污水的三级处理讲义

1、 污水的三级处理v过滤v气浮v离子交换v膜分离法过滤一、过滤机理1、阻力截留2、重力沉降3、接触絮凝二、快滤池的构造及工作过程（1）构造（2）工作过程过滤过程：反冲洗过程： 三、滤料和承托层三、滤料和承托层 1、滤料 要求：有足够机械强度； 有足够化学稳定性； 有一定颗粒级配和适当空隙率。 2、承脱层：天然卵石或碎石四、快滤池的冲洗四、快滤池的冲洗 目的：清除滤料中截留的污物，使滤池恢复工作能力。 方法：水流冲洗。1、滤层膨胀率和冲洗强度（1）滤层膨胀率（2）冲洗强度 单位面积滤层上所通过的冲洗流量称为冲洗强度。2、配水系统（1）大阻力配水系统（2）小阻力配水系统3、冲洗水的供应冲洗水泵供给：

2、投资省、操作麻烦，耗电大；高位水箱供给：造价高、操作简单，耗电较少。4、排水设备 及时将冲洗废水排出，使冲洗水均匀分布在滤料面积上。五、快滤池的设计 f=q/v f滤池总面积m2 q设计流量m3/h v设计滤速m/h每个滤池面积：f=f/n n滤池个数。六、管廊布置 集中布置滤池的管渠、配件及法门的场所称为管廊。 布置形式：气浮作用：作用：去除比重和水差不多的悬浮物质。方法：方法：向水中加入空气，使空气以高度分散的微小气 泡形式将水中悬浮颗粒载浮于水面。 基本条件：基本条件：必须向水中提供足够量的细微气泡；必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态；必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。 有了上述这三

3、个基本条件，才能完成浮上处理过程，达到污染物质从水中去除的目的。 （一）原理必要条件：污染物必须黏附在气泡上。接触角（二）气浮设备类型1、布气气浮设备(1)叶轮气浮设备(2)射流式空气扩散装置 2、加压溶气气浮设备（1）全部加压溶气气浮）全部加压溶气气浮（2）部分加压溶气气浮）部分加压溶气气浮 （3）回流加压溶气气浮）回流加压溶气气浮（三）压力溶气浮上法系统的组成1、压力溶气浮上法系统的组成与主要工艺参数 (1)压力溶气系统 压力溶气系统包括加压水泵、压力溶气罐、空气供给设备 (空压机或射流器)及其他附属设备。 加压水泵的作用是提升污水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐，其压力的选择应考虑溶气

4、罐压力和管路系统的水力损失二部分。（1）溶气系统（三）压力溶气浮上法系统的组成（三）压力溶气浮上法系统的组成(2)空气释放系统 由溶气释放装置和溶气水管路组成。由溶气释放装置和溶气水管路组成。 常用的溶气释放装置有减压阀、溶气释放喷嘴、释放器等。 (3)气浮池 常用的气浮池有平流式和竖流式二种。 气浮池离子交换离子交换剂的分类、组成及结构离子交换剂的分类、组成及结构1 1、分类、分类按母体材质分为：无机和有机两大类。按母体材质分为：无机和有机两大类。按其他分类按其他分类 2 2、组成和结构、组成和结构离子交换树脂的命名和型号离子交换树脂的命名和型号 1 1、命名、命名 2 2、型号、型号 离子

5、交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成，第一位数字离子交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成，第一位数字代表产品的分类，第二位数字代表骨架的差异，第三位数字为代表产品的分类，第二位数字代表骨架的差异，第三位数字为顺序号用以区别基因、交联剂等的差异。顺序号用以区别基因、交联剂等的差异。离子交换树脂的性能离子交换树脂的性能物理性能物理性能1 1外观外观 常用凝胶型离子交换树脂为透明或半透明的珠常用凝胶型离子交换树脂为透明或半透明的珠体，大孔树脂为乳白色或不透明珠体。优良的树脂体，大孔树脂为乳白色或不透明珠体。优良的树脂圆球率高，无裂纹，颜色均匀，无杂质。圆球率高，无裂纹，颜色均匀，无杂质。 2 2粒度粒度

6、 一般树脂粒径一般树脂粒径0.30.31.2mm1.2mm有效粒径（有效粒径（d d1010）0.360.360.610.61，均一系数（，均一系数（d d4040/d/d9090）为）为1.221.221.661.66。 3 3密度密度 4 4含水率含水率 树脂的含水率以每克树脂（在水中充分膨胀）树脂的含水率以每克树脂（在水中充分膨胀）所含水分的百分比（约所含水分的百分比（约50%50%），树脂的含水率相应），树脂的含水率相应地反映了树脂网架中的孔隙率。地反映了树脂网架中的孔隙率。 5 5溶胀性溶胀性 干树脂干树脂+ +水水湿树脂湿树脂 6. 6. 机械强度机械强度 7. 7. 耐热性耐热性

