油廢水

其他：各類含油廢氣沉降

影響海洋生物的生長,降低海濱環(huán)境的使

2)危害用價值,破壞海岸設(shè)施影響局部地區(qū)的水文氣象條件和降低海洋的自凈能力11/1/2024287．熱污染（見第七章）8．致病污染物

生活污水

1)來源醫(yī)院污水

生物制品廠、制革、屠宰生物糞便

2)危害致病,爆發(fā)大規(guī)模流行性疾病11/1/202429四、水體污染的危害

1．危害人體健康

2．影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

3．對水生生態(tài)系統(tǒng)的危害11/1/2024305-3水體的自凈作用(self-purification)一、定義：污染物排入水體后,經(jīng)物理、化學和生物等的綜合凈化過程,使污染物濃度自然降低的作用.二、凈化機制

1．物理凈化：稀釋、擴散、沉淀等

11/1/202431

2．化學凈化

氧化還原

酸堿反應分解、化合、吸附反應配位螯合放射性蛻變

3．生物凈化微生物對有機物的氧化分解作用

4．殺菌凈化

在日光紫外線的照射作用下水生物間的拮抗作用噬菌體的噬菌作用微生物不適宜的環(huán)境因素作用下11/1/202432三、水體自凈過程中污染物的轉(zhuǎn)歸

1．定義：污染物經(jīng)過物理、化學、生物學作用后的轉(zhuǎn)化和遷移作用.2．類型11/1/202433稀釋：化學性質(zhì)穩(wěn)定而不易分解的毒物,其存在形態(tài)和數(shù)量基本保持不變,只能隨流而稀釋.

揮發(fā)：具有揮發(fā)性物質(zhì)被逸散到大氣中.

重力沉降：懸浮物因重力作用而沉降于水底的底質(zhì)中,如重金屬.

有機物氧化分解：需氧污染物和植物營養(yǎng)物被微生物生化分解成簡單的無機物.

生物轉(zhuǎn)化：某些污染物經(jīng)細菌或者酶催化使之生物轉(zhuǎn)化,可能毒性增加.

生物富集：水生生物吸收后,可不斷蓄積而富集.11/1/202434四、水體中BOD~DO的關(guān)系

1．耗氧作用

有機物分解作用有機體呼吸作用

2．復氧(曝氣)作用

空氣中氧氣溶解于水中水生植物光合作用產(chǎn)生氧氣

3．污染河流中BOD~DO變化曲線圖：11/1/202435河流中BOD～DO變化曲線圖（圖5-3）

11/1/2024365-4污水防治技術(shù)一、概述

1．水體污染控制的基本途徑

改革生產(chǎn)工藝、減少用水量

1）減少排量重復利用廢水回收有用產(chǎn)品

2）妥善處理城市及工業(yè)廢水

3）加強對水體及其污染源的監(jiān)測和管理

對工業(yè)廢水排量及濃度監(jiān)測管理對水體衛(wèi)生特征、經(jīng)濟指標的監(jiān)測管理11/1/20243711/1/202438中水利用工藝流程圖

11/1/202439

2．污水水質(zhì)指標

pH

懸浮固體SS（SuspendedSolid)

總固體TS（Totalsolid）化學需氧量（COD）生化需氧量（BOD）

氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮

總P

氯化物溶解氧（DO）大腸菌群數(shù)：單位體積水中所含的大腸菌群的數(shù)目.個/L,

是常用的細菌學指標.11/1/202440二、污水處理技術(shù)概論

物理法按處理原理化學法好氧生化法厭氧兼氧一級(初級)----物理法：達不到排放標準按處理精度二級(生物)----生物法：可達到排放標準三級(高級)----化學法：可達到飲用標準

11/1/202441基本方法基本原理單元技術(shù)物理法物理或機械的分離過程均衡與調(diào)節(jié)、篩濾、沉淀、氣浮浮選、離心分離化學法加入化學物質(zhì)與污水中的有害物質(zhì)發(fā)生化學反應的轉(zhuǎn)化過程中和、混凝、氧化、還原、吸附、離子交換、膜分離分解、化學沉淀等生物法微生物在污水中對有機物進行氧化、分解的新陳代謝過程活性污泥、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、氧化塘、厭氣消化、膜分離等表污水處理方法分類11/1/20244211/1/202443三、物理處理法

1．均衡與調(diào)節(jié)

