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工业废水处理技术,武汉理工大学建筑学院市政工程系,教学内容,第一章:工业废水处理概论 第二章:工业废水的物理处理 第三章:工业废水的生物处理 第四章:工业废水的化学处理 第五章:工业废水的物理化学处理,课程要求：,掌握工业废水处理的基本方法，了解国内外典型工业废水的处理流程和常用方法。 了解不同行业工业废水最新的处理工业流程和技术方法，以及其发展前景。 考核方式： （1）全班分组（4人/组）查阅某一类工业废水（例如：含油工业废水、含铅工业废水、啤酒废水等等）的常用处理方法、工艺及国内外最新的研究进展，写成课程论文，并做ppt汇报。汇报时间：第6周开始。论文及ppt汇总后在汇报后统一上交。视上课、汇报情况、论文认真与否决定考试与否。,关于相关资料的查阅：,1、图书馆有馆藏资料，可借阅。 2、万事可baidu 3、收索期刊、论文。方法：/首页 进图书馆,输入关键词：例如进入CNKI输入“啤酒废水”，进入ProQuest 输入“beer wastewater”,第1章 工业废水处理概论 1.1 概 论,工业废水 工业企业各行业生产过程中排出的废水，统称为工业废水，其中包括生产污水、冷却水和生活污水。 特征 “生活污水”“工业废水” “污”字说明它的可用性，而“废”说明的是不可用的。,1.1 概 论,工业废水的特点 污染物的多样性； 污染物的复杂性； 污染物的行业性； 一些种类的废水具有难降解性； 污染的严重性； 资源性。,1.1 概 论,工业废水的分类 一般有三种分类方法 按行业的产品加工对象分类； 按主要污染物的性质分类； 按主要污染物的成分分类。 按难易处理和毒性分类 易处理、危害性小的废水，如冷却水； 易生物降解无明显毒性的废水； 难生物降解又有毒性的废水。,1.1 概 论,工业废水对环境的污染 污染的共性 几乎所有物质排入水体后都有产生污染的可能性，所以在处理废水时不要引入污染物。 污染的个性 不同物质的污染作用和环境容量不同。了解主要污染物的污染特性。,1.2 工业废水污染源调查,控制工业废水污染源的基本途径 减少废水排出量 废水进行分流； 节约用水； 改造生产工艺； 减少废液排放。,1.2 工业废水污染源调查,降低污染物的浓度 改造生产工艺，了解淘汰生产工艺； 改造深漂洗装置； 废水进行分流； 废水进行均和； 回用有用物质，如电镀的回收槽； 排出系统的控制。,1.2 工业废水污染源调查,污染源调查 现场调查 废水量调查 平均流量和最大流量，单位：m3/h； 污染物调查 记录不同工序排水水量和主要污染物种类，相同工序不同工艺的排水量和主要污染物种类，并水平衡明细表。,1.2 工业废水污染源调查,工艺调查 了解生产工艺对水质的要求，提出节水降污方案； 取样分析 从各工序取样时要注意更换周期，从总排水口取样时要注意浓度的平均。 主要污染物相同的工序，只对最大浓度和最小浓度的工序进行分析。 只分析难处理水质的工序。 有机物主要分析COD和BOD值。 根据处理工艺的特殊性进行分析。,1.2 工业废水污染源调查,确定排放标准 了解排水去向 资料分析 有机废水要分析其可生化性。 无机废水要分析是否有络合物存在。 废水回用； 无处理排放； 废水分流。,1.3 废水的排放标准,地面水环境质量标准 按地面水域使用目的和保护目的分成五类 第类 源头水、国家自然保护区。 第类 集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等。,1.3 废水的排放标准,第类 集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。 第类 一般工业用水区及人体非接触的娱乐用水区。 第类 农业用水区及一般景观要求水域。,1.3 废水的排放标准,污水综合排放标准 按对人体的健康时效分为两类 类污染物 分类依据 在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响。 具体污染物 为总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并(a)芘、总铍、总银、总a放射性和b放射性物质。,1.3 废水的排放标准,类污染物 分类依据 长期影响小于类的污染物。 具体污染物 如pH值、色度、悬浮物、BOD5、COD、石油类和阴离子表面活性剂等。,1.3 废水的排放标准,标准的使用 排放标准是设计的依据，要写在设计方案中。 排放标准是分等级的，下一级要比上一级严格。 设计标准的采用要按着当地政府要求。 要注意标准的版本。 要关注将颁布新标准。