受污染水源的水处理.ppt

受污染水源水处理,第十组曲琳珺,重金属污染,主要来源于采矿和冶炼过程、工业废弃物、制革废水、纺织厂废水、生活垃圾（如电池、化妆品）。这些重金属对人、畜有直接的生理毒性。,重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使其有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度及存在的价态和形态，即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。,重金属废水处理的方法有很多，可分为两大类：一类是使溶解性的重金属转变为不溶或者难溶的金属化合物，从而将其从水中除去。另一类是在不改变重金属化学形态的情况下进行浓缩分离，例如反渗透法、电渗析法、离子交换法、蒸发浓缩法等。,处理方法,1.氢氧化物沉淀法。该方法是通过向重金属废水投加碱性沉淀剂(如石灰乳、碳酸钠液碱等)，使金属离子与轻基反应，生成难溶的金属氢氧化物沉淀，从而予以分离的方法。2.硫化物沉淀法。该方法是通过向废水中投加硫化剂，使金属离子与硫化物反应，生成难溶的金属硫化物沉淀从而得以分离的方法。硫化剂可采用硫化钠、硫化氢或硫化亚铁等。此法的优点是生成的金属硫化物的溶解度比金属氢氧化物的溶解度小，处理效果比氢氧化物沉淀更好，而且残渣量少，含水率低，便于回收有用金属。缺点是硫化物价格高。,3.还原法。该方法是通过向废水中投加还原剂，使金属离子还原为金属或低价金属离子，再投加石灰使其成为金属氢氧化物沉淀从而得以分离的方法。还原法可用于铜、汞等金属离子的回收，常用于含铅废水的处理。4.离子交换法。离子交换法是利用离于交换剂的交换基团，与废水中的金属离子进行交换反应，将金属离子置换到交换剂上予以除去的方法。用离子交换法处理重金属废水，如Cu2+、Zn2+、Cd2+等，可以采用阳离子交换树脂；而以阴离子形式存在的金属离子络合物或酸根(HgCl2-、Cr2O72-等)，则需用阴离子交换树脂予以除去。,5.铁氧体法。铁氧体是由铁离子、氧离子以及其它金属离子所组成的氧化物，是一种具有铁磁性的半导体。采用铁氧体法处理重金属废水是根据铁氧体的制造原理，利用铁氧体反应，把废水中的二价或三价金属离子，充填到铁氧体尖晶石的晶格中去，从而得到沉淀分离的方法。6.电解法。电解法是利用电极与重金属离子发生电化学作用而消除其毒性的方法。按照阳极类型不同，将电解法分为电解沉淀法和回收重金属电解法两类。电解法设备简单、占地小、操作管理方便、而且可以回收有价金属。但电耗大、出水水质差、废水处理量小。,7.膜分离方法。该方法是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，在不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法。膜分离法包括反渗透法、电渗析法、扩散渗折法、液膜法和超滤法等。8.吸附法。该方法是利用吸附剂将废水中的重金属离子除去的方法。吸附法由于占地面积小、工艺简单、操作方便、无二次污染，特别适用于处理含低浓度金属离子的废水。,有机污染,主要是指由城市污水、食品工业和造纸工业等排放含有大量有机物的废水所造成的污染。这些污染物在水中进行生物氧化分解过程中，需消耗大量溶解氧，一旦水体中氧气供应不足，会使氧化作用停止，引起有机物的厌氧发酵，散发出恶臭，污染环境，毒害水生生物。,物理法处理包括重力沉降法、混凝澄清法及浮力上浮法等。在重力的作用下使悬浮液中的密度大于水的悬浮固体下沉，从而与水分离的方法称为重力沉降法。混凝澄清法是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体，从而打破胶体粒子的稳定性，达到从水体中去除的目的。浮力上浮法是借助于水的浮力，使水中不溶解的污染物浮出水面，然后用机械加以刮除的方法。