工业水污染控制技术(广东)—张仁志.ppt

1 工业水污染控制技术TECHNOLOGYFORINDUSTRIALWASTEWATERTREATMENT 全国企业环境监督员培训班课程 工业水处理 2 培训目的 了解水污染控制技术和原理熟悉污水处理单元的主要监控指标和污水监测的要点掌握各种水处理设施监督管理要点 建立完善的污水处理设施运行制度提高污水处理设施运行效率保证出水指标稳定达标 培训要求 3 主要内容 一 水资源与水污染二 工业废水处理概论三 工业废水的物理处理四 工业废水的生物处理五 工业废水的化学处理六 工业废水的物理化学处理七 工业废水监测要点 4 第一部分 水资源与水污染1 中国的水资源 人均占有量少 中国是水资源比较贫乏的国家之一 人均水资源量为2200立方米 仅为世界平均水平的1 3 时空分布不均 仅有的水资源在时空上严重分配不均 生态环境破坏 水土流失严重 皆有河枯 水资源浪费严重 生产工艺落后 利用方式粗放 相同生产规模是发达国家2 5倍 环境污染严重 有水皆污 5 2 国际水污染概况 全世界约有10亿多人由于饮用水被污染 受到疾病传染的威胁 世界卫生组织的调查表明 全世界每年至少有1500万人死于水污染引起的疾病 据世界卫生组织 WHO 调查 人类疾病的80 与水有关 联合国提供的材料表明 如果不能设法提供干净安全的饮用水 到2025年世界上无法获得安全饮用水的人数将增加到23亿 而由饮用水不卫生致死的人数将大大超过目前的每年1500万 6 3 我国水污染现状 近年来全国年排放污水量近 亿吨 其中部分未经处理直接排入水域 使得全国90 的城市水环境恶化 加剧了可利用水资源的不足 据对全国 条河流污染状况调查 已有 条河流受到不同程度的污染 占调查总数的 我国七大水系中近一半河段污染严重 86 的城市河段水质普遍超标 全国7亿多人饮用大肠杆菌超标的水 1 64亿人饮用有机污染严重的水 3500万人饮用硝酸盐超标的水 7 8 4 全国废水及其主要污染物排放量年际对比 9 全国废水排放量年际对比 10 全国化学需氧量排放量年际对比 11 全国各省市自治区废水排放总量对比 第1 12 各省市自治区COD排放量对比 第2 13 2007年末 污水处理厂总数为1206座 平均月增40座 截止到2010年底 我国至少将有近3000座污水处理厂达到运营状态 工业污染处理系统有数万个 但未能充分发挥效益 原因 1 设计上的严重缺陷 主体工程盲目上马 环保设施只是应付验收 采用技术不先进 设计参数不合理 导致运行不正常 出水不能达标 2 运营管理缺少专业人员 企业不重视环保设施技术人员引进与培养 废水处理设施运行不得当 或无人管理 没有运行技术规范 规程 3 运行资金不足 运行费用投入不够 4 执法不严 监督管理不到位 为什么水污染局部还在恶化 14 第二部分 工业废水处理概论 一 工业废水的含义和分类定义 工业废水是指在生产过程中排放的被污染了的水和废弃水 生产污水 指在生产过程中所形成的 被有机 无机性 放射性生产废料所污染的废水 包括温度过高而造成热污染的工业废水 生产废水 指在生产过程中形成的 但未直接参与生产工艺 只起辅助作用 未被污染物污染或污染很轻的水 如间接冷却水 15 二 工业废水的分类 监测指标 一 工业废水的分类1 按行业的产品加工对象 化工 石油 矿山 冶金 机械 造纸 纺织 印染 电子 食品 农药等 2 按工业废水中主要污染物分 无机废水 电镀 矿物加工 有机废水 化工 食品加工 混合废水 机械 电子工业 16 4 按处理难易程度和危害性分 1 易处理危害性小的废水 2 易生物降解无明显毒性的废水 3 难生物降解又有毒有害的废水 3 按废水中污染物的主要成分 含有酸性 碱性 酚 重金属 氰化物 氮磷营养物 有毒有害等 17 二 工业水污染监测的常规指标物理因素 悬浮物 SS 温度 色度 化学因素 pH值 化学需氧量 COD 生化需氧量 BOD 氮的化合物 氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮 磷化物 P 硫化物 S 其他有毒有害的无机 有机化合物 生物因素 粪大肠菌群 见工业废水综合排放标准和行业排放标准 18 三 废水的排放标准1 国家标准 污水综合排放标准 GB8978 1996适用范围 适用于现有单位水污染物的排放管理 以及建设项目的环境影响评价 建设项目环境保护设施设计 竣工验收及其投产后的排放管理 按照国家综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行的原则 除以下的工业污水外 其他水污染物排放均执行本标准 新增国家行业水污染物排放标准的行业 按其适用范围执行相应的国家水污染物行业标准 不再执行本标准 19 2 行业污水排放标准 造纸工业 