工業(yè)廢水處理精品課件

1、工業(yè)廢水處理第1頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三1 1、光氧化法化學(xué)和應(yīng)用化學(xué) 反應(yīng)原理 利用光能量激活半導(dǎo)體材料中的電子空穴對(duì)，產(chǎn)生吸附電子的能量，廢水中懸浮微粒沉淀到半導(dǎo)體的表面。 應(yīng)用 光能量的產(chǎn)生可以分為太陽能光和紫外線光，將半導(dǎo)體材料涂層在多孔材料（硅膠、纖維、玻璃粒），采用光源作為動(dòng)力，使廢水中的雜質(zhì)沉積在半導(dǎo)體的表面。廢水處理方法分類（化學(xué)處理、物理處理、生物處理）第2頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三2 2、電氧化法 反應(yīng)機(jī)理 利用電能和電場(chǎng)能使廢水中的懸浮物遷移沉淀，產(chǎn)生電化學(xué)反 應(yīng)、電氧化還原、電遷移，使污水中的污染物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)

2、生改變。 應(yīng)用 電解利用可溶性陽極和不溶性陽極作為電極，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。（由于鐵的價(jià)格不斷攀高，此法逐漸廢棄） 微電解利用微小的電流和自發(fā)產(chǎn)生的電流，進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。 磁反應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，污水中的雜質(zhì)在磁場(chǎng)作用下遷移。（如果雜質(zhì)過多，遷移速度下降，效果降低。目前此法多用于飲料行業(yè)如啤酒等，能吸附雜質(zhì)、細(xì)菌使啤酒口感變得純正。）廢水處理方法分類第3頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三3廢水處理方法分類 3、化學(xué)氧化（應(yīng)用于工程較少）反應(yīng)原理 利用化學(xué)藥劑的氧化能力，氧化廢水中的雜質(zhì)。應(yīng)用 化學(xué)氧化將物質(zhì)的氧化還原電位改變，物質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生改變 化學(xué)絮凝帶電物質(zhì)吸附雜質(zhì)一同沉淀第

3、4頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三4廢水處理方法分類 4、物理沉淀 反應(yīng)機(jī)理 利用大顆粒的粒子，在下沉過程中吸附污水中的雜質(zhì)沉淀 應(yīng)用 物理吸附懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)在分子間力作用下吸附下沉 混凝沉淀混凝劑經(jīng)水解形成高聚物，大顆粒高聚物對(duì)雜質(zhì)膠體有強(qiáng)烈的吸附能力，可吸附一定距離內(nèi)的膠體共同下沉。 增濃沉淀向污水中投入一些大顆粒雜質(zhì)，使?jié)舛仍龃螅沙恋淼拇箢w粒吸附小顆粒迅速下沉。第5頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三5廢水處理方法分類（0926）5、生物厭氧處理（工大：任南琪、韓洪軍；清華；重慶大學(xué)）反應(yīng)機(jī)理 在無氧的條件下，利用厭氧微生物降解廢水中的有

4、機(jī)物。應(yīng)用 普通厭氧在封閉的設(shè)備內(nèi)靜止發(fā)酵 流化厭氧廢水和厭氧載體在設(shè)備內(nèi)呈流化狀態(tài) 過濾厭氧厭氧微生物在設(shè)備內(nèi)形成過濾層，廢水流過過濾層降 解水中的有機(jī)物第6頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三6廢水處理方法分類6、生物好氧處理反應(yīng)機(jī)理 在有氧的條件下，利用好氧微生物降解廢水中的有機(jī)物應(yīng)用 傳統(tǒng)好氧處理污水和污泥混合一起流動(dòng)，進(jìn)行曝氣充氧 過濾好氧處理污泥層和污泥載體靜止不動(dòng)，污水流過污泥層 生物膜好氧處理好氧微生物附著在載體上 壓力好氧處理在高壓下氧的轉(zhuǎn)移效率增加，氧的溶解度增加，微生物的數(shù)量增加 間歇好氧處理利用廢水的流量隨時(shí)間變化的特點(diǎn)，采取間歇進(jìn)水，間歇曝氣的方式

