《化工工艺学》教案第六章三废治理.doc

第六章三废治理化学工业是对环境中的各种资源进行化学处理和转化加工的生产部门，其产品和废弃物从化学组成上讲都是多样化的，而且数量也相当大。这些废弃物在一定浓度以上大多是有害的，有的还是剧毒物质，进入环境就会造成污染。有些化工产品在使用过程中也会引起一些污染，甚至比生产本身所造成的污染更为严重、更为广泛。化工生产中废弃的污染物一般随废水、废气排出，或以废渣的形式排放(即所谓的“三废”)，根据生产工艺的不同，同一种污染物的排出形式并不是一成不变的。如一些挥发性有机物往往以蒸汽的形式排出，但也有在废水中排出的；在废水中常含有重金属离子，但重金属也可以作为粉尘随废气排出，或者混在废渣中排出。污染物排入环境中，造成水体、大气和土壤的污染。水污染、大气污染和土壤污染是相互联系的。污染物在水环境、大气环境和土壤环境之间不断地时行互相迁移、循环。大气污染物质可以通过若干途径(如自然沉降、降雨雪降落等)转移到水体和土壤，水中的一些污染物又可以挥发逸出。污水把污染物质带入土壤，而土壤中的一些污染物又可以随水渗透到水域中去。废渣也能随风飘扬，扩散到大气和水域。三废的产生和监控第一节三废及其治理原则一、化工三废的产生、分类及特点(1)化工废弃物的分类。化学工业中所产生的废弃物，可以按聚集在一起时的状态来分类，也可按它们被处理和利用的办法来分类。其中最常用且又合理的是按聚集状态来分类，即将废弃物分为固体废物、液体废物和气体废物三大类，也就是我们通常意义上的“三废”。固体废物，这是些成粉末状、灰状、块状或凝固状的废物。属于这一类的有：残渣，灰渣，飞灰和烟灰，塑料丢弃物，废橡胶，选矿后留下的含金属的矿渣，有腐渣的有机物等。液体废弃物大都是些被污染的水体或其它废溶液，其中溶有盐类、碱类、酸和有机物，也包括分散的“油”液和含有悬浮的颗粒状杂质。属于这一类的主要是生产中排出的废水或用过了的有机溶剂和有机液体。，气体形式的废物，这是一些工业锅炉、干燥设备、通风设备所排出的气体以及化学生产过程中分离出来的气体等等。属于这一类的有：各种烟，各种气味的气体，或雾状的固体或液体弥散颗粒，以及含N0。S02、HCl、HF等的烟雾，含尘气体，有机物蒸汽，含有有毒物质的蒸汽空气混合气体。除上述三类主要的形式外，还有一类较特殊的废弃物，即成泥浆状的废弃物，它既不能算作液体，也不能算作固体。通常它们是松散的或呈细粒晶体状的糊，其中含有(按质量计)2080的水，不预先经过加工处理(干燥、冻结等)就较难运输。属于这一类的有：过滤、沉淀后的残渣，废液中和处理或特殊加工处理后产生的泥浆等。化工废物的“毒性程度”是一个重要的概念或参数。所谓毒性程度，指的是化学或化工废物对生物界的影响。首先，是指对人类的影响，其次是对动植物的影响。根据毒性程度的大小，化学或化工废物可以分为无害的、有毒的和剧毒的几种。实际上，所有的化学或化工废物几乎都是有毒的，它所产生的影响的大小取决于人所接触到的剂量或自然环境中所具有的浓度。此外，许多化学物质无论是在组织中还是在周围环境中，许多都有能积累的特点，从而越来越加剧了毒性的作用。(2)化工三废的来源。虽然产生化工污染物的原因和污染物进入环境的途径有多种多样，但概括讲，化工污染物的主要来源大致可分为以下两个方面。一方面是化工生产的原料、中问体、半成品及成品。化学反应不完全。未反应的原料，因回收不完全或不可回收而被排放掉，排放后会对环境造成污染。原料不纯。原料有时本身纯度不够，其中含有杂质，这些杂质因不需要参加反应，在原料净化过程中或反应之后，最终也要排放掉。跑、冒、滴、漏。由于生产设备、管道等封闭不严密，或者由于操作和管理的不善，物料在储存、运输以及生产过程中，往往造成泄漏，习惯称之为跑、冒、滴、漏现象。这一现象的出现不仅要造成经济损失，而且也造成环境污染。另一方面是化工生产过程中排放出的废弃物。燃料燃烧。化工供热和化工炉在燃烧过程中，不可避免要有大量的烟气排出。烟气中除含有粉尘之外，还含有其它有害物质，对环境危害极大。冷却水。化工生产过程中常常需要大量的冷却水。而当采用直接冷却时，冷却水直接与被冷却的物料接触，很容易使水中含有化工原料，而成为污染物质。在冷却水中往往要加防腐剂、杀藻剂等化学物质。同时，大量热废水排入水域，导致水体温度上升，造成水中溶解氧的减少，降低水体自净能力，使得一些毒物如氰化物、重金属离子的毒性加剧。热废水污染还可以加速细菌繁殖。副反应。化工生产中，在进行主反应的同时，经常还伴随着一些人们所不需要的副反应。副反应产物(副产物)虽然有的经过回收之后，可以成为有用的物质，但是往往由于副产物数量不大，而成分比较复杂，要进行回收必将会带有许多困难，经济上需要耗用一定的经费，所以往往在产物的分离过程中以高低沸物、滤饼、尾气等形式作为废料排弃，而弓l起环境污染。反应的转化物和添加物。许多化工生产过程中，反应的转化物有时形成“炉渣”或“釜渣”不被利用。