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 船舶工业污染物排放标准 GB4286 84海洋石油开发 海洋石油开发工业含油污水排放标准 GB4914 85肉类加工工业 肉类加工工业水污染物排放标准 GB13457 92合成氨工业 合成氨工业水污染物排放标准 GB13458 92钢铁工业 钢铁工业水污染物排放标准 GB13456 92航天推进剂使用 航天推进剂水污染物排放标准 GB14374 93磷肥工业 磷肥工业水污染物排放标准 GB15580 95烧碱 聚氯乙烯工业 烧碱 聚氯乙烯工业水污染物排放标准 GB15581 95 20 3 工业废水排入不同的水体应符合水体功能标准废水排入农田灌溉用水应符合 农田灌溉水质标准 GB5084 92 废水排入渔业水体时应符合 渔业水质标准 试行1979 03发布 废水排入海洋时应符合 海水水质标准 GB3097 83 4 符合总量控制指标 21 5 污染物其性质与控制方式第一类污染物 指总汞 烷基汞 总镉 总铬 六价铬 总砷 总铅 总镍 苯并 芘 总铍 总银 总 放射性和 放射性等毒性大 影响长远的有毒物质 污染产生的车间 工段 系统未端监测 管理第二类污染物 指pH值 色度 悬浮物 BOD5 COD 石油类等 企业总排污口监测 管理 22 四 水污染控制对策 方针 防治结合 以防为主 综合治理 原则 PPP原则 谁污染谁治理 谁开发谁保护 谁破坏谁恢复 谁排污谁付费 制度 环境管理 三同时 环境影响评价 排污费 总量控制制度 措施 清洁生产和循环经济 23 五 控制工业废水污染源的基本途径 清洁生产1 减少新鲜水使用量 改革生产工艺 清污分流 水平衡测试 节约用水 提高循环使用率直至封闭 零排放2 降低污染物的浓度 改革生产工艺 采用清洁工艺 改进装置的结构和性能 减少跑 冒 滴 漏 回收有用物质 污水处理装置 总量控制 24 六 清洁生产 源头控制1 污染控制的两种模式 污染预防 终端治理 25 未端治理环境保护战略存在严重缺陷 投资大运行费用高没有经济效益不能从根本上消除废弃物被动反应不可持续 结论 需要前瞻性的 预防性的和更加经济的环境保护战略 2 为什么要实施清洁生产 26 联合国环境规划署 UNEP 清洁生产是一种新的创造性的思想 该思想是将整体预防的环境战略持续运用于生产过程 产品和服务中 以提高生态效率 并减少对人类及环境的风险 3 什么是清洁生产 27 清洁生产概念 思想 28 4 清洁生产的法律定义 清洁生产促进法 中规定 本法所称清洁生产 是指不断采取改进设计 与时俱进 使用清洁的能源和原料 采用先进的工艺技术与设备 改善管理 综合利用等措施 最佳技术 从源头削减污染 提高资源利用效率 减少或者避免生产 服务和产品使用过程中污染物的产生和排放 以减轻或者消除对人类健康和环境的危害 持续生产 29 法律定义剖析 1个基点 源头削减2个手段 强化管理 先进技术3个内涵 清洁的能源与原材料 清洁的生产过程和技术 清洁的产品和服务4个效果 节能 降耗 减污 增效5个途径 科学化 减量化 循环化 无害化 资源化 30 5 实施清洁生产的益处 资源利用效率提高 降低末端治理费用 改善环境形象 减少对环境及人类自身的风险等 31 国家和地方优惠政策 经贸主管部门将对企业清洁生产实施方案中的节能 节水 综合利用 提高资源利用率 预防污染等清洁生产项目加大投资支持力度 环保部门在排污费使用上将对清洁生产项目优先给予安排 中小企业发展基金将根据需要安排适当数额用于支持中小企业实施清洁生产 企业通过清洁生产审核评估 其清洁生产审核费用 实施清洁生产方案费用优先享受地方各级政府固定资产投资 技改资金 清洁生产专项资金 污染减排专项资金和环保专项资金的支持 32 6 什么是清洁生产审核 清洁生产审核暂行办法 第二条本办法所称清洁生产审核 是指按照一定程序 对生产和服务过程进行调查和诊断 找出能耗高 物耗高 污染重的原因 查找原因 提出减少有毒有害物料的使用 产生 降低能耗 物耗以及废物产生的方案 确定措施 进而选定技术经济及环境可行的清洁生产方案的过程 可持续性 33 清洁生产是一种思想 清洁生产与清洁生产审核 清洁生产审核是一种工具 34 排污 高能物耗在哪里产生 where 污染源清单 如何消除这些节能 降耗 减排 how 方案产生和实施 为什么产生废弃物 为什么能耗物耗高why 原因分析 7 怎样进行清洁生产审核 清洁生产审核总体思路 35 能源 原材料 设备状态 过程控制 生产管理 产品 包括副产品 员工素质 循环回用 废物 污染物处置 末端处理 工艺技术 生产过程 清洁生产审核的对象 分析和解决问题的8个方面 可持续采购 回收利用 36 筹划与组织 预评估 评估 清洁生产审核的程序 备选方案产生与筛选 方案实施 持续清洁生产 员工清洁生产意识提高 方案可行性分析 37 