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1、1,工业废水处理技术,2,主要内容,一.工业废水性质及污染 二.处理工艺分类及选择原则 三.物理化学处理技术 四.生物处理技术 五.工业废水处理发展趋势,3,基本性质,4,2020/7/8,4,20世纪以来全世界人口增长了3倍，经济增长了20倍，用水量增长了10倍。 水资源危机将成为21世纪继能源危机后又一全球性危机。 我国人均水资源拥有量仅为世界平均水平的1/4，而且时空分布极不均衡。 16个省用水紧张线，其中有10个省严重缺水。全国669座城市中400座供水量不足，110座严重缺水。,1. 工业废水及其环境污染现状,一、概述,6,2020/7/8,6,工业水资源浪费十分严重。中国生产一吨钢
2、铁所需的水相当于日本或美国的4-9倍，中国生产一吨乙烯所需的水相当于日本或美国的3-6倍 。 国外先进企业的水的重复利用率为70%80%，若干主要工业领域已达95%，而我国仅为20%。 我国工业用水重复利用率低，单位耗水量、排放污染水量大是工业污水排放量的突出问题。 2008年我国工业废水治理投资额接近250亿元。 目前，我国东部地区工业发展较为发达，工业废水治理开展的比较早，废水处理技术和废水处理率较高。,7,2020/7/8,7,8,2020/7/8,8,工业废水中有害物质来源表,工业污水的水质特征,9,处理工艺分类及选择原则,10,城市污水vs. 工业污水,1城市污水中主要为BOD、CO
3、D，可采用生物处理方法 沉淀生物处理泥水分离排放 2工业污水则根据不同污水采取不同方法，关键是污染物种类、特性、浓度 B/C 盐度 特征污染物,11,2020/7/8,11,工业废水处理途径,1. 工业废水单独处理后排放 （1） COD、BOD很高； （2） 具有一定量的H2S、NH4有毒物质； （3） 含有强酸、强碱； （4） 可回收一些产品。 2. 工业废水排入城市污水处理厂一同处理 （1） 与城市污水性质大致相同； （2） 无有毒有害类物质。 3工业废水预处理后进入城市污水处理厂 （1） 可回收产品； （2） 含少量可去除的有毒有害物质。,12,2020/7/8,12,工业废水处理原则,
4、1革新工艺、减少排污量； 2考虑回收利用； 3从全局出发，对污水妥善处理； 4采取先进技术，经济合理。,13,格栅由一组平行的金属栅条制成，用来截阻大块的悬浮状态物质。 沉淀水中的可沉物质在重力作用下沉淀。 混凝沉淀-向水中投加混凝剂，降低污水浊度、色度、高分子有机物、重金属 浮选把空气通入污水中，以微小气泡析出，小气泡粘附水中的固体颗粒随气泡一同浮至水面，形成泡沫去除。 隔油利用油的比重小于1的性质，使含油污水停留一定时间，油珠上浮去除。 过滤 温度调节,工业污水处理的基本方法-物理分离,14,工业污水处理的基本方法化学转化,均质工业污水排放量与水质随时间不同，需进行储存调节，使其均衡 中和
5、利用酸和碱作用调整pH 化学沉淀 化学氧化还原 电化学 吸附利用固体物质表面的吸附能力，吸附水中一些有害的物质 萃取利用传质原理，当溶剂与污水接触时，溶质在污水中重新分配，转移到溶剂中,15,水解酸化提高B/C比 厌氧高负荷厌氧 好氧与城市生活污水处理一致 氧化塘-土地处理，末端净化,工业污水处理的基本方法生物降解,16,预处理工艺,预处理通常是指在常规处理工艺前面，采用适当物理、化学和生物的处理方法，对水中的污染物进行初级去除，同时可以使后续的处理工艺更好地发挥作用。 预处理对于工业污水处理非常重要 不同特性分别预处理，去除特征污染物后再混合进入生化池,17,工业废水物理化学处理技术,18,