,1.3 废水的排放标准,国家污水综合排放标准GB 8978-1996 要执行的行业标准 造纸工业执行 造纸工业水污染物排放标准 (GB3544-92) 船舶执行 船舶污染物排放标准 (GB3552-83) 船舶工业执行 船舶工业污染物排放标准 (GB4286-84）,1.3 废水的排放标准,海洋石油开发工业执行 海洋石油开发工业含油污水排放标准 (GB4914-85) 纺织染整工业执行 纺织染整工业水污染物排放标准 (GB4287-92) 肉类加工工业执行 肉类加工工业水污染物排放标准 (GB13457-92),1.3 废水的排放标准,合成氨工业执行 合成氨工业水污染物排放标准 (GB13458-92) 钢铁工业执行 钢铁工业水污染物排放标准 (GB13456-92) 航天推进剂使用执行 航天推进剂水污染物排放标准 (GB14374-93)，,1.3 废水的排放标准,兵器工业执行 兵器工业水污染物排放标准 (GB14470.1 14470.3-93和 GB4274 4279-84) 磷肥工业执行 磷肥工业水污染物排放标准 (GB15580-95) 兵器工业执行 兵器工业水污染物排放标准 (GB14470.1 14470.3-93和 GB4274 4279-84),1.3 废水的排放标准,磷肥工业执行 磷肥工业水污染物排放标准 (GB15580-95) 烧碱、聚氯乙烯工业执行 烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准 (GB15581-95) 其他水污染物排放 均执行本标准。,1.3 废水的排放标准,专业术语 污 水 指在生产与生活活动中排放的水的总称。 排 水 量 指在生产过程中直接用于工艺生产的水的排放量。不包括间接冷却水、厂区锅炉、电站排水。,1.3 废水的排放标准,一切排污单位 指本标准适用范围所包括的一切排污单位。 其他排污单位 指在某一控制项目中，除所列行业外的一切排污单位。,1.3 废水的排放标准,表 第一类污染物最高允许排放浓度 单位： mg/l,1.3 废水的排放标准,表 第一类污染物最高允许排放浓度 单位： mg/l,1.3 废水的排放标准,表 第二类污染物最高允许排放浓度 （年月日后建设的单位） 单位： mg/L,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,1.3 废水的排放标准,注：其他排污单位：指除在该控制项目中所列行业以外的一切排污单位。 * 指 50 个床位以上的医院。 * 加氯消毒后须进行脱氯处理，达到本标准。,1.4 工业废水处理方法概述,1.4.1 废水处理方法 物理法 调节、离心分离、沉淀、除油、过滤。 化学法 中和、化学沉淀、氧化还原。 物理化学法 混凝、气浮、吸附、离子交换、膜分离。 生物法 好氧生物法和厌氧生物法。,1.4 工业废水处理方法概述,1.4.2 废水处理方法的选择 污染物在废水中存在状态 悬浮物 粒径为1100mm； 胶 体 粒径为1nm1mm； 溶解物 粒径为1nm。,1.4 工业废水处理方法概述,处理方法选择的原则 达标是前提； 在达标的前提下，充分考虑成本； 应综合分析处理成本； 要应用成熟的工艺； 要充分考虑工艺的可操作性； 多采用自己已做过的工艺。,1.4 工业废水处理方法概述,有机废水处理方法的确定 物理方法 将废水用滤纸过滤后达标，可作为悬浮物废水处理； 物化方法 直接过滤不达标，如加絮凝剂后过滤达标可采用絮凝沉淀。,1.4 工业废水处理方法概述,生物法的选择 确定废水的毒性 如有毒性物质应针对毒物进行预处理。 确定废水的可生化性 好氧生物法 一般当BOD/COD1/5，BOD1000 mg/L时，可用好氧生物法，但BOD的允许浓度是因污染物而异。,1.4 工业废水处理方法概述,厌 氧 法 一般当BOD/COD1/5，或BOD1000 mg/L时，可先采用厌氧法后再加好氧生物法。 根据设备投资和运行费用确定 只好氧生的运行费用高，但投资和占地小。 厌氧好氧的运行费用低，但投资和占地大。,1.4 工业废水处理方法概述,无机废水 悬浮物 在规定的时间内静置后 达 标 可采用自然沉降。 不 达 标 可作混凝试验，混凝静置后达标，可采用混凝沉淀。,1.4 工业废水处理方法概述,溶解污染物 一般方法 调pH值、化学沉淀、氧化还原。 深度处理法 吸附、离子交换、膜分离一法。 含油废水 静置后下清液达标的可采用隔油处理，不达标的可采用破乳后静置，达标可采用破乳隔油，不达标的可采用隔油后生化。,第2章 工业废水的物理处理 2.1 调 节 池,2.1.1 水量调节池 作 用 缓冲废水的峰值流量，以降低设备的处理量。 池体设计 结构设计 结 构 一般为钢筋混凝土，小池也可为砖混结构；,2.1 调 节 池,水位控制 最高水位不超过进水口高度，最低水位为死水位。 有效水深 一般为23 m，要考虑到地质状况。 输水方式 进水为重力流，出水为泵提升。,2.1 调 节 池,有效容积 累积流量 （m3） qi 在t时段内废水的平均流量，m3/s； ti 时段，h。,2.1 调 节 池,2.1 调 节 池,废水流量累积曲线图解法 绘出工作周期T内的累计流量曲线； 用直线连接曲线的起点O和终点A，直线OA为提升泵的出水累计水量；其斜率为平均流量 平行OA作流量累计曲线的两条外切线，两切线的竖直长度即为有效容积。