消除错误认识 清洁生产是权益之计 清洁生产是为了环保部门完成任务 清洁生产审核是为了过关 通过清洁生产审核方案是荣誉 38 作用 放置在污水处理系统之前 或设在泵站前 用于截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物 防止其后处理构筑物的管道 阀门或水泵堵塞 并保证后续处理设施能正常运行 第三部分 工业废水的物理处理一 格栅 39 检查 机械电动部分是否正常 栅前后水位是否正常 除渣机运行是否正常 除渣的类型有 机械自动除渣手动除渣 40 二 调节池作用 调节水量 均化水质 保证后续的处理系统稳定运行 消除水量和水质的波峰 是一座水位上下浮动的贮水池 主要设计因素 按平均流量6 12小时设计 泵的设计流量按后续处理量 41 事故池 事故调节池 为防止非正常生产 生产事故 或污水处理系统事故停止运行 事故池平时保证泄空备用 2005 11 13吉林苯厂爆炸教训 可以将降温 pH调整 沉沙相结合 设计方式 沟渠混合式 动力混合式 水流自然混合式 运行检查 生产是否正常 沉淀物定期清理 保证有效溶积 对角线型沟渠调节池 42 三 沉淀 沉砂池作用 分离较大的无机颗粒 保护机件免受磨损 减轻沉淀池的负荷且能使无机颗粒和有机颗粒分离 便于分别处理和处置主要形式 平流式沉砂池 曝气沉砂池 竖流沉砂池 多尔沉砂池及钟式沉砂池等 43 强化沉淀 斜板沉淀池 斜板沉池是应用浅层理论 改变沉淀池结构以提高悬浮物去除率的典型工艺 斜板沉淀器按液流方向可分为同向流 异向流和横向流三种方式 一般在水处理中采用异向流 水流由下向上流 污泥倾斜向下滑 44 检查 机械电器设备刮吸泥设备排沙排泥设备沉淀池有效溶积运行记录等 45 作用 分离去除污水中的不溶于水的重油 乳化油 油脂等 检查 是否及时刮油 除油 分离的油的去向 四 隔油 进水 出水 46 五 过滤作用 进一步去除废水二级处理后的生物絮体和胶体物质 显著降低出水的悬浮物含量和浊度 种类 沙滤 离心 板框 带滤叠片 纤维球 传统沙滤 离心 纤维球过滤机 47 带滤机 叠片 板框过滤机 大型离心脱水机 48 新型连续流沙滤介绍 沙滤机理沉淀 碰撞 截获粘附 化学吸附 键吸附 化学的相互作用 物理吸附 静电作用 动电作用 检查 机械电子设备 反洗效果 出水水质 49 六 气浮1 作用 自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物 以及比重接近1的固体颗粒 气浮工艺图 50 51 2 气浮分类A 电解气浮法 有竖流式和平流式装置 B 散气气浮法 扩散板曝气气浮 压缩空气通过扩散装置以微小气泡形式进入水中 简单易行 但容易堵塞 气浮效果不高 叶轮气浮法 适用于处理水量不大 污染物浓度高的废水 C 溶气气浮法 根据气泡析出时所处的压力不同 分为 溶气真空气浮和加压溶气气浮D 生化气气浮法 生物产气 化学产气等 52 3 加压溶气气浮法的特点 加压条件下 空气的溶解度大 能提供足够的微气泡 确保气浮效果 减压释放 产生微细气泡 20 100 粒径均匀 密集度大 而且上浮稳定 对液体扰动小 特别适合于疏松絮凝体 细小颗粒的固液分离 工艺设备和流程较为简单 便于管理维护 对回流加压 处理效果显著 稳定 节约能耗 53 4 气浮法在废水处理中的应用含油废水 石油化工 机械加工 食品工业废水等 悬浮油 10 隔油池 乳化油 10 一般0 1 2 气浮 溶解性 造纸厂白水回收纤维 染色废水等毛纺工业洗毛废水 羊毛脂及洗涤剂浓缩污泥 效果比沉淀法高 检查 出水水质悬浮物和浊度 气压是否正常 浮渣刮除情况 岗位操作记录等 54 物理处理方法综合表 55 第四部分 工业废水的生物处理一 工业废水的生物处理概述1 是通过微生物的新陈代谢作用 将废水中有机物的一部分转化为微生物的细胞物质 另一部分转化为比较稳定的化学物质 无机物或简单有机物 的方法 2 生物处理的三大要素作用者 微生物 细菌 作用对象 有机物 条件 适合于微生物生长的条件 56 3 生物处理基本原理 57 BOD5 COD值作为有机物生物降解性的评价指标 BOD5 COD 0 45时为易生物降解 首先选择生物处理 BOD5 COD 0 30时为可生物降解 应选择生物处理 采用多段曝气 处长停留时间BOD5 COD 0 30时为较难生物降解 可选择生物处理应考虑厌氧 水解 酸化BOD5 COD 0 10时为不宜生物降解 不能采用生物处理工艺 应用采用化学和物理化学法 58 二 好氧处理系统 59 城市污水处理厂的典型流程 60 好氧生物处理方法种类 活性污泥系统 完全混合式氧化沟延时曝气法SBR反应器MBR膜生物反应器好氧塘AO A2OUCT MUCT除磷脱氮 生物膜系统 接触氧化池弹性填料 硬性填料 组合填料生物滤池普通 高效滤池塔式生物滤池生物流化床生物转盘 