5、(SBR)。第7頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三7 本書第一篇和第二篇講的是污水常規(guī)處理法，污水常規(guī)處理適用于生活污水，還有相當(dāng)一部分工業(yè)廢水不能用生物降解法去除，不適宜采用前述的方法，而需要采用特殊處理法。 一、污水處理的基本方法 污水處理實(shí)際上是采用各種技術(shù)和手段將污水中污染物質(zhì)分離出來，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化成無害物質(zhì)，污水得到凈化。 （哈爾濱污水總流量：110萬噸污水/天；文昌污水廠處理水量只有32.5萬噸污水/天，其中經(jīng)二級(jí)處理的只有16.25萬噸污水/天。）緒 論第8頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三8（一）按處理程度分（傳統(tǒng)分類法） 一級(jí)處理去除

6、污水中的懸浮固體，BOD去除率30左右，SS去除90，不能直接排放。一級(jí)處理包括1格柵由一組平行的金屬柵條制成，用來截阻大塊的懸浮狀態(tài)物質(zhì)。2沉淀水中的可沉物質(zhì)在重力作用下沉淀。3浮選把空氣通入污水中，以微小氣泡析出，小氣泡粘附水中的固體顆粒隨氣泡一同浮至水面，形成泡沫去除。4油去除利用油的比重小于1的性質(zhì)，使含油污水停留一定時(shí)間，油珠上浮去除。5均衡工業(yè)污水排放量與水質(zhì)隨時(shí)間不同，需進(jìn)行儲(chǔ)存調(diào)節(jié)，使其均衡。6中和利用酸和堿作用生成鹽和水。一、污水處理的基本方法第9頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三9二級(jí)處理大幅度去除污水中的膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)物（BOD）去除率達(dá)959

7、9，處理后水中BOD為1020mg/L.二級(jí)處理包括1活性污泥法由大量的微生物群體構(gòu)成具有活性，容易沉淀的膠體污泥為主體。2生物膜法在污水流經(jīng)的固體表面生長(zhǎng)一層生物膜，生物膜上的微生物氧化污水中的BOD。3氧化塘污水在池塘內(nèi)停留3060天，靠水中溶解氧和微生物作用降解BOD。（80年代提倡，現(xiàn)在不提倡）4污水灌溉通過土壤表層土的截留，土壤中微生物的分解氧化，物理吸收使污水凈化。（沈撫污水灌溉區(qū)；澆灌水稻）5厭氧處理在無氧的條件下，靠兼性菌及專性厭氧菌降低有機(jī)物。一、污水處理的基本方法第10頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三10三級(jí)處理進(jìn)一步去除二級(jí)處理不能去除的有機(jī)物，氮

8、、磷、處理后BOD在5-10mg/L，可以回用。三級(jí)處理包括1微濾使污水通過多孔介質(zhì)，截留水中的懸浮物。2混凝向水中投加混凝劑，降低污水濁度、色度、高分子有機(jī)物、重金屬。3氧化還原利用氧化還原反應(yīng)使污水中有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無害物質(zhì)。4吸附利用固體物質(zhì)表面的吸附能力，吸附水中一些有害的物質(zhì)。5萃取利用傳質(zhì)原理，當(dāng)溶劑與污水接觸時(shí)，溶質(zhì)在污水中重新分配，轉(zhuǎn)移到溶劑中。6滲析通過一種半透膜，將溶質(zhì)從濃度高的一側(cè)通過膜擴(kuò)散到濃度低的一側(cè)。7反滲透在膜的兩側(cè)施加壓力，使壓力高一側(cè)的溶液透過流到壓力低的一側(cè)。一、污水處理的基本方法第11頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三11 （二）按作

9、用原理分1物理處理法利用物理作用去除污水中固體和膠體的污染物。 篩濾、沉淀、浮選、過濾、反滲透2化學(xué)處理法利用化學(xué)反應(yīng)的作用去除污水中有害物質(zhì)。 中和、混凝、氧化還原、萃取、吸附3生物處理法利用微生物的代謝作用使污水中有機(jī)物分解。 活性污泥、生物膜、氧化塘、污水灌溉、厭氧處理一、污水處理的基本方法第12頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三12二、工業(yè)污水的水質(zhì)特征工業(yè)污水水質(zhì)復(fù)雜，不能用單一流程處理 1主要有害物質(zhì)有害物質(zhì)主要來源指標(biāo)含量游離氯造紙廠懸浮物401500mg/L氨化學(xué)廠COD100100000 mg/L氟化物玻璃制品BOD5020000 mg/L氰化物電鍍氨氮

