廢水及廢水處理技術(shù).ppt

1、主講：戴亞文,廢水及廢水處理技術(shù),第一節(jié) 概念 廢水是指居民活動(dòng)過(guò)程中排出的水及徑流雨水的總稱。它包括生活污水、工業(yè)廢水和初雨徑流入排水管渠等其它無(wú)用水，一般指沒有利用或沒利用價(jià)值的水。其中污染最嚴(yán)重的是工業(yè)廢水，工業(yè)廢水按工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品和加工對(duì)象可分為造紙廢水、紡織廢水、化工廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水、冶金廢水、煉油廢水等。按廢水中所含污染物的主要成分可分為酸性廢水、堿性廢水、含酚廢水、含鉻廢水、含有機(jī)磷廢水和放射性廢水等。,廢水處理方法分類： （1）根據(jù)水的化學(xué)性質(zhì)是否改變: 分離處理：使污染物從水中分離。 轉(zhuǎn)化處理：生化處理或化學(xué)處理，改變污染物的化學(xué)性質(zhì)，使其分離或轉(zhuǎn)化為無(wú)害。 稀釋處理

2、：稀釋混合，降低污染物的濃度，無(wú)分離和化學(xué)性質(zhì)改變。,（2）根據(jù)處理過(guò)程中發(fā)生的變化。 物理處理：物理作用分離水中懸浮物格柵，篩網(wǎng)，過(guò)濾，沉淀，氣浮。 化學(xué)處理：化學(xué)反應(yīng)處理水中溶解物和膠體中和、化學(xué)沉淀、氧化還原?；瘜W(xué)物理方法吸附、離子交換、膜技術(shù) 生物處理：微生物作用，去除水中膠體和溶解的有機(jī)物活性污泥法、生物膜法、氧化塘。,第二節(jié) 物理處理法 一、過(guò)濾 1概述 定義：用具有孔隙的粒狀濾料層（石英砂）截留水中的不溶污染雜質(zhì)。（沉淀池后） 目的： 去除經(jīng)生物絮凝和化學(xué)絮凝后不能沉降的顆粒和膠體物質(zhì)； 增加對(duì)SS、濁度、P、BOD、重金屬、石棉、細(xì)菌、病毒以及其它一些污染物質(zhì)的去除效果； 去除

3、懸浮物等干擾物質(zhì)，減少消毒費(fèi)用； 克服生物和化學(xué)處理過(guò)程中水質(zhì)的變化，保證連續(xù)操作，使出水水質(zhì)穩(wěn)定，提高處理廠的全面可靠性； 保護(hù)后續(xù)裝置。,2過(guò)濾過(guò)程：過(guò)濾、反洗交替進(jìn)行 （1）過(guò)濾：廢水經(jīng)過(guò)濾層變?yōu)榍逅?，截留雜質(zhì)。周期812h。當(dāng)出水不合格時(shí)，就要停止過(guò)濾，進(jìn)行反洗。過(guò)濾和反洗交替進(jìn)行 （2）反洗：清水反洗，沖去污物。周期2030min （3）底部有配水系統(tǒng)：過(guò)濾和反洗均經(jīng)過(guò)，使濾水出水均勻和反洗水均勻通過(guò)濾層。,3濾層（如石英砂） 滿足： 機(jī)械強(qiáng)度。 化學(xué)穩(wěn)定性，耐蝕，無(wú)害。 一定的顆粒級(jí)配不同直徑的顆粒所占的重量比例。越不均勻，含污能力越??；反洗時(shí)，易沖去細(xì)體和孔隙率孔隙所占體積除以總

4、體積。孔隙率越高粒徑越粗 比表面積越小 （1）粒徑與級(jí)配 粒徑：把濾料顆粒包圍在內(nèi)的一個(gè)假想球體直徑。,常用吸附劑 廢水處理中常用的吸附劑有活性炭，磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、焦炭等。 工程中使用較多的是活性炭，活性炭的比表面積可達(dá)5001700m2/g。,2、氣泡浮升法（又稱氣?。?原理：使水中產(chǎn)生細(xì)微氣泡，使乳化油或弱親水性物質(zhì)粘附在氣泡上一起浮升到水面加以清除。 目的：清除靠沉淀和浮上難以去除的懸浮物。 產(chǎn)生氣泡方法： 散氣法：多孔的擴(kuò)散板曝氣和葉輪攪拌產(chǎn)生氣泡。直徑較大：d泡=1000m。 溶氣法：）加壓溶氣：加壓將氣壓入含水的溶氣灌，氣在壓力下溶解飽和，然后減壓送入氣浮池中，細(xì)微

