工业废水处理毕业论文

第 1 页 工业废水处理张鹏(巴音郭楞职业技术学院 石油化工学院 库尔勒 841000)摘要：关键词：酸碱性、悬浮物、需氧量1绪论1.1 概述1.1.1 工业废水的来源水是宝贵的自然资源，是人类赖以生存的必要条件。在人类生活和生产活动中，从自然界取用了水资源，经生活和生产活动后，又向自然界排出受到污染的水。这些改变了原来的组成，甚至丧失了使用价值而废气外排的水成为废水。由于废水中混进了各种污染物，排进自然界水体，日积月累，最终将导致自然界中的某一水系丧失使用价值。目前“废水”和“污水”两个术语用法比较混乱。就科学概念而言， “废水”是指废气外排的水；“污水”是指被脏物污染的水。不过，有相当数量的生产排水并不脏（如冷却水等） ，因而用“废水” 统称比较合适。旨在谁知污浊不可取用的情况下，两个术语才可通用。废水包括生活污水和工业废水。工业废水是指工业生产过程中废弃外排的水。工业废水对环境造成的污染危害，以及应采取的防治对策，取决于工业废水的特性。即污染物的种类、性质和浓度。工业废水的水质特征，不单以废水类别而异，往往因时因地而多变。工业废水的特点主要表现为：排放量大；组成复杂；污染严重。对废水水质常用两项最主要的污染指标来表示，也就是指悬浮物和化学需氧量。不同的工业废水，其水质差异很大。以化学需氧量为例，较低的也在第 2 页 2503500mg/L之间，高的常达每升数万毫克，甚至几十万毫克。1.1.2 工业废水的分类工业废水是区别于生活污水而言的，含义很广。由于工业类型繁多，而每种工业又由多段工艺组成，产生的废水性质完全不同。影响工业废水所含污染物多少及其种类的因素主要有：（1）生产中所用的原材料；（2）工业生产中的工艺过程；（3）设备构造与操作条件；（4）生产用水的水质与水量。根据废水中的主要化学成分，从化学分类出发，可分为有机、无机废水两类。但一个工厂排出的废水，是个车间与工段的混合废水，往往及含有有机污染物又含有无机污染物，对这种一个厂或一个地区混合在一起的总排放的废水，又称“为综合废水” 。废水中如果某一中成分在污染物中首要地位，则常以该成分取名，如含酚废水、含氰废水、含氮废水、含汞废水等。根据废水的酸碱性，也可将废水分为酸性废水、碱性废水和中性废水。此外，还可根据产生废水的工业部门或生产工艺来取名，如焦化废水、电镀废水、造纸废水、化工废水、印染废水、农药废水、冷却废水等。1.2 工业废水的处理原则及趋势1.2.1 工业废水的有效治理的原则（1）最根本的是改革生产工艺，尽可能在生产过程中杜绝有毒有害废水的产生。如以无毒用料或产品取代有毒用料或产品。（2）在使用有毒原料以及产生有毒的中间产物和产品的生产过程中，采用合理的工艺流程和设备，并实行严格的操作和监督，消除漏逸，尽量减少流失量。（3）含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等废水应与其他废水分流，以便于处理和回收有用物质。（4）一些流量大而污染轻的废水如冷却废水，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和污水处理厂的负荷。这类废水应在厂内经适当处理后循环使用。第 3 页 （5）成分和性质类似于城市污水的有机废水，如造纸废水、制糖废水、食品加工废水等，可以排入城市污水系统。应建造大型污水处理厂，包括因地制宜修建的生物氧化塘、污水库、土地处理系统等简易可行的处理设施。与小型污水处理厂相比，大型污水处理厂既能显著降低基本建设和运行费用，又因水量和水质稳定，易于保持良好的运行状况和处理效果。（6）一些可以生物降解的有毒废水如含酚、氰废水，经厂内处理后，可按容许排放标准排入城市下水道，由污水处理厂进一步进行生物氧化降解处理。（7）含有难以生物降解的有毒污染物废水，不应排入城市下水道和输往污水处理厂，而应进行单独处理。1.2.2工业污水处理的发展趋势在水和其他资源日渐短缺以及环境污染治理日益迫切的情况下，工业废水处理的发展趋势是：把水和污染物作为有用资源回收利用和实行闭路循环。这可分为水和污染物综合循环回用。水和污染物各自单独循环回用。1.3工业废水处理方法1.3.1简述几种工业废水处理方法（1）化学沉淀法：化学沉淀法是指向废水中投加某些化学药剂（沉淀剂），使之与废水中溶解态的污染物直接发生化学反应，形成难溶的固体生成物，然后进行固液分离，从而除去水中污染物的一种处理方法。废水中的重金属离子（如砷、氟、硫、硼）均可通过化学沉淀法去除，某些有机污染物亦可通过化学沉淀法去除。（2）活性污泥法：将空气连续鼓入曝气池的废水中，经过一段时间，水中能形成繁殖有大量好氧微生物的活性污泥，它能吸附和分解废水中的有机物，并以有机物为养料使微生物获得能量并不断增殖。离开曝气池的废水与活性污泥的混合液进入沉淀池进行泥水分离。