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1、化工节能与减排,张頔 TEL:13861039868 E-mail：,目 录,能量降级与热力学第二定律,轴功、各种热效应的计算,有效能衡算和有效能效率,热力学分析的基本方法,噪声污染及控制,热管、热泵和夹点技术,能量的合理利用,稳流体系热力学第一定律,废水处理方法、技术和流程,废固处理及利用,废气污染的预防措施及治理,废水处理方法、 技术和流程,一、水体污染物的来源,主要指城市居民聚集地区所产生的生活污水,电器制造废水 轻工废水 电镀工业废水 冶金工业废水 采矿废水 含热废水,生活污染源,01,农业污染源,02,工业污染源,农业污染源包括农业牲畜粪便、污水、污物、农药、化肥、用于灌溉的城市污水
2、、工业污水等。,03,把向水体排放或释放污染物的来源和场所称为水体的污染源，根据来源不同分类，可以分为三类：,二、水体污染物的分类及其危害,无机无毒污染物,有机无毒污染物,无机有毒污染物,有机有毒污染物,悬浮状污染物 酸、碱、无机盐类污染物 氮、磷等植物营养物,主要指碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸等,非重金属的无机毒性物质：氰化物(CN)、砷(As) 重金属毒性物质,有机氯化合物 ：多氯联苯(PCB)和有机氯农药 多环有机化合物 ：酚类 ，芳香烃类物质,水体中的污染物大致分类如下：,三、水体污染的水质指标,水体污染主要表现为水质在物理、化学、生物学等方面的变化特征。所谓水质指标就是指水中杂质
3、具体衡量的尺度。水质指标的类型及含义如下：,色度仪,浊度仪,溶解氧测定仪,化学需氧量测定仪,生化需氧量测定仪,总有机碳测定仪,电 导 率 仪,PH计,四、化工废水的来源与特点,化工废水分类,主要来自基本有机原料、合成材料（如合成塑料、合成橡胶、合成纤维）、农药、染料等行业排出的废水,如氯碱、感光材料、涂料等行业,如无机盐、氮肥、磷肥、硫酸、硝酸及纯碱等行业排出的废水,含有机物的废水,含有机、无机物的废水,含无机物的废水,掌握化工废水的处理技术,物理法,化学法,生物处理法,物理化学法,化工废水处理技术,五、物理法,定义：通过物理作用和机械力分离或回收废水中不溶解悬浮污染物质(包括油膜和油珠)，并
4、在处理过程中不改变其化学性质的方法称为物理处理法。,设备-调节池 长方形调节池： 特点-在池内设有若干折流隔墙，使废水在池内来回折流。 折流式调节池： 优点-调节池容积大小可视废水的浓度、流量变化、要求的调节程度及废水处理设备的处理能力来确定，做到既经济又满足废水处理系统的要求。,定义：沉淀是利用废水中悬浮物密度比水大，可借助重力作用下沉的原理而达到液固分离目的的一种处理方法。 分类：沉淀根据废水中悬浮物的沉淀现象可分四种类型：自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀和压缩沉淀。,定义：利用过滤介质截留废水中的悬浮物，也叫筛滤截留法。 筛滤截留法的实质-让废水通过一层带孔眼的过滤装置或介质，尺寸大于孔眼尺
5、寸的悬浮颗粒则被截留。 过滤介质-钢条、筛网、滤布、石英砂、无烟煤、合成纤维、微孔管等。 常用的过滤设备-格栅、栅网、微滤机、砂滤器、真空滤机、压滤机等(后两种滤机多用于污泥脱水)。,定义：隔油主要用于对废水中可浮油的处理，它是利用水中油品与水密度的差异与水分离并加以清除的过程。,定义-废水中的悬浮物借助离心设备的高速旋转，在离心力的作用下与水分离的过程叫离心分离。 原理-含悬浮物的废水在高速旋转时，由于悬浮颗粒和废水的质量不同，所受到的离心力大小不同，质量大的被甩到外圈，质量小的则留在内圈，通过不同的出口将它们分别引导出来，从而使悬浮物与水分离。,六、化学法,定义：化学法(或化学处理法)是利