5、氣泡釋放， d泡=100m,氣浮,2、氣浮條件 去除比重近于1，直徑60m懸浮物(大于60m的可下沉) 氣粒吸附屬物理吸附。 吸附放熱，低溫吸附效果較好 極性相同，吸附效果較好(氣泡是疏水性物質(zhì)，即非極性) 物理性質(zhì)相同，吸附效果較好。 吸附對(duì)象吸附疏水性物質(zhì) 疏水性物質(zhì)難為水潤(rùn)濕的物質(zhì)，可以直接吸附。 親水性物質(zhì)容易被水潤(rùn)濕的物質(zhì)，需要轉(zhuǎn)為疏水性物質(zhì)。,氣浮,常用的浮選劑 1)浮選劑Al2(SO4)3，F(xiàn)eCl3，F(xiàn)e2(SO4)3，聚合氯化鋁，可吸附水中固體使其凝聚，壓縮雙電層，相互聚合，生成一些大的絮凝體。,三 化學(xué)處理法及化學(xué)物理處理法,化學(xué)法：處理廢水中的溶解態(tài)或膠態(tài)的污染物質(zhì)。（中

6、和法、化學(xué)沉淀法、氧化還原法） 化學(xué)法比物理法凈化程度高、用藥劑，費(fèi)用較高。 化學(xué)物理法：分離廢水中溶解的有害物質(zhì)。（離子交換、膜分離）,一中和法,利用藥劑調(diào)整廢水酸、堿性。 1酸性廢水中和處理 （1）投藥中和法 堿性藥劑：石灰、石灰石，廢堿，電石渣。 常用石灰制成乳液投加，與廢水混合中和，勞動(dòng)強(qiáng)度大，污泥多，脫水困難。,（2）過(guò)濾中和法：讓酸性廢水通過(guò)堿性藥劑的濾層。 濾料（堿性藥劑）：石灰石、大理石、白云石，酸性水通過(guò)濾層中和。 硫酸廢水：采用白云石作濾料，形成CaSO4結(jié)垢，關(guān)鍵防止結(jié)垢。 升流式膨脹中和濾池：廢水由下向上，產(chǎn)生CO2易排出。膨脹，略流態(tài)化，不易結(jié)垢 滾筒式膨脹中和濾池：

7、濾料在滾筒中與廢水中和。濾料碰撞，不易結(jié)垢。 2堿性廢水中和處理 用廢酸，酸性廢水或煙道氣進(jìn)行中和處理，工藝簡(jiǎn)單。,二化學(xué)沉淀法,水中投加化學(xué)藥劑，使之與溶解態(tài)雜質(zhì)生成難溶于水的固體物質(zhì)，沉淀清除。 廢水：有許多重金屬離子（汞、鎘、鉛、鋅）。 一般加苛性堿NaOH或石灰（CaO）。調(diào)節(jié)PH值，形成OH化物沉淀?；蚣尤肓蚧{（NaS），硫化氫（H2S），形成S化物沉淀。,1、混凝沉淀 1）混凝沉淀是通過(guò)向廢水中投加混凝劑，破壞膠體的穩(wěn)定性，使細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒聚集成較粗大的顆粒而沉降與水分離，使廢水得到凈化。 混凝的主要對(duì)象是廢水中的細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒，這些顆粒用自然沉降法很難從水中分離