有时在化工生产过程中，还需要加入一些不参加反应的物质，如各种溶剂、催化剂等，这些物质随着废弃物排放，同样也会造成环境污染。分离过程。分离过程是化工生产中几乎必不可少的过程，不仅分离掉副产物、未反应物和杂质，有时由于分离效率的限制，原料和产品也会出现在分离的废弃物中，如精馏塔釜下脚料过滤器的残渣、旋风分离器的尾气等等。(3)化工三废的特点。水污染的特点。化工生产过程中所排放的工业废水，由于数量巨大，划自然水域的污染和生物的危害都是极其严重的。化学工业排放的废水对环境污染的特点，概括起来说，有以下几个方面：a有害性。化工废水中会有一些有害的物质，如氰、砷、汞、酚、铬、铅和水溶性有机物等。b好氧性。化工废水有时会含有醇、醛、酮、醚、酯和有机酸及环氧化合物等，进入水源后进行化学氧化和生物氧化，需氧量很高，即化学耗氧量(COD)与生物耗氧量(BOD)都很高，消耗水中大量的溶解氧。c酸、碱性。化学生产排放的废水，有的呈酸性，有的呈碱性，而pH值又不稳定。d富营养性。化工废水中有时含有过量的磷、氮等，造成水源中富营养化，使水中藻类和微生物大量繁殖，在水面上有时会漂浮着成片的“水花”或“红潮(赤潮)”，使水中氧的溶解量大大减少，造成废水的严重缺氧；同时藻类死亡后，发生腐烂，也使水质恶化、发臭。e油覆盖层。石油化工废水，经常含有油类物质和一些有机溶剂，它们比水轻，不溶于水，在水面上形成油覆盖层。f高温。化工生产过程中，化学反应经常是在高温下进行，导致排放的废水温度也比较高，当有大量热量的废水进入水源后，引起水温升高，使水中溶解氧降低，从而破坏了水生生物的生存条件。大气污染的特点。化工生产过程中排放的气体(化工废气)，通常含有易燃、易爆及有毒、有臭味、有刺激性的物质，造成大气污染。其污染特点主要有以下几点：a易燃、易爆性。化工废气中，有的含有易燃、易爆物质，若不采取适当的措施进行处理，容易引起火灾，爆炸事故。b有毒性、刺激性、腐蚀性。化工生产排放出的有毒、有刺激性和腐蚀性的气体物质种类很多，如S02、N0。、HCl、C12、H2S等。它们直接危害人体健康，同时对生产设备及建筑物有腐蚀作用，并且对农业生产也有破坏作用。c含尘。排放的气体中有时有固体粉尘，同样会造成大气污染。不仅粉尘粒子本身是有毒有害的，即使无毒的粉尘，同样会对人体健康带来危害。而粉尘与有毒气体的同时排放，危害性将更加严重。此外，粉尘浓度大至某个程度，容易发生爆炸，造成重大损失。固体废弃物和对环境污染的特点。固体废弃物通常又称为废渣。所有化工生产在各个阶段排出的工业废渣，它们对环境造成的污染，主要体现在以下几点：a对土壤的污染。存放废渣需要占用大量的土地，在自然界的风化作用下到处流散，尤其是有毒的废渣，既使土壤受到污染，又可导致农作物等受到污染，污染物转入农作物或水域后，会给人类带来极大危害。b对水域的污染。工业废渣对水域的污染，表现在毒物可能渗入地下水或由地面雨水、风等带入水域。c对大气的污染。化工废渣在堆放过程中，在温度、水分的作用下，某些有机物发生分解，产生有害气体扩散到大气中，对大气造成污染。2化工三废的监控对化工三废的监控，实际上就是对排放化工三废的工业污染源进行监控。通过对工业污染源的监控，可以有效地控制污染物的排放量，减少对环境的污染；随时掌握污染物的性质和数量，了解污染物对环境要素和生态系统的影响程度，预测环境质量的变化趋势，并借以调整企业生产排污情况，满足环境保护的需要，同时为后续的三废治理提供科学的依据。要对污染源进行有效监控，应将整个企业作为一个有机整体，综合考虑建立有效的综合控制管理体系，在化工设计中，要设计自动监控系统。例如本书即将介绍的丙烯腈生产，当发现系统有故障，会自动启动废气焚烧系统。此外，对已经实现治理的三废，也要加强监控，如同一个企业的质量保障体系一样，如监控污水处理装置，监控废气收集和焚烧装置等。除了现场采样之外，还可以采用“生物监控”，如在有废气排放地点养鸟，在处理过的污水中养鱼等等。二、三废治理原则对于三废的防治，在进行工艺设计和工程设计时，要把三废治理作为重要环节，做到“三同时”，即同时设计、同时施工、同时投产。对于已经投产的企业，如果三废不加治理时，可以指令限期治理，不然可以令其停产。治理三废的积极的思路就是改造工艺，使其不产生无法治理或难以治理的三废；其次是“三废”资源化，回收利用或生产出新的产品(过去称综合利用产品)，万不得已则使之无害化。这是总的原则。1采用先进工业技术，控制产生污染(1)对有严重污染的原料路线、生产方法进行改革。化工生产中采用的某些原料、催化剂以及生产过程中的中间产物，是有毒有害的，直接污染生产环境，长期危害操作人员健康。因此，力图实现工艺改革，采用无害或低害的原料路线，并相应改变工艺生产方法。隔膜电解法代替水银电解法，就免除了汞污染。有些生产中由于使用大量酸、碱、溶剂、氨等，造成严重的污染。如用次氯酸化法生产环氧乙烷，需要排放大量的石灰浆和含有机氧化物的废水；采用乙烯直接氧化制环氧乙烷，污染显著减轻。