6、用化学作用处理废水中的溶解物质或胶体物质，可用来去除废水中的金属离子、细小的胶体有机物、无机物、植物营养素(氮、磷)、乳化油、色度、臭味、酸、碱等，对于废水的深度处理也有着重要作用。,中和就是酸碱相互作用生成盐和水，也即pH调整或称为酸碱度调整。 酸、碱废水的中和方法有： 酸、碱废水互相中和:以废治废、既简便又经济； 投药中和:可以处理任何浓度、任何性质的酸碱废水; 过滤中和：可以进行废水的pH调整。,定义：混凝法是废水处理中一种经常采用的方法，它处理的对象是废水中利用自然沉淀法难以沉淀除去的细小悬浮物及胶体微粒，可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重金属和放射性物质；此外
7、，混凝法还能改善污泥的脱水性能。 -优点：设备简单，操作易于掌握，处理效果好，间歇或连续运行均可以； -缺点：运行费用高，沉渣量大，且脱水较困难；,混凝原理 双电层作用原理-这一原理主要考虑低分子电解质对胶体微粒产生中和作用，以引起胶体微粒凝聚。 化学架桥作用原理-当废水中加入少量的高分子聚合物时，聚合物即被迅速吸附结合在胶体微粒表面上。开始时，高聚物分子链节的一端吸附在一个微粒表面上，该分子未被吸附的一端就伸展到溶液中去，这些伸展的分子链节又会被其它的微粒所吸附，于是形成一个高分子链状物同时吸附在两个以上的胶体微粒表面的情况。各微粒依靠高分子的连接作用构成某种聚集体，结合为絮状物这种作用称为
8、吸附架桥作用。由高分子架桥形成的聚集体中，各微粒并未达到直接接触，而且也未达到电中和脱稳状态，因此，吸附架桥实质上仍是一种聚合物过量状态。,混凝过程及投药方法,混凝沉淀处理流程,定义：通过药剂与污染物的氧化还原反应，将废水中有害的污染物转化为无毒或低毒物质的方法。,废水处理中最常采用的氧化剂是空气、臭氧、二氧化氯（ClO2）、氯气（Cl2）、高锰酸钾（KMnO4）等。 药剂还原法在废水处理中应用较少，只限于某些废水（如含铬废水）的处理，常用的还原剂有硫酸亚铁（FeSO4）、亚硫酸盐、氯化亚铁（FeCl2）、铁屑、锌粉、硼氢化钠等。,七、物理化学法,吸附过程原理：吸附是利用多孔固体吸附剂的表面活
9、性，吸附废水中的一种或多种污染物，达到废水净化的目的。 根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为以下三种类型：,1,物理吸附：吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附为物理吸附。它是可逆的。,2,化学吸附：吸附剂和吸附质之间发生由化学键力引起的吸附为化学吸附。 它是不可逆的。,3,离子交换吸附：是通常所指的离子交换。,定义：利用与水不相溶解或极少溶解的特定溶剂同废水充分混合接触，使溶于废水中的某些污染物质重新进行分配而转入溶剂，然后将溶剂与除去污染物质后的废水分离，从而达到废水净化和回收有用物质的目的。 采用的溶剂称为萃取剂，被萃取的物质称为溶质，萃取后的萃取剂称萃取液（萃取相），残液称为萃余液（
10、萃余相）。 特点：萃取法具有处理水量大，设备简单，便于自动控制，操作安全、快速、成本低等优点，因而该法具有广阔的应用前景。目前仅用于为数不多的几种有机废水和个别重金属废水的处理。,萃取工艺设备 萃取工艺包括混合、分离和回收三个主要工序。 根据萃取剂与废水的接触方式不同，萃取操作有 间歇式-工艺及计算与间歇吸附相同。 连续式-设备常用的有填料塔、筛板塔、脉冲塔、转盘塔和离心萃取机。 往复叶片式脉冲筛板塔 离心萃取机,定义：利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其密度小于水而上浮到水面，实现固液或液液分离的过程。 基本原理：浮选法的根据是表面张力的作用原理。当液体和空气相接触时，在
