化工环境保护与安全技术

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1、第一章 化工废水处理技术,化工生产过程一般需用大量的水，同时会排出相当数量的废水。化工厂一般多集中在江、河、湖、海附近，生产废水就近排入水域，对水域造成污染。据统计，我国化工行业排出的废水量占全部废水量的22%，居第一位。事实上，化工废水对水系（包括地面水和地下水）的污染是许多地方最严重的环境污染现象，是进行环境治理的首要目标。,1.1化工废水及其处理原则,1.1.1化工废水的种类 化学工业是一个多品种多行业的工业部门。 狭义化学工业包括化学矿山、石油化工、煤炭化工、酸碱工业、化肥工业、塑料工业、医药工业、染料工业、涂料工业、橡胶工业、炸药和起爆药工业、感光材料等。化工生产离不开水，在目前技术

2、和经济条件下化工生产很难根除废水产生。,化工废水总的特点： 是量大、有害种类多，居各工业系统之首，废水中污染成分随产品品种、生产工艺等不同而千变万化。 主要化工行业废水来源及其中主要污染物表 化学工业废水按成分可分为三大类： 含有机物的废水 含无机物的废水 含有机物和无机物的混合废水,按废水中所含主要污染物分： 含氰废水 含酚废水 含硫废水 含氟废水 含铬废水 含有机磷化合物废水 含有机物废水,1.1.2化工废水污染的特点 1.有毒害性 2.生化需氧量（BOD)和化学需氧量（COD） 均较高 3.pH超标 4.营养化物质多 5.废水温度较高 6.恢复比较困难,1.1.3废水处理原则 1.1.3

3、.1水污染指标 水污染指标是衡量水体被污染程度的数值标示，也是控制好检测水处理设备运行状态的重要依据。其中，最常用的水污染指标有（8个）：,生化需氧量（BOD）：表示在有饱和氧条件下，好氧微生物在20 ,经一定天数降解每升水中有机物所消耗的游离氧的量，常用单位mg/L，常以5日为测定BOD的标准时间，以BOD5表示。 化学需氧量（COD）：表示用强氧化剂把有机物氧化为H2O和CO2所消耗的相当氧量。常用的氧化剂为重铬酸钾或高锰酸钾，分别表示为CODCr或简写（COD）和CODMn（也称耗氧量，简称OC），单位为mg/L。,总需氧量（TOD）：当有机物完全被氧化时，C、H、N、S分别被氧化为CO

4、2、H2O、NO、SO2时所消耗的氧量，单位为mg/L。 总有机碳（TOC）：表示水中有机污染物的总含碳量，以碳含量表示，单位为mg/L。 悬浮物（SS）：水样过滤后，滤膜或滤纸上截留下来的物质，单位为mg/L。 pH：表示污水的酸碱性。,有毒物质：表示水中所含对生物有害物质的含量，如氰化物、砷化物、汞、镉、铬、铅等，单位为mg/L。 大肠杆菌数：指每升水中所含大肠杆菌的数目，单位为个/L。,1.1.3.2废水处理的方法分类 针对不同污染物的特征，发展了各种不同的废水处理方法，特别是对化工废水的处理，这些处理方法可按其工作原理划分为4大类，即物理处理法、化学处理法、物料化学处理法和生物处理法。

5、,表 水体中的污染物表,（1）物理处理法： 通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质（包括油膜和油珠）的废水处理法。根据物理作用的不同，又可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截流法等。 属于重力分离法的处理单元有沉淀、上浮（气浮、浮选）等，相应使用的处理设备是沉砂池、沉淀池、除油池、气浮池及其附属装置等。,（2）化学处理法： 通过化学反应去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理法。如以投加药剂产生化学反应为基础的处理方法混凝、中和、氧化还原等。化学处理法各处理单元所使用的处理设备，除相应的池、罐、塔外，还有一些附属装置。化学处理法主要用于处理各种工业废

6、水。,（3）物理化学法： 以传质作用为基础的处理单元具有化学作用，而同时又有与之相关的物理作用，所以称为物理化学法，即运用物理和化学的综合作用使污水得到净化处理的方法。如萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。后两种处理单元又统称膜处理技术。采用本法前废水一般均需预处理，先除去水中的悬浮物、油渍、有害气体等，有时还要调整pH，以便提高处理效果。,（4）生物处理法： 通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化稳定、无害物质的废水处理方法。根据起作用的微生物不同，生物处理法又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。,1.1.3.3废水处理的一般原则