(2)改变造成污染的产品品种。有些化工产品在生产和使用过程中有毒有害，污染环境，需要采用改革产品品种的措施。农药生产在这方面的例子是显著的。如以往使用的无机砷、有机汞农药以及六六六、滴滴涕等有机氯制剂，现在已禁止生产和使用。(3)改变设备、改进操作。为减少和消除污染，需要对污染环境的生产设备进行改造。如在冷却、洗涤操作上，采用直接接触式设备，会产生大量的废水，如改用问接冷却器进行问接冷却，可有效地减少污染物的排放量。电解食盐水工业中产生的氯气，过去用直接喷淋水冷却的方法去除氯气中的水蒸气，在喷淋过程中水与氯气直接接触，有一部分氯气溶解于水，因而排放出来的废水中含有一定量的氯。现在采用钛管列管冷却器，氯气通过钛管，被管外的冷冻水进行问接冷却，使滤器中的水蒸气直接冷凝下来，不与冷却用水接触，消除了排出水含氯的问题，同时减少了氯气的损失。(4)采用密闭循环工艺。所谓密闭循环，指系统的废弃物，通过一定的治理技术，重新回到系统中加以使用，以避免污染物排放环境的工艺。又称为“无废工艺”或“零排放工艺”。它既可降低原料消耗，又减少污染物的危害。(5)减少系统泄漏。从控制污染观点考虑，提高设备管道的严密性、减少反应物料的泄漏也是十分重要的。需要提高设备和管道的严密性，对泵和阀门等管件要选用密闭性能好的，如屏蔽屏、整体阀门等；管件连接密封，可选用优质垫圈，采用双层密封等。为防止泄漏，在设计上应尽量减少机械连接，在材质上要选用耐腐蚀的材料，对因腐蚀易引起泄漏的部位，要在设计上考虑便于监测和修补。视流体性质不同，应安装自动报警或监测泄漏的装置，以防止泄漏事故的发生。2控制燃料污染燃料的燃烧是环境中主要的一种污染源。燃烧废气中的烟尘、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳污染大气，灰渣的排放也污染环境。化工生产中需要消耗大量的燃料，在有些情况下，燃料的耗用量不亚于工艺物料量。因此控制燃料的污染是很重要的。(1)发展采用洁净燃料。在燃料供应许可的条件下，应优先选用比较洁净的燃料来代替传统的煤炭。如采用天然气、液化石油气或焦炉煤气等气体燃料，或煤油、燃料油等液体燃料。它们输送方便，起燃容易，燃烧完全，控制方便，燃烧残渣很少。(2)消烟除尘。燃料燃烧过程中，消烟除尘的问题极为重要。烟尘是由于燃烧不完全造成的。改进燃烧装置，改善燃烧条件，增加自动化程度，就可以把黑烟消灭在燃烧过程中，或大大减少污染物的排放量。(3)燃料预先脱硫。防止二氧化硫污染是与消烟除尘同等重要的问题。大气中二氧化硫主要来自燃料的燃烧过程，在燃烧中，油、气所含的全部硫分和煤中的大部分硫生成二氧化硫。为减少二氧化硫的产生，一个有效的方法是对燃料进行预先脱硫。如对重油进行加氢脱硫或催化脱硫，对煤气进行湿法或干法脱硫，对煤炭进行机械脱硫等。(4)排烟脱硫、脱硝。排烟脱硫、脱硝是采用各种方法，把由于燃料燃烧生成的二氧化硫或氮氧化物转化为液态或固态化合物，从而将它从排出的烟气中分离出来。排烟脱硫、脱硝的方法有湿式吸收法、干式吸收法、吸附法、催化氧化法等。关于这些方法，详见本章第三节的内容。(5)改革供热方式，发展废热利用。锅炉集中供热，控制锅炉气污染，充分节能都是有好处的。生产中，交换出大量的热，应加以充分回收和利用，这既是重要的节能措施，同时也是减轻污染的有效途径。3控制排水废水的随意排放，一方面浪费了宝贵的水资源，另一方面废水中带有大量污染物也使环境污染日益严重。因此应严格控制废水的排放。为此应在生产上尽可能采用无水工艺或少水工艺，采用清污分离、串级使用、一水多用等措施可提高废水的循环利用率，降低单位产品排污量。同时加强废水处理，消除污染。4回收和综合利用将化工厂排放的废弃物，加以合理的综合利用和回收，使无用的“废物”重新成为有用之物，既可治理“三废防治环境污染，又可创造财富，故有人也将此工作称为“资源的二次开发工作”。二次资源的开发，同化工产品的开发要同样对待，回收利用而生产的副产品，不能听之任之，同时应作为生产的产品，进行技术投资、技术改造促进技术进步，改变不管珲“副产品”的旧习。废水分析指标第二节废水治理1废水特征及污染指标化工生产产生的废水，具有种类繁多、成分复杂的特点，常含有不同数量的原材料、中问产品、成品、半成品和各种副产品等。即使对同一产品，由于生产厂的规模和使用的工艺不同，排放的废水水质、水量也不相同；就是在同一工厂、同一车间，不同班次排放的废水水质也会有差异。但是，化工废水虽然复杂，但仍可用统一的指标来检测工业废水的水质并评估它对环境污染的程度。这些指标通常可以分为三个方面：(1)物理方面的污染参数，如透明度、浊度、颜色、悬浮物、温度、嗅昧、味道、蒸发残留物、导电率等。(2)化学方面的污染参数，如pH值、酸度、碱度、硬度、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、油含量、营养素含量、有害有毒物质含量等。