,生物法处理废水的生物处理是污水处理的基本核心，其基本原理是通过微生物的代谢作用将废水中的有机物一部分转变为微生物细胞物质，另一部分转变为比较稳定的无污染或污染极小的化学物质(无机物或简单有机物)。生物处理的主要作用者是微生物，根据生化反应中对氧气的需求与否，可将污水生物处理过程分为好氧生物处理和厌氧生物处理，好氧生物处理必需充分供应微生物生化反应的所需的溶解氧，最终将水中有机物彻底氧化成CO2和水等；而厌氧生物处理过程则必需隔绝与氧气的接触，最终处理的产物是CH4和CO2等。,化学法处理采用化学方法处理水中的污染物方法很多，根据水中污染物的具体特征又可分为中和法，利用酸碱药剂将废水从酸性或碱性调整到中性附近的一类处理方法；化学沉淀法，通过向水体中投加某些化学药剂(沉淀剂)，与废水中溶解态的化学物质发生直接反应，形成难溶的固体生成物，然后进行固液分离，从而去除水中污染物；氧化还原法，通过添加化合物的氧化还原反应，把水中有毒有害的污染物转化成无毒或微毒污染物；化学消毒法，利用消毒剂或其它消毒手段，杀灭水中致病微生物。,物理化学法处理物理化学处理方法包括吸附法，主要是指利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能，去除污水中多种污染物的过程；离子交换法，利用固相离子交换剂功能基团所带的可交换离子，与解除交换剂的溶液中的同性离子进行交换反应，以达到离子的置换、分离、去除、浓度等目的；膜分离法，利用特殊的薄膜对液体中的成分进行学者性分离的技术，包括扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、液体膜渗析、隔膜电解技术等。,水体感官污染,（1）色泽变化（2）浊度变化（3）泡状物（4）臭味,氯脉冲法设备的冷却水中常用添加大量次氯酸纳(即加入大量氯)的方法控制生物污染。荷兰阿纳姆国际能源公司的KEMA公司已掌握了一种使用氯的新方法即使用氯脉冲。次氯酸钠是一种优良的冷却水系统的抗生物污染剂，但是采用脉冲氯化系统，只用常法所需用的氯的几分之一就能控制斑纹贝的移生。除了节省费用外，少用氯就等于减少对水生环境的影响。脉冲氯化法的原理基于已知氯化后,恢复生长繁衍需要一定时间，所以氯间歇地以短脉的形式添加，其抑制的效果与始终保持使水氯化的效果基本上相同。,预处理过滤器荷兰国家研究实验室正在研制防止生物污染的生产用水预处理过滤器，用于去除水中有利于引起生物污染的营养物质。正在重点开发循环冷却水系统和反渗透膜过滤系统。将试验两种过滤器，一种是生物过滤器，另一种是物理化学过滤器。前一种过滤器是使生物质积聚在过滤器中而不积聚在生产设备内。物理化学过滤器则是利用吸附作用除掉过滤营养物质。,使用电极阿塞拜疆Zeta公司设计电极，利用静电作用分散矿物质和有机胶体来控制微生物。此法与化学生物剂处理法相比，可大大减少处理费用。发生生物污染，必定要有一个起始附着阶段，在此阶段微生物和胶体粒子粘附到膜或其它表面。防止生物污染正是要瞄准这一阶段。使用的电极是一电容器的阴极和一作为阳极的接地金属管或容器。电极增加胶体表面的电荷，防止其成核，附着到润湿的设备表面，从而防止结垢。棒状电极使水中所含胶体粒子处于强静电场中使其不能汇合成生物膜或生物污垢附着于设备或管道表面。电极还可用于除去已有的生物膜或生物污垢。,水体油污染,油类系指任何类型的油（矿物油和动植物油等）及其炼制品（汽油、柴油、机油、煤油等）、油泥和油渣等。所谓水体油污染是指油类通过不同的途径进入水体环境而造成的污染。含油废水是指：含有脂（脂肪酸、皂类、脂肪、蜡等）及各种油类（矿物油、动植物油）的废水。含油废水的特点是COD、BOD高，有一定的气味和色度、易燃、易氧化分解，一般比水轻、难溶于水。,水体油污染治理方法按处理方法的原理，分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。