6、2020/7/8,18,工业企业的污水量一日内多变，24小时的流量不同，污水处理流程要求水量水质不变，需均和调节。 1 目的 水质均和水量负荷不变，水质变化，以水质变化为曲线，求体积，需要搅拌设施。 水量调节水质负荷不变，水量变化，以水量变化为曲线，设计池体积，不需要搅拌。 水质水量均和调节水质水量都变化，需综合考虑。,一、均和调节,19,2020/7/8,19,2 调节池形式 水泵强制循环：不需要安装特殊设备，简单易行，混合完全，但动力费用高，运行费用高。（可以用提升泵作为回流泵） 空气搅拌：混合完全，有预曝气作用，但有害物质和有害气体随曝气进入大气。（可利用曝气池的鼓风机引入空气管） 机械
7、搅拌：混合较好，运行费用低，但易腐蚀需维护。（需增加搅拌设备，水量多，需要设备数量也多。适合于小水量情况） 穿孔倒流槽水质调解（现已不用） 只能调节水质，不能调节水量。,20,2020/7/8,20,21,2020/7/8,二、离心分离,含悬浮物的废水在高速旋转时由于悬浮物和废水的质量不同，因此受到的离心力大小也不同，质量大的被甩向外围，质量小的则留在内圈，废水和水中的悬浮物被分离。 1）离心力计算 m、m0分别为颗粒和污水的质量，kg 。 v旋转圆周线速度，m/s。 r旋转半径，m。,22,2020/7/8,2）离心分离设备 根据离心力产生的方式可分为： a）用水流本身旋转产生离心力的旋流分
8、离机： 压力式旋流分离机、重力式旋流分离机。 b）由设备本身旋转带动污水旋转的离心分离机： 离心机（工程中不常用，水量大、设备大）。,23,2020/7/8,23,压力式旋流分离机 用于分离比重较大的悬浮物，设备由钢板制成，上部为直径D的圆筒，下部为锥形体，污水沿着设备切线方向进入，在离心力作用下，水中悬浮物被甩向四周，并在重力作用下，下沉至底部排走。 优点：体积小，单位容积处理能力高，用料少易安装。 缺点：四壁易磨损，需动力。 重力式旋流分离机 常用的水力旋流沉淀池，污水沿切线方向流入，借进出水头差在池内旋转流动。,24,2020/7/8,24,25,三、 除油,1）含油污水的产生 来源为石
9、油开采炼制、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业企业。由于机械剪切，水力冲刷，表面杂质，跑冒滴漏。 2）特征及污染程度 特征： 污水中的油比重小于1，可以自然上浮水面 可浮油污水在静置或流动时，借助油珠与水比重差上浮至水面分离，含量 7085，直径60100（微米），易浮于水面，形成油膜或油层。 乳化油呈乳化状态浮于水中，不能上浮，含量1520，直径 518，油珠成为稳定的乳化液。 溶解油溶解于污水中，一般污水中 515mg/L。,26,污染程度： 形成一层分子膜，污染水质 水中溶解氧O2 含量下降 生成CO2 、 形成H2CO3、 PH、 浊度（微生物降解油时产生） 不能灌溉，
10、农业灌溉要求含油量 50ppm 不能生物处理，生物处理要求含油量 3050ppm。,27,3）除油池计算, 除油池构造 a. 平流式除油池 污水从池一端流入，从另一端流出，比重小于1的浮油上浮，水面设集油管，可去除油珠不低于100150。,28,b. 斜板式除油池 根据浅池理论，池内设斜板，间距2050mm，水流向下流 动，油珠向上浮动，异向分离，泥渣滑向池底，可去除 60油珠， 停留时间短。,29,2020/7/8,29,30,4)污水中乳化油粗粒化附聚法,自然上浮只能去除可浮油，而仍有许多乳化油也要去除，需用其它方法。 a乳化油的产生 油水强烈搅拌产生机械剪切力，油珠变小，粘附一些亲水物质
11、，形成双电层稳定态。 b乳化油性质 微小性，乳化油粒径微小，具有布朗运动，静电斥力，微粒表面水化作用。 亲水性，乳化油属于疏水物质，但表面粘附亲水物质而呈现亲水性，稳定存在于污水中。 带电性，乳化油直径 110微米，电位 40100毫伏，带负电，可以长期保持稳定，在静电斥力作用下不会聚合，稳定存在污水中。,31,5)乳化油去除方法,a）气浮法 b）粗粒化法附聚法使污水流经滤床，乳化油被粘附在滤料表面，并逐渐形成大油珠上浮。 粗粒化法材料：以石英砂为例 石英砂在锐角处，分子间力较强，先吸附小油珠，小油珠持续吸附，逐渐形成一层油膜，布满石英砂表面，形成大油珠上浮。,32,四、 过滤,过滤是使污水通
