水體污染防治與化工廢水處理

1、化工環境保護概論,,,第四章 水體污染防治與化工廢水處理,化學工業出版社,認識水體污染,一、水體污染物的來源,第一節 概述,,主要指城市居民聚集地區所產生的生活污水,電器制造廢水 輕工廢水電鍍工業廢水冶金工業廢水采礦廢水含熱廢水,生活污染源,,01,,農業污染源,,02,,工業污染源,,農業污染源包括農業牲畜糞便、污水、污物、農藥、化肥、用于灌溉的城市污水、工業污水等。,,03,把向水體排放或釋放污染物的來源和場所稱為水體

2、的污染源，根據來源不同分類，可以分為三類：,二、水體污染物的分類及其危害,,,,,,,,,,,,,,,,無機無毒污染物,有機無毒污染物,無機有毒污染物,有機有毒污染物,懸浮狀污染物 酸、堿、無機鹽類污染物 氮、磷等植物營養物,主要指碳水化合物、蛋白質、油脂、氨基酸等,非重金屬的無機毒性物質：氰化物(CN－)、砷(As) 重金屬毒性物質,有機氯化合物 ：多氯聯苯(PCB)和有機氯農藥 多環有機化合物 ：酚類 ，芳香烴類物質,,,,

3、,,,水體中的污染物大致分類如下：,,三、水體污染的水質指標,水體污染主要表現為水質在物理、化學、生物學等方面的變化特征。所謂水質指標就是指水中雜質具體衡量的尺度。水質指標的類型及含義如下：,色度儀,濁度儀,溶解氧測定儀,化學需氧量測定儀,生化需氧量測定儀,總有機碳測定儀,電 導 率 儀,PH計,四、化工廢水的來源與特點,,,化工廢水分類,主要來自基本有機原料、合成材料（如合成塑料、合成橡膠、合成纖維）、農藥、染料等行業排出的廢水,如氯

4、堿、感光材料、涂料等行業,如無機鹽、氮肥、磷肥、硫酸、硝酸及純堿等行業排出的廢水,,含有機物的廢水,,含有機、無機物的廢水,,,含無機物的廢水,掌握化工廢水的處理技術,,,,,物理法,化學法,生物處理法,物理化學法,化工廢水處理技術,第二節 廢水治理技術,一、物理法,定義：通過物理作用和機械力分離或回收廢水中不溶解懸浮污染物質(包括油膜和油珠)，并在處理過程中不改變其化學性質的方法稱為物理處理法。,設備-----調節池 長方形調節

5、池： 特點-----在池內設有若干折流隔墻，使廢水在池內來回折流。 折流式調節池： 優點-----調節池容積大小可視廢水的濃度、流量變化、要求的調節程度及廢水處理設備的處理能力來確定，做到既經濟又滿足廢水處理系統的要求。,定義：沉淀是利用廢水中懸浮物密度比水大，可借助重力作用下沉的原理而達到液固分離目的的一種處理方法。分類：沉淀根據廢水中懸浮物的沉淀現象可分四種類型：自由沉淀、絮凝沉淀、擁擠沉淀和壓縮沉淀。,,定義

6、：利用過濾介質截留廢水中的懸浮物，也叫篩濾截留法。篩濾截留法的實質----讓廢水通過一層帶孔眼的過濾裝置或介質，尺寸大于孔眼尺寸的懸浮顆粒則被截留。過濾介質----鋼條、篩網、濾布、石英砂、無煙煤、合成纖維、微孔管等。常用的過濾設備----格柵、柵網、微濾機、砂濾器、真空濾機、壓濾機等(后兩種濾機多用于污泥脫水)。,定義：隔油主要用于對廢水中可浮油的處理，它是利用水中油品與水密度的差異與水分離并加以清除的過程。,定義----廢水中

7、的懸浮物借助離心設備的高速旋轉，在離心力的作用下與水分離的過程叫離心分離。原理----含懸浮物的廢水在高速旋轉時，由于懸浮顆粒和廢水的質量不同，所受到的離心力大小不同，質量大的被甩到外圈，質量小的則留在內圈，通過不同的出口將它們分別引導出來，從而使懸浮物與水分離。,二、化學法,定義：化學法(或化學處理法)是利用化學作用處理廢水中的溶解物質或膠體物質，可用來去除廢水中的金屬離子、細小的膠體有機物、無機物、植物營養素(氮、磷)、乳化油、色