61 一 活性污泥主要工艺介绍 1 活性污泥完全混合工艺控制主要参数 MLSS HRT NS NV pH 泥龄 微生种群 DO N P 进出水COD BOD5等 62 2 氧化沟工艺流程 硝化池 去除BOD 氨氮好氧 污水 污泥回流 排泥 排水 初沉池 二沉池 控制的参数与完全混合系统相同 63 正在运行的氧化沟 隔墙 曝气转刷 64 Carrousel氧化沟 平行多渠形氧化沟 60年代末 荷兰DHV公司 采用竖轴低速表面曝气器 水深4 4 5m 沟内流速0 3 0 4m s 混合液在沟内每5 20min循环一次 沟内混合液总量是进水量的30 50倍 BOD5去除率可达95 以上 总氮去除率可达90 总磷去除率可达50 65 Carrousel氧化沟 66 Orbal式氧化沟 又称同心圆型氧化沟 圆形或椭圆形的沟渠 能充分利用水流惯性 节省能耗 多沟串联可减少水流短路现象 容积为60 70 DO约0mg l 反硝化和磷释放 容积为20 30 DO约1mg l 容积为10 DO约2mg l 进水 67 Orbal氧化沟 曝气转碟 68 Orbal氧化沟 直径 1400mm 比重 0 95t m3单碟重量 10kg单碟最大供氧能力 1 45kgO2 h最大动力效率 2 11kgO2 kw h浸没水深 230 530mm 500mm 转速 30 60rpm 50rpm 69 2 AB段工艺流程 工艺流程 70 AB法的主要特点 未设初沉池 由吸附池和中间沉淀池组成的A段为一级处理系统 B段由曝气池和二沉池组成 A B两段各自拥有独立的污泥回流系统 两段完全分开 各自有独特的微生物群体 有利于功能稳定 71 SBR的主要反应器只有一个曝气池 同时完成曝气沉淀等的功能 其运行可以分为五个工序 4 间歇式活性污泥法 SBR 工艺序批式间歇反应器 72 进水 出水 停止进水曝气反应 静止沉淀 典型序批反应 SBR 活性污泥法工艺示意图 进水 出水 排泥 操作步骤 73 滗水器 74 SBR工艺污水处理厂 75 4 A O脱氮工艺 A O 缺氧 好氧 工艺也称为前置反硝化生物脱氮工艺 是目前广泛应用的一种脱氮工艺 76 A O优缺点 对城市污水可不投加碱调节pH值 流程短 无需外加碳源 建设运行费用低 需双循环系统 污水循环 污泥循环 出水中含有一定量的NOx 沉淀池运行不当易产生二沉池污泥脱氮而使污泥上浮 为了提高脱氮效率 须加大混合液的回流比 致使运行费用增高 同时使硝化反应器难以保持理想的缺氧状态 影响反硝化 77 5 A2O脱氮工艺 78 6 除磷脱氮工艺 UCT 79 二 生物膜法工艺 滤料或填料或载体 生物膜 空气 附着水层 流动水层 生物膜的性质 高度亲水 存在着附着水层 微生物高度密集 各种细菌以及微型动物 形成了有机污染物 细菌 原 后 生动物的食物链 厌氧膜的出现 生物膜厚度不断增加 氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态 成熟的生物膜由厌氧膜和好氧膜组成 好氧膜是有机物降解的主要场所 一般厚度为2mm 80 生物膜的主要特点 1 适应冲击负荷变化的能力强 2 反应器内微生物的浓度高 3 无污泥回流系统 剩余污泥产量低 4 同时存在硝化和反硝化 氨氮去除效率高 5 操作管理简单 运行费用低 81 生物膜法的影响因素 1 温度 10 35 2 pH 6 5 8 5 避免pH值的突然变化 3 水力负荷 水力负荷愈小 污水与生物膜接触时间愈长 处理效果愈好 4 溶解氧 一般应维持在4mg L左右 5 填料类型 影响填料载膜性质的因素有表面及大小 表面亲水性 表面电荷 表面粗糙度 载体的密度 孔隙率 强度等等 6 生物膜量及活性 7 有毒物质 重金属离子 酚 氰等 8 营养物质 BOD5 N P 100 5 1 微量元素 82 1 生物滤池 1 普通生物滤池 2 高负荷生物滤池 3 塔式生物滤池 4 曝气生物滤池 生物膜法的几个主要工艺 83 生物滤池与填料 84 2 生物转盘 组成和构造 生物转盘有盘片 转轴和驱动装置以及接触反应槽三部分组成 盘片 具有轻质高强 耐腐蚀 耐老化 易于挂膜 不变形 比表面及大等性质 盘片为圆型 正多角型 直径为2 0 3 6m之间 盘片间距30mm 35 侵没于水中 驱动装置 动力设备 减速设备以及传动链条等 电力机械传动 空气机械传动和水力机械传动 转速0 8 3 0r min 外缘线速度以15 18m min为宜 85 3 接触氧化 生物接触氧化的特征 较强额耐冲击负荷能力 间歇运行的条件下 能够保证良好的运行效果 对排水不均匀的企业更具有实际意义 操作简单 运行方便 易于管理 无需污泥回流 无污泥膨胀 污泥少 颗粒大 易沉降 具有多种净化功能 能够脱氮 可作为深度处理技术 86 硬性填料 软性填料 87 半软性填料 球状悬浮型填料 