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1、LOGO1污水的深度处理与回用 二十一世纪的煤化工2随着水资源的不断缺乏和水质的不断恶化，污水回用得到了越来 越广泛的重视。对污水回用过程中使用的几种深度处理方法进行了总结 ，并对它们的机理以及应用作了简要概述，同时提出了这些方法今后的 研究热点和发展前景。我国是严重缺水的国家之一，尤其是城市化快速发展时期，城市缺 水状况越来越严重。为解决大量的工业生产用水和市政或生活辅助用水 ，污水回用成为可靠的第二水源。污水深度处理及回用不仅缓解了供水 不足、水污染和改善生态环境等问题，而且提高了回用水的水质、水量 及其经济附加值，使之具有更广泛的应用空间，从而创造更多的经济效 益。3近年来，全球经济与中
2、国经济的持续发展形成了对钢铁等基础产 业的拉动，中国2008年焦炭产量为32,757 万吨，占世界总产量的 50%以上。焦化废水是在煤高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程 中产生的废水，由于焦化废水中氨氮、酚类及油分浓度高，有毒及生 物抑制性物质较多，生化处理难以实现有机污染物的完全降解，对环 境造成了严重污染，因此焦化废水是一种典型的高浓度、高污染、有 毒、难降解的工业有机废水。工信部于2008年12月19日下发的15号文焦化行业准入条件（ 2008年修订）中明确规定：酚氰废水处理合格后要循环使用，不得 外排。因此对焦化污水不再是单纯追求达标排放，还要考虑处理后如 何回用的问题。处理后焦化废
3、水指标基本稳定在二级排放标准，至于 满足一级排放标准，还受多种因素制约。4v 现有焦化厂首选将处理后废水在厂内回用，主要是用作焦化厂的 湿法熄焦补充水、除尘补充水和煤场除尘洒水等，多余的废水达标外 排。也有少数几家焦化厂将处理后焦化废水（CODcr100mg/L）用 于循环水系统补充水，很明显是违背国家或行业规范的，化工部 HG/T3923-2007循环冷却水用再生水水质标准要求的主要指标 CODcr80mg/L、溶解性总固体1000mg/L，仅就溶解性总固体一 项，就影响了循环冷却水系统的稳定运行，长时间势必导致冷却设备 腐蚀严重，解决办法是加大排污量，一旦排污，就是污染转移。v 由于环保要
4、求越来越严格，加之水资源的紧张，要求焦化厂废水 零排放的呼声越来越高，而部分地方环保要求更加严格，主要控制指 标CODcr50mg/L。由于地方差异，有的焦化厂废水要求零排放；有 的焦化厂允许排放，但必须满足国家或地方的一级排放标准。但现有 焦化废水处理技术很难连续稳定满足日益严格的环保要求。污水深度处理（污水深度处理（sewage depth processingsewage depth processing）是是 指城市污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达指城市污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达 到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或到一定的回用水标准使污水作为水资源回用
5、于生产或 生活的进一步水处理过程。针对污水（废水）的原水生活的进一步水处理过程。针对污水（废水）的原水 水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多 级处理工艺。常用于去除水中的微量级处理工艺。常用于去除水中的微量CODCOD和和BODBOD有机有机 污染物质，污染物质，SSSS及氮、磷高浓度营养物质及盐类。深度及氮、磷高浓度营养物质及盐类。深度 处理方法费用昂贵，管理较复杂，除了每吨水的费用处理方法费用昂贵，管理较复杂，除了每吨水的费用 约为一级处理费用的约为一级处理费用的4-54-5倍以上。倍以上。56经过二级生物处理后，污水中仍然含有相当数
