污水回用讲义

1、石化污水回用技术讲座主讲：*公司研究院主要内容前言国内外现状石化工业污水回用污水回用单元技术原理及进展齐鲁石化污水回用的现状污水回用途径及水质指标技术经济评价结束语 水，作为人类所需的不可替代的一种资源，是社会持续发展的重要支柱之一。 在某种涵义上水资源的质量比数量更重要，因为只有符合一定质量标准的水对于社会才有意义。 1973年3月，联合国召开的水资源会议就曾庄严地宣告“水不久将成为一个深刻的社会危机。世界上石油危机之后的下一个危机就是水的危机”。 广义上的水资源据联合国1977年统计约有138.6亿亿m3，其中淡水资源仅有3.5亿亿m3，仅占全球水的总储量的2.53%。 前言 在淡水资源中

2、，深层地下水、两极及高山冰川，永久积雪和永冻层底冰占淡水总储量的97.01%，而与人类生产生活密切且易开发利用的湖泊、河流、浅层地下水等淡水储量仅为104.6万亿m3，只占地球水总量的0.0091%和淡水总量的2.99%。 中国水资源总量约为2.81万亿m3，居世界第六位，但人均水资源2300m3，仅相当于世界人均占有量的1/4，排在世界的第121位。 到2050年，按16亿人口计，我国人均水资源量将比现在降低1/4，约为1700m3。 1993年调查显示，全国80.4%的水资源集中分布在长江及其以南地区，人均水资源量3490m3；长江以北地区，水资源仅占全国的14.7%；其中黄河、淮河、海河

3、三流域，人均水资源约500m3，是我国水资源最短缺地区。 一方面水资源严重短缺，一方面污染严重，优质淡水资源日益减少。 人口增长、经济持续发展、人们对高质量生活的追求都离不开对优质水资源的需求。 从一般商品供需关系的角度出发，将来的水资源必定成为国家垄断控制下的紧缺资源。 长期以来，人们把用过一次的水称为“污水”、“下水”，“废弃水”，而且与“污垢的”、“肮脏的”形象相联系，难以相信它还能再用。 人类使用过的水，污染杂质只占0.1%左右，比海水3.5%少得多。经过适当处理可以重复利用. 将再生污水作为城市第二水源，比海水、雨水来得实际，比长距离引水花钱少得多。 城市供水量的80%变为城市污水排

4、入管网，收集起来再生处理后70%可以回用，因此，城市供水量的一半以上变成再生水（或称为回收水、中水、回用水），返回到城市水质要求较低的用户，替换出等量的自来水，相应增加了城市供水量。开发潜力巨大。 2004年5月30日中石化集团公司在北京召开了第三次环保工作会议。 在此次会议上，集团公司总经理陈同海、股份公司高级副总裁王天普、安全环保局局长李振杰都做了重要讲话。 各位领导都在会上表达了一个强烈的信息，即中石化是国有特大型企业，在贯彻执行党和国家的方针政策、落实科学发展观、促进国民经济持续快速协调发展上，负有义不容辞的责任。 中石化是一个重诚信、负责任的企业，环保工作的好坏不仅直接影响到我们的社

5、会形象，而且在越来越重视环保的今天，很大程度上已成为关系企业自身生存发展的大问题。 要把“开发先进适用的清洁生产技术、环保技术和环保产品”纳入集团公司“十一五”规划。 王天普高级副总裁在谈到下一步环保工作时指出，“首先要解决水的问题。基本思路是节约用水，达标排放和污水回用”。位于华北地区的企业在2006年完成污水回用，根据不同水质，采取相应的方法，尽可能多地回用污水。 李振杰局长指出：“今明两年加大水问题的解决，落实节水、污水处理及利用等方面的措施”、“在缺水地区强制实施污水回用”、“地处缺水地区的炼化企业要立即制定污水回用方案，条件具备的可纳入今年追加的投资计划中，按有关程序开展工作”。 因

6、此，作为从事环保工作的专业人员，对领导的讲话深感鼓舞，同时也感到责任重大，我们会大有作为的。我们是在为子孙后代造福！ 国内外现状 美国 美国污水再利用范围很广，涉及了城市回用、农业回用、娱乐回用、环境回用、工业回用、回灌地下水等各方面。 美国现有357个城市实现了污水回用，其中农业占55.3%，回用水量为2.9亿m3/a，回用工业占40.5%，回用水量2亿m3/a。 日本 水资源短缺，除了定量供应外，就是开发城市污水再利用资源，因此，污水回用起步比较早，1962年就开始回用实践，促进了20世纪6070年代的工业复兴。处理后的污水用于城市给水、工业用水或生活卫生杂用。 工业用途占41%、环境用水

7、或增加流量占32%，农业灌溉占13%、非饮用市政用水如冲厕所等占8%，其它占4%。 东京三岛河污水处理厂将处理后的出水送至科多瓦特地区的340家工厂，用水量为11万m3/d，其中50%用于冷却，30%用于清洗。三菱化成黑崎工厂引入城市污水1万m3/d做工业用水 以色列 以色列是严重缺水国家，70%的国土为沙漠，城市如同沙漠之舟。 由于水资源的紧缺，农业灌溉技术高度发展，国民人人都有良好的节水意识，所以，以色列可称为水资源管理和利用最科学的国家。20世纪60年代，以色列便把污水回用列为一项国策，至1987年，以色列全国已有210个市政污水回用工程，城市污水回用率达72%，回用最小规模为27000

8、m3/d，最大为200000m3/d。 回用目标： 小型社区的就地回用，中等规模城镇和大城市污水的区域级回用工程。 农业灌溉，工业利用，进入输水干管满足饮用水需求。 其工业布局也充分考虑了环境保护和污水再利用。 化学工业设置在东部，废水则排入死海。首都特拉维夫一带不设置重工业和有污染的行业，这样的布局使城市污水处理后的出水能够轻而易举地达到农业和其它用途的回用标准，而且处理成本比较低廉。 南非 年平均降雨量不到500mm，水资源由政府统一控制。污水回用已达半个世纪之久。 约翰内斯堡市三个发电厂利用城市污水5万m3/d作工业冷却水，每天110000m3/d的自来水中，85%是加入的城市再生水，开