V=VBD+VCE 停留时间=有效容积/平均流量,2.1 调 节 池,估 算 法 按设计的停留时间t乘以平均流量。 流量或浓度变化大的，t一般取57小时，变化小一般取24小时。 停留时间是一个经验数据，要注意积累。 多路废水汇流的， t一般取57小时。,2.1 调 节 池,2.1.2 水质调节池 作 用 为减少浓度对处理系统的冲击。 普通水质调节池 特 点 结构简单，可同时调节水量，但水质不均匀。 应 用 主要应用于处理量较小的工程中。,2.1 调 节 池,穿孔导流槽式水质调节池 特 点 出均匀，但无法调节水量。 有效容积 qi 为流量和浓度较高的设计周期T内的累 积流量； h放大系数，一般取0.7。,2.1 调 节 池,2.1 调 节 池,2.1 调 节 池,物料平衡方程 C1QT+C0V=C2QT+C2V Q 取样间隔时间内的平均流量； C1 取样间隔时间内进入调节池污物的浓度； T 取样间隔时间； C0 取样间隔开始时调节池内污物的浓度； V 调节池的容积； C2 取样间隔时间终了时间内出水污物的浓 度。,2.1 调 节 池,各时段内出水浓度的推求 假定在一个取样间隔时间内出水浓度不变，则由上式可得每一个取样间隔后的出水浓度为 说明：调节池的出水P值（出水最大浓度与平均浓度的比值）应小于1.2。 见下面例题。,2.1 调 节 池,2.1.3 分流贮水池 特 点 结构简单，可同时调节水量，但水质不均匀。 应 用 在工业废水中应用较多，如废液贮池，采用分路分流。 2.1.4 调节池的搅拌 泵循环搅拌 布水结构为穿孔管，简单易行，搅拌效果一般，动力消耗大。,2.1 调 节 池,空气搅拌 布气结构为穿孔管，流量为23m3/hm(管长)或56 m3/m2(池面积)。 搅拌效果好，兼有预曝气的作用，运行费用高。 机械搅拌 搅拌效果好，运行费用高，易受腐蚀。 设计参数是因结构而异，可向设备商索取，也可参考化工工艺设计手册。,2.2 离 心 分 离,2.2.1 离心分离原理 原理概述 使水旋转，水中的悬浮颗粒和水都会受离心力的作用，悬浮颗粒密度(r)大于水的(r0)向远离轴心方向移动， r r0的会向轴心方向移动，因此可分离水中的悬浮物质。,2.2 离 心 分 离,分离因素 颗粒受的净离心力 Fc=(m-m0)w2r 颗粒受的净重力 Fg=(m-m0)g 分离因素,2.2 离 心 分 离,分离速度(m/s) 式中 r,r0 分离颗粒和水的密度； m 水的动力粘度，0.1Pas； r 颗粒旋转半径 d 颗粒直径(m)。,2.2 离 心 分 离,影响因素 颗粒直径 d越小，分离效果越差，絮凝可增大粒径。 比重差 rr0越小，分离效果越差，可通过加一些比重大的絮凝剂来增大比重差。 设备因素 增大颗粒的旋转半径r和旋转速度可提高分离效果； 增大设备的直径，可增大r，但实际不采用此方法，而是增大转速。,2.2 离 心 分 离,2.2.2 离心分离设备 离心机 分 类 按分离因素分分类 一般把分离因素a3000的称为高速离心机； 把1000a3000的称为中速离心机； 把1000a的称为低速(常速)离心机。 按结构分类 可分为碟式离心机、管式离心机和螺旋式离心机。,2.2 离 心 分 离,应 用 目前应用在污水处理厂应用较多，应用于污泥脱水，多采用卧式常速离心机，泥饼的可降低到80%。也有用于废水中的纤维回收，回收率达6070%左右。 含油废水的油水分离可采用中速离心机。 高速离心机多用于乳化油和蛋白质的分离，分离油用立式，转速在5000r/min以上。,2.2 离 心 分 离,水力旋流器 压力式水力旋流器 结构参数 圆简直径D 一般500mm 圆简高度H0 H0=1.7D 锥体高度Hk Hk=3H0,2.2 离 心 分 离,锥体角度 q =1015 中心溢流管直径 d0=(0.250.3)D 进水管直径 d0=(0.20.4)D 出水管直径 d0=(0.250.5)D 锥底直径 d3=(0.50.8)D,2.2 离 心 分 离,进水口高宽比 1.52.5 进水口向下倾斜角度 35 进水口流速 610 m/s 溢流管的下端与进水轴线的距离 0.5H0,2.2 离 心 分 离,处理水量 Q 处理水量，L/min； K 流量系数， ； DP 进出口压差，一般取0.10.2 MPa。,2.2 离 心 分 离,被分离颗粒的极限直径 颗径与分离效果的关系 可通过试验测得二者的关系S形图。 极限直径 分离效率为50%颗粒的直径称为极限直径dc 。是判断分离效果的重要指标之一。,2.2 离 心 分 离,2.2 离 心 分 离,计算公式 dc 极限直径，cm； f 环流速度的变化系数，与分离器构造有 关，f0.1D/d； h 中心流速高度，cm。,2.2 离 心 分 离,特 点 表面负荷很大，可过1000m3/(sm2)。 易安装维护。 器壁易受磨损，应用铸钢或铬锰合金钢等耐摩材料。 应 用 广泛应用于轧钢废水处理以及高浊度河流的预处理。,2.3 除 油,2.3.1 含油废水的来源及污染特征 主要来源于 工业生产 石油、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等。 