6、经过二级生物处理后，污水中仍然含有相当数量的污染物质：量的污染物质：BODBOD：20-30mg/L20-30mg/LCOD COD：60-100mg/L60-100mg/LSS: 20-30mg/L SS: 20-30mg/LNH NH3 3-N:-N: 15-25mg/L15-25mg/LTP: 1mg/L TP: 1mg/L细菌和重金属等有毒有害物质细菌和重金属等有毒有害物质7污水深度处理的对象与目标：污水深度处理的对象与目标：n n 去除水中残存的悬浮物；脱色、除臭，使出水澄清去除水中残存的悬浮物；脱色、除臭，使出水澄清n n 进一步降低进一步降低BODBOD、CODCOD等，水质进一
7、步稳定等，水质进一步稳定n n 脱氮、除磷，消除能够导致水体富营养化的因素脱氮、除磷，消除能够导致水体富营养化的因素n n 消毒杀菌，去除水中的有毒物质消毒杀菌，去除水中的有毒物质8污水深度处理后回用去向：污水深度处理后回用去向：n n 排放具有较高经济价值水体及缓流水体，补充地面水源排放具有较高经济价值水体及缓流水体，补充地面水源n n 回用于农田灌溉、市政杂用，如灌溉城市绿地，冲洗街回用于农田灌溉、市政杂用，如灌溉城市绿地，冲洗街道、车辆、景观用水等道、车辆、景观用水等n n 居民小区回用于冲洗厕所居民小区回用于冲洗厕所n n 回用于工业企业，作为冷却水和工艺用水的补充用水回用于工业企业，
8、作为冷却水和工艺用水的补充用水n n 回灌地下，用于防止地面下沉或海水入侵回灌地下，用于防止地面下沉或海水入侵9二级处理水深度处理的目的、去除对象和所采用的处 理技术与工艺流程臭氧氧化、臭氧氧化、消毒消毒( (氯气、次氯气、次 氯酸钠、紫外线氯酸钠、紫外线) )细菌、病毒细菌、病毒微生物微生物超滤、反渗透、电渗析、离超滤、反渗透、电渗析、离 子交换子交换电导度电导度 NaNa 、CaCa、ClCl离子离子溶解性无机物溶解性无机物 无机盐类无机盐类金属盐混凝沉淀金属盐混凝沉淀 石灰混凝石灰混凝 沉淀晶析法沉淀晶析法 生物除磷生物除磷POPO4 4P TP T P P磷磷生物脱氮生物脱氮吹脱、折点
9、氯化脱氨、生物吹脱、折点氯化脱氨、生物 脱氮脱氮T TN KN KN N NHNH3 3N N NONO2 2- -N N NONO3 3- -N N 氮氮混凝沉淀混凝沉淀、活性炭吸附、活性炭吸附、臭臭 氧氧化、曝气生物滤池氧氧化、曝气生物滤池BODBOD5 5COD COD TOC TODTOC TOD溶解状态溶解状态快滤机、微滤机、快滤机、微滤机、混凝沉淀混凝沉淀SS VSSSS VSS悬浮状态悬浮状态采用的主要处理采用的主要处理 技术技术有关指标有关指标去除对象去除对象处理处理 目的目的防止富防止富 营养化营养化再用再用微量成分微量成分植物植物 类营类营 养盐养盐排放水体排放水体 再用再
10、用有机物有机物10颗粒分离技术一览表111 1 、悬浮物的去除、悬浮物的去除悬浮物去除主要技术悬浮物去除主要技术n n 混凝沉淀混凝沉淀n n 过滤技术过滤技术n n 膜分离技术膜分离技术混凝沉淀混凝沉淀混凝沉淀工艺是混凝沉淀工艺是污水污水深度处理中最常用的工艺深度处理中最常用的工艺, ,我我 国大多数污水厂在深度处理工艺中均采用此方法。向国大多数污水厂在深度处理工艺中均采用此方法。向 水中投加化学药剂水中投加化学药剂, ,药剂水解后与污染物相互作用药剂水解后与污染物相互作用, ,通通 过混凝过程形成大颗粒絮体过混凝过程形成大颗粒絮体, ,通过沉淀或气浮得到分离通过沉淀或气浮得到分离 。混凝沉
11、淀工艺经济、成熟。混凝沉淀工艺经济、成熟, ,但处理效果受水质改变影但处理效果受水质改变影 响较大响较大( (藻类、藻类、PhPh、水温等、水温等), ),且对水质要求较高时且对水质要求较高时, ,该工该工 艺则无法满足处理效果。艺则无法满足处理效果。1213（1）常用技术：去除微小悬浮状态的有机物和无机污染物、胶体.也可去除：Mg，As（溶解态）、N、P、及细菌、病毒 （2）特点：二级出水胶体和菌胶团微粒；而天然水主要是针对泥砂等不同于给水处理的混凝 主要原因是：污水中有生物微粒的存在，这种微粒与药剂的亲和力强，进 而投药后混凝过程短时间内可以完成。14（3）药剂 无 机铝系 硫酸铝 明矾