9、创了使用污水回用到饮用水方面的先例。 俄罗斯 水资源比较丰富，但污水回用规模也很大，莫斯科东南区设有专用的工业水系统，36家工厂使用处理后的城市污水，用水量达到55000m3/d，库里杨诺夫污水厂365000m3/d，处理后的污水回用于工业企业。 荷兰 荷兰有“低地之国”之称，水资源丰富，她注重的是水的质量管理，严格对企业废水的达标排放管理。在分散控制和集中处理方面积累了丰富的经验，污水处理率接近100%。 处理后的城市污水输送至农田、森林、园林 和二级河道，几乎没有未经处理的污水直接排放的情况。 出水指标控制严格： BOD小于10mg/L，SS小于15mg/L，TN小于10mg/L，TP小于

10、1mg/L。 中国 我国近十年来，随着城市水荒的加剧，人们越来越关注水的问题。 国家“七五”、“八五”期间完成的重大科技攻关项目“城市污水资源化研究”，针对北方部分城市急需解决的缺水问题，研究开发出适用于缺水城市的污水回用成套技术、水质指标及回用途径，完成了规划方法及政策法规等基础性工作，在北京、天津、秦皇岛、大连、太原、泰安、青岛、邯郸、大同、沈阳、威海、大庆、深圳等十余个城市开展城市污水回用事业，并相继建设了回用于市政景观、工业冷却水等示范工程，为我国城市污水回用提供了技术与设计依据，并积累了一定经验。 （1）集中处理回用 二级处理出水经深度处理后再供给工业生产和城市生活作低质用水是污水资

11、源化的另一种形式。 大连春柳河水质净化厂是“八五”期间，我国第一个污水示范工程。处理出水供红星化工厂用于生产工艺及循环冷却水；煤气二厂用于洗焦、循环冷却水；船厂、热电厂、橡胶厂做基建消防、冷却用水。 深圳滨河水质净化厂采用对二级生化出水进行过滤处理，出水回用于厂内风机冷却、冲洗马路与厕所、浇洒绿地、洗车等。 天津纪庄子污水处理厂1989年建成1500m3/d的污水回用示范工程。污水厂内使用。 泰安市污水处理厂中的2万m3/d污水经深度处理用于景观、河流补充水，以及工业用水。 （2）中水回用 中水回用特指办公楼、宾馆、饭店和生活小区等较为集中排放的污水就地净化后回用于冲厕、洗车、消防、绿地等杂用

12、水，以缓解其面临的淡水危机。 北京市目前已有115个中水回用设施。 据统计，当小区的规模人口达到1万人或中水用量达到750m3/d时，设立中水处理系统就比传统供水经济。 山东田横岛将生活污水处理后，一部分用于冲洗和浇洒，另一部分通过地下渗滤作为地下水补充。经济效益显著。开采地下水4.2元/m3，使用外调水3.9元/m3，使用海水淡化19.6元/m3，使用中水0.7元/m3。 全国城市污水年排放量大约414亿m3，但城市污水处理率和二级污水处理率分别仅达到30%和15%，污水回用率的比例更低。 根据“十五”计划纲要，到2005年，我国城市污水集中处理率要达到45%。如果污水回用率平均达到20%，

13、“十五”末年污水回用量可达到40亿m3，可解决全国城市缺水量的一半以上。由此可见，我国污水处理与回用的潜力是巨大的。 石化企业耗水情况 石化企业是用水大户，也是污水排放大户，而且石化企业多数处在缺水或严重缺水的地区。 1999年对中石化集团公司套炼油装置耗水情况的调查结果表明： 加工吨油耗水量最高达到5.413，最低为1.003，平均为2.37m3，分别是国际水平0.5m3的10.8倍、2倍和4.74倍，节水潜力巨大。（据中石化第三次环保工作会议资料，镇海炼化2003年加工1吨原油消耗新鲜水0.7吨，排污0.3吨) 耗水量大必然导致排污水量多。对9套炼油装置污水排放的调查结果表明： 吨油污水排

14、放最高达到3.7m3，最低为0.52m3，平均是1.84m3，分别是国际水平0.15m3的24.7倍、3.47倍和12.27倍。所以，石化污水回用潜力巨大。 据1998年相关数据测算，如果水质能够保证装置连续运行周期从目前的2年提高到3.5年，生产装置每年可以多运行6.5天，石化企业每年可以多实现65108元的产值； 循环水浓缩倍数从目前的2.5提高到5.5，每年可以节新鲜水超过6000万m3，并减少污水排放，如果将处理过的污水回用到循环水系统，每年节水可超过亿m3，可大大节约水费和污水排放费用，对提高企业的经济效益有十分明显的作用。 中石化在华北、中原等缺水地区每年排放污水5560万吨，该地

15、区每年循环水系统需补的排水3800万吨，实行污水回用后，完全可以满足循环水补水需要，既可以解决该地区的水资源不足问题，又可以大大减少污水的排放量。 石化污水回用 按回收难度由低到高排列： 冷凝液的回收与利用 循环冷却水系统排污水回用 PVC母液的回用 炼油污水回用 化工污水回用 冷凝液的回收与利用属于节约用水和清洁生产范畴，不属于科研范畴，因此，不做过多地介绍，只要根据冷凝液受污染的程度，采取不同的处理工艺即可回用。 循环冷却水排污水的回收利用 循环冷却水排污水中主要含有：粘泥、高浓度无机盐、处于失效状态的药剂、悬浮物等； 因此，循环冷却水系统排污水的回用工艺一般只包括4个单元：絮凝、过滤、杀