7、废水中污染物质是多种多样的，所以往往不可能用一种处理单元就把所有污染物质去除干净。 化工废水处理的主要原则：首先才清洁生产的角度出发，改革生产工艺好设备，减少污染物，防止废水外排，进行综合利用和回收。必须外排的废水，其处理方法随水质和要求而异。按处理深度又可分为一级处理、二级处理、三级处理。,表1.废水处理方法分类,（1）一级处理： 主要分离去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的 污染物质，调节废水pH、减轻废水的腐化程度 和后续处理工艺负荷的处理方法。可以采用栅网过滤、 自然沉淀、上浮、隔油等方法。 污水经一级处理后，一般达不到排放标准。所以 一般以一级处理为预处理，以二级处理为主体，必要 时再

8、进行三级处理，即深度处理，使污水达到排放标 准或补充工业用水和城市供水，一级处理的常用方法 如下。,a.筛滤法： 筛滤法是分离污水中呈悬浮状态污染物质的方法。常 用设备是格栅和筛网。格栅主要用于截留污水中大于栅条间隙的 漂浮物，一般布置在污水处理场或泵站的进口处，以防止管道、 机械设备以及其他装置的堵塞。格栅的清渣，可常用人工或机械 方法，有的是用磨碎机将栅渣磨碎后，再投入格栅下游，以解决 栅渣的处置问题。筛网的网孔较小，主要用以滤除废水中的纤 维、纸浆等细小悬浮物，以保证后续处理单元的正常运行和处理 效果。 b.沉淀法： 沉淀法是通过重力沉降分离废水中呈悬浮状态污染物 质的方法。沉淀法的主要

9、构筑物有沉砂池和沉淀池，用于一级处 理的沉淀池，通称初级沉淀池。其作用为：去除污水中大部分 可沉的悬浮固体；作为化学或生物化学处理的预处理，以减轻 后续处理工艺的负荷和提高处理效果。,c.上浮法：上浮法用于去除污水中相对密度小于的污染物，或通过 投加药剂、加压溶气等措施去除相对密度稍大于的污染物质。在一 级处理工艺中，主要是用于去除污水中的油类及悬浮物质。 d.预曝气法：预曝气法是在污水进入处理构筑物以前，先进行短时 间（10-20min）曝气。其作用为： 可产生自然絮凝或生物絮凝作 用，使污水中的微小颗粒变大，以便沉淀分离；氧化废水中的还 原性物质；吹脱污水中溶解的挥发物；增加污水中的溶解氧

10、， 减轻污水的腐化，提高污水的稳定度。,（2）二级处理： 污水通过一级处理后，再加处理，用以除去污水中大 量有机污染物，使污水进一步净化的工艺过程。相当长时 间以来，主要把生物化学处理作为污水二级处理的主体工 艺。近年来，采用化学或物理化学处理法作为二级处理主 体工艺，并随着化学药剂品种的不断增加，处理设备和工 艺的不断改进而得到推广。因此，二级处理原作为生化处 理的同义词已失去意义。 污水在经过筛滤、沉淀或上浮等一级处理之后，可以 有效地去除部分悬浮物，生化需氧量(BOD)，但一般不能 去除污水(25-40%）也可以去除中呈溶解状态的和呈胶体 状态的有机物和氧化物、硫化物等有毒物质，不能达到

11、污 水排放标准。因此需要进行二级处理，二级处理的主要方 法如下。,a.活性污泥法：废水生物化学处理中的主要处理方法。以污水 中有机污染物作为底物，在有氧的条件下，对各种微生物群体进 行混合连续培养，形成活性污泥。利用这种活性污泥在废水中的 凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用过程，去除废水中有机污 染物，从而得到净化。活性污泥法从开创至今已经有90年的历史， 目前已成为有机工业废水和城市污水最有效的生物处理法，应用 非常普遍。活性污泥法运行方式多种多样，如传统活性污泥法、 阶段曝气法、生物吸附法、混合式曝气法、纯氧曝气法、深井曝 气法，以及近几年所发展的氧化沟（延时曝气活性污泥法）。 b.生物膜