8、度、臭味、酸、堿等，對于廢水的深度處理也有著重要作用。,中和就是酸堿相互作用生成鹽和水，也即pH調整或稱為酸堿度調整。 酸、堿廢水的中和方法有： 酸、堿廢水互相中和:以廢治廢、既簡便又經濟； 投藥中和:可以處理任何濃度、任何性質的酸堿廢水; 過濾中和：可以進行廢水的pH調整。,,定義：混凝法是廢水處理中一種經常采用的方法，它處理的對象是廢水中利用自然沉淀法難以沉淀除去的細小懸浮物及膠體微粒，可以用來降低廢水的濁度和色度，去

9、除多種高分子有機物、某些重金屬和放射性物質；此外，混凝法還能改善污泥的脫水性能。 ----優點：設備簡單，操作易于掌握，處理效果好，間歇或連續運行均可以； ----缺點：運行費用高，沉渣量大，且脫水較困難；,混凝原理 雙電層作用原理------這一原理主要考慮低分子電解質對膠體微粒產生中和作用，以引起膠體微粒凝聚。 化學架橋作用原理------當廢水中加入少量的高分子聚合物時，聚合物即

10、被迅速吸附結合在膠體微粒表面上。開始時，高聚物分子鏈節的一端吸附在一個微粒表面上，該分子未被吸附的一端就伸展到溶液中去，這些伸展的分子鏈節又會被其它的微粒所吸附，于是形成一個高分子鏈狀物同時吸附在兩個以上的膠體微粒表面的情況。各微粒依靠高分子的連接作用構成某種聚集體，結合為絮狀物這種作用稱為吸附架橋作用。由高分子架橋形成的聚集體中，各微粒并未達到直接接觸，而且也未達到電中和脫穩狀態，因此，吸附架橋實質上仍是一種聚合物過量狀態。,混凝過程

11、及投藥方法,混凝沉淀處理流程,定義：通過藥劑與污染物的氧化還原反應，將廢水中有害的污染物轉化為無毒或低毒物質的方法。,廢水處理中最常采用的氧化劑是空氣、臭氧、二氧化氯（ClO2）、氯氣（Cl2）、高錳酸鉀（KMnO4）等。 藥劑還原法在廢水處理中應用較少，只限于某些廢水（如含鉻廢水）的處理，常用的還原劑有硫酸亞鐵（FeSO4）、亞硫酸鹽、氯化亞鐵（FeCl2）、鐵屑、鋅粉、硼氫化鈉等。,,三、物理化學法,吸附過程原理：吸

12、附是利用多孔固體吸附劑的表面活性，吸附廢水中的一種或多種污染物，達到廢水凈化的目的。 根據固體表面吸附力的不同，吸附可分為以下三種類型：,,,,,,,1,物理吸附：吸附劑和吸附質之間通過分子間力產生的吸附為物理吸附。它是可逆的。,,,,,,,,,,2,化學吸附：吸附劑和吸附質之間發生由化學鍵力引起的吸附為化學吸附。 它是不可逆的。,,,,,,,3,離子交換吸附：是通常所指的離子交換。,,,定義：利用與水不相溶解或極少溶解

13、的特定溶劑同廢水充分混合接觸，使溶于廢水中的某些污染物質重新進行分配而轉入溶劑，然后將溶劑與除去污染物質后的廢水分離，從而達到廢水凈化和回收有用物質的目的。 采用的溶劑稱為萃取劑，被萃取的物質稱為溶質，萃取后的萃取劑稱萃取液（萃取相），殘液稱為萃余液（萃余相）。 特點：萃取法具有處理水量大，設備簡單，便于自動控制，操作安全、快速、成本低等優點，因而該法具有廣闊的應用前景。目前僅用于為數不多的幾種有機廢水和個別重金屬廢水的處理。