8、出去。 2）用途：混凝沉淀法是廢水處理中常采用的方法。 （1）可以用來(lái)降低廢水的濁度和色度，去除多種高分子有機(jī)物、某些重金屬和放射性物質(zhì)。 （2）混凝沉淀法還能改善污泥的脫水性能。,混凝的種類,3. 混凝的種類 化學(xué)混凝利用正電荷的電解質(zhì)，壓縮污水中負(fù)電粒子的雙電層，當(dāng)大量正電荷進(jìn)入膠粒的雙電層內(nèi)，使雙電層變薄，電位減小，膠粒不帶電，可以相互聚和下沉。 生物混凝 利用微生物的吸附絮凝作用，吸附膠體顆粒一同下沉，活性污泥回流污泥達(dá)到吸附絮凝作用。 回流污泥目的： a. 接種，使生物種類多樣 b. 預(yù)絮凝和生物混凝作用,通過(guò)混凝可去除污水的濁度、色度、各種高分子化合物，重金屬離子等，常與其它方法一

9、同使用。 混凝法只能去除膠體和懸浮物，不能去除溶解性物質(zhì)，影響混凝的因素很多，混凝劑的種類，濃度等需要用試驗(yàn)確定。 混凝的應(yīng)用：1 預(yù)處理 (SS可從2萬(wàn)降至5000) 2 深度處理 (已推廣，由張杰院士提出，COD去除率為5060%),廢水,混凝劑L L,混合L,反應(yīng)L,沉降L（澄清）,出水,污泥,混凝的工藝過(guò)程,混合目的是使混凝劑盡快與水混合，需要短時(shí)間高強(qiáng)度攪拌,反應(yīng)階段的目的是使藥劑與水中的細(xì)小顆粒或膠體物質(zhì)作用生成盡可能大的絮體，為沉降分離創(chuàng)造條件，需要低強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間攪拌。,澄清的目的是使所生成的絮體與水分離，完成凈化過(guò)程,水處理對(duì)混凝劑的要求：,混凝效果好，用量少，效率高； 生成的絮

10、體密實(shí)，沉淀快，容易與水分離。 價(jià)廉易得，使用方便； 對(duì)人類健康無(wú)害； 目前常用的混凝劑按化學(xué)組成可分為無(wú)機(jī)鹽類和有機(jī)高分子類。,1）.混凝劑,影響混凝的因素,1）廢水水質(zhì)的影響 （1）濁度 濁度過(guò)高或過(guò)低都不利于混凝，濁度不同，所需的混凝劑用量也不同。 （2）pH值 在混凝過(guò)程中，都有一個(gè)相對(duì)最佳pH值存在，使混凝反應(yīng)速度最快，絮體溶解度最小。不同混凝劑最佳pH值要通過(guò)試驗(yàn)確定。 （3）水溫 水溫會(huì)影響無(wú)機(jī)鹽類的水解，水溫低，水解反應(yīng)慢。另外水溫低，水的粘度增大，布朗運(yùn)動(dòng)減弱，混凝效果下降。 （4）共存雜質(zhì) 有些雜質(zhì)的存在能促進(jìn)混凝過(guò)程。 如：除硫磷以外的其他各種無(wú)機(jī)金屬鹽，均能壓縮膠體粒子

11、的擴(kuò)散層厚度； 而有些物質(zhì)則不利于混凝的進(jìn)行。 如磷酸根、亞硫酸根、表面活性劑等會(huì)阻礙高分子絮凝作用。,混凝池,混凝方法的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)操作易于掌握，處理效果好，間歇或連續(xù)運(yùn)行均可以。 缺點(diǎn)： 由于不斷向廢水中投藥，經(jīng)常性運(yùn)行費(fèi)用較高，沉渣量大，且脫水較困難。,三氧化還原法,1氧化法 利用氧化劑氧化分解污染物，凈化廢水。幾乎可以處理各種工業(yè)廢水，特別適用于處理廢水中難以生物降介有機(jī)物。 （1）空氣氧化：利用空氣中的O2來(lái)氧化廢水中有機(jī)物質(zhì)和還原性物質(zhì)?？諝鉃檠趸瘎?地下水除鐵：將Fe2+氧化成Fe3+， 再在水中堿度的作用下形成Fe(OH)3。 煉油廠硫廢水：向廢水注空氣和蒸