12、法:生物膜法是使废水通过生长在固定支承物表面的生 物膜，利用生物氧化作用和各相之间的物质交换，降解废水中有 机污染物的方法。用这种方法处理废水的构筑物有生物滤池、生 物转盘和生物接触氧化池以及最近发展起来的悬浮载体流化床， 目前采用生物接触氧化池为多。,近年来，有的国家正在研究和采用化学或物 理化学处理法作为二级处理主体工艺，预期这些 方法将随着化学药剂品种的不断增加，处理设备 和工艺的不断改进而得到推广。污水二级处理可 以去除污水中大量BOD和悬浮物，在较大程度上 净化污水，对保护环境起到了一定作用。但随着 污水量的不断增加，水资源的日益紧张，需要获 取更高质量的处理水，以供重复使用或补充水

13、源。 为此，有时需要在二级处理基础上，再进行污水 三级处理。,(3)三级处理 污水三级处理又称污水深度处理或高级处理。为进 一步去除二级处理未能去除的污染物质，其中包括微生 物未能降解的有机物或磷、氮等可溶性无机物。三级处 理是深度处理的同义词，但二者又不完全一致。三级处 理是经二级处理后，为了从废水中去除某种特定的污染 物质，如磷、氮等，而补充增加的一项或几项处理单元； 至于深度处理则往往是以废水回收、复用为目的，在二 级处理后所增设的处理单元或系统。三级处理耗资较大， 管理也较复杂，但能充分利用水资源。,完善的三级处理由除磷、除氮、除有机物 （主要是难以生物降解的有机物）、除病毒和病 原菌

14、、除悬浮物和触矿物质等单元过程组成。根 据三级处理出水的具体去向，其处理流程和组成 单元是不同的。如果为防止受纳水体富营养化， 则采用除磷和除氮的三级处理；如果为保护下游 引用水源或浴场不受污染，则应采用除磷、除氮、 除毒物、除病菌和病原菌等三级处理，如直接作 为城市饮用水以外的生活用水，如洗衣、清扫、 冲洗厕所、喷洒街道和绿化地带等用水，其出水 水质要求接近于饮用水标准。,1.1.3.4化工废水处理标准 化工废水处理的目标有二类： 一是在厂内重复利用； 二是向厂外排放。 对前一类的要求，原则上只要满足厂内应用标准即可。对后一类的要求最低也要符合我国环境保护的相关标准，包括废水接受方和排放方两

15、方面的标准。,我国已制定了比较完善的水系环境保护的质量标准，对化工废水处理来说，最基本的是地表水环境质量标准(GB3838-2002)和污水综合排放标准（GB8978-1996）。 （1）地表水环境质量标准(GB3838-2002)：是国家环保部经多次修订颁布的现行最基本的水质标准。 该标准依据地表水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为5类：,类：主要适用于源头水、国家自然保护区； 类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一 级保护区、珍稀动物生物栖息地、鱼虾类产 卵场、仔稚幼鱼的索饵场等； 类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地 二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道，水 产养殖区等渔业

16、水域及游泳区； 类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接 触的娱乐用水区； 类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。,（2）污水综合排放标准（GB8978-1996）：是国家环保部修订颁布现行的重要的污水排放标准。该标准按污水的排放去向，分年限规定了69种水污染物，最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量。 我国也制定了许多行业废水排放标准。现已明确规定：有行业排放标准的企业就执行本行业的标准，其它则执行本排放标准。,污水综合排放标准（GB8978-1996）对向地面水体和城市下水道排放的污水，分别规定了执行级别（分别为一级、二级、三级）标准。 它还将排放的污染物按其性质分为两类：第一类污染物是指能在环境和动植物体内积蓄，对人体健康产生长远不良影响者，如汞、镉、铬、铅、砷、苯并芘等；第二类污染物是指对人体健康影响较小的。各类污染物都分别列出了对应的各类接受水域的最高允许浓度及最大排水量。,1.2物理处理法,在工业废水的处理中，物理法占有重要的地位。与其他方法相比，物理法具有设备简单、成本低、管理方便、效果稳定等优