16、菌和脱盐单元；公司烯烃厂进行了尝试，设计处理规模100m3/h，投资约420万元，脱盐单元采用电渗析工艺，2003年投产，目前运行基本正常。个别参数没有达到设计要求。 循环水排污水的回收利用，必须确保回用水对原有系统的运行不会造成影响。 脱盐成本高也是回用的主要障碍。 PVC母液的回用 PVC母液产生于PVC聚合工艺，聚合反应是在液相中进行，反应完成后采用离心法将PVC粉料从液体中分离出来，粉料送产品储罐，滤液排放成为母液。由于反应开始时所用水为脱盐水，因此，PVC母液中盐的含量比较低，还含有PVC粉末、各种反应助剂等，另外，水温比较高达到6070。 因此，PVC母液的回用必须解决温度、COD

17、、浊度问题。 炼油污水回用 炼油污水主要包括： 含油污水，是炼油厂中排放量最大的一种废水，废水中油主要有浮油、乳化油及溶解油等几种状态。浮油采用重力分离法；乳化油采用混凝、浮选、聚结过滤等方法去除；溶解油采用吸附及生化法加以去除。 含硫废水，主要成分有硫化物、氨、油、挥发酚等物质。含硫污水的危害比较大，一般在装置附近对其预处理，如双塔汽提，回收H2S和氨，然后再与其它污水混合处理。 含酚废水，主要来自常减压、催化裂化、延迟焦化、电解精制及叠合等装置。 含碱废水，废水来自常减压、催化裂化等装置中柴油、航空煤油、汽油碱洗后的水以及液态烃碱洗后的水洗排水。 含盐废水，主要来自原油电脱盐脱水罐排水及生

18、产环烷酸盐类的排水。废水含盐量高，含油量大且含有其它杂质，油类污染物乳化严重，不易处理。 生产废水，主要来自循环冷却水的排污水、锅炉水排污、油罐喷淋冷却水及无污染的地面水。该类水污染程度低，可直接排放。 生活废水，厂区生活设施排放的污水，进入污水处理厂处理。 炼油污水处理 对含油污水进行隔油预处理、含硫废水进行双塔汽提、含酚废水进行汽提或萃取、含碱废水湿式氧化去除恶臭（中石化目前正在大力推广的技术），之后，污水进行混合处理。 混合处理一般采取：隔油-气浮-一级生化-沉淀-二级生化-沉淀的工艺处理。 处理后的污水一般可以达到国家二级排放标准。 COD小于150mg/L，油小于10mg/L，氨氮小

19、于40mg/L，pH69，硫小于1mg/L，酚小于0.5mg/L。 炼油污水的深度处理及回用 (1)简单处理回用 采用絮凝过滤、杀菌的工艺处理二级生化出水，出水主要回用于循环冷却水系统的补水、动力站冲灰水、绿化、厂区卫生间冲厕用水。 抚顺石化分公司，2000年11月投资345万元，建成处理规模150m3/h污水回用工程，年节约资金114万元（当年价格）。主要技术指标；序号项目标准序号项目标准1油35氨氮22COD306pH693BOD5107氯离子1004浊度58细菌1105 南方某炼油厂将简单处理的二级生化出水回用于循环冷却水系统，由于污水中仍然含有COD、氨氮等营养物质，容易引起循环水系统

20、细菌的大量繁殖，导致粘泥增加和腐蚀加重。因此，需要投加大量的杀菌剂和缓蚀剂。 由于炼油厂循环水系统存在的泄露问题，水中的营养物本来就不缺乏，细菌和粘泥问题原本就严重，再通过补充回用污水增加其营养物，会使问题更严重。 有的的厂家采取回用污水与新鲜水按一定比例混合作为循环水的补水。 （2）深度处理回用 如哈尔滨炼油厂，采用： 二级生化出水-絮凝沉淀-一级过滤-臭氧氧化-二级过滤-生物活性炭-清水池-泵-精密过滤-超滤-泵-工业管网 循环冷却水1998年7月投产，处理规模4000m3/d。出水水质指标如下：序号项目指标序号项目指标1油0.55氨氮-2COD206悬浮物53BOD567挥发酚0.014

21、浊度58硫化物0.01 成本: 1.05元/m3，年经济效益150万元。 石化污水回用 污水来源与组成 石油化工是以石油、天然气等为原料，加工成各种化工产品的工业。由于产品种类多、规模大，因此形成装置多、设备多、用水量大的特点。 生产工艺主要包括： 烯烃生产，催化裂解，脱硫，卤素加成和取代，聚乙烯生产，环氧乙烷生产，环氧氯丙烷生产，丙烯腈生产，聚苯乙烯，醇、酸、酮的生产，芳烃，丁烯、异丁烯的萃取和净化，丁苯橡胶生产，公用工程等。 废水组成主要有： 无机盐、油、水溶性烃类、醇类、醛类、酮类、有机酸、无机酸、氰化物、溶剂、有机氯化物、重金属、芳烃类、聚合物等，成分复杂。 石化污水成分复杂，视具体产

22、品种类不同、装置规模复杂程度不同污水组成有很大不同，应根据具体情况具体分析。 污水处理 1、清洁生产 减少排污，提高物料的利用率； 加强污水预处理，从源头减少污染物的流失； 加强管理，防止跑、冒、滴、漏。 2、污水处理 石化污水属于有机污染型污水，在经过各种预处理措施后，生化处理仍然是其核心。 生化处理单元大部分是分建式鼓风曝气池，也有分建式纯氧曝气池。 为了确保达标排放和系统稳定运行，一般系统的COD负荷应小于0.3kgCODcr/（kgMLSS.d） 污水回用 1、天津石化污水回用 采用简单处理即： 二级生化出水-絮凝沉淀-过滤-消毒-回用于循环冷却水。 此工艺要根据各自污水处理系统运行状