12、氣。硫化物氧化成硫酸鹽。,（2）臭氧氧化 O3是一種很強(qiáng)氧化劑。氧化能力在天然元素中僅次于氟（F）。 作用：消毒殺菌；去除酚、氰；鐵、錳等金屬離子；除臭和消除異味以及降低COD，BOD。 不會(huì)產(chǎn)生二次污染因剩余的O3很容易分解為O2，還能增加水中的溶解度，但制取（用干燥空氣，氧氣無(wú)聲放電）耗電量大，電能利用率和臭氧利用率較低。,（3）氯化處理 Cl2 ：可作為消毒劑：殺滅水中的細(xì)菌和有害微生物， 也是氧化劑：氧化廢水中某些有機(jī)物和還原性的有毒物質(zhì)氰化物，硫化物，酚類。 Cl2的作用：吸附電子形成酸根，負(fù)離子失去電子后，有助于形成穩(wěn)定的分子N2、CO2、H2O、CNO-1、OH-1 常用的氯化處

13、理藥劑：液氯、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯等。,2還原法 應(yīng)用較多的是處理廢水中 Cr+6和 Hg2等重金屬離子。 還原劑：Fe、Zn、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉等。 （1）處理含鉻廢水：用亞硫酸氫鈉，硫酸亞鐵+石灰法，鐵屑法等， 將Cr+6還原成Cr+3，再形成 Cr（OH）3。 （2）處理含汞廢水：用比汞活潑的金屬及硼氫化鈉等來(lái)還原Hg2+ 讓廢水通過(guò)金屬屑濾床，置換反應(yīng)：FeHg2Fe2Hg 非金屬還原劑，硼氫化納（NaBH4）與汞反應(yīng)形成汞和偏硼酸，釋放H2： Hg2BH42OHHgBO23 H2 。,四離子交換法,固體離子交換劑中的某些離子與水中同性離子進(jìn)行置換反應(yīng)（可逆）,除去水中有害離子

14、的方法。 1交換劑 無(wú)機(jī)：天然或合成沸石鋁代硅酸鹽，磺化煤。（能力低、機(jī)械強(qiáng)度弱）。,有機(jī)：樹脂。 樹脂：陽(yáng)離子、陰離子交換樹脂。（分別為酸性和堿性）。 離子交換劑上的可交換離子，先和交換勢(shì)大的離子交換。 常溫，低濃度時(shí)：離子價(jià)數(shù)越高，同價(jià)離子原子序數(shù)越高，其交換勢(shì)就越大。如： Fe3Cr3Ca2Mg2KNaH 高溫、高濃度時(shí)：次序可以改變，處于順序后的離子可以取代位于順序前的離子，這就是再生的依據(jù)：（交換和再生交替進(jìn)行）,六膜分離法,利用特殊的薄膜對(duì)液體中的成分進(jìn)行選擇性分離的技術(shù)。 1擴(kuò)散滲析：利用一種滲透膜（陰、陽(yáng)離子交換膜只允許陰離子或陽(yáng)離子透過(guò)）將濃度不同的溶液隔開，溶質(zhì)即從濃度高的

15、一側(cè)透過(guò)膜而擴(kuò)散到濃度低的一側(cè)，濃度達(dá)到平衡時(shí)，停止。 在濃度差作用下，離子透過(guò)膜，分離離子態(tài)溶質(zhì)，用于回收酸堿。如：機(jī)件酸洗后廢硫酸的回收, 原液：陰離子 SO42-滲過(guò)膜+H+，形成H2SO4 。 水：陰離子OH 滲過(guò)膜 +H+，形成H2O 。 回收H2SO4 ，但不能將它們濃縮。 不耗電，運(yùn)行費(fèi)用省，但投資大。,2電滲析 在直流電場(chǎng)力作用下，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性（陽(yáng)膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，陰膜只允許陰離子透過(guò)）而使溶液中的電解質(zhì)與水分離以達(dá)到脫鹽目的一種物理化學(xué)過(guò)程。 3反滲透和超濾 均是在壓力差作用下，使水分子透過(guò)膜。 滲透：將純水和某種溶液用半透膜隔開，H2