88 生物接触氧化工艺流程 89 三 厌氧生物处理 1 厌氧生物处理原理 90 2 好氧生物降解与厌氧生物降解的比较 好氧生物降解厌氧生物降解微生物种类 好氧微生物 较简 厌氧微生物 复杂 降解速率 快慢降解途径 碳降解氨降解碳降解对氧的要求 适当的溶解氧无溶解氧温度要求 常温常温 中温 高温环境条件 适应范围宽适应范围较窄营养物质 100 5 1200 5 1最终产物 H2O CO2CH4 H2O CO2基建费用 较低较高运行费用 较高较低回收能源 91 3 厌氧生物处理工艺 普通厌氧消化池 厌氧接触工艺 上流式厌氧污泥床反应器UASB 厌氧生物滤池 厌氧流化床 92 4 UASB简介上流式厌氧污泥床反应器 简称UASB反应器 是由荷兰的G Lettinga等人在20世纪70年代初研制开发的 污泥床反应器内没有载体 是一种悬浮生长型的消化器 由反应区 沉淀区和气室三部分组成 在反应器的底部是浓度较高的污泥层 称污泥床 在污泥床上部是浓度较低的悬浮污泥层 通常把污泥层和悬浮层统称为反应区 在反应区上部设有气 液 固三相分离器 93 UASB反应器的基本构造和工作原理1 特征与基本构造 1 特征在反应器上部设置气 固 液三相分离器 下部为污泥悬浮层区和污泥区 废水从反应器底部流入 向上流至反应器顶部流出 主要有两种类型 一类是周边出水 顶部出沼气的构造型式 如型式a 另一种类型是周边沼气 顶部出水的构造型式 如b c d三种型式 如图10 1 94 UASB反应器的基本构造主要包括以下几个部分 进水配水水系统均匀布水 且有水力搅拌作用 反应区包括污泥床区和污泥悬浮层区 有机物在这里降解 同时产生沼气 三相分离器由沉淀区 回流缝和气封组成 进行气 固 液三相分离 气室也称集气罩 收集沼气 出水系统均匀收集出水 排泥系统和浮渣清除系统 95 UASB反应器构造 悬浮污泥区 颗粒污泥区 96 UASB反应器中的三相分离器 97 UASB反应器的三相分离器 PAQUES 98 UASB反应器的三相分离器 BIOTHANE 99 UASB工艺系统 100 UASB反应器中的沼气系统 沼气柜 101 其它 4 出水系统5 浮渣清除系统6 排泥系统7 加热和保温 8 防腐等 102 8 颗粒污泥的组成 各类微生物 无机物 胞外多聚物等 VSS SS一般为70 90 主体是微生物 包括水解发酵菌 产氢产乙酸菌 产甲烷菌 或硫酸盐还原菌等 细菌总数为1 4 1012个 gVSS 优势产甲烷菌有 索氏甲烷丝菌 马氏和巴氏甲烷八叠球菌等 C H N的比例 C 40 50 H 7 N 10 灰分含量受接种污泥 进水水质等的影响 为8 55 其中的FeS Ca2 等对于颗粒的稳定性有着重要的作用 103 颗粒污泥形成初期时的扫描电镜照片 运行第77天 104 颗粒污泥基本成熟后的扫描电镜照片 运行第120天 105 颗粒污泥成熟后的扫描电镜照片 运行180天 106 UASB反应器的工程实例驻马店华中制药厂 107 武汉东西湖啤酒厂 格栅井 调节池 污泥脱水机房 泥饼外运 图例 UASB反应器 氧化沟 污水管线 污泥管线 沼气管线 回流管线 沉淀池 浓缩池 集泥井 武汉欧联东西湖啤酒废水处理流程图 出水 水封罐 脱硫塔 原废水 108 UASB反应器运行检查 1 进水营养比的控制 2 进水中悬浮固体的控制 3 有毒有害物质 4 温度的控制 5 碱度与挥发酸浓度的控制 6 沼气产量及其组分每日应对以下指标进行检查 进水量 进出水水质 COD BOD SS pH VFA等 污泥浓度 温度 产气量 气体成分 设备 电子控制等 109 生物处理综合表 110 第五部分 工业废水的化学处理 一 中和1 来源酸性废水 化工厂 化纤厂 电镀厂 煤加工厂几金属酸洗车间等 碱性废水 印染厂 金属加工厂 炼油厂 造纸厂等 2 处置当酸或碱废水的浓度很高时 如在3 5 以上时 应考虑回用和综合利用的可能性 当浓度不高 如小于3 时 才考虑中和处理 111 3 中和药剂酸性废水中和处理采用的中和药剂 石灰 石灰石 白云石 苏打 苛性钠等 碱性废水中和处理采用的中和药剂 盐酸和硫酸 4 中和方法酸性废水的中和方法有酸性废水与碱性废水相互中和 药剂中和和过滤中和3种方法 碱性废水的中和方法有碱性废水与酸性废水相互中和 投酸中和和烟道气中和3种方法 112 5 中和设备和装置 1 酸碱废水相互中和的设施 当水质水量变化较小 或废水缓冲能力较大时 可不单独设中和池 而在集水井或管道内进行连续流式混合 当水质水量变化不大 废水也有一定缓冲能力时 应单设连续流式中和池 当水质水量变化较大 且水量较小时 应采用间歇流式中和池 每池的有效容积可按废水排放周期中的废水量计算 一般至少设两座 以便交替使用 2 药剂中和处理设备设施 中和剂制备设施 投药有干投 湿投两种方法 113 3 过滤中和法的设备设施 普通中和滤池 