12、过滤料组成的多孔介质，以截留水中的悬浮物质，达到处理的目的。,a）机械筛滤作用把滤料层作为筛子，某些粒径大于孔隙尺寸的杂质被截留，孔隙变小一些，于是后续的细小悬浮杂质也可被截留。 b）沉淀作用把滤料看作层层叠叠起来的多层沉淀池。利用巨大的沉淀面积截留水中微小粒子。 c）絮凝作用把滤料作为接触吸附介质，介质紧密排列，水在介质中流动时，杂质被吸附在介质表面并成长为大颗粒，巨大的表面积产生强烈的吸附能力。,33,34,1) 滤网,滤网污水中含有的细小悬浮物，不能用格栅去除，也难用沉淀方法去除，可采用小孔眼的滤网截留，回收。筛网通常用金属丝或化学纤维编制而成。其形式有转鼓式、转盘式、振动式、转帘带式和
13、固定式倾斜筛多种。筛孔尺寸可根据需要，一般为0.151.0mm。 常用旋转式滤网，污水从外侧流入内侧，悬浮物被截留，然后用刮刀刮下运走。 优点：效率高，可回收有用的物质。 缺点：易堵塞。,35,36,2020/7/8,36,37,2020/7/8,37,38,2020/7/8,38,滤头、滤帽,39,2）滤池,滤池去除微量悬浮物，常用于污水深度处理。 a滤池过滤机理。 机械筛滤作用把滤料层作为筛子，某些粒径大于孔隙尺寸的杂质被截留，孔隙变小一些，于是后续的细小悬浮杂质也可被截留。 沉淀作用把滤料看作层层叠叠起来的多层沉淀池。利用巨大的沉淀面积截留水中微小粒子。 絮凝作用把滤料作为接触吸附介质，
14、介质紧密排列，水在介质中流动时，杂质被吸附在介质表面并成长为大颗粒，巨大的表面积产生强烈的吸附能力。,40,2020/7/8,40,b截留杂质规律 从接触絮凝作用考虑，杂质与滤料接触，被滤料表面分子间力吸附絮凝，同时水力冲刷可使絮凝杂质脱落向下层移动，被下层滤料截留。 在过滤周期将终止时，表层滤料最细，吸附表面张力最大，截留的杂质最多，表层孔隙逐渐被杂质阻塞，尽管下层滤料还未发挥应有作用，但周期已终止，导致出现双层滤料，表层的滤料粒径大一些，截留的杂质多一些。,41,c构造 污水滤料和给水滤料有许多相同之处，与给水滤料的不同之处如下： 滤料粒径大，强度高，耐腐蚀，成本低。 抗冲击性负荷，出现双
15、层滤料。 运行周期长。 运行方式分为正向流和反向流。 d滤料 石英砂、无烟煤、陶粒、聚丙烯球、炉灰渣、烟道灰、焦炭、电化学滤料。,42,e电化学滤料滤池 原理 利用污水中含有电解质物质，当铁屑浸没在含有电解质的污水中，铁屑晶体结构上的铁一碳之间形成了许多微小的腐蚀电池，产生电化学反应，在它的作用空间产生一个电场，铁一碳表面有电流流动，形成一种内部内电解反应，在电场作用下，铁阳极失去电子生成Fe2+进入污水中，碳阴极得到电子使碳表面的H+生成H2逸出，电极反应如下： 阳极：2Fe2Fe2+4e 阴极：4H+ 4e 2H2 (酸性溶液) O2 + 2H2O + 4e 4OH- （中性溶液或碱性溶液
16、）,43,内部电解-腐蚀原电池，金属铁失去电子变成铁离子，电子流向碳阴极，流来的电子被溶液中能够吸收电子的物质所接受，生成氢氧根，中和金属离子 氧化还原内部电子反应；阴极新生成的H2反应 絮凝- 阳极新生成的Fe2+是良好的絮凝剂，能够捕集、裹挟污水中的污染物共沉。 特点：具有普通滤池、原电池反应、电氧化、电絮凝功能,机理,44,应用 采用铁屑和活性炭组成电池，由于电极电位不同，形成一组短路的电池，铁阳极失去电子生成Fe2进入水中，电子流向阴极，在炭表面H得到电子还原成H2，水中Fe2与OH结合形成Fe(OH)2絮凝体，电池不断反应，滤池强化工作作用。 例如，将铁屑和碳粒浸没在电位为30 mv的污水溶液中，铁屑和碳粒的电位差为1.2伏，粒料间的分离距离为0.1cm,可以得到510-3cm/s的分离速度，从理论