(3)生物方面的污染指数，如病毒数、大肠菌数、一般细菌数、鱼毒性试验、水生物分析等。所以，在确定废水治理方案前，必须将工厂或车间排放的废水性质、水质、水量及变化特点杏清楚。2废水水质检测与分析对于所排放的废水和受污染的水体进行水质检测与分析，难度比一般分析要大，原因在于污染物在排出废水中的含量，尤其是在水体中的含量，一般比较低，属于微量、少量，有的甚至属于痕量范围。同时废水中往往含有多种化合物，它们在检测时相互干扰，产生检测数据上的误差。水质测试项目因不同的对象而异，而每一项测试项目又有很多种可供采用的分析方法，需要进行选择比较。合理选用检测分析方法和实验技术，对于检测数据的正确性和观察污染状况的及时性有着重要关系。表6一l列出了一些常见的污染测试项目及宜于采用的常规分析方法。表61水质污染常见分析项目及其化学分析方法分析项目分析方法色度悬浮物质碱度酸度pH值化学需氧量(COD)生化需氧量(BOD)溶解氧(DO)油分汞铬镉铜铅砷锌硒锰铁氟氨氮亚硝酸盐氮磷酸盐硫化物硫酸盐氰化物丙烯腈甲醛苯胺酚类有机氯有机磷大肠菌群数铂钴比色法，铬钴比色法过滤重量法指示剂滴定法，电位滴定法指示剂滴定法指示剂滴定法酸性高锰酸钾法，重铬酸钾法稀释法高锰酸钾碘量法，叠氮化钠碘量法重量法，比浊法，荧光比色法双硫腙比色法，氯化亚锡还原法二苯碳酰二肼比色法，高锰酸钾容量法双硫腙比色法，容量法二乙基二硫代氨基甲酸银比色法，丁：酮肟比色法，容量法，二乙基二硫代氨基甲酸钠一四氯化碳萃取比色法双硫腙法钼蓝法，二乙基二硫代氨基甲酸银比色法双硫腙法，锌试剂法3，3一二氨基联苯腙比色法过碘酸氧化法硫氰酸盐比色法，容量法苯素锆比色法直接比色法，蒸馏比色法重氮一偶合比色法钼蓝比色法碘量法，一对氨基二乙基苯胺比色法氯化钡比浊法，硫酸钡重量法硝酸银容量法，毗啶盐酸联苯胺比色法，吡啶一吡唑酮法吡啶一联苯胺比色法，高锰酸钾氧化法品红一亚硫酸比色法，乙酰丙酮比色法，变色酸比色法偶氮比色法溴化容量法，4一氨基安替比林比色法硝酸银比色法酶化学比色法稀释计数法传统的化学分析方法费人力、费工时，而且受人为操作因素影响较大。许多现代的仪器分析方法灵敏度高，操作迅速，分辨效果好。因此，采用准确、快速和灵敏的仪器分析手段是检测污染的重要发展方向。表62列举了有关仪器分析方法在水质污染检测中的应用一表62水质污染测试项目及相应的仪器分析手段测试项目仪器分析手段生化需氧量、溶解氧化学需氧量总有机碳浊度酸度悬浮物油分汞及有机泵镉、铜、铅、锌、砷、硒等离子及化合物氰化物酚类有机磷有机氯农药3，4一苯并芘比色法、分光吸收光度法、极谱式测氧仪、电池式离子选择电极比色法、分光吸收光度法、电位差滴定法非分散型红外气体分析法比色法、分光光度法、散射光光度计DH计、离子选择电极浊度计、散射光光度剂、离心分析器散射光式油分浓度计、荧光光度法、气相色谱法、非分散红外法比色法、分光吸收光度法、原子吸收光谱法、发光分析法、气相色谱法、中子活化分析法比色法、原子吸收分光光度法、极谱逆向伏安法、库仑分析法、离子选择电极、高吸收等离子谱法、质谱法、x射线荧光光谱法、发光分光光度法比色法、分光吸收光度法、宅位羞滴定法、气相色谱法、离子选择电极、x射线荧光法比色法、红外分光光度法、气相色谱法、质谱法、荧光光谱法比色法、分光吸收光度法、气相色谱法、质谱法、x射线荧光法气相色谱法荧光光度法二、废水治理方法与流程1废水治理方法分类废水处理方法的分类有很多种，常见的是按不同的处理程度分类或按其作用原理来划分。废水处理方法按其作用原理可以分为物理法、生物化学法、化学法和物理化学法。物理方法：主要是利用物理原理和机械作用，对废水进行治理，故也称为机械法，其中包括采用沉淀、均衡调节、过滤及离心分离等方法。生物化学方法：是利用微生物的作用，对废水中的溶胶物质及有机物质进行去除的方法，包括活性污泥法、生物膜法以及厌氧处理方法。物理化学法：是通过物理化学过程处理废水，除去污染物质的方法。其主要方法有：吸附、浮选、反渗透、电渗析、超过滤及超吸附等方法。化学方法：是通过施用化学药剂或采用其它化学反应手段，进行废水治理的方法，如中和、氧化还原、电解法、离子交换等。按处理程度可将废水处理分为一级处理、二级处理和三级处理。一级处理：主要是解决悬浮固体、胶体、悬浮油类等污染问题，经常采用物理方法处理，如沉降、浮选、隔油等方法及中和法等。二级处理：主要是解决溶解在水中的有机物及部分悬浮固体的污染问题，经常采用生物处理法，这级处理常常是处理化工废水的主要部分。三级处理：主要是解决难以分解的有机物和无机物，处理方法有活性炭吸附、离子交换、反渗透等方法。以上各种方法，各有其本身特点和适用条件。对于一定的化工废水，究竟采用哪种方法效果好，往往需要进行实际试验、比较，才能确定出有效、经济合理的处理方案。对化工废水，多是选用组合处理方法。2废水治理方法简介(1)物理法沉淀法。沉淀法又称重力分离法，借重力沉降作用，使悬浮物从中不分离出来的方法。