23、况和出水水质稳定性来确定是否采用上述流程。 2、燕山石化污水回用 二级生化出水-曝气生物滤池-絮凝沉淀-消毒-回用 2003年投用，应用效果不明。燕山石化回用水与自来水水质的对比及存在的问题项目再生水（平均）自来水（平均）电导率1002275总溶固 941180硬度176149碱度230137Ca2+11399Fe2+10.1Cl-111411SO4-213625pH6.68.27.88.5浊度3.81.6COD448TOC139油0.15.00.10.5总磷0.30.5氨氮5.6 从水质指标看，再生水与当地的地下水水质指标有较大的差别，对回用会产生较大的影响。即使回用到水质要求相对较低的循环

24、水系统也会造成许多问题，如果再生水质不稳定，则问题会更严重。需要向系统投加更多、更高效的阻垢、缓蚀、杀菌药剂，来维持系统的正常运行。 污水回用技术进展及单元技术原理 石化污水回用必须解决的问题： 有机污染物(COD) 石油类污染物 氨氮 无机盐（电导率、Cl-1、SO4 2-） 微生物 回用去向及水质指标以去除有机污染物、氨氮为主的工艺 曝气生物滤池 膜生物反应器以去除悬浮物、浊度为主要目的的工艺 絮凝 微滤、超滤 高效过滤器 以去除无机盐为主要目的的工艺 反渗透 离子交换 电渗析 电吸附 纳滤以杀菌为主要目的的工艺 臭氧氧化 CIO2 杀菌 下面仅对石化污水回用更具有实际应用价值污水深度处理

25、单元技术进行个别介绍曝气生物滤池 发展历程 是近十年来在欧洲发展起来的新一代的生物膜污水处理技术，现在世界上已有50个国家设计、建成、运行着3500多个同类型的污水处理厂，规模最大的达到41万t/d。 适用于城市污水二级处理和污水回用的三级处理工艺。 工艺特点 随着研究的深入，曝气生物滤池从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮除磷、除去AOX（有害物质）的作用，其最大特点是集生物氧化和截留悬浮物固体于一体，节省了后续二次沉淀池，在保证处理效果的前提下使处理工艺简单化。此外，曝气生物滤池工艺有机物容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、能耗及

26、运行成本低，同时该工艺出水水质高。 工艺原理 上流式曝气生物滤池采用上流式过滤的原理，滤床完全淹没在 污水中，污水由过滤床底部引入，流经整个滤床，滤床上的滤料生长了大量微生物，微生物可高达1015g/L，是活性污泥法的35倍。污水与空气一起由下向上流，在流经滤层时，一部分有机物被在滤料的微生物分解成二氧化碳和水，一部分有机物生成新的微生物，加厚了生物膜的厚度，污水中的有机物也同时得到去除。另外，滤料作为微生物的附着物之外，还可作过滤用的滤料，污水中的SS以及生物膜残片在流过滤料时被截流，因而不需要设沉淀池作固液分离。污水经过滤床处理后便达到了排放标准，在滤床顶部形成清水区，处理后出水从清水区溢

27、出排放。 曝气生物滤池工艺是生物膜法的一种，因此具有生物膜法的共同特点。 在生物膜净化污水过程中，关键是培养好生物膜。 生物膜是由细菌（好氧、兼性、厌氧）、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫等组成。 微生物细胞几乎能与水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着，并在其上生长和繁殖，由细胞内向细胞外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，称为生物膜。 生物膜构造 生物膜表面生长的是好氧和兼氧微生物，其厚度约2mm，在这里，有机污染物经微生物好氧代谢而降解，终点产物是H2O、CO2、NH3等。厌氧层缺氧层好氧层吸附水层流动水层滤料表面NH3O2BODH2OBODCO

28、2O2H2S生物膜中生物相的种类与分布 曝气生物滤池的生物膜是由滤料表面和滤料空隙之间解留的悬浮物、吸附胶体和繁殖的微生物所形成。生物膜主要是由细菌组成的。 1g生物膜有1012个细菌，其表面积约1200m2。生物膜的菌种组成取决于污水中的污染物。 曝气生物滤池的生物膜是在明显好气氧化过程中形成的，除了异养菌外，在其中有大量的自养菌，如亚硝化菌、硝化菌；除单细胞细菌外，还生长着少量的丝状菌、酵母和个别的霉菌菌丝体。 生物膜中的微型动物大部分是单细胞的原生动物，如肉足虫、鞭毛虫、纤毛虫和吸管虫，也有构造比较复杂的后生动物，如轮虫、圆形蠕虫。 影响生物膜法功能的主要因素 1、温度 任何一种微生物都

29、有一个最佳温度，在一定的温度范围内，大多数微生物的新陈代谢活动都会随着温度的升高而增强，随着温度的下降而减弱。好氧微生物的适宜温度范围是1035。 温度低生物膜的活性受到抑制，处理效果受到影响； 温度高甚至超出上限，可使胶体基质作为呼吸基质而消耗，使污泥结构松散而解体，吸附能力降低，并使出水浑浊、SS升高，结果出水BOD反而增加；温度升高，使饱和溶解氧降低，氧的传递速率降低，污泥缺氧腐化而影响处理效果，甚至温度过高，导致细菌死亡。2、pH值 对于好氧微生物，最适宜的pH值在6.58.5之间。但细菌经过驯化后对pH的适应范围可以进一步提高。 污水一般含有碳酸、碳酸盐类、铵盐及磷酸盐类物质，可以起

30、到缓冲pH的作用。 pH对细菌的代谢活动有较大影响； pH会改变细菌表面电荷，从而影响它对营养的吸收； 微生物对pH的突然波动十分敏感，即使在其适宜的pH范围内的pH突然波动也会引起细菌活性的明显下降，这是由于细菌对pH的适应比对温度改变的适应过程慢得多。因此，应尽量避免污水ph值的突然变化。3、水力负荷 水力负荷m3/m2.h的大小直接影响到生物膜法的净化效果： a，影响污水与生物膜的接触时间； b，水力负荷的大小在控制生物膜厚度、改善传质方面也有一定作用。 c，不同的生物膜法工艺应有其适宜的水力负荷。4、溶解氧 好氧生物膜法的溶解氧一般以4mg/L左右为宜，此时，生物膜结构正常，沉降、絮凝