10、103000 mg/L汞農(nóng)藥PH210硫化物染色皮革亞硫酸鹽造紙廠硫酸鹽化工廠第13頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三131. 工業(yè)污水單獨(dú)處理后排放（1） COD、BOD很高，（2） 具有一定量的H2S、NH4有毒物質(zhì)（3） 含有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿（4） 可回收一些產(chǎn)品2. 工業(yè)污水排入城市污水處理廠一同處理（1） 與城市污水性質(zhì)大致相同（2） 無有毒有害類物質(zhì)3工業(yè)污水預(yù)處理后進(jìn)入城市污水處理廠（1） 可回收產(chǎn)品（2） 含少量可去除的有毒有害物質(zhì)三、工業(yè)污水處理途徑 第14頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三14四、工業(yè)污水處理原則 1革新工藝、減少排污量

11、 2考慮回收利用 3從全局出發(fā)，對(duì)污水妥善處理 4采取先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)合理第15頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三15五、城市污水與工業(yè)污水處理區(qū)別1城市污水中主要為BOD、COD，可采用生物處理方法 沉淀生物處理泥水分離排放 2工業(yè)污水需不同污水采取不同方法第16頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三16第一節(jié) 均和調(diào)節(jié) 工業(yè)企業(yè)的污水量一日內(nèi)多變，24小時(shí)的流量不同，污水處理流程要求水量水質(zhì)不變，需均和調(diào)節(jié)。 一、目的 1水質(zhì)均和水量負(fù)荷不變，水質(zhì)變化，以水質(zhì)變化為曲線，求體積，需要攪拌設(shè)施。 2水量調(diào)節(jié)水質(zhì)負(fù)荷不變，水量變化，以水量變化為曲線，設(shè)計(jì)池

12、體積，不需要攪拌。 3水質(zhì)水量均和調(diào)節(jié)水質(zhì)水量都變化，需綜合考慮。第17頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三17二、調(diào)節(jié)池形式 1水泵強(qiáng)制循環(huán) 不需要安裝特殊設(shè)備，簡(jiǎn)單易行，混合完全，但動(dòng)力費(fèi)用高，運(yùn)行費(fèi)用高。（可以用提升泵作為回流泵） 2空氣攪拌 混合完全，有預(yù)曝氣作用，但有害物質(zhì)和有害氣體隨曝氣進(jìn)入大氣。（可利用曝氣池的鼓風(fēng)機(jī)引入空氣管） 3機(jī)械攪拌 混合較好，運(yùn)行費(fèi)用低，但易腐蝕需維護(hù)。（需增加攪拌設(shè)備，水量多，需要設(shè)備數(shù)量也多。適合于小水量情況） 4.穿孔倒流槽水質(zhì)調(diào)節(jié)（現(xiàn)已不用） 只能調(diào)節(jié)水質(zhì)，不能調(diào)節(jié)水量。第18頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，

13、星期三18第19頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三191排放的水質(zhì)水量具有周期性變化 t=n 時(shí)（1）池容積qi均和周期逐時(shí)變化流量。（2）出水濃度c對(duì)應(yīng)q的污染三、容積計(jì)算第20頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三20三、容積計(jì)算2污水流量變化不是周期性，采用試算法。（誤差大 ）（1）池容積q平均污水量 T水量變化時(shí)間總和 （2）出水濃度 3利用沉淀池進(jìn)行調(diào)節(jié) 在沉淀池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)第21頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三21第二節(jié) 離心分離 一、理論基礎(chǔ)物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力場(chǎng)，在離心力場(chǎng)內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)將受到比本身重力大得多的