有些废水用化学方法使有害杂质形成固体颗粒悬浮在水中，然后分离去除，但这种方法广泛采用作为预处理方法。如对化工废水进行生化处理之前，先要从废水中除去砂粒和固体颗粒杂质以及一部分有机物质，以减轻生化装置的处理负荷。因此在生化处理前，废水先要通过沉淀池进行沉淀。设置在生化处理之前的沉淀池，称为初沉池，或一次沉淀池；在生化处理后的沉淀池，称为二次沉淀池，其目的是进一步去除残留的固体物质。沉淀装置主要有沉淀池、沉砂池等。按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池又可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐射式沉淀池及斜板(管)式沉淀池四种。平流式沉淀池废水的流动方向为水平流动。废水由进水口流人池中，进口速度一般应低于01ms，进口之后，设置一进水挡板，用以降低水的流速，排水口前设置浮渣挡板，用以阻挡水面上浮渣。池底的污泥由刮泥板刮入污泥斗内，再由污泥管排出。平流式沉淀池的优点是效果好，工作性能稳定，造价低。其缺点是排泥不方便，需要刮板等排泥装置。竖流式沉淀池。废水由中央进水管伸人池中，流人沉淀池内，受反射板的拦阻，向四周分布，然后沿沉淀池缓缓上升，其中固体颗粒受重力作用，以一定沉降速度下降。当颗粒下沉到池底所需的时间小于废水在池内的停留时间，则颗粒沉于池底。分离废水由出水口流出池外。故在出水口附近设置有浮渣挡板。池径与池深之比一般不应小于3：1。竖流式沉淀池的优点是排泥容易，不需要机械刮泥装置；缺点是造价高，废水量大时不宜采用。辐射式沉淀池一般为圆形。直径与池深之比可在10：120：1。它的直径一般为2030m，最大可到50100m，在中心部分池深为255m，池边为153m，池底坡度为006008。污水从进水管进到池中央，管周围用穿孔挡板围成人流区。出水口设在池周顶部，溢流堰的形式多为锯齿型，在溢流堰前设有浮渣挡板。池底设有机械刮泥装置，把污泥刮到池底中央的污泥斗中，再由污泥管排出。如图61所示。这种沉淀池也具有竖流式沉淀池的水流上升作用，所以效果较好，其优缺点介于平流式与竖流式沉淀池之间。斜板(管)式沉淀也是一种新型高效的沉淀池，它的构造相当于在平流式沉淀池或竖流式沉淀池的沉淀区加设一组斜板或斜管装置(如图62)，斜板(管)的倾斜角为45。60。，相互间平行。水流从平行板或管道的上端进入，下端流出。每块板之间相当于一个小的沉淀池，每根管也相当于一个小沉淀池。它们的沉淀效果远远超过前述三种沉淀池。斜板(管)沉淀池的特点在于首先可以保证水流呈层流流态，提高了水流的稳定性，有利于污泥颗粒的沉淀，可以提高处理污水的能力；其次增加了沉淀面积，当水量一定时，沉淀面积越大，过流率越小，颗粒的最小沉降速度也越小，沉淀效率越高，该沉淀池的沉淀面积为斜板总面积的水平投影与沉淀池的底面积之和，远大于一般平流式沉淀池的沉淀面积，故在保持一定的沉淀效率下，可使污水处理量增加；同时，该沉淀池还可有效降低沉淀池深度，缩短沉淀时间，具有投资省，效果好，占地少的优点。存在问题是斜板的间距或斜管的孔径不能太小，否则易造成排泥不畅，运行管理困难。上述沉淀池在应用时，应根据废水处理的大小及处理的要求，废水中悬浮物的数量、性质及其沉降特征，废水处理场地的情况以及投资进行综合考虑。过滤法。过滤法是利用过滤介质截留废水中的微粒物质及胶状物质的方法。过滤法可用于废水的预处理，以防止水中的微粒物质及胶状物质损坏水泵，堵塞管道及阀门等；也可用于废水的最终处理，使滤出的水可以进行循环使用。化工废水常用的过滤方法，可以分为综合滤料过滤及微滤机过滤两种方法。综合滤料过滤又称为粒状介质过滤，是采用不同的过滤介质，综合使用进行过滤的方法。一般以卵石作垫层，石英砂、无烟煤、石榴石或矿砂等为滤料，用以滤除细小的悬浮物或乳化油。滤料可分为单层或多层，单层滤料用石英砂；双层滤料上层用无烟煤，底层用石英砂；多层滤料用无烟：噪、石英砂及石榴石。根据进水方式，过滤设备有重力式和压力式滤池两种。微滤机是一种机械过滤装置，其构造包括水平转鼓和金属滤网。转鼓和滤网安装在水池内，水池中设有隔板。转鼓转动的圆周速度为30mmin，滤网为含钼的不锈钢丝织成，孔径有60、35、23肚m等三种。废水通过金属网细孔进行过滤。废水从转鼓的空心轴管，通过金属网孔过滤后进入水池。截留在网上的悬浮物，随转鼓转动到上面时，被冲洗水冲下，收集在转鼓内，随同冲洗水一起，从空心轴出口排出。微滤机的过滤与冲洗过程均为自动进行。离心分离法。废水中的悬浮物借助离心设备的旋转，在离心力的作用下，悬浮物与水分离。离心分离的方式有两种，一种为水力旋转，另一种为机械旋转。水力旋转离心分离所用设备为压力式水力旋流器，又叫旋液分离器，与旋风分离器类似，内管要短得多，锥部长，示意如图63。水力旋流器体积小，处理水量大(生产能力可达1000m0m2)，构造简单，使用方便，但设备费用高，动力消耗较高。采用离心机处理废水，也是一种方案。