由于滤速低 小于1 4MM S 滤料粒径大 3 8CM 当进水硫酸浓度较大时 极易在滤料表面结垢而且不宜冲掉 阻碍中和反应 目前已很少采用 升流式膨胀中和滤池 高流速 8 3 19 4MM S 小粒径 0 5 3MM 水流由下向上流动 加上产生的CO2气体的作用 使滤料相互碰撞摩擦 表面不断更新 处理效果良好 分为 恒速滤 变速滤 滚筒过滤 114 检查 出水PH值 加药设备 中和设备 机械 电子控制设备 岗位操作记录等 115 二 化学沉淀1 概述向废水中投加某种化学物质 使它和水中某些溶解物质产生反应 生成难溶于水的盐类沉淀下来 从而降低水中这些溶解物质的含量 这种方法称为水处理中的化学沉淀法 化学沉淀法经常用于处理含汞 铅 铜 锌 六价铬 硫 氰 氟 砷等有毒化合物的废水 根据使用的沉淀剂的不同 通常使用的化学沉淀法主要有氢氧化物沉淀法 硫化物沉淀法 碳酸盐沉淀法和钡盐沉淀法等 116 2 氢氧化物沉淀法采用氢氧化物作沉淀剂使工业废水中的许多重金属离子生成氢氧化物沉淀而得以去除 这种方法一般称作氢氧化物沉淀法 氢氧化物沉淀与pH值有很大的关系 金属氢氧化物的生成条件和存在状态与溶液的pH值有直接关系 此外 有些金属如Zn Pb Cr Al等的氢氧化物为两性化合物 如pH值过高 它们会重新溶解 如 117 3 硫化物沉淀法工业废水中的许多重金属离子可以形成硫化物沉淀而得以去除 由于大多数金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的要小得多 采用硫化物可使重金属得到较完全的去除 硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化氢 硫化钠 硫化钾等 重金属离子的浓度和pH有关 随着pH值增加而降低 虽然硫化物法比氢氧化物法可更完全地去除重金属离子 但是由于它的处理费用较高 硫化物沉淀困难 常常需要投加凝聚剂以加强去除效果 因此 采用得并不广泛 有时仅作为氢氧化物沉淀法的补充方法使用 此外 在使用过程中还应注意避免造成硫化物的二次污染问题 118 4 碳酸盐沉淀法金属离子的碳酸盐的溶度积很小 对于高浓度的重金属废水 可以用投加碳酸钠的方法加以回收 如 含锌废水 某些化工厂排出的废水中含锌离子 若不进行处理将污染环境 用碳酸钠与之反应 生成碳酸锌沉淀 沉渣用清水漂洗后 再经真空抽滤筒抽干 可以回收或回用生产 其化学反应如下 119 含铜废水 某些含铜工业废水也可以采用碳酸盐沉淀法回收 对于其沉淀下来的铜 一般还应进一步回收利用 含铅废水 对于某些含铅工业废水利用碳酸盐沉淀法处理 对于其沉淀下来的废渣 应该送固体废物处理中心或在本单位进行无害化处理 以保证不对环境造成二次污染 反应式为 Pb2 CO32 PbCO3 120 5 钡盐沉淀法主要用于处理含六价铬的废水 沉淀剂 碳酸钡 氯化钡 硝酸钡 氢氧化钡等 以碳酸钡为例 BaCO3 CrO42 BaCrO4 CO32 为了提高除铬效果 应投加过量的碳酸钡 反应时间应保持25 30min 投加过量的碳酸钡会使出水中含有一定数量的残钡 在回用前可用石膏法去除 CaSO4 Ba2 BaSO4 Ca2 6 铁氧体沉淀法废水 硫酸亚铁 碱 铁氧体晶粒 空气 121 主要设备 加药装置 PLC自动控制 混合装置 稳定沉淀池 出水装置 除渣装置检查 出水中污染物浓度 机械电子设备运行是否正常 除渣是否正常 岗位记录等 122 三 药剂氧化还原1 氧化还原法 利用氧化剂 或还原 对废水中的有毒物质进行氧化 或还原 把它转化为无毒无害的新物质的方法 2 作用 剧毒或有毒 无毒 低毒常用的氧化剂 空气中的氧 纯氧 臭氧 氯气 漂白粉 次氯酸钠 二氧化氯等 常用的还原剂 硫酸亚铁 亚硫酸盐 氯化亚铁 铁屑 锌粉 二氧化硫 硼氢化钠等 123 3 药剂氧化法向废水中投加氧化剂 氧化废水中的有毒有害物质 使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法 作用 主要去除废水中的氰化物 硫化物 酸 醇 油类污染物及脱色 脱嗅 杀菌等 4 药剂还原法向废水中投加还原剂 还原废水中的有毒有害物质 使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法 例一 硫酸亚铁石灰法除铬投加硫酸亚铁时 Cr6 Cr3 还原 Fe2 Fe3 氧化 在投加石灰 使pH为7 5 9 0可以生成Cr OH 3 Fe OH 3 124 药剂氧化还原工艺 设备与酸碱中和 化学沉淀的工艺和设备相类似 其控制检查内容也基本相似 125 四 二氧化氯氧化法 1 性质 黄色略带辛辣的气体 在水溶液中无害 具有强大的脱色和漂白功能 2 作用 主要杀菌 常用于医院废水处理 最早用液氯 现用二氧化氯替代 3 制造 