11、接触面上的液体分子与液体内部液体分子的引力，使之趋向于被拉向液体的内部，引起液体表面收缩至最小，使得液珠总是呈圆球形存在。,电渗析 是在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子选择透过性（即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。电渗析技术越来越引起人们的重视并得到逐步推广。此方法应用在环保方面进行废水处理已取得良好的效果。但是由于耗电量很高，多数还仅限于在以回收为目的的情况下使用。,反渗透 是利用半渗透膜进行分子过滤来处理废水的一种新的方法，又称膜分离技术。因为在较高的压力作用下，这种膜可以使水分子通过，而不能使水中溶质通过，
12、所以这种膜称为半渗透膜。利用它可以除去水中比水分子大的溶解固体、溶解性有机物和胶状物质。近年来应用范围在不断扩大，多用于海水淡化、高纯水制造及苦咸水淡化等方面。,超过滤法 是利用半透膜对溶质分子大小的选择透过性而进行的膜分离过程。超过滤法所需的压力较低，一般为0.10.5MPa，而反渗透的操作压力则为210MPa。因化工废水中含有各种各样的溶质物质，所以只采用单一的超滤方法，不可能去除不同分子量的各类溶质，一般多是与反渗透法联合使用，或者与其他处理法联合使用，多用于物料浓缩。,八、生物处理法,定义： 废水的生物处理法就是利用微生物新陈代谢功能，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为
13、无害的物质，使废水得以净化。 分类： 生物处理法的工艺根据参与的微生物种类和供氧情况，分为好氧生物处理和厌氧生物处理。,活性污泥法 活性污泥是活性污泥中曝气池的净化主体，生物相较为齐全，具有很强的吸附和氧化分解有机物的能力。,生物膜法 是靠生物滤池实现的。 普通生物滤池的工作原理是：废水通过布水器均匀地分布在滤池表面，滤池中装满滤料，废水沿滤料向下流动，到池底进入集水沟、排水渠并流出池外。在滤料表面覆盖着一层粘膜，在粘膜上长着各种各样的微生物，这层膜被称为生物膜。生物滤池的工作实质，主要靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。,水解酸化阶段,产氢产乙酸阶段,产甲烷阶段,三个阶段,纯氧曝
14、气法,深层曝气法,深井曝气池,生物接触氧化法,活性污泥法新进展,生物膜法的新进展,认识典型的化工废水处理,一、炼油废水的处理流程,冷却废水,含油废水,含硫废水,含碱废水,含酸废水,含盐废水,是冷却馏分的间接冷却水，温度较高，有时由于设备渗漏等原因，冷却废水经常含油，但污染程度较轻,主要来源于催化及焦化装置，精馏塔塔顶分离器、油气洗涤水及加氢精制等。主要污染物是硫化物、油、酚等,含油废水大部分来源于油品与油气冷凝油、油气洗涤水、机泵冷却水、油罐洗涤水以及车间地面冲洗水,主要来自汽油、柴油等馏分的碱精制过程。主要含过量的碱、硫、酚、油、有机酸等,来自水处理装置、加酸泵房等。主要含硫酸、硫酸钙等,主要来自原油脱盐脱水装置，除含大量盐分外，还有一定量的原油,炼油废水的来源、分类,二、小氮肥废水的处理流程,废水处理工艺流程,三、城市污水的处理流程,认识水体污染的综合防治,水体污染综合防治是指从整体出发综合运用各种措施，对水环境污染进行防治。 就水污染综合防治的实际效果而言，应当从“控制措施”和“废水利用”两个方面入手。,