31、性能也良好。最低不应低于2mg/L，而这个低值也只限于反应器的局部地区，如进口端，有机物浓度高的部位。 供氧过多，反而会使代谢活动过强，营养供应不上，使生物膜自身产生氧化，促使污泥老化。5、载体表面结构与性质 载体的比表面积的大小、表面的亲水性及表面电荷、表面粗糙度、载体密度、堆积密度、孔隙率、强度等。 载体表面最佳孔径是细菌体长的45倍。6、生物膜量及活性 生物膜厚度反应了生物量的大小，也影响着溶解氧和基质的传递。 生物膜厚度：总厚度和活性厚度2个概念。 只有在膜活性厚度范围（70100nm）内，基质降解速率随膜厚度的增加而增加。 生物膜薄，阻力小，传质好；膜厚，阻力大，膜内传质差，膜活性下

32、降。生物膜厚度应控制在159nm以下。过厚，导致膜缺氧，膜脱落，堵塞填料，从而影响生物池的出水。7、有毒物质 工业废水中往往含有对生物有毒的物质，如重金属离子、酚、氰等。在废水处理时应严加控制。 但有毒物质也有一个量的概念，通过驯化细菌，可以提高其最高允许浓度，并且可以得到降解。8、营养物质 生活污水一般不缺乏营养物质，不需要额外投加；某些工业污水成分单一，能为微生物所利用的营养成分比例不当，应根据实际情况，按比例投加营养物。 曝气生物滤池工艺 a，曝气生物滤池构造123456789101112131配水区 2承拖层 3滤料层 4出水区 5出水槽 6反冲洗排水管 7净化水排出管 8曝气管9反洗

33、供气管 10滤池进水管 11反冲洗供水管 12滤料支撑板 13长柄滤头 有关说明： 曝气生物滤池从结构上共分成三个区域，即缓冲配水区l、承托层2及滤料层3、出水区4及出水槽5。待处理污水由管道13流人缓冲配水区1，污水在向上流过滤料层时，经滤料上附着生长的微生物膜净化处理后经过出水区4和出水槽5由管道7排。缓冲配水区的作用是使污水均匀流过滤池。在待处理污水进入滤池起，同时由鼓风机鼓风并通过管道10向池内供给微生物膜代谢所需的空气(氧源)，生长在滤料上的微生物膜从污水中吸取可溶性有机污染物作为其生理活动所需的营养物质，在代谢过程中将有机污染物分解，使废水得到净化。 曝气生物滤池的设计 a，一段曝

34、气生物滤池法 主要用于处理可生化性较好的工业废水以及对氨氮等营养物质没有特殊要求的生活污水，其主要去除对象为污水中的碳水有机物和截留污水中的悬浮物，也即去除BOD、SS。 纯以去除污水中碳化有机物为主的曝气生物滤池称为DC曝气生物滤池。 建议DC曝气生物滤池的进水COD1500mg/L，BOD/COD 0.3 一段曝气生物滤池的工艺流程示意图鼓风机DC曝气生物滤池空气反冲洗供水清水池达标水预处理反冲洗排水污水 b ，二段曝气生物滤池 两段曝气生物滤池法主要用于对污水中有机物的降解和氨氮的硝化 。 两段法可以在两座滤池中驯化出不同功能的优势菌种，各负其责，缩短生物氧化时间，提高生化处理效率，更适

35、应水质的变化，使处理水水质稳定达标。 第一段DC曝气生物滤池以去除污水中碳化有机物为主，在该段滤池中，优势生长的微生物为异养菌。 第二段曝气生物滤池主要对污水中的氨氮进行硝化，称为N曝气生物滤池。 二段法曝气生物滤池的流程：预处理DC曝气生物滤池DN曝气生物滤池清水池 鼓风机反冲洗进水反冲洗出水空气污水达标排放 c，三段曝气生物滤池 三段曝气生物滤池是在两段曝气生物滤池的基础上增加第三段反硝化滤池，同时可以在第二段滤池的出水中投加铁盐或铝盐进行化学除磷，所以第三段滤池称为DNP曝气生物滤池。流程见下图：预处理DC曝气生物滤池DN曝气生物滤池DP曝气生物滤池清水池 鼓风机反冲洗进水反冲洗出水 滤

36、料 在本书中介绍的曝气生物滤池，主要指采用密度大于水的无机颗粒滤料为微生物载体的滤池。从生物滤池处理污水的发展状况来看，虽然曾经采用过如蜂窝管状、束状、波纹状、圆形辐射状、盾状、网状、筒状等玻璃钢、聚氯乙烯、聚丙烯、维尼纶合成材料作为生物膜的载体，但由于制作加工和价格原因，以及考虑到曝气生物滤池的特殊要求和上述滤料的缺点，目前国内曝气生物滤池工艺中采用的滤料主要以轻质圆形陶粒为主。 在曝气生物滤池设计中，布水、布气都是十分关键的技术，但其中最核心的还是滤料。 小结 在实际应用当中也不能一盖而论，当污水中的氨氮和磷的浓度并不是很高时，一段曝气生物滤池也能同时完成脱碳、脱氮、脱磷，具体采用何种工艺

37、，应视具体分析水质情况然后决定。曝气生物滤池的其它运行方式： 从去除总氮的角度考虑，可以将曝气生物滤池进行适当地改变，即控制供风量，使成为缺氧生物滤池或直接不供风使成为厌氧生物滤池。 缺氧生物滤池或厌氧生物滤池可以与曝气生物滤池配合使用，达到去除总氮的目的。膜生物反应器 发展历程 1969年，Smith等人首次报道了在活性污泥法工艺中采用超滤取代二次沉淀池的方法； 1970年，Hardt等人用一个10L的好氧生物反应器处理合成污水，流程中采用一个死端超滤膜来实现泥水的分离，其中MLSS浓度高达30000mg/L，是常规好氧系统的23倍，膜通量为7。5L/m2。h，COD去除率为98%； 20世