7、 8. 8. 孔结构孔结构 化学性能化学性能 1.1.再生再生 2.2.酸碱性：各种树脂在使用时都有适当的酸碱性：各种树脂在使用时都有适当的phph值范围。值范围。 3.3.选择性：树脂对水中某种离子能优先交换的性能选择性：树脂对水中某种离子能优先交换的性能称为称为 选择性，选择性大小用选择性系数来表征。选择性，选择性大小用选择性系数来表征。 4.4.交换容量：表示树脂的交换能力。交换容量：表示树脂的交换能力。离子交换树脂的选择、保存、使用和鉴别离子交换树脂的选择、保存、使用和鉴别树脂选择树脂选择 选择树脂时应综合考虑原水水质、处理要求、交换工艺以及选择树脂时应综合考虑原水水质、处理要求、交换

8、工艺以及投资和运行费用等因素。投资和运行费用等因素。 树脂保存树脂保存 树脂宜在树脂宜在0 04040下存放，通常强性树脂以盐型保存，弱酸下存放，通常强性树脂以盐型保存，弱酸树脂以氢型保存，弱碱树脂以游离胺型保存。树脂以氢型保存，弱碱树脂以游离胺型保存。 树脂使用树脂使用 树脂在使用前应进行适当的预处理，以除去杂质。最好分别树脂在使用前应进行适当的预处理，以除去杂质。最好分别用水、用水、5 5hclhcl、2 24 4naohnaoh反复浸泡清洗两次，每次反复浸泡清洗两次，每次4 48h8h。未知树脂的鉴别未知树脂的鉴别操作操作取未知树脂样品取未知树脂样品2ml2ml，置于，置于30ml30m

9、l试管中试管中 操作操作加加1 1n n hcl15mlhcl15ml，摇，摇1-2min1-2min，重复，重复2-32-3次次 操作操作水洗水洗2 23 3次次 操作操作加加1o1ocuso4(cuso4(其中含其中含1 1h2so4)5mlh2so4)5ml，摇，摇1min1min，放，放5min 5min 检查检查浅绿色浅绿色不变色不变色 操作操作加加5 5n n氨液氨液2ml2ml，摇，摇1min1min，水洗，水洗加加1 1n n naoh15mlnaoh15ml摇摇1min1min，水洗，水洗，加酚酞，水洗加酚酞，水洗 检查检查深蓝深蓝颜色不变颜色不变红色红色不变色不变色 结果结

10、果强酸性阳树脂强酸性阳树脂弱酸性阳树脂弱酸性阳树脂强碱性阴树脂强碱性阴树脂弱碱性阴树脂弱碱性阴树脂 离子扩散过程示意图离子扩散过程示意图离子交换工艺离子交换系统及应用离子交换系统及应用离子交换过程离子交换过程 1. 1. 固定床离子交换器间歇工作过程固定床离子交换器间歇工作过程 2. 2. 连续式离子交换器工作工程连续式离子交换器工作工程 离子交换系统及应用离子交换系统及应用 1. 1. 在水的软化主要使用在水的软化主要使用 nana离子交换软化法离子交换软化法 h h离子交换软化法离子交换软化法 h hnana串联及并联串联及并联 2. 2. 在除盐中在除盐中 一级复床除盐系统一级复床除盐系

11、统 多极复床除盐系统多极复床除盐系统 混合床除盐系统混合床除盐系统 3. 3. 在处理工业废水中在处理工业废水中 多级阴阳离子交换系统多级阴阳离子交换系统 离子交换过程离子交换过程 固定床离子交换器间歇工作过程固定床离子交换器间歇工作过程1. 1. 离子交换过程离子交换过程在床层穿透以前，树脂分属于饱和区、交换区和未用区，真正在床层穿透以前，树脂分属于饱和区、交换区和未用区，真正工作的只有交换区内树脂交换区的厚度取决于所用的树脂、离工作的只有交换区内树脂交换区的厚度取决于所用的树脂、离子种类和浓度以及工作条件。子种类和浓度以及工作条件。 2. 2. 再生再生（1) 1) 再生剂种类再生剂种类

12、强酸性阳树脂用强酸性阳树脂用hclhcl或或h h2 2soso4 4等强酸及等强酸及naclnacl、nana2 2soso4 4再生；再生； 弱酸性阳树脂用弱酸性阳树脂用hclhcl、h h2 2soso4 4再生；再生； 强碱性阴树脂用强碱性阴树脂用naohnaoh等强碱及等强碱及naclnacl再生，再生， 弱碱性阴树脂用弱碱性阴树脂用naohnaoh，nana2 2coco3 3、nahconahco3 3等再生。等再生。 （2) 2) 再生剂用量再生剂用量 树脂的交换和再生均按等当量进行。理论上，再生剂树脂的交换和再生均按等当量进行。理论上，再生剂可以恢复树脂的交换容量，但实际上再