生 活 餐饮行业。 比 重 重焦油大于1，其余小于1。,2.3 除 油,在水中形态分类 浮 油 油珠粒径大于100mm。 分 散 油 油珠粒径在10100mm。主要由于剧烈的搅拌形成的。 乳 化 油 油珠粒径小于10mm，一般为0.12mm。多因表面活性剂造成。,2.3 除 油,溶 解 油 油珠比乳化油还小，可到nm级。 油的排放标准 石 油 类 一级标准为100，二级标准为150； 动植物油 一、二级标准均10。,2.3 除 油,油对处理工艺设备的影响 大于3050mg/L时，对生化有影响； 对监控设备的传感器有影响； 对过滤介质的寿命有影响。 处理方法 重力分离除浮油和重油，气浮、电解、混凝沉淀和离心分离除浮化油。,2.3 除 油,2.3.2 除油装置 隔油池 分为平流隔油池和斜管隔油池 平流隔油池 适用范围 油珠粒径大于100150，效果70%左右。,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，可去除油珠低于100-150mm,2.3 除 油,总体构造 池体结构 隔油池为长方形池体，池内有两块挡油板和一块挡渣板将池体分成进水、浮油区和出水区。浮油区池底有0.010.02的坡度向进水一端下设有污泥斗倾斜，泥斗倾角为45。 隔油池多为地埋式，以保证自流进水。尽量避免用泵提升进水。 集油管 多用f200300的钢管，一测开槽口，可绕轴线转动。,2.3 除 油,撇油设备 撇油设备为定型设备，常见的有几种，一种为直线往返式，一种是链条式，旋转式浮子式撇油设备。 排 渣 管 直径不大于200 mm。注意排渣流速过大会影响油珠上浮效果。,2.3 除 油,链式刮油刮泥机,2.3 除 油,刮油刮泥机 为专业设备，要求池底沿刮泥方向浇筑成1%的坡度，池内两头与两侧墙脚有大于泥砂安息的坡度，污水进行处理之前须先经过格栅。 具体参数如下：。,2.3 除 油,按油粒上浮速度法设计池体 隔油池（隔油区）表面面积 A 隔油区表面面积，m2； Q 废水设计流量，m3/h； u 油珠的设计上浮速度，m/h，当油珠粒 径为100150mm时，u0.9mm/s； a 隔油池表面积修正系数，可下表确定。,2.3 除 油,a值与速度比(a/u)的关系 由试验确定上浮速度 用试验数据绘制出去除效率与上浮速度的关系曲线，再根据设计的去除效率查得上浮速度。,2.3 除 油,由公式求得上浮速度 修正的斯笃克斯公式 u 静止水中直径为d的油珠的上浮速 度，cm/s； rw、r0 分别为水与油珠的密度，g/cm3；,2.3 除 油,d 可上浮最小油珠的粒径，cm； m 水的绝对粘度系数，Pas； g 重力加速度，cm/s； j 油珠非圆形的修正系数，一般取1.0。 b 颗粒碰撞引起的阻力系数， 可取0.95，也可用下式求解。 S 废水中悬浮物的浓度。,2.3 除 油,过水断面面积 Ac 隔油池的过水断面面积，m2； v 废水在隔油池中的水平流速，m/s， 一般取v15u，但不宜大于15m/s (一般取25 m/s)。,2.3 除 油,长宽高的确定 每格的有效水深与宽度比(h/b)： 取0.30.4为宜； 隔油池长L： 每格的长宽比(L/b)：不宜小于4.0。,2.3 除 油,池体的设计(停留时间法) 总有效容积 W=Qt t停留时间 (h)，一般取1.52 h。 过流面积 v 为水平流速 (mm/s)，一般取25 mm/s，不宜超过15 mm/s。,2.3 除 油,分 格 数 h 有效水深(m)，一般为1.52.0m； b 每格宽度(m)，取0.30.4为宜； 有效长度(m) L=3.6vt 上式求得的L/b不宜小于4.0。,2.3 除 油,建筑高度H(m) H=h+h h水面上池壁的超高m，一般不小于0.4m。 各参数对效果影响 停留时间t 即相当于静止时间，它直接影响着处理效果；,2.3 除 油,水平流速v 主要液体的流动状态和颗粒的相互碰撞，所以过大也会影响处理效果。 每格的有效水深与宽度比(h/b) h主要影响油珠的上浮时间和池体埋地的深度，宽度主要影响撇油的效果和撇设备的大小，所以此值是可调整的。,2.3 除 油,每格的长宽比(L/b) 当d一定时，可Q只与Lb有关，而与高度无关。只要保证的Lb值为一定就可得到相同的处理效果，但L/b越大池体越不经济。 斜管隔油池 结 构 池内装有斜管，斜管的倾角不小于45，池的底部装有排泥管，如废水的含泥渣量较大，还应设有污泥斗。,2.3 除 油,2.3 除 油,斜管隔油池示意图,2.3 除 油,2.3 除 油,2.3 除 油,斜管规格 斜管的材料主要为PP或玻璃钢，PP斜管的管径多为f100和f50两种规格，玻璃钢的只有100一种规格，管长均为1m，一般多采用f100。 设计参数 表面负荷 0.60.8m3/(m2h)； 停留时间 一般不超过30min。,2.3 除 油,斜管上水层高度 为0.5m以上。 斜管下水层高度 为0.5以上，一般视污泥量来定。 