一般废水在曝气池中停留 35h，能去除废水的BOD5约 90%。活性污泥法是一种较为广泛采用的生物处理方法。（3）生物接触氧化法：生物接触氧化工艺采用固定式生物填料作为微生物的载体，生长有微生物的载体淹没在水中，曝气系统为反应器中的微生物供氧。由于生物接触氧化法的微生物固定生长于生物填料上，克服了悬浮活性污泥易于流第 4 页 失的缺点，在反应器中能保持很高的生物量。生物接触氧化法对冲击负荷和水质变化的耐受性强，运行稳定；它的容积负荷高，占地面积小，建设费用较低并且污泥产量较低，无需污泥回流，运行管理简单。但有时脱落一些细碎生物膜，沉淀性能较差的造成出水中的悬浮固体浓度稍高，一般可达到 30mg/L 左右。 （4）膜生物反应器法：膜-生物反应器(Membrane BioReactor，MBR) 是将膜分离技术与生物反应器结合在一起的新型污水处理工艺。根据膜分离组件的设置位置，可分为分置式 MBR 和一体式 MBR 两大类。 MBR 工艺用膜组件代替了传统活性污泥工艺中的二沉池，可进行高效的固液分离，克服了传统工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足。（5）曝气生物滤池法：曝气生物滤池(BAF)是生物膜处理工艺的一种。采用一种新型粗糙多孔的粒状滤料具有很大的比表面积，滤料表面生长有生物膜，池底提供曝气，污水流过滤床时，污染物首先被过滤和吸附，进而被滤料表面的微生物氧化分解。目前 BAF 已从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺，有去除悬浮物、COD、 BOD 、硝化、脱氮等作用。 （5） 简易生化处理法：即沼气净化池利用厌氧消化原理进行固体有机物降解。沼气净化池的处理效率优于腐化池和沼气池，造价低，动力消耗低，管理简单。适用于经济不发达地区的小型综合地区，条件不具备时可采用简易生化处理作为过渡处理措施。 2 有关高吸水性树脂废水概述高吸水性树脂废水，就是指生产高吸水性树脂所产生的废水。本实验所用的废水来源为丙烯酰胺接枝淀粉，硝酸铈铵为引发剂生产高吸水性树脂所产生的废水。有关其合成的理论如下。2.1 接枝聚合反应过程利用硝酸铈铵作为引发剂，使淀粉分子上的 H 被夺走而产生自由基，然后再引发单体丙烯酰胺，形成淀粉-丙烯酰胺自由基，继续与丙烯酰胺进行链增长，最后发生链终止。其反应如下：(1) 引发剂与淀粉葡萄糖环配位第 5 页 OOH HHHOH OHOOH OO OOHOHHHHHOH(2) 碳键断裂，产生自由基OOHOOHOOHHHHHOCHCOOHOH OOH HOCHCOOHHOOOHHHH(3) 接枝聚合反应自由基与丙烯酰胺形成两种形式的聚合物，可用 a、b 两个反应式表示。发生接枝聚合反应的两种形式的自由基只是产生自由基的位置不同，它们与丙烯酰胺反应形成的聚合物结构类似。OCCHOH OHOHOHHOH CHCH2 CONH2 OHCHCOHH HOHOOO2HH2NOCCH2CHH2NOCCH2CHONH2n(a)OCHCOH OHHOHOHOH CHCH2 CONH2 OCHCHOHH HOOOOH2CHCH2H2NOC CHCH2CH2CONH2CONH2n(b)(4) 皂化反应高分子吸水性树脂的吸水能力是高分子电解质的离子排斥作用所引起的分子扩张和网状结构引起阻碍分子的扩张作用所产生的结构，所谓皂化水解反应就是第 6 页 使共聚物产生可以相互排斥的离子，其反应可表示如下： OHCCHOOOHH HOHCH2CHCONH2CH2CHCONH2CH2CH2CONH2OnNaOHOCHHCOOCH2CHCORCH2OHOHCHCONaCH2CHCONH2CH2CHCOROH Hx y式中，R 为-ONa 或-NH 2。自由基聚合属于连锁聚合反应，由链引发、链增长、链终止、链转移的基元反应组成。(5) 链转移反应通过增长反应，活性链将其活性中心自由基转移到其他的分子（如单体、溶剂等） ，产生新的自由基。向单体转移 原来的增长活性链因链转移提早终止，使聚合度降低。但形成了新的活性链自由基，活性未减弱，聚合速率并没有降低。CH2 CHX+CH2 CHX CH2CH2X+CH2 CHCHCHX+CH3CX向溶剂或链转移剂转移 溶液聚合时，增长活性链自由基有可能向溶剂分子 YZ 转移，也使分子量降低，聚合速率是否改变则视新生自由基的活性而定。有时为了降低聚合物的分子量，特加入链转移剂来调节分子量，称为分子量调节剂。第 7 页 CH2CHX+YZ CH3 CHYX+Z(6) 吸水性树脂实验药品淀粉、丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺 、硝酸铈铵、NaOH、浓硝酸 。 