14、離心力，這離心力的大小取決于物質(zhì)的質(zhì)量。 高速旋轉(zhuǎn)的物體能產(chǎn)生離心力，含懸浮物的廢水在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)由于懸浮物和廢水的質(zhì)量不同，因此受到的離心力大小也不同，質(zhì)量大的被甩向外圍，質(zhì)量小的則留在內(nèi)圈，廢水和水中的懸浮物被分離。 第22頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三22離心力計(jì)算 1計(jì)算離心場(chǎng)中，顆粒受到離心力 F 的大小: kgm、m0分別為顆粒和污水的質(zhì)量。 v旋轉(zhuǎn)圓周或速度。 r旋轉(zhuǎn)半徑。 n轉(zhuǎn)速。第23頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三23離心力計(jì)算顆粒在水中受到的重力 g重力加速度。離心力與重力之比的值取 分離因素，表示在離心力場(chǎng)中，顆粒所受到的

15、離心力大于重力的倍數(shù)。分析：1）當(dāng) r1.0m 時(shí)，n500轉(zhuǎn)分， 280 當(dāng) r1.0m 時(shí)，n1800轉(zhuǎn)分， 3600。 2）在離心力場(chǎng)中，離心力對(duì)固體顆粒的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過重力，可強(qiáng)化顆粒的分離速度。 3）分離因素 ，凈化效果 ，可除的顆粒直徑d。第24頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三242舉例（離心分離不適用于某些水質(zhì)：當(dāng)水中雜質(zhì)與水的比重相差不大時(shí)，m-m0會(huì)很小，使得F值也會(huì)很小。）懸浮顆粒在靜水中的沉速懸浮顆粒在靜水中的離心分離速度去除顆粒的直徑一定時(shí)，離心場(chǎng) vu，沉淀速度大得多。（離心分離沉淀效果不僅與有關(guān)，還與m-m0有關(guān)，所以不用于給水處理和生活污水的

16、處理，因?yàn)閙-m0太小。）第25頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三25二、離心分離設(shè)備根據(jù)離心力產(chǎn)生的方式可分為： 1）用水流本身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力的旋流分離機(jī)： 壓力式旋流分離機(jī)、重力式旋流分離機(jī) 2）由設(shè)備本身旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)污水旋轉(zhuǎn)的離心分離機(jī)： 離心機(jī)（工程中不常用，水量大、設(shè)備大）第26頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三26 1壓力式旋流分離機(jī) 用于分離比重較大的懸浮物，設(shè)備由鋼板制成，上部為直徑D的圓筒，下部為錐形體，污水沿著設(shè)備切線方向進(jìn)入，在離心力作用下，水中懸浮物被甩向四周，并在重力作用下，下沉至底部排走。 分析： 1段：水流的水平速度沿半徑增

17、大，在四周處最大，顆粒在離心力作用下，甩向四周，此區(qū)為加速區(qū)。 2段：水流的水平速度沿半徑增大后減小，在 1/2R 處，V最大，分離出的顆粒沿四周下滑，此區(qū)為分離區(qū)。 3段：此段的水平速度為零，顆粒在重力作用下沉淀濃縮，此區(qū)為沉淀區(qū)。 優(yōu)點(diǎn)：體積小，單位容積處理能力高，用料少易安裝。 缺點(diǎn)：四壁易磨損，需動(dòng)力。二、離心分離設(shè)備第27頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三272重力式旋流分離機(jī) 常用的水力旋流沉淀池，污水沿切線方向流入，借進(jìn)出水頭差在池內(nèi)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。 3離心機(jī)在第六章內(nèi)講二、離心分離設(shè)備第28頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三28第三節(jié) 除油

18、1含油污水的產(chǎn)生 來源為石油開采煉制、石油化工、鋼鐵、焦化、煤氣發(fā)生站、機(jī)械加工等工業(yè)企業(yè)。由于機(jī)械剪切，水力沖刷，表面雜質(zhì)，跑冒滴漏。 2特征及污染程度 （1）特征： 污水中的油比重小于1，可以自然上浮水面 可浮油污水在靜置或流動(dòng)時(shí)，借助油珠與水比重差上浮至水面分離，含量 7085，直徑60100（微米），易浮于水面，形成油膜或油層。 乳化油呈乳化狀態(tài)浮于水中，不能上浮，含量1520，直徑 518，油珠成為穩(wěn)定的乳化液。 溶解油溶解于污水中，一般 污水中 515mg/L。第29頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三29第三節(jié) 除油（2）污染程度： 形成一層分子膜，污染水質(zhì)