12、聚合氯化铝（PAC） 聚合硫酸铝（PAS） 适宜pH：5.58 铁系 三氯化铁 硫酸亚铁 硫酸铁（国内生产少） 聚合硫酸铁 聚合氯化铁 适宜pH：511，但腐 蚀性强 有 机 人工 合成 阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物 国外开始增多，国内 尚少 阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM） 非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯 （PEO） 两性型： 使用极少 天然 淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等 微生物絮凝剂 凝聚絮凝15（4）工艺形式沉淀池平流、辐流、竖流、斜管澄清池上升流速较给水低，0.4-0.6mm/s压力溶气气浮 DAF(Dissolves Air Hotation)涡凹气浮 气浮池 C
13、AF(Cavitation Air Hotation) 引气气浮IAF(Induced Air Flotation)空气在分散于水中叶片、 轮盘等吸入（5） 混凝机理混合阶段：激烈紊动，不超过2分钟，使药剂迅速均匀扩散到水中反应阶段：紊动程度逐渐减弱，1315分钟，使形成具有良好沉淀性能的絮 凝体。16污水中颗粒物以胶体形式 存在。加入凝聚剂后，胶体脱稳 ，形成小矾花小矾花在重力作用下，开 始沉淀17加入凝聚剂，矾花开始长 大矾花在凝聚剂的作用下， 聚集在一起形成污泥，快速沉淀，固 液分离18烧杯试验不同浓度的 凝聚剂（ PAC）19烧杯试验不同浓度的 絮凝剂（ PAM）20ACTIFLO高密
14、度沉淀池工作流程21222 2、 溶解性有机物去除溶解性有机物去除二级生物处理后的出水中，残留的有机物多是难二级生物处理后的出水中，残留的有机物多是难 降解的有机物（如丹宁、降解的有机物（如丹宁、木质素、里腐酸等）木质素、里腐酸等）对对出水中残留的这些有机物直接采用生物处理方出水中残留的这些有机物直接采用生物处理方 法很难取得好的效果，通常采用的技术工艺包括：法很难取得好的效果，通常采用的技术工艺包括：n n 活性炭吸附活性炭吸附n n 高级氧化高级氧化n n 高级氧化高级氧化+ +生物处理生物处理高级氧化高级氧化23v 随着现代化学工业的不断发展随着现代化学工业的不断发展, ,通过各种途径进
15、入通过各种途径进入水体中的化学合成有机物的数量和种类急剧增加水体中的化学合成有机物的数量和种类急剧增加, ,对水对水环境造成了严重污染。在水处理工程中环境造成了严重污染。在水处理工程中, ,含此类物质的含此类物质的废水通常难以采用生物法处理废水通常难以采用生物法处理, ,而常规的物理、化学方而常规的物理、化学方法也难以在技术和经济上满足净化处理的要求。近年来法也难以在技术和经济上满足净化处理的要求。近年来, ,高级氧化技术用于处理小流量、高浊度、难降解的有高级氧化技术用于处理小流量、高浊度、难降解的有机废水取得了较好的应用实例和应用前景机废水取得了较好的应用实例和应用前景, ,已成为业界已成为业界的研究热点。的研究热点。24v 高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes,简称AOP)：运用电、光辐射、催化剂，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基(OH) ，再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解为低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO2 和H2O，接近完全矿化。25高级氧化技术特点：v1）反应过程中产生大量氢氧自由基OH。v2）反