离心机的转速高，所以分离效率也高，但设备复杂，造价较高。一般只用在小批量的、有特殊要求的难处理的废水治理方面。(2)化学法混凝法。水中的胶体物质，通常带有负电荷，胶状物间相互排斥不能凝聚，多形成稳定的混合液。若水中投加带有相反电荷的电解质(即混凝剂)后，可使废水中胶状物呈电中性，失去稳定性，并在分子引力作用下，凝聚成大颗粒而下沉。常用的混凝剂可以分为三大类：即无机混凝剂(如硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁及其襄，i物等)，有机混凝剂(如十二烷基磺酸钠、硬脂酸钠、油酸钠、十二烷胺乙酸等)，高分子混凝剂(如聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺盐、聚硫脲等)。混凝沉淀处理流程包括投药、混合、反应及沉淀分离几个部分。投药可分为干投与湿投两种，所用设备包括投加和计量两部分。混合形式也可分为两种，一种是通过水泵进行混合，另一种是在混合槽内进行混合，混合槽内装有混合机械?水和混凝剂在昆合槽内进行部分反应，而最后全部完成反应是在反应池内，反应要有足够的时间，一般约2030rnin左右。将废水中生成的絮凝体经过沉淀后，使之与水分离，最终达到水被净化的目的。中和法。利用中和过程处理废水，有时可将酸碱性各异的水加到一起处理既中和，又省去部分酸或碱。酸碱废水中和的方法通常采用投药中和法和过滤中和法。投药中和法常用的碱性药剂是石灰和石灰石，也可以用碳酸钠或液碱。采用C棚可中和任何浓度的酸，在工程上一般采用湿投法，将生石灰消解，配成510浓度的ca(0H)，乳液，用泵送到投配槽，经投加器投入。过滤中和法就是用滤料石灰石或白云石来处理酸性废水。氧化还原法。水中溶解性物质，包括无机物和有机物，可以通过化!学反应将其氧化或还原，使其转化为无害的新物质。氧化法可以处理各种工业废水，特别适用于处理废水中难于生物降解的有机物，如绝大部分农药和杀虫剂，酚、氰化物，以及引起色度、臭味的某些物质，如丹宁、木质素等。常用的氧化剂有氯类和氧类，氯类的氧化剂有气态氯、液态氯、次氯酸钠、漂白粉、二氧化氯等；氧类的氧化剂有空气中的氧、臭氧、过氧化氢以及高锰酸钾等。但要注意化学反应后，生成新的物质是什么，不要前门逐虎后门人狼，造成新的污染。还原法在工程上的应用也很广泛，如铁屑(锌屑)过滤去除重金属离子等。Fe、Zn金属转化为Fe、Zn2时，可作为较强的还原剂，处理含汞、铬、铜等重金属离子废水。电解法。电解法处理废水的优点是：用低压直流电源，不必大量使用化学药品；在常温常压下操作，管理简便；如废水中污染浓度发生变化，可以通过调整电压和电流的方法，保证出水水质稳定；处理装置占地面积不大。但在处理大量废水时电耗和电极钢板的消耗量较大，分离出的沉淀物质不易处理利用。离子交换法。离子交换法是通过离子交换树脂与废水之间发生可逆的离子交换而净化水质的方法。常用的离子交换树脂是人工合成的。离子交换设备有固定床、移动床、流动床等形式。固定床是在离子交换一个周期(交换、反洗、再生、淋洗)中，树脂均固定在床内；移动床则是在交换过程中将部分饱和树脂移到床外再生，过后将再生的树脂送回床内使用；流动床则是树脂处于流动状态下完成上述交换和再生过程。目前在废水处理上，以固定床应用最为广泛。根据水量水质的需要，固定床又可分为单床、多床、复床和混合床等方式。离子交换法的优点在于可以对多种金属离子能有效地回收利用，废水中的微量有害物哽可以浓缩处理，处理后水质好，可回用；其不足之处在于废水的预处理要求高，操作管理技术性强，树脂的再生液需要妥善处理。以低负荷运行，继续氧化甚至消化经A级处理后残留于污水中的有机物，最终出水水质往往能达到延时曝气的水平。图66为两段曝气系统示意图。延时曝气法。延时曝气即长时问曝气的活性污泥法，或称完全氧化法。这种方法曝气时问长，负荷低，一般有硝化作用发生，有机物去除率高，污泥产量少，适用于小型污水处理厂和出水质要求高的地方。延时曝气一般都是普通曝气，氧化沟可视为一种特殊的延时曝气法f完全混合曝气法。完全混合曝气法的特点是使曝气池中的废水、空气及回流污泥进，二充分均匀的混合，使池中各点的水质情况基本上相同。这样在池内各点的需氧量也是均Z的。常用的完全昆合曝气法是加速曝气法，它是将曝气和沉淀两个池子合建成为一个池子自：方法，即建成曝气沉淀池。加速曝气池为曝气和沉淀两部分合建而成，故占地面积小，回征用活性污泥可自动回流至曝气面，不需输送污泥设备。但是沉淀效果稍差，使出水中有机#含量高，影响出水水质。g纯氧活性污泥法。通称UN0x法。用纯氧通人曝气池，时间缩短一半，而混合悬浮物浓度(MLSS)为普通曝气的两倍。且排气量少，臭味少，剩余污泥少，占地小，可以处莲废水中有机物波动幅度大和浓度高的废水。h间歇活性污泥法。又叫序列法(SRB法)，通常分进水，曝气，静止，排清液和闲置五个阶段。兼有好氧法和厌氧法二者之优点，适于处理水量小而对出水要求高的场合。