分离能力 可去除粒径不大于80mm的油珠。 优 点 可去除粒径大于的油珠，去除率比平流格油池要高，停留时间短，占地面积小。,2.3 除 油,两种常见的小型隔油池 结 构,2.3 除 油,浮子撇油器,2.3 除 油,2.3 除 油,应 用 前者多用于公共食堂、汽车库及其它含有少量油脂的废水。后者用于含汽油、柴油、煤油等废水。 部分参数 两者的v一般均为0.0020.01m/s，食用油废水一般不大于0.005m/s。 t前者为0.51.0min，后者为210min。,2.3 除 油,除油罐 应 用 油田废水处理主要应用除油罐。 工作原理 是通过上进水，下出水油污通过浮力上升到液面后被收集从新做为原油，从而达到了回收和处理的双重目的。 结构特点 如下图。,2.3 除 油,加热盘管 目 的 防止冬天低温时浮油发生凝固现象。 加热热源 可采用蒸汽或热水。 结 构 如右图。,2.3 除 油,布水系统 目 的 是使废水在垂直方向均匀流动，而不短路。 方 式 布水系统常用有两种形式，穿孔管式和梅花点式。其中穿孔管式效果差些，孔眼易堵塞而造成短路。梅花点式的配水或集水喇叭口要错开，夹角呈45，配水喇叭口向上，集水喇叭口向下。,2.3 除 油,2.3 除 油,出水方式 槽 式 槽式不用水位计算，可通过调试堰板高度来调节罐内水位。使用较多的是槽式。 管 式 管式不调试，但不能计算出错。,2.3 除 油,出水管高度计算 h 出水管内水面到集油槽上沿距离，m； g0 污油比重； gw 水的比重； h1 油层厚度，一般取11.5m； Dh 出水管系统水头损失，m。,2.3 除 油,停留时间 为1.52h； 表面负荷 无斜管的为1015m3/(m2h)。 加装斜管 如在罐内的中下部装设斜管，效率加倍，其停留时间为0.51h。,2.3 除 油,2.3.3 污油的脱水 污油含油率 一般为4050%。 带式除油机 原 理 利用具有疏水亲油性的胶带运转是时，将浮油带出水面后经内外刮板将油刮入集油槽内。,2.3 除 油,工作原理图,2.3 除 油,除油效率 污油的浓度高，则除油效率也高，一般脱水后的污油含水率为6080%。 脱水罐 工作原理 通达在罐内对污油进行加热而使油水加速分层。,2.3 除 油,脱水罐,2.3 除 油,工作温度 加热温度以7080为宜，如加热到80以上时，油的氧化速度加快，易使油变质。 除油效率 处理后污油含油率可达90%以上。 2.3.4 离心除油设备 水力旋水器 离心除油机,2.3 除 油,2.4 过 滤,概 念 过滤是利用过滤材料分离废水中杂质的一种技术，其工作原理为机械阻挡。 过滤的分类 从滤料来分 颗料材料过滤 石英砂过滤器：砂滤池和砂滤器。 塑料、石英砂过滤器：混合型滤池和过滤器。,2.4 过 滤,丝网过滤 纤维球过滤：纤维过滤池和纤维过滤器； 筛网过滤：各种筛网过滤器和捞毛机； 多孔材料过滤 微孔过滤：PE微孔过滤机。 膜过滤 超滤、反渗透和电渗析。,2.4 过 滤,从过滤的动力来分 重力式过滤 水靠重力而自流穿过过滤介质，如快速滤池； 压力式过滤 水靠外加压力的作用下而穿过过滤介质，如各种压力式过滤器和上流式过滤池。 真空式过滤 水是靠过滤介质另一侧的吸力而穿过过滤介质的，如各种真空过滤器。,2.4 过 滤,过滤工艺在水处理的应用 重金属废水的处理最后一定要经过过滤； 处理后的废水回用于生产时，多采用过滤； 处理工艺达标的可能性不大时最后应加过滤； 生产纯水时最前边一定要用过滤； 以河水为水源的生产用水，多采用过滤； 废水中含丝状物时，最前面应加筛网过滤器。,2.4 过 滤,颗粒材料过滤 滤料选择注意事项 滤料粒径应比悬浮颗粒粒径应大此，石英砂一般为0.52mm； 滤料应有较强的耐蚀性，可用1%的Na2SO4的水溶液浸泡28天，重量损失要小于1%。 滤料的机械强度好，成本低。,2.4 过 滤,石英砂滤料 主要成份 是采用天然石英矿石，经破碎、水洗、烘干、二次筛选而成，SiO2约占99.8%。 特 点 无杂质、无校角、密度大、机械强度高、载污能力大、使用周期长，是化学水处理的理想材料。,2.4 过 滤,高效速纤维球滤料 特 性 呈柔性，可压缩； 孔隙率大，截污能力强； 工作时滤层孔隙上疏下密，孔隙分布合理； 比重略大于水，易反冲洗起来，但不易冲洗干净，也容易被冲走； 有较强的耐磨性和搞化学侵蚀性能。,3.4 过 滤,2.4 过 滤,涤纶纤维性能,2.4 过 滤,几种滤料孔隙率比较,2.4 过 滤,上向流滤池 结 构 池体多为长方形，距池底0.30.5m有格板将池体上下分格，将池体分为上下两层。 格板上装有滤头，防止砂料漏下格板。 板下为进水腔，板上承放滤料。 池体上部有集水槽，水由池体下进上出。,2.4 过 滤,2.4 过 滤,滤头、滤帽 图 片,2.4 过 滤,种 类 2013梅花型，分长、中、短、超长型，塔型排水帽。 材 质 有尼龙、ABS和聚氯乙烯等，ABS材质的强度要高一些。 规 格 25kg-DN15 、500kg-DN20、 1000kg-DN25。