用氯或盐酸与次氯酸钠反应制造 二氧化氯协同发生器 126 检查 出水生化指标粪大肠杆菌群 二氧化氯发生器是否正常 控制器 混合器等 127 五 臭氧消毒 臭氧是很强的氧化剂 瞬时灭菌性质优于氯 臭氧水的作用比氯快600 1000倍 强一倍 而剂量只是氯的万分之一 臭氧水致死细菌的浓度为0 4 0 5ppm 时间只需0 5 5min 氯致死病毒的浓度为4ppm 远低于臭氧气的杀菌浓度 128 六 紫外消毒 利用紫外灯 UV 进行消毒 设备简单 容易进行操作和控制 设备投资少 一次性消毒效果好 没有二次污染 缺点没有长效消毒作用 对污水处理要对光路进行经常清洁 保证消毒效果 129 紫外消毒灯 130 七 电解法 1 利用电解的原理 使污染物质在电解过程中沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体来处理废水的方法叫电解法 2 电解槽的结构形式 1 回流式优点 水流沿极板折流前进 流程长 有利于离子扩散 电解槽容积利用率高 缺点 施工和检修困难 2 翻腾式极板悬挂 水流顺着板面前进 减少漏电 131 3 电解处理法的作用 1 氧化作用电解产生O2 可以氧化有机物和无机物 2 还原作用电解产生H2 可以还原某些物质 如脱色 3 混凝作用失去电子的金属离子易水解生成羟基络合物 4 浮选作用产生气体 以微气泡形式逸出 使杂质上浮 132 化学处理方法综合表 133 第六部分 工业废水的物理化学处理一 混凝1 作用混凝可去除的颗粒较小的胶体及部分细小的悬浮物 混凝目的 投加混凝剂使胶体脱稳 相互凝聚生长成大矾花 主要去除对象 粘土 50nm 4 m 细菌 0 2 m 80 m 病毒 10nm 300nm 蛋白质 1nm 50nm 混凝过程涉及到三个方面的问题 水中胶体的性质混凝剂在水中的水解胶体与混凝剂的相互作用 134 微小悬浮物混凝过程 135 136 2 混凝实验 137 3混凝的机理混凝 包括凝聚 絮凝几种作用机理 1 压缩双电层 压缩双电层 电位 稳定性 凝聚 2 电性中和 又称吸附 电性中和这种现象在水处理中出现的较多 指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子 高分子物质 胶粒等 来降低 电位 3 网捕或卷扫金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕 138 4混凝过程由铝盐的混凝过程总结出以下特点 凝聚 coagulation 带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和 电位 脱稳 凝聚 生长成约d 10 特点 剧烈搅拌 瞬间完成 在混合设备中完成絮凝 flocculation 高聚合物的吸附架桥脱稳胶粒 生长成大矾花d 0 6 1 2mm特点 需要一定时间 搅拌从强 弱 在絮凝中设备完成 139 5混凝的操作程序 1 提高碱度 投加重碳酸盐具有增加碱度和不提高pH值的优点 2 投加铝盐或高铁盐 AL3 或Fe3 包围胶体粒子 使微小絮凝体带有正电荷 3 投加活化硅酸和聚合电解质之类的助凝剂 以便增大絮凝体并控制 电位 在投加碱和混凝剂后建议快速搅拌1 3分钟 随后投加助凝剂搅拌20 30分钟 以促进絮凝 也可以投加阳离子聚和物实现脱稳 140 6混凝影响因素主要因素 废水的胶体杂质浓度 pH值 水温及共存杂质等 1 水温低温 混凝效果差 原因是因为 无机盐水解吸热 温度降低 粘度升高 布朗运动减弱 胶体颗粒水化作用增强 妨碍凝聚对策 提高投药量 添加高分子助凝剂 2 pH及碱度视混凝剂品种而异 无机盐水解 造成pH下降 影响水解产物形态 根据水质 去除对象 最佳pH范围也不同 需碱度来调整pH 碱度不够时需要投加石灰 141 7混凝剂和助凝剂 1 混凝剂 不少于200 300种 无机 铝系 适宜pH 5 5 8 硫酸铝 明矾 聚合氯化铝 PAC 聚合硫酸铝 PAS 铁系 适宜pH 5 11 但腐蚀性强 三氯化铁 硫酸亚铁 硫酸铁 国内生产少 聚合硫酸铁 聚合氯化铁有机 人工合成 阳离子型 含氨基 亚氨基的聚合物 国外开始增多 国内尚少 阴离子型 水解聚丙烯酰胺 HPAM 非离子型 聚丙烯酰胺 PAM 聚氧化乙烯 PEO 两性型 使用极少 天然 淀粉 动物胶 树胶 甲壳素等 微生物絮凝剂 142 发展方向 复合型无机或有机高分子絮凝剂 如铁铝复合 聚合铝硅 铁硅 无机 有机复合高分子絮凝剂 阳离子有机化合物天然改性高分子絮凝剂 无毒易降解 如甲壳素等多功能絮凝剂 絮凝 缓蚀阻垢 杀菌灭藻微生物絮凝剂 143 2 助凝剂可以参加混凝 也可不参加混凝 a 酸碱类 调整水的pH 如石灰 硫酸等b 加大矾花的粒度和结实性 如活化硅酸 SiO2nH2O 骨胶 高分子絮凝剂c 氧化剂类 破坏干扰混凝的物质 