38、纪70年代，Dorr-Oliver公司与Sanki工程有限公司达成协议，使得该工艺首次进入日本市场； 1993年，已经有39套外置式MBR系统用于日本的卫生和工业领域； 目前，日本已有数家公司提供膜生物反应器成套产品，广泛应用于家庭污水和回用以及废水中COD通常较高的一些工业领域，例如，食品和饮料行业； 70至80年代，Thetford Systems公司推出了自己的外置式厌氧膜生物反应器，用于处理家庭污水； 80年代末至90年代初，Zenon环境公司将膜生物反应器用于工业污水处理，并推出2个注册产品； 1982年，Dorr-Oliver公司推出了膜厌氧反应器，处理高浓度的食品废水，该工艺采用

39、外部循环超滤膜，总负荷8kgCOD/m3。d，COD去除率达99%； 我国，90年代从日本引进膜生物反应器技术，目前，已有小规模应用； 膜曝气生物反应器（MABRs）和萃取膜生物反应器（EMBRs）还处于中试阶段； 目前应用最广泛的还是分离膜生物反应器； 到2003初，实际运行的MBR系统超过500套，其中66%在日本，其它在北美和欧洲； 在已经商业运行的MBR中，50%为膜组件浸没式，50%为膜组件外置式；好氧式膜生物反应器占98%，厌氧式只占2%； 所处理的污水类型： 工业污水 27% 楼宇污水 24% 家庭污水27% 城市污水 12% 垃圾渗滤液 9%膜的形式 膜通量 L/m2.h平板式

40、 25100中空纤维式 30管式 40100膜生物反应器的三种形式：悬浮固体生物反应器透过液膜过滤器微生物循环进水（a）固-液分离膜生物反应器悬浮固体生物反应器悬浮固体生物反应器悬浮固体生物反应器悬浮固体生物反应器生物反应器无泡氧气传输进水氧气进水（b）氧气传质膜生物反应器出水出水进水（含有机污染物）萃取膜氧气中空纤维膜营养物（C）萃取膜生物反应器 膜生物反应器的优点:反应器优 点缺 点膜分离生物反应器占地小；彻底去除出水中的固体物质出水无须消毒；COD、固体和营养物质可以在一个单元内被去除高负荷率；低/零污泥产率；流程启动快系统不受污泥膨胀影响模块化/升级改造容易曝气池受到限制膜污染膜价格高

41、膜曝气生物反应器氧利用率高能量利用效率高；占地面积小；氧需要量可以在供氧时控制；模块化/升级改造容易膜易于污染基建投资大无实际工程案例工业复杂萃取膜生物反应器可处理有毒工业废水出水流量小模块化/升级改造容易细菌与非废水隔离基建投资大无实际工程案例工业复杂 膜的基本概念膜通量和错流 膜阻力 单位膜面积的运行驱动力 膜与液体界面的水动力学条件 膜表面的污染和相应的清洗 膜通量是指单位时间单位膜面积通过的物质的量，单位为m3/m2.s，或者简写为m/s，因此膜通量有时也称为渗透速度。 膜通量是由驱动力和总阻力两方面决定的。 死端过滤或全程过滤： 一般限于固体物含量低的水，如锅炉进水的过滤和采用超滤制

42、备无致热源的水，或者限于用于频繁反冲洗的循环操作。被过滤下来的物资在膜表面形成滤饼。 进水 出水 错流过滤： 错流过滤中进水流向与膜表面平行，从而促使污染物从膜和溶液之间的界面上被去除，错流过滤产生截流液。膜滤饼浓缩液透过液膜产率 透过液占进料液的比率。 = Qp/Q 100% 物料平衡： QrCr（截流液） QC QpCp（透过液）截流率 膜是一个选择性屏障：它允许一些物质通过而截留另外一些物质。这种特性通常用截流率表示 1 - Cp R= 100% C质量传递 两种最重要的物质传递机制：对流与扩散； 料液流动引起对流，包括其中的溶解性物质和悬浮物质； 高流速时为紊流，低流速时为层流； 单个

43、离子、原子和分子的热运动产生布郎扩散。扩散速度取决于浓度梯度和组分的布郎扩散系数，并且扩散速度随着颗粒尺寸的减小而增大。 驱动力 膜工艺系统的驱动力通常是压力梯度。几种膜分离过程的驱动力下表膜分离过程传质驱动力膜类型（孔）径污染物尺寸分离目的微滤（MF）静液压差20200 KPa各向同性/各向异性（0.12m）0.2100 m从悬浮液中获取水(如用MBR去除微生物)超滤(UF)静液压差501000 KPa各向异性(250nm)5500nm从溶解性固体或者大分子胶体溶液中取水反渗透(RO)静液压差600104 KPa复合膜;均质超薄膜0.210nm从小分子组分和离子溶液中获取水电渗析(ED)电势

44、差离子交换膜90% 0.050.66 kg BOD5/(m3.d),去除率97% （相应的活性污泥法的污泥负荷率相当，但去除率是75% 85%）。污水类型膜类型V/m3HRT/h污泥龄/d污泥负荷/kgCOD/kg.d）有机负荷/kg/m3.d)COD,氨MLSS/(kg/m3)污泥产率/d-1DO/(mg/L)进水出水家庭污水HF/S310.5-0.030.2944.2163.90.69.2-城市污水HF/S2.63.9101631200.072.490045胺 酚 多环芳香烃 醇 醛 链烷烃 反应机理 a，分子臭氧反应 打开双键 亲电反应，发生在电子云密度高的点 亲核反应，只发生在带有电子