19、水中溶解氧 O2 含量下降 生成CO2 、 形成H2CO3、 PH、 濁度（微生物降解油時(shí)產(chǎn)生） 不能灌溉， 農(nóng)業(yè)灌溉要求含油量 50ppm 不能生物處理，生物處理要求含油量 3050ppm。第30頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三30二、除油池計(jì)算1除油池構(gòu)造（1）平流式除油池 污水從池一端流入，從另一端流出，比重小于1的浮油上浮，水面設(shè)集油管，可去除油珠不低于 100150。第31頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三31（2）斜板式除油池 根據(jù)淺池理論，池內(nèi)設(shè)斜板，間距 2050mm，水流向下流 動(dòng)，油珠向上浮動(dòng)，異向分離，泥渣滑向池底，可去除 6

20、0油珠， 停留時(shí)間短。第32頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三322除油池的計(jì)算理論基礎(chǔ)：最小油珠上浮速度用斯篤克士公式：u靜止水中，直徑d油珠的上浮速度， 分別為水、油珠的密度，d上浮最小油珠，粘滯系數(shù)g重力加速度。二、除油池計(jì)算第33頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三33（1）按油珠上浮速度計(jì)算（較準(zhǔn)確） 除油池面積 A表面積、 Q流量、u上浮速度、 修正系數(shù) 過流斷面 U水平流速 池長(zhǎng) （否則會(huì)出現(xiàn)斷流、異重流的現(xiàn)象） H池水深 第34頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三34（2）按污水停留時(shí)間計(jì)算（計(jì)算方便）除油池容積 t

21、停留時(shí)間（小時(shí)）過水?dāng)嗝?池格數(shù) b格寬、h水深 長(zhǎng)度 L3.6 v t第35頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三35三、污水中乳化油粗?；骄鄯?自然上浮只能去除可浮油，而仍有許多乳化油也要去除，需用其它方法。 1乳化油的產(chǎn)生 油水強(qiáng)烈攪拌產(chǎn)生機(jī)械剪切力，油珠變小，粘附一些親水物質(zhì)，形成雙電層 穩(wěn)定態(tài)。 2乳化油性質(zhì) 微小性，乳化油粒徑微小，具有布朗運(yùn)動(dòng)，靜電斥力，微粒表面水化作用。 親水性，乳化油屬于疏水物質(zhì)，但表面粘附親水物質(zhì)而呈現(xiàn)親水性，穩(wěn)定存在于污水中。 帶電性，乳化油直徑 110微米，電位 40100毫伏，帶負(fù)電，可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，在靜電斥力作用下不會(huì)聚合，穩(wěn)定

22、存在污水中。 第36頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三36電位的測(cè)定電位可以用電泳方法測(cè)定，計(jì)算公式：u油珠上浮速度D介電常數(shù)E電位梯度 粘度第37頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三373乳化油去除方法 1）氣浮法 氣浮法在氣浮的章節(jié)中講 2）粗?；ǜ骄鄯ㄊ刮鬯鹘?jīng)濾床，乳化油被粘附在濾料表面，并逐漸形成大油珠上浮。 粗?；ú牧希阂允⑸盀槔?石英砂在銳角處，分子間力較強(qiáng)，先吸附小油珠，小油珠持續(xù)吸附，逐漸形成一層油膜，布滿石英砂表面，形成大油珠上浮。第38頁，共44頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)22分，星期三38油珠附聚力計(jì)算根據(jù)動(dòng)力學(xué)公式，油珠附聚力 F 大小計(jì)算如下： 設(shè)污水為1，油珠為2、石英砂為3：（當(dāng)油珠包圍石英砂時(shí)，r3r2，23-0, 13=21 水和砂的表面張力被水和油的表面張力代替了） 分析： 1油珠直