物理法分为重力分离法、粗粒化法、过滤法、膜分离法，具体方法有隔油池、去油罐、过滤罐、粗粒化罐、油分离器、气体浮选器等；化学法分为化学破乳，化学氧化法（空气氧化法、臭氧氧化法、氯氧化法、双氧水氧化法、Fenton试剂氧化法、KMnO4氧化法、K2FeO4氧化法等），光化学氧化法；物理化学法有气浮浮选法、吸附法、磁吸附分离法、电化学法；生物化学法有好氧活性污泥法、接触氧化法、厌氧法、氧化塘法等。以下简单介绍几种方法：,化学絮凝法常用的无机絮凝剂是铝盐和铁盐，近年来出现的无机高分子凝聚剂，如聚硫酸铁、聚氯化铝等，具有用量少、效率高的特点，而且使用时最优pH也较宽。虽然无机絮凝剂法的处理速度快，装置比盐析法小，但药剂较贵，污泥生成量多。使用有机高分子凝聚剂，即用阳离子型高分子絮凝剂季胺化聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺等对由十二烷基磺酸钠等阴离子表面活性剂稳定的水乳状液进行絮凝处理，去除率达到99.15%以上，且污泥颗粒大而密实，但由于其药剂成本较无机絮凝剂高，目前有机高分子絮凝剂在含油废水处理方面仍然主要是用作其他方法的辅助剂。如何将有机与无机絮凝剂通过多种方法进行复合，以提高处理效率并降低处理成本是值得研究的课题。,化学氧化法化学氧化技术常用于废水生物处理的前处理。在催化剂作用下，用化学氧化剂如臭氧、Fenton试剂等处理有机废水以提高其可生化性，或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化。在化学氧化法中，超临界水氧化技术是近年来迅速发展起来的废水氧化技术，是一种快速、高效去除废水中有毒、有害有机化合物的方法。一些用其他方法不能有效除去的污染物，用此法能够处理到环境可接受的程度。超临界水中的氧化反应能有效去除废水中的油分，反应时间、反应温度是影响油去除率的重要因素。但高压反应器存在比较严重的腐蚀问题，这也是超临界水氧化技术工业化需要解决的主要障碍之一。用光催化氧化去除废水中油分取得了良好的效果，但降低处理成本是急需解决的问题。,电化学法电化学法包括电解氧化法、电解还原法、电解絮凝吸附法和电解浮上法。电絮凝法具有处理效果好、占地面积小、操作简单、浮渣量相对较少等优点，但是它存在阳极金属消耗量大、需要大量盐类作辅助药剂、耗电量高、运行费用较高等缺点。值得注意的是，为节省优质金属材料，许多研究工作采用不锈钢等作筐形电极，在筐内填充由金属加工中产生的铁屑等废料作为溶解性阳极。但金属屑之间的电接触破坏和金属屑孔被水解产物堵塞，从而导致电阻很快增加。对此，虽有不少研究，但改进效果并不理想，较难用于实际。,气浮法气浮技术是国内外含油废水处理中广泛使用的一种水处理技术。目前采用的主要是加压溶气浮选法。因为空气微泡由非极性分子组成，能与疏水性的油结合在一起，带着油滴一起上升，上浮速度可提高近千倍，所以油水分离效率很高。该方法主要用于不含表面活性剂的分散油的分离。若在含油废水中加入絮凝剂，则加压溶气浮选法对油的分离效果还会提高。目前该法已被广泛应用于油田废水、石油化工废水、食品油生产废水等的处理，工艺较为成熟。,膜分离法膜分离法是在近20年迅速发展起来的新型分离技术。传统的含乳化油废水的处理方法常辅以电解、絮凝等先行破乳过程，能耗和物耗较大。而膜法处理含乳化油废水，一般可不经过破乳过程，直接实现油水分离。并且在膜法分离油水过程中，不产生含油污泥，浓缩液可焚烧处理；处理量和水质较稳定，不随进水中油浓度波动而变化，一般只需压力循环水泵，设备费用和运转费用低，特别适合于高浓度乳化油废水的处理。,吸附法该法适于深度处理废水中的微量油，一般费用较高，但可大大提高水体的质量。吸附剂可分为3类：炭质吸附剂、无机吸附剂和有机吸附剂。最常见的吸附剂是活性炭，它不仅对油有很好的吸附性能，而且能同时有效地吸附废水中的其他有机物，对油的吸附容量一般为3080mg/g，但成本高，再生困难