13、生剂用量比理论值可以恢复树脂的交换容量，但实际上再生剂用量比理论值大得多。大得多。 连续式离子交换器工作过程连续式离子交换器工作过程左图为三塔式移动床，由左图为三塔式移动床，由交换塔、再生塔和清洗塔交换塔、再生塔和清洗塔组成。运行时，原水由交组成。运行时，原水由交换塔下部逆流而上，把整换塔下部逆流而上，把整个树脂层承托起来并与之个树脂层承托起来并与之交换离子。一段时间后，交换离子。一段时间后，当出水离子开始穿透时，当出水离子开始穿透时，停止进水，并由塔下排水。停止进水，并由塔下排水。排水时树脂层下降排水时树脂层下降( (称为落称为落床床) )，由塔底排出部分已饱，由塔底排出部分已饱和的树脂，同

14、时浮球阀自和的树脂，同时浮球阀自动打开，放入等量已再生动打开，放入等量已再生好的树脂。好的树脂。膜分离法电渗析电渗析 c c阳膜阳膜 a a阴膜阴膜 阳极：阳极： clcl- - cl cl2 2 +2e +2e 阴极阴极 ： 2h2h+ +2e h+2e h2 2 （氧化反应）：（氧化反应）： h h2 2o ho h+ + +oh +oh- - （还原反应）：（还原反应）： 4oh4oh- - o o2 2+2h+2h2 2o+4eo+4e呈酸性极室呈碱性极室浓 水淡 水aaaacccco2cl2正 极负 极2图 14 1 电 渗 析 原 理 图电渗析工作原理图 1. 1. 构造构造 膜堆

15、：一对阴阳膜和一对浓淡水隔板交替排列，组成最基本的脱盐单元，称为膜对。一对电极之间若干膜对组成膜堆。 极区：电极、极框、电极托板、橡胶垫板。 紧固装置：压杆、螺杆紧固。 配套设备：整流器、水泵、转子流量计等。 (1)(1)离子交换膜离子交换膜 有关膜的内容前面已有介绍，这里只强调组装前对膜的处理。首先将膜放在操作溶液中浸泡2448小时，使之与膜外溶液平衡，然后剪裁打孔。膜的尺寸大小比隔板周边小1 mm，应比隔板水孔大1 mm。电渗析停运时，应在电渗析器中充满溶液，以防膜发霉变质，或膜因干燥收缩变形甚至破裂。 电渗析法用于废水处理的典型实例有：电渗析法用于废水处理的典型实例有：(1)(1)处理碱

16、法造纸废液，从浓液中回收碱，从淡液中回收木处理碱法造纸废液，从浓液中回收碱，从淡液中回收木 质素；质素；(2)(2)从芒硝废液中制取硫酸和氢氧化钠；从芒硝废液中制取硫酸和氢氧化钠；(3)(3)从酸洗废液中制取硫酸和沉积重金属离子；从酸洗废液中制取硫酸和沉积重金属离子；(4)(4)从放射性废水中分离放射性元素，然后将其浓缩液掩埋；从放射性废水中分离放射性元素，然后将其浓缩液掩埋；(5)(5)处理电镀废水和废液，含处理电镀废水和废液，含cucu2+2+、nini2+2+、znzn2+2+、crcr6+6+等金属离等金属离子的废水都适宜用电渗析处理，其中含铁废水处理技术最子的废水都适宜用电渗析处理，

17、其中含铁废水处理技术最为成熟，回收的为成熟，回收的niso4niso4浓液可返回电镀槽。设备投资可在浓液可返回电镀槽。设备投资可在2 2年内收回。年内收回。 反渗透原理反渗透原理反渗透膜及其传质机理反渗透膜及其传质机理反渗透装置反渗透装置反渗透工艺流程及操作控制反渗透工艺流程及操作控制反渗透法在废水处理中的应用举例反渗透法在废水处理中的应用举例反渗透原理反渗透原理 反渗透膜反渗透膜是一类具有不带电荷的亲水性基团的膜，是实现反渗透分离的关键，其种类很多。目前研究得比较多和应用比较广的是醋酸纤维素膜(简称ca膜)和芳香族聚酰胺膜两种。 1 1醋酸纤维素膜的结构及性能醋酸纤维素膜的结构及性能 (1)

18、(1)膜的方向性膜的方向性 由于ca膜是种不对称膜，因此，在进行反渗透时，必须保持表皮层与待处理的溶液或废水接触，而决不能倒置，否则达不到处理的目的。 (2)(2)选择透过性选择透过性 ca膜对无机电解质和有机构具有选择透过性。 (3)(3)压密效率压密效率 ca膜在压力作用下，外观厚度一般减少1/41/2，同时，透水性反对溶质的脱除率也相应降低，这种现象称为膜的压密效应。 (4)(4)膜的水解作用和生物分解作用膜的水解作用和生物分解作用 ca膜是一种酯，易于水解，水解速率与ph值、水温有关。 (1) 这是最早提出的反渗透膜透过理论。该理论认为，水透过膜是由于水分子和膜的活化点(或极性基团，如ca膜的羟基和酰基)形成氢键及断开氢键之故。即在高压作用下，溶液中水分子和膜表皮层活化点缔合，原活化点上的结合水解离出来，解离出