2．篩濾11/1/20244411/1/202445

3．沉淀

1）定義：是利用污水中懸浮物密度比水大而借助于重力作用下沉的原理

自然沉淀

2）分類混凝沉淀

化學沉淀

平流式沉淀池豎流式沉淀池

3）設(shè)備

輔流式沉淀池斜管(板)式沉淀池11/1/202446

4）影響沉淀效果的因素

同離子效應鹽效應酸效應絡(luò)合效應水溫的影響

5）主要沉淀劑

OH-：

S2-：

CO32-：

X-：

Ba2+：

Cr6+：11/1/2024476）沉淀法處理污水實例

BaCl2(BaCO3)處理Cr6+：

Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+

Ba2++CrO42-2BaCrO4

2Ba2++Cr2O72-+H2O2BaCrO4+H+

石灰--蘇打法除去Ca2+和Mg2+,又稱硬度沉淀法.&先分析得到水中Ca2+和HCO3-的含量；&按照2molHCO3-：1molCa(OH)2的比例,加適量石灰反應；

Ca(OH)2

Ca2++2OH-2HCO3-+2OH-2CO32-+2H2OCa2++CO32-CaCO3

&按照1:1摩爾比加Na2CO3,除去Ca2+。

Ca2++CO32-CaCO3

11/1/202448

4．氣浮浮選(floatation)1)定義：向廢水中通入或使之產(chǎn)生大量的微小氣泡作為載體,使廢水中微細的疏水性懸浮顆粒(固態(tài)顆粒或液態(tài)顆粒)粘附在氣泡上,隨氣泡升到水面,形成泡沫層,然后用機械方法撇除.

廢水中分離出脂肪、油類、纖維等

2)適用范圍濃縮剩余活性污泥濃縮化學混凝污泥

機械法

3)方法壓力溶氣法電解氣浮法11/1/20244911/1/2024505．離心分離T06型離心式分離器11/1/202451四、化學處理法

利用化學作用來處理或回收廢水中溶解性物質(zhì)或膠體物質(zhì).1．中和法

酸度：3~4%以上應回收.如利用金屬酸洗廢水制硫酸亞鐵、化肥等.3~4%以下的應中和除去,主要用工廠堿性廢水,電石渣、鍋爐灰、濾料、石灰類堿性物.

廢無機酸(如硫酸、鹽酸);

堿性：

酸性廢氣(如CO2、SO2等煙道氣);

酸性廢水11/1/20245211/1/202453

2．混凝（coagulation）

1)定義：向水中投加藥劑,進行水與藥劑的混合,從而使水中的膠體物質(zhì)產(chǎn)生凝聚和絮凝,這一綜合過程稱之.

凝聚：投入大量正離子電解質(zhì),使得膠體微粒相互聚結(jié),這個過程稱之.

絮凝：由于高分子物質(zhì)的吸附架橋聚合而使微粒相互粘結(jié)的過程稱之.

2)膠體顆粒的結(jié)構(gòu)：[(膠核+吸附層)=膠粒]+擴散層

膠體顆粒穩(wěn)定性原因

微粒的布朗運動膠體顆粒同性電荷間的靜電斥力膠體顆粒表面的水化作用11/1/202454

3)使膠體顆粒沉淀的作用原理：

加入帶相反電荷的膠體,使產(chǎn)生電中和作用；加入與水中膠體顆粒電荷相反的高價離子；增加水中鹽類濃度,使膠體帶電層受到壓縮,減小電位。

4)常用混凝劑

無機混凝劑：Al3+、Fe3+

混凝劑有機混凝劑：聚丙烯酸鈉、纖維素鈉、聚丙烯酰胺

絮凝劑調(diào)節(jié)或改善混凝條件的助凝劑：堿性物助凝劑如CaO、Ca(OH)2、NaHCO3.

改善絮凝體結(jié)構(gòu)的高分子助凝劑：聚丙烯酰胺11/1/202455

5)影響混凝效果的主要因素

水溫：不宜過低,最佳溫度為20~29C.

水的pH：Al3+：pH=6.0~8.5Fe3+：pH=8.1~9.6

水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度的影響混凝劑投加時與水的混合速度剛加入時,混合速度應快,使生成的膠體迅速擴散混合以后,混合速度不宜過快,以免打碎已經(jīng)生成的絮凝.

接觸介質(zhì)若水中保持一定數(shù)量的泥渣層,可使混凝過程加快.11/1/202456

11/1/202457

3．氧化還原法（起到重要的作用）

氧化可使廢水中部分有機物分解,具有消毒殺菌作用；還原可使高價態(tài)有毒離子轉(zhuǎn)化為無毒離子。

1)常用試劑

氧化劑：O、O2、O3、Cl2、KClO3、HNO3、H2SO4、K2Cr2O7、KMnO4、

H2O2

還原劑：Fe、Zn、Al、C、Fe2+、H2SO3、NaBH4、CO、H2S2)廢水的氯化

機理：氯氣發(fā)生歧化反應,形成HClO強氧化劑.