生物膜法。生物膜法是另一种好氧生物处理方法。该法是通过生长在填料或盘面等表面的生物膜对水中的有机物进行吸附和氧化分解，达到处理废水的目的的方法。这是一辛高效、可靠的废水净化处理方法，特别是一些难以处理的工业废水，往往求助于该法。它在眨工废水的处理中应用广泛。生物膜法的主要构筑有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化池等a普通生物滤池。普通生物滤池一般呈圆形、方形或矩形，由滤料、池壁、排水及芒水系统组成，废水通过布水器均匀将废水分布在滤料表面，沿覆盖在滤料表面的生物膜注气，缺点是转盘材料造价高，机械转动部件容易损坏，投资较高。目前国内主要用于处理水量不大，而含有机物浓度较高的场合：d生物接触氧化池。生物接触氧化池也是一种生物膜法，它是在生物氧化池内装填一定数量的填料，在填料上挂上生物膜，在氧化池内供应充分的氧气，通过生物氧化作用，降辞废水中的有机物。生物接触氧化法一般适合于低浓度有机废水，为防止堵塞，在设计时还耍采取反冲洗措施。厌氧处理方法。该方法是在无氧条件下，利用厌气微生物作用，主要是厌气菌的作羽，来处理废水中的有机物。原先主要用于消化污泥，近十几年来发展到处理高浓度有机废水。同好氧处理相比较，厌氧处理具有节省费用，且可回收能源的优点。常见的厌氧处理方法有普通消化池、厌氧接触氧化、厌氧生物滤池及上流式厌氧污泥床等。普通消化池效率低，所以主要用于城市污水的污泥消化。厌氧接触氧化工艺，其消化池为普通消化池，在消化池后设置一个沉淀池，并将沉淀池哀部的污泥回流至消化池，清液由沉淀池上部溢出。厌氧生物滤池是在反应器内装有填料，废水从底部进入反应器。在填料上通过培养生长了大量厌氧生物膜，在大量微生物的作用下，将有机物转化为甲烷与二氧化碳等，从上部排出。反应器中的生物膜不断新陈代谢，自身更新，脱落的生物膜从出水中排出。因此在厌氧主物滤池后应设置沉淀池，用以分离生物膜和悬浮物。由于在反应器内填料上附着生物膜，因而生物的停留对问长，污泥不易流失。且在装置内各种不同的微生物可自然固定分层，易使各类微生物得到最佳环境与平衡，微生物活性高，处理效率高。所用的填料，可以是乱石、炉查、瓷环、软纤维填料、波纹填料等。总体上看，厌氧生物滤池适于处理各种浓度和不同水温的有机废水，特别适合处理溶解性有机废水。但为了防止堵塞，更适合于处理较低浓度的废水。上流式厌氧污泥床是目前应用最为广泛的一种厌氧生物处理装置，它具有工艺效率高，处理效果良好的特点，特别适合于处理高浓度有机废水，如图67。在反应器的底部装有大量的厌氧污泥，废水从器底进入，在穿过污泥层时进行有机物与微生物的接触。产生的生物气附着在污泥颗粒上，使其悬浮于废水中，形成下密上疏的悬浮污泥层。气泡聚集变大脱离污泥颗粒而上升，能起一定的搅拌作用。有些污泥颗粒被附着的气泡带到上层，撞在三相分离器上使气泡脱离，污泥固体又沉降到污泥层，部分进入澄清区的微小悬浮固体也由于静沉作用而被截留下来，滑落到反应器内。3废水治理流程简述通常把废水治理流程分为四大板块下，依靠生物膜吸附并氧化废水中的有机物，氧气由通过滤料的气流供给。布水系统有固定式和旋转式两种。滤料多为碎石、炉渣、焦炭等。滤床高度一般为2m左右。普通生物滤逛的优点是净化效果好，主要缺点是水力负荷低，占地面积大，而且容易堵塞。b塔式生物滤池。外形呈塔式，高约24m，直径一般与高度的比例为1：6l：8。滤参沿塔体高度分层装设，形似板式塔或分段填料塔，每层充填高度不大于2m，底部设格橱以承担滤料的质量。目前广泛使用塑料蜂窝及波纹板等滤料，塔底有0406m空间，周蚕留有通风孔。它的优点是占地面积小，运行管理方便。c生物转盘。生物转盘又称为浸没式生物滤池，是从传统生物滤池演变、发展而来自；不同的是以一系列转动盘片代替固定的滤料。圆盘片通常由质轻和表面积大的塑料等组成盘片按一定距离排列并固定在一根横轴上，借电动机使之缓慢旋转，圆盘一半浸入废水处理槽、一半敞露在大气中，在处理废水时转盘可逐级串联形成多级转盘。生物转盘法与活性污泥法比较，有操作简单，剩余污泥脱水容易，机械设备较简单等废水预处理细化为均化分均量，均质和均化(均质、均量)预处理通常采用物理分离的方法，或用化学沉淀法或其它易行的方法，加以处理。这种处理方法适合于一般的工厂或较小的厂，预处理后由泵站送往二级处理或几个厂联合进行集中处理。废水二级处理通常是将废水集中处理，使用化学、物化和生物方法，详细方法已如前述。在处理时，采取处理和利用相结合的原则，首先考虑利用，进行优化设计达到先进、环保、节能、经济和安全。无论是废水的预处理，还是二级、三级处理，仍有一些杂质，污泥必须进行再处理，这就是二次污染物的处理，通常将这些转化为资源，万不得已则采用无害化手段，加以处理。具体可参阅“废渣”的处理方法。第三节废气治理一、废气特征与分析1废气特征及污染指标化工废气中所含污染物种类众多，按其存在状态分为气溶胶污染物和气态污染物两_r=类：(1)气溶胶类似污染。