第六章 水环境污染及其防治2

1 6 5水环境污染防治 6 5 1水污染防治的原则进行水污染防治 根本原则是将防 治 管三者结合起来 防 是指对污染源的控制 治 是指必须对污 废 水进行妥善的处理 管 是指对污染源 水体及处理设施的管理 2 6 5 2污水处理技术 1 物理处理法 通过物理作用 以分离 回收污水中不溶解的呈悬浮物状态污染物质 包括油膜和油珠 的污水处理法 根据物理作用的不同 又可分为重力分离法 离心分离法和筛滤截流法 重力分离法的处理单元有沉淀 上浮 气浮 浮选 等 相应使用的处理设备是沉砂池 沉淀池 除油池 气浮池及其附属装置等 离心分离法本身就是一种处理单元 使用的处理装置有离心分离机和水旋分离器等 筛滤截流法有截留和过滤两种处理单元 前者的设备有隔栅 筛网 后者有砂滤池和微滤池 3 6 5 2污水处理技术 2 化学处理法 通过化学反应和传质作用来分离 去除废水中呈溶解 胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的污水处理法 沉淀法 加入化学物质 发生化学反应生产难溶于水的沉淀物以降低水中溶解度的方法 如石灰法 硫化物法和钡盐法 可以除去重金属 氰化物等 混凝法 向污水中加入混凝剂 使污水中的胶体颗粒失去稳定性 凝聚成大颗粒而下沉 可以除去分散的固体颗粒乳状油及胶体物质等 4 6 5 2污水处理技术 中和法 向酸性废水中加入碱性物质 如石灰 或者向碱性废水中加入酸性物质 如CO2 使废水变为中性的方法 氧化还原法 利用高锰酸钾 液氯 臭氧等强氧化剂或电极的阳极反应 将废水中的有害物质氧化分解为无害物质 利用铁粉等还原剂或电极的阴极反应 将废水中的有害物质还原为无害物质的方法 如臭氧氧化法对污水进行脱色 杀菌和除臭 还原法处理含铬废水等 5 6 5 2污水处理技术 3 物理化学法液 液萃取法 将与水不混溶的溶剂投入到废水中 是废水中的溶质溶于溶剂中 利用溶剂与水的密度差别 将溶剂分离出来 在利用溶质与溶剂的沸点差将溶质蒸馏回收 再生后的溶剂可以再生使用 吸附法 利用多孔性的固体材料吸附污水中的一种或者多种污染物质 离子交换法 利用离子交换剂的离子交换作用置换污水中的离子态污染物质的方法 6 6 5 2污水处理技术 膜分离技术 电渗析法 在外加直流电场的作用下 阴 阳离子交换膜对水中离子有选择性透过性 使一部分溶液中的离子迁移到另外一部分溶液中去 从而达到浓缩 钝化 分离的目的 反渗透法 利用半透膜 在一定的外加压力下 水分子透过膜 水中的污染物质 溶质 被膜截流 达到处理污水的目的 7 6 5 2污水处理技术 4 生物法 1 好氧生物法 在有氧的条件下 借助于好氧菌的作用来进行的方法 包括活性污泥法和生物膜法 好氧生物处理时 一部分被微生物吸收的有机物氧化分解成简单无机物 如有机物中的碳被氧化成二氧化碳 氢与氧化合成水 氮被氧化成氨 亚硝酸盐和硝酸盐 磷被氧化成磷酸盐 硫被氧化成硫酸盐等 同时释放出能量 作为微生物自身生命活动的能源 另一部分有机物则作为其生长繁殖所需的构造物质 合成新的原生质 8 6 5 2污水处理技术 2 厌氧生物法 在无氧的条件下 利用厌氧微生物的作用分离污水中的有机物 达到净化水的目的 有机物的厌氧分解过程分为两个阶段 在第一阶段中 发酵细菌 产酸细菌 把存在于废水中的复杂有机物转化成简单有机物 如有机酸 醇类等 和CO2 NH3 H2S等无机物 在第二阶段中 首先由与甲烷共生的产氢产乙酸细菌将简单有机物转化成氢和乙酸 再由甲烷细菌将乙酸 以及甲醇 甲酸和甲胺 CO2和H2转化成CH4和CO2等 厌氧分析过程中 由于缺乏氧作为氢受体 因而对有机物分解不彻底 代谢产物中包括众多的简单有机物 9 10 6 5 2污水处理技术 活性污泥法就是以含于废水中的有机污染物为培养基 在有溶解氧的条件下 连续地培养活性污泥 再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中有机污染物 普通的活性污泥法处理系统由以下几部分组成 11 6 5 2污水处理技术 1 曝气池在池中使废水中的有机污染物质与活性污泥充分接触 并吸附和氧化分解有机污染物质 2 曝气系统曝气系统供给曝气池生物反应所必需的氧气 并起混合搅拌作用 3 二次沉淀池二次沉淀池用以分离曝气池出水中的活性污泥 它是相对初沉淀池而言的 初沉淀池设于曝气池之前 用以去除废水中粗大的原生悬浮物 悬浮物少时可以不设 4 