作用：消毒降低BOD,消除或減小色度和氣味.11/1/202458

3)Cl2或ClO-處理CN-

機理可以分為兩步

(一)pH=10~11：CN-+2OH-+2Cl2CNO-+2Cl-+H2O(二)pH<4水解：CNO-+2H2OCO2+NH3+OH-

或者pH=8~8.5,繼續(xù)氧化：

2CNO-+4OH-+3Cl22CO2+N2+6Cl-+2H2O

說明：

CN-是良好配體,氧化劑應該過量.CN-是良好配體,可降低毒性,但有潛在危險性.

還可以采用電解法或離子交換樹脂回收CN-：石墨為陽極：

CN-+2OH--2eCNO-+H2O

投放氯化鈉2CNO-+4OH--6e2CO2+N2+2H2O

鐵板為陰極：

2H++2eH2

11/1/202459

4)還原法處理Cr6+

還原劑：FeSO3--Ca(OH)2；NaHSO3；SO2；Fe屑；H2S2O5

反應：Cr2O72-+Fe2+

Cr3++Fe3+

Cr3++3OH-Cr(OH)3

(控制pH在7.5~9.0之間)

11/1/20246011/1/2024614．吸附法

1）定義：溶質(zhì)積聚在多孔固體表面的作用為之.2）吸附劑

固體物：活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土、粘土、

腐殖酸、椰殼、果核、木材等

吸附容量：與吸附劑總表面積有關(guān).

吸附劑可以再生.3）吸附質(zhì)：被吸附溶質(zhì)11/1/202462

4）特點

應用范圍廣；

處理程度高,適應性強；

可以回收有用物質(zhì)；

設(shè)備緊湊,管理方便。11/1/202463

5．離子交換法

1）定義：利用離子交換劑進行物質(zhì)處理的方法.

離子交換劑：是一種帶有可交換離子(陽離子或者陰離子)的不溶性固體,具有一定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在與水接觸時,就與溶液中的離子進行交換,即其中可交換離子溶液中的同符號離子取代,不溶性固體骨架在這一交換過程中不發(fā)生任何化學變化.2）分類陽離子交換劑：帶有陽性可交換離子陰離子交換劑：帶有陰性可交換離子

3）實例處理Cr6+

離子交換劑：季胺鹽型強堿性陰離子交換樹脂為主：

2RN-OH+CrO42-

(RN)2-CrO4+2OH-

再生：用NaOH溶液處理樹脂,使CrO42-

高濃度回收.

優(yōu)點：可處理低濃度的CrO42-.11/1/202464

11/1/202465

6．膜分離法

1）定義：利用膜的某些特性進行物質(zhì)分離的技術(shù)和方法稱之

滲析(dialysis)：使溶質(zhì)通過膜的方法

2）分離方式滲透(osmosis)：使溶劑通過膜的方法

反滲透(reverseosmosis)：

電動勢(電滲析)3）透過膜的推動力濃度差(擴散滲析)

壓力差(反滲透,超過濾,反滲析)補充海水淡化：

蒸發(fā)法(目前以此為主)

反滲透(越來越重要,逐漸取代蒸發(fā)法)

電滲析冷凍濃縮11/1/202466

11/1/202467

P滲

膜(溶劑通過)

稀溶液濃溶液(廢水)

膜技術(shù)反滲透示意圖11/1/202468

4）乳化液膜分離技術(shù)(liquidsurfactantmembrane)

組成

外相膜相(液膜)內(nèi)相

WOW

萃取膜溶劑：膜相液主體,具有一定黏度,保持成膜所需的機械強度,以防膜的破裂,占總量的90%以上,相當于萃取劑中的稀釋劑.煤油、中性油、二甲苯等。流動載體：負責對指定溶質(zhì)或離子進行選擇性遷移,對膜分離中的選擇性和通量起決定性作用.可以是萃取劑、配合劑等,如TBP、

TOA、TNA等.

表面活性劑：含親水和疏水基團.Span、Tween、L113A等.

膜增強劑：增強膜強度黏度和穩(wěn)定性.甘油、聚胺等.11/1/202469

分離機理

一型促進遷移(非流動載體液膜分離)

主要取決于被萃溶質(zhì)在膜中的溶解度.溶解度大者,選擇性越好.因此,關(guān)鍵是對于膜溶劑(溶某物而排它)的選擇.

例如除酚技術(shù)：

膜相中：煤油+表面活性劑Span-80+0.5~2.0%NaON溶液高速攪拌形成油包水乳狀液(O/W).投入廢水中.廢水相中：形成W/O/W液膜.乳狀液球滴直徑0.5~2.0mm.

內(nèi)含NaOH.液膜將內(nèi)相和廢水相隔開,其厚度為1~10nm.