气溶胶污染物指气体与悬浮于其中的极细小的固体颗粒或液滴芝成的体系。按其物理性质，又可分为以下几种：粉尘指悬浮于气体中的细小固体粒子。其粒径通常为l一200舯，较大粒径的夥匿在重力作用下易沉降，而较小的则在空气中悬浮，极小的是气溶胶。烟尘通常指燃烧过程中由于熔融物挥发而形成的固体冷凝物，以及热气流带起的飞灰。其粒径范围为0011脚，它们在空气中沉降非常缓慢。液滴指在静止条件下可沉降，在紊流条件下能保持悬浮状态的细小液体粒子。主要粒径范围在200脚以下。雾指气体中液滴的悬浮体的总称，雾中液滴的粒径在01一lO伽。烟雾指大气中形成的自然雾与人为排出的烟气的混合体，它们在一定条件下可发生化学反应，形成化学组成不同的另一种烟雾。如光化学烟雾等。(2)气态污染物。污染源产生的气体状态污染物种类繁多，其对人体的危害程度取决于污染物的化学性质。气体污染物主要有：硫氧化物；氮氧化物；氧化物；卤化氢；碳氢化合物；臭氧等。上述各类污染物中，从污染源直接排人大气的污染物，称为一次污染物。当大气中污染物之间及污染物与大气某些成分之间进行物理、化学或光化学反应时而生成的污染物，称为二次污染物。化学工业所排放的大气污染物主要有：二氧化硫(S02)、氮氧化物(N0。)、氟化氢(HF)、氯气(C12)、氯化氢(HCl)、碳氢化合物(C。H。)，各种有机的和无机的气体、粉尘等。上述污染物的来源见表63。表63化学工业中常见大气污染物的主要来源污染物来源二氧化硫氮氧化物氯气、盐酸氟化氢、四氟化硅、氟碳化合物氰化氢乙烯、丙烯氨烷基铅氯丁二烯、苯乙烯硫化氢、硫醇溶剂(芳烃、有机化合物)光气甲醛及其它有机化合物硫酸厂、染料厂、石油化工厂、其它以硫酸为原料的化工厂磷酸厂、硝酸厂、染料厂、火炸药厂、合成纤维厂氯碱厂、石油化工厂、农药厂、其它以氯气或盐酸为原料的厂磷肥厂、黄磷生产、氟塑料生产有机玻璃厂、丙烯腈厂石油裂解厂、聚烯烃厂合成氨及氮肥厂、石油化工厂烷基铅制造厂橡胶厂、石油化工厂石油化工厂石油化工厂、火炸药厂光气及聚亚氨基酸酯生产石油化工厂2废气污染物监测与分析常见的废气污染物测试项目及其适用的化学分析、仪器分析方法分别列于表64、表65。表64废气污染物测试项目及其常用化学分析方法污染气体分析方法S02S03SO，H1SNqN0。HCNN地oC0C12HClCOcl2P心HF粉尘品红一甲醛比色法、碘量法、盐酸副玫瑰苯胺比色法氯化钡比浊法酸量法、胂偶氮法、氯醌酸钡比色法碘量法、硫化银比色法、亚甲基蓝比色法、一(1一萘基)乙二胺盐酸盐比色法对氨基苯磺酸吸收比色法氨水吸收对氨基苯磺酸胺吸收比色法、氧化铝干吸收测定法吡啶一吡唑啉酮比色法、毗啶盐酸联苯胺比色法吲哚百里酚比色法、碘化汞钾比色法碘化钾法、硫酸亚铁铵法、丁子香酚法亚酮吸收法、对磺酸苯甲酸银法联邻甲苯胺比色法、甲基橙比色法、二乙基对苯二胺比色法硫氰酸汞比色法、硝酸银比浊法苯胺光度法、二苯卡巴肼铜比色法硝酸银试纸比色法、铜蓝比色法锆一二甲酚橙间接比色法、镧一茜素络合直接比色法、茜素磺酸锆比色法自然沉降法、滤膜法表65大气污染监测适用的仪器分析方法污染物仪器分析方法粉尘透明光度计、过滤式重量测定计、望远镜式烟气浓度计SO，溶液电导率法、火焰光度计法、气相色谱法、红外线分析法、分光吸收光度法、质谱法、离子电极法、库仑滴定法N0。化学发光法、非分散红外法、紫外吸收法、分光吸收光度法、控制电位电解法、离子电极法、质谱法C0、Cq气相色谱法、质谱法、非分散红外法、氢焰离子化检测器、红外线发光法、紫外线光度法烃类气相色谱法、红外气体分析法、紫外分光光度法、质谱法C12直接吸光光度法、电流测定法HF荧光光度法、离子电极法N坞分光光度法03化学发光法、紫外吸收法、分光光度法、气相色谱法、质谱法、电位滴定法HCl吸收光谱法、溶液电导率法金属粉尘、汞蒸气等原子吸收分光光度法、x射线荧光光谱法、发光分光光度法、极谱法、质谱法、分光吸收法有机物气相色谱法(火焰光度检定器、火焰离子化检测器)，吸收光谱法大气污染分析领域的广泛复杂不亚于水质分析，其中烟尘分析是大气污染检测中首屈一指的课题，通常测定烟尘只要求测定粉尘量及其浓度，而不包括分析其化学成分。二、废气处理技术1废气处理基本方法废气处理技术基本上可以分为分离法和转化法两大类。分离法是利用外力等物理方法将污染物从废气中分离出来；转化法是使废气中污染物发生某些化学反应，然后分离或转化为其它物质，再用其它方法进行净化。对于烟尘、雾滴之类的颗粒状污染物，可利用其质量较大的特点，用各种除尘器、除雾器使之从废气中分离出去。对于气态污染物，利用其不同的理化性质，采用冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化转化等方法进行净化处理，如表66所示。表66废气净化方法净化方法可净化污染物备注分离法气固分离机械力除尘湿式除尘过滤除尘静电除尘lObm以上烟尘5m