,2.4 过 滤,滤 料 层,2.4 过 滤,设计参数 表面负荷 510 m2/m2h； 工作压力 滤池水深2.53.5m； 反冲水量 1820 L/m2s；,反冲时间 815 min。 滤料膨胀比 2050%； 压头损失 反冲前达2m； 反冲压损 27m。,2.4 过 滤,上向流滤池的特点 前一工艺与滤池间有3.5m以上的落差； 截污能力强，水头损失小； 污物被截留在滤层内，不易反冲干净； 配水均匀，易观察出水。,2.4 过 滤,快 滤 池,2.4 过 滤,2.4 过 滤,快滤池的池体设计 总面积及滤速 v 为过滤速度，应根据试验而定， 一般为510 m/h； q 表面负荷，一般为510 m3/m2h。,2.4 过 滤,滤池个数及尺寸的确定 池体分格 单池长宽比 当F30m2时，长：宽1.25：11.5：1。,2.4 过 滤,滤池总高度：(33.5m) 滤层设计 适用于不同废水的粒径分布不同，以下的适用化学沉淀后的废水过滤。 (1) 石英砂层 厚度为0.70.8m，各种粒径含量如下：,2.4 过 滤,垫 层 厚度为0.7m，各种粒径分布如下： 配水系统 排管式配水系统的结构,2.4 过 滤,2.4 过 滤,配水管设计参数 主管进口流速：11.5 m/s； 支管进口流速：1.52.5 m/s； 支管间距：200300 mm； 支管直径：75100 mm； 配水孔径：912 mm； 配水孔距：75300 mm； 配水孔总面积：池面积的0.20.5%。,2.4 过 滤,反冲系统的设计 冲洗强度 冲洗泵 工作流量：反冲强度单格面积。 扬 程：提升高度7 m。,2.4 过 滤,反冲洗排水槽,2.4 过 滤,结 构 上口要求尽量水平，误差小于2mm。两端可以水平，也可使起始端深度为出口端的一半。 尺寸计算 单个排水槽的排水量 Qc=qab q 冲洗强度，L/(m2s)； a 两槽中心距，一般为1.52.2m； b 槽长度，一般不大于6 m。,2.4 过 滤,槽底为三角形断面的出口端尺寸 v 冲洗排水槽出口处的流速， 一般取0.6 m/s。 槽底为半圆形断面的出口端尺寸,2.4 过 滤,槽顶距滤料层表面高度 em 滤层最大膨胀率，%； L0 滤层厚度，m； d 槽底厚度，m。,2.4 过 滤,集 水 渠 集水渠与冲洗排水槽出口底面的距离： Qq 为集水渠的流量，常以实际流量乘以 1.5的安全系数，m3/s； g 为重力加速度，m/s2； b 为集水渠宽度，b=0.9Qq0.4，m。,2.4 过 滤,设计调试应注意 要注意清水池体积的设计，单滤池过滤和多过滤不同； 布水板的强度应考虑反冲时的水压； 要先试反冲后再定集水槽堰板的高度； 可加入压缩空气反冲效果更好； 长时间停水时关闭出水阀，以防滤层结块。 如用纤维球做过滤介质要防止其被冲走。,2.4 过 滤,压力滤池(砂滤器) 分 类 立式和卧式两种，一般大型的采用卧式。 结 构 进水管 进水管入口多位于过滤器的上部，在过滤时用于进水，在反冲洗时用于反冲水的出水。 上部配水装置 配水装置主要是用来防止进水将滤层冲起来，同时也兼有收集反冲水的作用。,2.4 过 滤,出水管 一般位于过滤器的下部或底部，过滤时用于排出。过滤时，排放清水，反冲时，用于清水进水。 下部配水装置 可分为两种方式，一种是穿孔管布水，另一种是滤头布水，滤头布水一般装在隔板上。当过滤时布水装置用来收集清水，反冲时，可使滤料均匀翻滚。,2.4 过 滤,放气管口 位于过滤器的顶部，在过滤时，用于将过滤器中的空气排空。 压力表口 位于过滤器的顶部，用于安装压力表。 人 孔 高度位于滤层以上，用于滤头的安装和滤料的装载。,2.4 过 滤,排空管 位于过滤器的底部，用于排空过滤器中的水。 滤层表面冲洗装置 在滤层上方装有旋转式表面冲洗装置，用反冲前的滤层冲洗。 特 点 滤速高，出水压力可利用； 密闭可防臭； 多塔并联时加压与反冲泵可共用。,2.4 过 滤,2.4 过 滤,2.4 过 滤,滤 料 层 用于生化后二沉池出水过滤,2.4 过 滤,用于化学沉淀后的废水过滤 石英砂层 厚度为0.70.8m，各种粒径含量如下：,2.4 过 滤,垫 层 厚度为0.7m，各种粒径分布如下：,2.4 过 滤,设计参数 表面负荷：1040 m3/m2h。 进水压力：0.30.4 MPa； 反冲水量：911 L/m2s； 反冲气量：45 L/m2s； 反冲时间：1522 min； 滤料膨胀比：4555%。,2.4 过 滤,设计使用时应注意 设计时要考虑观察视镜、人孔和压力表孔，异地安装的设备要考虑运输和吊装。 反冲前先滤层表面冲洗12min后再反冲洗。 要特别注意反冲泵流量和压力的设计。 单滤塔过滤可采用自来水进行表面冲洗，多滤塔可采用工作塔滤清液进行表面冲洗。,2.4 过 滤,微孔管式过滤机 概 述 又称PE微孔器（机），是70年代未80年代初发展起来的一种表层精细过滤技术，其过滤介质最初是采用PE微孔管，目前已有多种微孔材料。 特 点 高 效 过滤效率高，最高过滤精度达到0.3m；,2.4 过 滤,高耐温性 可使用的温度范围大，PE管可耐温度为小于70，PA材料可耐温度为小于110，而微孔陶瓷管或板可耐的温度更高。 