16、O自動(dòng)向溶液滲透，h純、 h溶，平衡時(shí)，有滲透壓 H h溶 h純（兩側(cè)液面差）,（1）反滲透： 使溶液側(cè)p，H2O由溶液向淡水側(cè)透過(guò)，溶質(zhì)被截留。分離小分子溶質(zhì)，用于制取淡水和去除與回收重金屬離子、去除鹽、有機(jī)物、放射性元素等。 （2）超濾： 與反滲透相似，用超濾膜，濾孔較大。采用較小的壓力（幾百kPa），即有較大通水量。 可分離大分子（大于500）溶質(zhì)及粘土，纖維質(zhì)，油漆，微生物因?yàn)槟?duì)溶質(zhì)的拒斥性，取決于它們分子的大小，形狀與性質(zhì)。大分子更不易透過(guò) 。,第四節(jié) 生物處理法,作用：去除廢水中溶介的和膠體的可生化降解的有機(jī)物。 利用微生物（細(xì)菌）分解有機(jī)物的功能，人工繁殖微生物。 有機(jī)物為微生

17、物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，通過(guò)新陳代謝，將一部分轉(zhuǎn)化為微生物的細(xì)胞，另一部分轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)（無(wú)機(jī)物，簡(jiǎn)單有機(jī)物）。 分類： 好氧生物處理法：依靠好氧菌和兼性菌的生化作用完成處理過(guò)程。 厭氧生物處理法：依靠厭氧菌和兼性菌的生化作用完成處理過(guò)程。,一好氧生物處理,好氧生物處理：依靠好氧菌和兼性厭氧菌的生化作用來(lái)完成處理過(guò)程的方法，該法需要有氧的供應(yīng)。 好氧生物處理： 天然生物處理（生物塘、土地處理） 人工生物處理（活性污泥法、生物膜法）,1活性污泥法,（1）活性污泥：在含有機(jī)污染物的廢水中不斷通入空氣，促使微生物繁殖，一定時(shí)間后，就會(huì)出現(xiàn)絮花狀的泥粒，即活性污泥. 它是有機(jī)物、微生物及其代謝產(chǎn)物所組成

18、的聚集體。具有很強(qiáng)的分解有機(jī)物的能力。 性能指標(biāo)： 對(duì)活性污泥的要求：易吸附有機(jī)物（污泥顆粒松散，表面積大）、 良好的凝聚沉降性能，便于泥水分離。,環(huán)境因素的影響：,溶解氧是一個(gè)十分重要的因素，是活性污泥法高效運(yùn)作的重要條件，只有O2存在，微生物才能進(jìn)行同化合成或異化分解。一般要求O22mg/L。 微生物代謝需要一定的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)。BOD5表示碳源因?yàn)樯^(guò)程中，有機(jī)物BOD ，還要N、P。 BOD5:N:P100:5:1。 PH6.59.0；水溫2030；要控制有毒物質(zhì)在容許濃度下重金屬離子和一些非金屬化生物等 。,（2）處理方法：,處理方法：向富含有機(jī)污染質(zhì)和細(xì)菌的廢水中通空氣，促使微生物繁殖。形成活性污泥。依靠其凝聚、吸附、氧化分解等作用，去除有機(jī)物。 可見，活性污泥法并非單單依靠好氧分解來(lái)凈化污水。 活性污泥的作用：或凈化過(guò)程 ）吸附作用：表面積大；微生物分泌糖類粘液，強(qiáng)吸附有機(jī)物，同時(shí)吸收和氧化有機(jī)物。 ）分介代謝作用：對(duì)吸收和吸附的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分介代謝，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)物和新細(xì)胞。無(wú)機(jī)質(zhì)沉淀，廢水凈化。,2生物膜法（固定生長(zhǎng)法）,定義：生物膜法是使微生物群體附著于其它物體表面上呈膜狀，并讓它與廢水接觸而使之凈化。 類型： ）潤(rùn)壁型生物膜法：廢水和空氣沿固定或轉(zhuǎn)動(dòng)的生物膜流過(guò)，如生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤。 ）浸沒型生物膜法：接觸濾料上的生物膜完全浸沒