分離過程：苯酚易選擇性通過油膜(溶于煤油)進入內(nèi)相中,與NaOH反應生成酚鈉(不溶于煤油而不可能返回廢水相中),酚不斷進入內(nèi)相而富集.11/1/202470

W/O/W

廢水相(料液)膜相(液膜)內(nèi)相煤油+Span-80NaOH(0.5~2.0%)

苯酚ONa

+H+

OH+Na+11/1/202471二型促進遷移(流動載體液膜分離)

主要是使用了流動載體而選擇性分離.流動載體在膜內(nèi)外兩個界面之間來回穿梭傳遞被遷移物質(zhì).例如除Cr6+.用中性胺等作為流動載體，Span-80為表面活性劑，中性油作膜體溶劑，內(nèi)相用NaOH溶液，外內(nèi)相界面上的離子交換反應為：[2H++Cr2O72-]（W）+2R3N（O）

[(R3NH)2Cr2O7]（O）4OH-(I)+[(R3NH)2Cr2O7](O)[2CrO42-+3H2O](I)+R3N(O)11/1/202472溶質(zhì)M+流動載體X

配合物MX

料液膜相內(nèi)相(NaOH)[2H++Cr2O72-]（W）[(R3NH)2Cr2O7](O)+4OH-(I)+2R3N（O）

[2CrO42-+3H2O](I)+[(R3NH)2Cr2O7]（O）2R3N(O)11/1/202473工藝流程及操作步驟內(nèi)相油相回用

(NaOH)廢液膜水制乳接觸分離沉降澄清破乳

>2000r/min110r/min排內(nèi)相

10min放排出（制乳接觸分離沉降澄清破乳）

液膜分離技術(shù)流程示意圖

11/1/202474五、生物處理法

1．微生物分類

CHNSP

好氧菌CO2,H2ONO3-SO42-,PO43-,aerobicCO32-,HSO4-.HPO42-

HCO3-H2PO4-

厭氧菌CH4NH3S2-PH3

anaerobicNH4+HS-

H2S11/1/202475

2．好氧生化處理法向廢水中通入大量空氣,促使pH=6~9

好氧微生物大量繁殖,控制條件T：20~30CBOD：N：P=100：5：11）活性污泥法(activatedsludgetreatment)

活性污泥：以微生物為主體的疏松的懸浮狀褐色絮狀泥粒.

活性(巨大表面積)具有很強吸附和分解有機物能力具有很好凝聚沉降性能,易于分離

活性污泥法：利用活性污泥氧化分解水中有機物方法.

提供充分氧氣和適當濃度有機物(細菌養(yǎng)料)

條件

微生物與有機物充分接觸(攪拌設(shè)備)

活性污泥應易與水分離,改善出水質(zhì)量11/1/202476

曝氣(aeration)

定義：空氣中氧氣溶于水中的作用.

方法：壓力加注空氣機械攪拌作用

工藝過程污水初次沉淀池曝氣池

(均質(zhì))(活性污泥)

沉淀池污泥流量Qr,回流比r=(Qr/Qf)

處理水污泥流出11/1/202477

充足的氧氣量

關(guān)鍵微生物品種與數(shù)量

機械曝氣池示意圖（圖5-13）

11/1/202478圓形曝氣沉淀池結(jié)構(gòu)圖（圖5-13）

11/1/202479

2）生物膜法

定義：利用生長在固體填料(碎石,爐渣等)的生物膜凈化污水的生物處理方法.

生物膜：是由微生物群體組成的粘液狀薄膜.

形成過程

初生：

成熟：衰退：重復：特點

生物的這種漸進式更新和大塊脫落,水質(zhì)渾濁,需沉淀；稠密的膜結(jié)構(gòu),使有機物和氧氣擴散困難,需高的DO。11/1/202480生物膜示意圖（圖5-14）

11/1/202481

3）氧化塘法(oxidationpond)與天然水體自凈作用相似.

工作流程有機物氧化塘好氧菌作用生成CO2,NH4+,PO43-等

氧氣+有機物光合作用藻類

(2~10天,BOD可除去75~90%)

氧化塘規(guī)模計算：

V：氧化塘容量(m3)；

LBOD：每日處理污水BOD總量(kg)；

t：氧化塘溫度(C)。11/1/202482

11/1/202483例題：設(shè)某生物氧化塘水溫為28C,日處理污水中BOD負荷總量為10kg,求該氧化塘的容積應是多大?

解：

4）污灌11/1/202484

3．厭氧生物處理法

又稱謂甲烷發(fā)酵法(發(fā)酵降解、厭氧發(fā)酵),使有機物在無氧存在下分解生成甲烷等.1）定義：在斷絕供氧的條件下,厭氧微生物降解有機物的方法稱之.適用于處理高濃度有機廢水.

酸化階段

2）分解過程產(chǎn)生醋酸階段產(chǎn)生甲烷階段