高耐蚀性 具有高耐腐蚀性，可耐多种酸碱和多种有机物腐蚀，可进行化学清洗。 低阻降 介质具有的孔径均匀、空隙率高、质地薄的特点，因而阻力小。,2.4 过 滤,结 构,2.4 过 滤,微孔过滤机 结 构,2.4 过 滤,2.4 过 滤,过滤精度对比,2.4 过 滤,应 用 广泛应用于各个行业的纯水处理； 在废水处理的应用中，电镀废水处理应用居多。 过滤介质 材 质 有机聚合物有PE（聚乙烯）及其改性物质、PA（聚酰胺）及其改性物质、聚偏氟乙烯和多种聚合物的混合物，无机有微孔陶瓷。 加工工艺 是由双（多）组分粉末灌入模具考中烧结而成。,2.4 过 滤,2.4 过 滤,2.4 过 滤,特 性 过滤效率高，最高过滤精度达到0.3m； 再生效率高，寿命长； 全部微孔材料都具有高耐蚀性，其中微孔陶瓷最好，几乎可耐全部物质，而聚偏氟乙烯次之，PE和PA则更相对差一点； 微孔的孔径均匀，可控制其大小范围。,2.4 过 滤,微孔PE材料耐温80；微孔PA材料耐温110；而微孔陶瓷可更高的温度； 微孔过滤元件机械强度较高，尤其抗冲击强度好，不易损坏。 微孔PE、PA管型号,2.4 过 滤,微孔PE、PA管尺寸规格,2.4 过 滤,平板过滤器 罐体材质 采用不锈钢304或316L，根据客户要求，不锈钢过滤器内可内涂聚四氟乙烯，可以起到防粘、防腐、阻断介质与金属接触的效果； 过滤介质 平板过滤器可以配置各种平板滤膜，包括混纤膜、聚丙烯膜、格栅膜、尼龙膜、聚偏氟乙烯膜。其中最常用的混合纤维素酯微孔滤膜是一种多孔性的薄膜过滤材料。,2.4 过 滤,结构特点 平板过滤器构造简单、装拆方便，密封性能好，既可抽滤也可压滤，适用于液体的超净处理。,2.4 过 滤,2.4 过 滤,特 点 孔径均匀、空隙率高、无介质脱落、质地薄、阻力小、滤速快、吸附极少。 用 途 滤除药液、气体、油类、饮料、酒类等的微料和细菌，也可以作微粒、细菌的检验。 微孔孔径 0.15 mm8 mm； 规 格 f 50、f100、f150、f200、f250、f300、f350、f400等。,第三章:工业废水的生物处理,3.1工业废水的可生化性 一.工业废水可生化性的评价方法 1. 根据微生物对有机物的降解能力和有机物对微生物的毒害和抑制作用，可把有机物分为4大类： 类：易降解的有机物； 类：可降解有机物，但有毒害或者抑制作用； 类：难降解有机物，但无毒害和抑制作用； 类：难降解有机物，有毒害或者抑制作用。,第三章:工业废水的生物处理,2.评价方法 2.1水质标准法: BOD5/COD值 0.45：适于生物处理； 在0.2左右，则需看微生物驯化后，能否提高BOD5/COD值来判定； 接近零，则采用生物处理比较困难。 2.2微生物耗氧速度法： （1）耗氧曲线：耗氧速率随时间变化的曲线。 （2）内源呼吸耗氧曲线：处于内源呼吸期的活性污泥的耗氧曲线。生物处于内源呼吸期时，其耗氧量仅与微生物量有关，在较长一段时间内耗氧速度是恒定的，所以内源呼吸线为一条直线。 （3）底物耗氧曲线：投加有机物后的耗氧曲线。若废水中有机污染物的耗氧曲线与内源呼吸线重合，说明有机污染物不能被微生物所分解，但对微生物也无抑制作用。 （4）底物耗氧速度/内源呼吸速度。 2.3脱氢酶活性法： 2.4有机化合物分子结构评价法：,第三章:工业废水的生物处理,一.活性污泥法 3.2工业废水的好氧生物处理 1.营养和混合液温度 1.1营养:BOD:N:P=100:5:1 生物氧化过程中所需要的痕量营养物 (1)氮源:易被微生物利用的氮源形式为铵(NH4+)或硝酸根(NO3-).废水中以蛋白质或氨基酸形式存在的有机氮化合物,必须先通过微生物水解产生铵,才能加以利用.,第二章:工业废水的生物处理,(2)磷源:以正磷酸盐的形式才能被微生物利用. 1.2 混合液温度 温度影响反应速度,废水中有机物的特性和所处状态. 温度在431范围内,反应速度常数K与混合液温度T之间的关系如下: 式中:T-混合液温度,; K20混合液温度为20时的反应速度常数,d-1; KT混合液温度为T 时的反应速度常数,d-1; -温度修正系数 =1.015 生活污水 =1.03-1.1 浓度较高的溶解性有机废水,第二章:工业废水的生物处理,2.活性污泥法 2.1推流式活性污泥法 适用于处理易降解的工业废水和生活污水. 有回流的推流系统污水处理效果较好，但由于水流过程中 纵向扩散现象存在，但难得到真正的推流状态。缺点耐冲负荷较差。 2.2完全混合活性污泥法 适用于难降解有机废水的处理,曝气池,沉淀池,推流式(稀释能力小),曝气池,沉淀池,完全混合式,第二章:工业废水的生物处理,3.3生物选择器完全混合式活性污泥法 对于易生物降解的有机废水,可用生物选择器抑制丝状菌的生长.常用好氧生物选择器. 在好氧生物选择器中,废水中溶解性有机物大部分被菌胶团吸附而去除,丝状菌缺乏吸附能力,生长速度较慢,使菌胶团成为优势菌种.废水与活性污泥接触时间一般可采用15min左右. 3.