2.2 吸水性树脂废水初步鉴定根据上述吸水性树脂实验原理、实验过程及药品，初步可以肯定吸水性树脂废水为含有较高浓度的氨氮废水。但这只是从理论上的推断，因此还必须对高吸水性树脂废水进行氨氮测定，进一步确定废水中氨氮的含量。并把废水中的氨氮去除作为吸水性树脂废水处理实验研究的重点进行实验研究。2.3 高吸水性树脂废水中氨氮的测定2.3.1 测定原理碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，其色度与氨氮含量成正比，通常可以在波长410425nm范围内测其吸光度，计算其含量。2.3.2 测定试剂的配置(1) 钠氏试剂的配置称取 16 g 氢氧化钠，溶于 50ml 水中，充分冷却至室温。另称取 7 g 碘化钾和 10 g 碘化汞溶于水，然后将此溶液在搅拌下徐徐注入氢氧化钠溶液中，用水稀释至 100ml，贮存聚乙烯瓶中，密封保存。(2) 酒石酸钠溶液的配置称取 50g 酒石酸钠溶于 100 ml 的水中，加热煮沸以除去氨，放冷，定容至100 ml。(3) 铵标准贮备溶液的配置称取 3.819g 经 100干燥过的优级纯氯化铵溶于水中，移入 1000ml 容量瓶中，稀释至标线。此溶液每毫升含 1.00氨氮。(4) 铵标准使用液的配置移取5.00ml铵标准贮备液于500ml的容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含0.010氨氮第 8 页 2.3.3 计算公式由水样测得的吸光度减去空白试验的吸光度后，从标准曲线上查得氨氮量（）后，按下式计算：氨氮（ N，/L）m/V100式中：m由标准曲线查得的氨氮量，；V水样体积，ml。2.3.4 测定步骤(1)絮凝沉淀去100 ml水样，在其中加入1 ml10硫酸锌溶液，用25的氢氧化钠溶液调节至PH值在10.5 左右，混匀静置，沉淀（白色絮体）过滤，弃去初滤液20 ml。(2) NH4-N标准曲线的绘制分别吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、和10.00 ml铵标准使用液于50 ml比色管中，加水至标线，加1.0 ml酒石酸钾钠溶液，混匀。加1.5 ml钠氏试剂，混匀。放置10 min后，在波长 420nm处，用光程20mm 比色皿，以水作参比，测定吸光度。由测得的吸光度，减去零浓度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氨氮含量( )对校正吸光度的标准曲线。(3)水样的测定分取适量经絮凝沉淀预处理后的水样，加入 50 ml 比色管中，稀释至标线。加 1.5 ml 钠氏试剂，混匀。放置 10min 后，在波长 420nm 处，用光程 20mm 比色皿，以水作参比，测定吸光度2.4 铵标准曲线的绘制实验NH4-N标准曲线的绘制，把0ml、0.50ml、1.00ml、3.00ml、5.00ml 、7.00和10.00ml比色管中的液体放入721分光光度仪中，以水做参比，得到他们的吸光度分别为见表2.1表2.1 NH4-N值(mg/L)0 0.50 1.00 3.00 5.00 7.00 1.00氨氮浓度 0 0.005 0.01 0.03 0.05 0.07 0.1第 9 页 吸光度 0.18 0.32 0.44 0.9 1.25 1.78 2.00减去空白 0 0.14 0.26 0.72 1.07 1.60 1.82标准曲线见图2.1。y = 19.066x + 0.079600.511.522.50 0.04 0.08 0.12 0.16氨氮浓度线性 (氨氮浓度)图2.1 氨标准曲线得到一个线性方程：y=19.066x+0.07962.5 原水水质氨氮的实验测定原水水质NH 4-N的检测：把取来的废水摇匀，取100ml按上述方法测定其NH 4-N的值。氨氮（N，/L）148/L3关于高浓度氨氮废水过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注。目前，主要的脱氮方法有生物硝化反硝化、折点加氯、气提吹脱和离子交换法等。消化污泥脱水液、垃圾渗滤液、催化剂生产厂废水、肉类加工废水和合成氨化工废水等含有极高浓度的氨氮（500 mg/L 以上，甚至达到第 10 页 几千 mg/L），以上方法会由于游离氨氮的生物抑制作用或者成本等原因而使其应用受到限制。高浓度氨氮废水的处理方法可以分为物化法、生化联合法和新型生物脱氮法。3.1 高浓度氨氮废水的处理方法3.1.1 物化法（1）MAP 沉淀法主要是利用以下化学反应： HO6PMgNO6HPNMg 242442理论上讲以一定比例向含有高浓度氨氮的废水中投加磷盐和镁盐，当Mg 2 + NH4+PO43 -2.51013时可生成磷酸铵镁（ MAP），除去废