污泥回流系统这个系统把二次沉淀池中的一部分沉淀污泥再回流到曝气池 以供应曝气池赖以进行生化反应的微生物 5 剩余污泥排放系统曝气池内污泥不断增殖 增殖的污泥作为剩余污泥从剩余污泥排放系统排出 12 6 5 2污水处理技术 生物膜法和活性污泥法一样同属于好氧生物处理方法 但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来净化有机物的 而生物膜法是依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物的 因而这种方法亦称为生物过滤法 13 6 5 2污水处理技术 生物膜净化废水的原理 生物膜呈蓬松的絮状结构 微孔表面积大 具有很强的吸附能力 微生物以吸附和沉降于膜上的有机物为营养料 增殖的生物膜脱落后进入废水 在二次沉淀池中被截流下来 成为污泥 如果有机物负荷比较高 生物膜对吸附的有机物来不及氧化分解时 能形成不稳定的污泥 这类污泥需要进行再处理 其处理水的NO3 可在2mg L左右 BOD5去除率为60 90 若负荷低 废水经过处理后 BOD5可以降解到25mg L以下 硝酸盐含量在10mg L以上 14 6 5 3污水处理系统 流程 废水的性质非常复杂 往往需要将几种单元处理方法联合成一个整体 并合理配置其主次关系和前后次序 才能够达到处理要求的程度 1 一级处理 主要是去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物 调节废水的pH值 减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的处理方法 一级处理后一般达不到排放要求 BOD去除率一般只有30 常用的方法是筛滤法 格栅 筛网 和沉淀法 一级处理的沉淀池通常称为初级沉淀池 上浮法 预曝气法 15 6 5 3污水处理系统 流程 2 二级处理 污水通过一级处理后再加处理 用以除去污水中大量有机污染物 是污水进一步净化的工艺过程 二级处理的主要任务是大幅度地去除污水中呈胶体和溶剂状态的有机污染物质 常采用生物法 去除BOD可达90 以上 处理后水的BOD含量可降至20 30mg L 一级排放标准为20 二级为20 60 一般都能达到排放标准 16 6 5 3污水处理系统 流程 3 三级 深度或高级 处理为进一步去除二级处理未能去除的污染物质 其中包括微生物未能降解的有机物或氮磷的可溶性无机物 采用的方法主要有化学絮凝 过滤等 完善的三级处理由除磷 除氮 除有机物 主要是难降解有机物 除病菌和病原菌 除悬浮物和矿物质等 17 6 5 3污水处理系统 流程 18 6 5 4污泥处理 利用与处置 污泥来源 沉砂池中的沉渣 初沉池中的沉淀物在处理过程中产生的 如化学沉淀污泥与生物化学法产生的活性污泥或生物膜污泥的成分 含有很多有毒物质如病原微生物 寄生虫卵和重金属离子等 也可能含有可利用的物质如植物营养素 氮 磷 钾 有机物 19 6 5 4污泥处理 利用与处置 1 污泥的脱水与干化二次沉淀池排出的剩余污泥一般先在浓缩池中静止沉降 使泥水分离 污泥在浓缩池内静止停留12 24h 可使含水率降至97 体积缩小为原污泥体积的1 30 污泥进行自然干化 或称晒泥 是借助于渗透 蒸发与人工撇除等过程而脱水的 一般污泥含水率可降至75 左右 使污泥体积缩小很多倍 污泥机械脱水是以过滤介质 多孔性材料 两面的压力差作为推动力 污泥中的水分被强制通过过滤介质 滤液 固体颗粒被截流在介质上 滤渣 从而达到脱水的目的 常采用的脱水机械有真空过滤脱水 压缩脱水 离心脱水机等 可使污泥的含水率降至70 80 20 6 5 4污泥处理 利用与处置 2 污泥消化 污泥的厌氧消化将污泥置于密闭的消化池中 利用厌氧微生物的作用 使有机物分解 这种有机物厌氧分解的过程称为发酵 由于发酵的最终产物是沼气 污泥消化池又称沼气池 当沼气池温度为30 35 时 正常情况下1m3污泥可产生沼气10 15m3 其中甲烷含量大约为50 左右 沼气可用作燃料和制造甲烷等的化工原料 21 6 5 4污泥处理 利用与处置 污泥好氧消化利用好氧和兼氧菌 在污泥处理系统中曝气供氧 微生物分解生物可降解有机物 污泥 及细胞原生质 并从中获取能量 近年来 人们通过实践发现污泥厌氧消化处理工艺的运行管理要求较高 处理构筑物要求密封 容积大 数量多而且复杂 所以认为污泥厌氧消化法适用于大型污水处理厂污泥量大 回收沼气量多的情况 污泥好氧消化法设备简单 运行管理