45、基团的碳上 b，自由基反应 O3 + OH- HO2 + O2- HO2 O2- + H+ O3 + O2- O3- + O2 O3- + H+ HO3 HO3 OH + O2 臭氧的应用 臭氧在饮用水处理上的应用： 臭氧作为杀菌剂的最早试验是1886年由梅利坦斯在法国进行的。 19021903年德国西门斯哈尔克斯商行建设了第一批具有生产规模（250m3/h）的水处理厂。 美国于19001905年建起了第一座臭氧处理水厂，规模3.1m3/h。 1920年里迪尔发现“干空气”比未干燥的含水蒸汽的空气多产生近50%的臭氧。较好的空气干燥方法至今仍然是臭氧技术方面的一项关键性问题。 1933年扩建的

46、巴黎圣.莫尔水厂，处理规模达到12480m3/h。 臭氧在去除病毒方面的作用 法国最早能够检测出可感染人类消化道的肠病毒，如小儿麻痹等，这些病毒可以通过给水进行传播。 为此，法国对给水进行特别处理。截止1972年建成了世界上最大的采用臭氧消毒的自来水厂，供水量87420m3/h，臭氧总生产量7.8吨/d。 经法国试验，0.4mg/L的臭氧在水中保持4min以上时可以灭活小儿麻痹病毒。 联合处理 （1）德国首先发明将臭氧氧化与粒状活性碳吸附相结合的处理工艺，然后传到法国、瑞士和比利时。 臭氧氧化可将多种难于或不可生物降解的有机物，转化为可生物降解类型有机物。与臭氧化同时发生的曝气作用增加了水中溶

47、解氧浓度。增多的可生物降解有机物同溶剂氧在臭氧处理后的水中相遇，提高了后续工艺的生物活性。 臭氧与生物活性炭结合有利于氨和溶解性有机物（DOC）的去除。 此工艺的关键是控制臭氧浓度，过多臭氧会降低DOC的可吸附性。 在欧洲一些地方，此工艺已取代折点加氯法。 （2）多级臭氧化处理 法国将河水先用1mg/L剂量的臭氧氧化，然后将水储存二至三日，其目的是将原水曝气并使某些DOC氧化; 然后将水再次用1mg/L剂量的臭氧氧化，之后，用PAC絮凝过滤和粉末活性炭处理； 过滤之后水再次被臭氧氧化 ，其目的是消毒（剩余臭氧浓度0.4mg/L，氧化时间10分钟）。 城市污水处理 在城市污水处理方面，主要用臭氧

48、消毒，降低生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）的浓度、氨的氧化以及色、营养物质和悬浮固体的去除。 在美国有臭氧消毒的污水处理厂有50多座，最大日处理污水47.3万吨； 德国将臭氧氧化后的二级生化出水注入地下； 以色列将二级生化出水用石灰调高pH，然后臭氧化，再通过颗粒活性炭吸附，TOC可降至2mg/L以下； 在南非将城市二级生化出水臭氧化后用活性炭吸附去除氨和DOC，出水用于补充自来水。 工业污水处理 在工业污水处理方面，臭氧已被用于电镀废水中氰化物的氧化。 在日本，用于纺织工业污水中染料的脱色； 加拿大臭氧用于炼油污水中酚类化合物的去除； 在法国、西班牙、希腊及其它国家贝类养殖的海水的

49、消毒； 在奥地利用于照片洗印液氰化铁液的回收与再利用。 颗粒去除 臭氧具有助凝作用，体现在以下几方面： a，使小颗粒变成大颗粒； b，使溶解性的有机物形成胶体粒子； c，在后续的沉淀、浮选或过滤时提高TOC或浊度的去除率； d，减少去除浊度或TOC所需的絮凝剂的用量； e，加快絮凝沉降速度。 臭氧技术的现状与发展趋势 臭氧技术发展已有一百年历史。随着科学技术的发展，与臭氧发生器相关的电源，介电体材料，气源制备与控制检测等方面技术有了很大进步，有效地提高了臭氧的产生率，降低了能耗，改善了运行条件。 （1）电源臭氧的产生效率与电源的频率成正向增长关系，提高臭氧发生器电源的频率 一直受到各国臭氧界的

50、重视。1000HZ是高频，50/60HZ是低频，两者之间是中频。 （2）电介质 发生器的电介质材料一直使用玻璃，限制了臭氧产率、浓度。近年来由于精密陶瓷、搪瓷等材料的发展，以及金属管外喷涂等特殊技术工艺的发展，已全面提高了臭氧放电技术指标，使单机产量超过百千克成为现实。 （3） 气源 臭氧产生过程是氧元素的同素异型体结构的转变过程，气体的含氧量直接影响臭氧生成浓度与产量，发生器直接利用纯氧作为气源比同参数空气源生产臭氧生产臭氧量可增加11.5倍。 （4）自动化控制 由于臭氧应用规模、领域不断扩大，应用水平的不断提高，现代检测、控制技术已应用到臭氧设备系统。目前臭氧发生器的臭氧浓度，水中与尾气中

51、臭氧浓度都可在线检测并闭路自动调节，水处理量、压力与臭氧化空气流量、压力、温度等几十项参数都可在线通过计算机控制系统内检测并调节。臭氧技术应用日趋成熟。 （5）产业发展 以自来水厂杀菌净化、生活污水净化为主要市场，世界已经形成独立的臭氧技术产业。近年来产品单机产量已达300 kg/h。 （6）国内情况 我国20多年前开始臭氧发生器的研制与生产，目前有数百家单位生产用于污水处理、饮用水处理消毒（齐鲁胜利炼油厂采用臭氧化净化技术处理生活供水）、食品加工杀菌净化、易腐食品的储藏防霉保鲜、医疗卫生、家庭消毒净化与化工等方面。单机产量有几至十几kg/h，绝大多数是小型机。 电吸附脱盐技术 电吸附原理 极