如有机物 如投加Cl2 O3等 144 8 工艺设备 1 计量加药设备配药池 计量加药泵 PLC自动控制器 2 混合设备水泵混合 投药投加在水泵吸水口或管上 管式混合 管式静态混合器 扩散混合器 混合时间2 3秒机械混合 搅拌 3 絮凝设备隔板絮凝池 折板絮凝池 机械絮凝池 悬流 迷宫式等不同形式的组合 145 9 混凝的应用给水中 主要去除浊度 细菌 藻类 经混凝沉淀后浊度一般小于10度 印染废水处理 适用于含颜料 分散染料 水溶性分子量较大的等染料废水处理 可以单独用无机混凝剂 也可和有机高分子絮凝剂联用 造纸废水处理 去除水体中的悬浮物 短纤维等 食品工业废处理 去除悬浮物 油脂等随着混剂和设备技术的发展 成本的降低 应用越来越广泛 10 检查 出水水质 各设备运行是否正常 岗位操作记录等 146 二 吸附1 作用 水处理的吸附法是指利用具有吸附能力的多孔性物质去除水体中微量溶解性杂质的一种处理工艺 是一种相界面上的反应 可以发生在气 液 气 固 液 固界面 在水处理中 主要讨论的是液 固界面 固相物质 吸附剂 一般为多孔性物质液相中被吸附物质 吸附质吸附法定义 吸附法是指水中的一种或多种物质被吸附在固体表面 吸附剂 而被去除的方法 147 活性炭吸附的原理 148 149 2 类型 根据吸附剂表面吸附力的不同 吸附可分为以下三种类型 1 物理吸附 分子间的作用力所引起的 吸附热较小 可在低温下进行 过程是可逆的 易解吸 相对没有选择性 分子量越大 吸附量越大 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 150 2 化学吸附 由化学键力引起的 产生化学反应 如石灰吸附CO2 CaCO3 吸附热大 一般在较高温下进行 具有选择性 单分子层吸附 化学键力大时 吸附不可逆 3 离子交换吸附 静电引力吸附质的离子 吸附剂表面的带电点上 同时吸附剂也放出一个等当量离子 离子电荷越多 吸附越强 离子水化半径越小 越易被吸附 151 3 吸附剂具有一定吸附能力的多孔物质都可以作吸附剂 有活性炭 活化煤 焦炭 炉渣 硅藻土 火山灰 活性碳是水处理中应用最为广泛的吸附剂 1 活性碳的制造原料 木材 煤 经高温炭化和活化而成 炭化 温度300 400 将原料热解为碳渣 活化 把碳渣造成发达的多孔结构主要有两种活化方法 气体法 通入水蒸气药剂法 用氯化锌 硫酸等作为活化剂 152 2 活性炭的表面化学性质吸附不仅与构造和细孔分布有关 还与其表面化学性质有关 活性炭是非极性的 但在制造过程中 易于氢 氧结合而具有微弱的极性 正因如此 它不仅可以去除水中的非极性物质 还可去除极性物质甚至微量的金属离子及化合物 153 3 活性炭的特点A 具有良好的吸附性能和化学稳定性B 可耐酸碱C 能经受水浸 高温 高压作用D 不易破碎 气流阻力小E 粉状活性炭制造容易 成本低 但不易再生 粒状活性炭成本较高 但操作管理和再生容易 154 4 影响吸附的因素主要有内因和外因两个方面 1 内因因素有 A 吸附剂的性质 种类 比表面积 表面能 表面化学特性 孔隙尺寸等B 吸附质的性质 溶解度 极性 分子量 溶质浓度 空间结构等2 外因因素有 A 环境条件 pH值 温度 共存物质 压力 协同作用B 运行条件 运行方法 接触时间 水力条件等 155 5 吸附操作方式静态 搅拌 平衡 沉淀 过滤等 动态 应用多 连续流1 吸附设备 固定床 根据水流分降流式升流式单床式根据水量 处理要求分为多床串联式多床并联式移动床 可充分利用吸附容量 水头损失小 要求水中悬浮物小于30mg l流化床 吸附剂在塔内处于膨胀状态或硫化状态 适合处理悬浮物较高的废水 156 6 吸附剂的再生再生 指在吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下 用某种方法将被吸附的物质 从吸附剂的细孔中除去 以达到能够重复使用的目的 活性炭的再生 1 加热再生法 分为高温再生和低温再生 一般采用高温再生 脱水 活性炭与液体分离 干燥 100 150度 炭化 300 700度 活化 用蒸汽 冷却2 药剂再生法 酸 碱 有机溶剂3 化学氧化法 湿式氧化 臭氧4 生物再生法 利用微生物作用 157 7 吸附法在废水处理中的应用1 活性炭对有机物的吸附用于去除用生物或物理 化学法不能去除的微量呈溶解状态的有机物 废水中的有机物能否易被活性炭吸附 其主要影响因素有 分子结构 界面张力 界面活性 溶解度 离子性和极性 分子大小 pH值 浓度 温度 共存物质等 2 活性炭对无机物的吸附广泛用于饮用水处理 工业给水处理 用于去除某些金属及其化合物有很强的吸附能力 如对锑 铋 锡 汞 钴 铅 镍等都有良好的吸附能力 158 3 活性炭的种类A 按形状分类 粉状炭 粒状炭 包括无定形炭 柱状炭 球形炭等 B 按