出水悬浮物偏高的原因 3.1 TDS(total dissolved sludge,总溶解性固体)浓度高,导致污泥絮体分散,使出水SS偏高. 若TDS偏高,因悬浮物不易沉降,一般采用混凝沉淀法处理.,生物选择器,曝气池,沉淀池,第二章:工业废水的生物处理,3.2曝气池混合液温度变化,会造成絮体分散. (1)混合液温度越低,出水悬浮物浓度越高,混凝剂投加量越大. (2)混合液24h温度变化迅速,也会造成絮体分散.但温度稳定后,混合液的沉降性能会得到恢复. 3.3污泥负荷过低或者过高,会使出水悬浮物浓度随表面张力的提高而有所上升. 3.4其他原因: (1)曝气装置的剧烈混合搅拌; (2)二沉池表面水力负荷或出水堰负荷过大.可在二沉池前投加混凝剂.若设反应室,可放在沉淀池前或者沉淀池中.,曝气池,反应池,反应池,投加混凝剂,投加混凝剂,沉淀池,第二章:工业废水的生物处理,3.生物膜法 3.1生物接触氧化 (1)特点 具有较高的处理效率.单位体积生物量比活性污泥法多.有机负荷较高,接触停留时间短,处理效率高,减少占地,节省基建投资. 污泥不需回流,不会发生污泥膨胀,便于管理. 耐冲击负荷能力强. 挂膜培菌简单.一般23d即可挂膜,20d左右即可驯化投入使用. (2)设计 处理流程的选择:可采用多段推流式或者一段多格.填料密度和曝气强度可以不相同.二段法或多段法的接触时间比一段法小.,第二章:工业废水的生物处理,填料的选择:比表面积/生物附着性/是否易于堵塞/经济性. 接触停留时间: 处理生活污水和类似水质的工业废水时,接触停留时间为0.81.2h; 处理 COD为500mg/L左右的工业废水时,接触停留时间一般为34h; 处理COD为1000mg/L左右的工业废水时,接触停留时间一般为1014h; 气水比的确定:要留有余地. 防填料堵塞的措施: 填料同被处理水相适应: 高浓度有机废水:软纤维/半软性 低浓度城市污水:蜂窝/炉渣 定期反冲洗 填料分层设置,第二章:工业废水的生物处理,3.2生物转盘 原理:盘转动较慢,大约有40%的表面积浸在水下,盘上生长有14mm厚的生物膜.随着盘的转动,盘上附着水层通过空气时,由空气供氧.附着生物膜上有大量毛发状的短丝状菌.对有机物进行降解.盘片转动时产生的剪切力使过厚的生物膜从盘片剥落,脱落的生物膜由沉淀池去除. 影响处理性能的参数: 转速/废水停留时间/反应槽的级数/盘浸没深度和温度等. 3.3生物滤池 水力负荷在 29m3/(m2*d)- 230m3/(m2*d) 处理含碳废水建议填料比表面积最大为100m2/m3. 比表面积大于320m2/m3的滤料可用于硝化.,第二章:工业废水的生物处理,3.3工业废水的厌氧生物处理 一.与好氧法相比的优点 (1)有机负荷高,容积负荷高. (2)污泥产量低. (3)能耗低. (4)营养物需要量少. (5)应用范围广. (6)水温适宜范围较广. (7) 工艺稳定. (8)无尾气污染. (9)处理含表面活性剂废水无泡沫. (10)减少氯化有机物的毒性. (11)可处理季节性排放的废水. 二.缺点 (1)启动时间长,需要812周. (2)出水水质差,往往串连好氧处理. (3)低浓度或碳水化合物废水碱度不够. (4)生物活性最大时要求NH4+浓度高,约为4070mg/L.,第二章:工业废水的生物处理,三.厌氧生物处理设备 常用的有厌氧接触法/厌氧生物滤池/升流式厌氧污泥床/厌氧膨胀床/厌氧流化床/厌氧生物转盘/厌氧挡板式反应器 1.厌氧接触法 式中:c-生物固体平均停留时间,d; X-反应器中微生物浓度,g/m3; V-反应器容积, m3 ; Xe-出水微生物浓度, g/m3; Q-处理废水流量, m3/d; Xw-剩余污泥微生物浓度, g/m3; Qw-剩余污泥排放量, m3/d. 提高了混合液的微生物浓度和减少出水微生物浓度.适用于高浓度有机 废水的处理,消化池,回流污泥,沼气,沉淀池,真空脱气罐,剩余污泥,进水,出水,特点:,第二章:工业废水的生物处理,排出混合液中的污泥附着大量气泡,易于上浮至水面 被出水带走. 污泥中仍有产甲烷菌在活动,并产生沼气,使污泥上翻. 降低回流污泥浓度,影响反应器中污泥浓度的提高. 在反应器和沉淀池之间设脱气器. 在反应器和沉淀池之间设冷却器,使温度由35降至 15,抑制甲烷菌在沉淀池中的活动. 投加混凝剂,提高沉淀效率. 工艺设计:(以COD1000mg/L为例) 容积负荷 6kgCODCr/(m3*d)以下 污泥负荷 0.6kgCOD/kgVSS*d以下 混合液污泥浓度 10kgVSS/m3左右 污泥回流比 0.8-1.0 搅拌功率 沼气搅拌5-10w/m3 机械搅拌2-5w/m3 沉淀池表面水力负荷 0.2-0.25m3/(m2*h) 0.1-0.15 m3/(m2*h),缺点,改进,第二章:工业废水的生物处理,第二章:工业废水的生物处理,2.厌氧生物滤池 2.1 构造 厌氧微生物以生物膜的形态生长在滤料表面,废水淹没地通过滤料.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