52、板 极板出水进水电源正极电源负极SO4-2Cl-1Ca2+Mg 2+Na+NO3- 说明： 电吸附是在两个极板上加直流电压，当水从电极之间通过时，水中的正负离子在电场的作用下分别向极性相反的电极迁移，吸附在电极表面，当吸附饱和以后，切断电源，将两个极板短接，中和掉极板上的电荷，离子失去吸附力，然后用水进行冲洗，将吸附在极板表面的离子冲洗下来并随冲洗水一起离开极板区，当出水电导率与进水电导率相当或相等时，说明反冲洗完成，极板恢复原始状态，可以进行下一轮电吸附。 电吸附技术的关键是极板，它是具有中国自主知识产权的技术 。极板是非金属复合材料，耐酸碱，寿命长。 它不同于其它脱盐技术如电渗析、反渗透的

53、关键一点是无机盐或水不必穿过某种介质，无机盐只停留在介质表面，传质阻力小，又由于过水通道宽，因此，对来水水质要求低，介质不易受污染，当吸附上非离子物质时，易清洗和恢复原始状态。而反渗透和电渗析所用的膜材料一旦受到污染，就必须更换和弃之不用，造成运行成本高和很大的浪费； 离子只停留在极板表面而不发生电化学反应即电解反应，因此，电耗低； 过水通道宽，提升泵的扬程要求小，泵的电耗低； 不必象反渗透和电渗析那样要求严格的前处理手段，因此处理流程短。当然，为了尽量延长极板的清洗周期，对来水进行适当的过滤是十分必要的。 电吸附除了能去除无机盐外，还能去除带电颗粒物质和极性分子，因此，具有去除浊度、COD的

54、功能。 电吸附属于部分脱盐技术，脱盐程度可以随意控制，因此，特别适合脱盐率要求不高或部分脱盐的工艺。 有时我们希望保留水中大部分无机盐而不要全部脱除，如饮用水、循环冷却水等，则电吸附可以发挥其独特作用。 存在的问题 没有大规模应用的先例； 如能很好地部分回收再生反冲洗放出的电能，则该工艺会趋于完美。 二价离子和一价离子的去除不平衡。 应用工艺 将一定数量的极板组合在一起，组成一个模块，每个模块具有一定的处理能力，可以根据不同的处理流量和脱盐要求，对模块进行并联或串联组合，形成不同的工艺流程。 全自动化计算机程序控制和手动控制相结合。 可以根据来水水质随意修改工艺参数，以获得稳定的出水水质。 齐

55、鲁石化公司污水回用现状及实践 齐鲁公司地处缺水非常严重的淄博地区，齐鲁公司的大力发展又加快了该地区的缺水趋势； 因此，水成为齐鲁公司可持续发展的瓶径之一； 水的问题逐渐得到了公司领导层的重视，污水深度处理回用工作近12年有明显加快的趋势； 齐鲁公司早在几年前就已经开始进行污水回用的研究，包括炼油污水、乙烯污水、污染的地下水的深度处理及利用、PVC母液等。 处理出水直接作为循环水的补充水回用 公司要求的指标： CODcr小于30mg/L 2万t/a乙烯污水回用 72万t/a乙烯污水回用的中试试验已经完成，目前正在进行初步设计 处理出水水质优于4类地表水标准，初步考虑将处理出水与工业水混合通过工业

56、管网统一配送 烯烃厂循环水排污水回用工程 设计处理规模150m3/h，投资430万元。 采用过滤去除悬浮物-电渗析脱盐工艺，处理出水直接回用于循环水系统。齐鲁公司制定的污水回用水质标准乙烯污水回用的主要技术指标项目指标项目指标pH78.5异养菌个数500CODcr(mg/L)20Fe(mg/L)0.2BOD(mgL)5Zn(mg/L)0.5氨氮(mg/L)1.0浊度(NTU)3石油类(mg/L)0.5总磷(mg/L)0.3Ca硬(mg/L)200挥发酚(mg/L)0.1SS(mg/L)6硫化物(mg/L)0.1碱度50200总固体(mg/L)500Cl-1110色度30SO4 2-100游离氯

57、(mg/L)0.50.8电导率800粘泥(mg/L)1污水回用的对象和水质指标污水用于农业灌溉污水再用于工业污水用于城市生活污水用于回注地层污水用于农业灌溉(GB5084-92) 单位:mg/L序号项目作物分类水作旱作蔬菜1BOD80150802COD2003001503SS1502001004阴离子表面活性剂5.08.05.05剀氏氮1230306总磷5.010107pH5.58.58氯化物250 9石油类5.0101.010总汞0.00111总镉0.00512总砷0.050.1-0.0513铬(六价)0.114总铅0.115总铜1.017挥发酚1.0 回用于农业的污水必须严格限制重金属离子

58、的含量，因为重金属离子会食物链中富集污水再用于工业 如果用于工业工艺用水时，再生水直接接触产品，因各行业生产工艺不同，很难制定统一的水质标准，可参照以清水为水源的行业水质标准，或通过实验确定。回用循环水的国家标准CECS61：94项目直冷冷却水循环冷却补充水pH6.09.06.59.0SS/(mg/L)33浊度/度5BOD5/(mg/L)3010CODcr/(mg/L)75铁/(mg/L)0.3锰/(mg/L)0.2氯化物/(mg/L)300300总硬度/(以CaCO3计mg/L)850450总碱度/(以CaCO3计mg/L)500350总固体/(mg/L)10001000游离氯/(mg/L)0.10.2异养菌总数/(个/ml)5105 国外污水回用循环冷却水的水质标准项目东京名古屋美国推荐标准AWWA得克萨斯加利福尼亚科罗拉多内华达pH6.86.75.08.37.27.07.26.97.5浊度/度1.50.5382230BOD12.2102830COD9.6*8.4*75100TP4*201NH3-N121627总硬度111278650850160240总碱度83113350500Cl-167652500500708220315总固体343157