14、,,萃取工藝設備 萃取工藝包括混合、分離和回收三個主要工序。根據萃取劑與廢水的接觸方式不同，萃取操作有間歇式----工藝及計算與間歇吸附相同。連續式----設備常用的有填料塔、篩板塔、脈沖塔、轉盤塔和離心萃取機。①往復葉片式脈沖篩板塔②離心萃取機,定義：利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的污染物，使其密度小于水而上浮到水面，實現固液或液液分離的過程?；驹恚焊∵x法的根據是表面張力的作用原理。當液體和空氣相接觸時

15、，在接觸面上的液體分子與液體內部液體分子的引力，使之趨向于被拉向液體的內部，引起液體表面收縮至最小，使得液珠總是呈圓球形存在。,電滲析 是在直流電場的作用下，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子選擇透過性（即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過），而使溶液中的溶質與水分離的一種物理化學過程。電滲析技術越來越引起人們的重視并得到逐步推廣。此方法應用在環保方面進行廢水處理已取得良好的效果。但是由于耗電量很高，多數還僅限于

16、在以回收為目的的情況下使用。,,,反滲透 是利用半滲透膜進行分子過濾來處理廢水的一種新的方法，又稱膜分離技術。因為在較高的壓力作用下，這種膜可以使水分子通過，而不能使水中溶質通過，所以這種膜稱為半滲透膜。利用它可以除去水中比水分子大的溶解固體、溶解性有機物和膠狀物質。近年來應用范圍在不斷擴大，多用于海水淡化、高純水制造及苦咸水淡化等方面。,,超過濾法 是利用半透膜對溶質分子大小的選擇透過性而進行的膜分離過

17、程。超過濾法所需的壓力較低，一般為0.1～0.5MPa，而反滲透的操作壓力則為2～10MPa。因化工廢水中含有各種各樣的溶質物質，所以只采用單一的超濾方法，不可能去除不同分子量的各類溶質，一般多是與反滲透法聯合使用，或者與其他處理法聯合使用，多用于物料濃縮。,四、生物處理法,定義： 廢水的生物處理法就是利用微生物新陳代謝功能，使廢水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物被降解并轉化為無害的物質，使廢水得以凈化。分類： 生物處理

18、法的工藝根據參與的微生物種類和供氧情況，分為好氧生物處理和厭氧生物處理。,活性污泥法 活性污泥是活性污泥中曝氣池的凈化主體，生物相較為齊全，具有很強的吸附和氧化分解有機物的能力。,生物膜法是靠生物濾池實現的。普通生物濾池的工作原理是：廢水通過布水器均勻地分布在濾池表面，濾池中裝滿濾料，廢水沿濾料向下流動，到池底進入集水溝、排水渠并流出池外。在濾料表面覆蓋著一層粘膜，在粘膜上長著各種各樣的微生物，這層膜被稱為生物膜。生物濾池的工作實

19、質，主要靠濾料表面的生物膜對廢水中有機物的吸附氧化作用。,,水解酸化階段,產氫產乙酸階段,產甲烷階段,三個階段,,,,,,純氧曝氣法,深層曝氣法,深井曝氣池,生物接觸氧化法,活性污泥法新進展,,生物膜法的新進展,認識典型的化工廢水處理,一、煉油廢水的處理流程,冷卻廢水,含油廢水,含硫廢水,含堿廢水,含酸廢水,含鹽廢水,是冷卻餾分的間接冷卻水，溫度較高，有時由于設備滲漏等原因，冷卻廢水經常含油，但污染程度較輕,主要來源于催化及焦化裝置，精

20、餾塔塔頂分離器、油氣洗滌水及加氫精制等。主要污染物是硫化物、油、酚等,含油廢水大部分來源于油品與油氣冷凝油、油氣洗滌水、機泵冷卻水、油罐洗滌水以及車間地面沖洗水,主要來自汽油、柴油等餾分的堿精制過程。主要含過量的堿、硫、酚、油、有機酸等,來自水處理裝置、加酸泵房等。主要含硫酸、硫酸鈣等,主要來自原油脫鹽脫水裝置，除含大量鹽分外，還有一定量的原油,煉油廢水的來源、分類,第三節 典型的廢水處理流程,二、小氮肥廢水的處理流程,廢水處理工藝流