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1、第三章 化工废水处理化工废水的来源及特点物理处理方法;化学处理方法;物理化学处理方法;生物处理方法第一节 化工废水的来源及特点一、废水的来源及特征1、化工废水的来源a.雨水冲刷原料和产品废水b.化学反应不完全废水c.化学反应副反应废水d.冷却水废水e.特定生产过程排放废水f.水冲洗地面设备废水2、化工废水的特点a.废水排放量大占工业废水30%左右,居各工业行业之首b.污染物种类多c.污染物毒性大、不易生物降解d.污染物量大占总排放量:氰化物50%、汞2/3、六价铬12%e.原料、工艺、生产规模不同废水量、水质各异f.污染范围广二、废水处理方法简介1.一般处理原则 减少污染、综合利用和回收 处理
2、方法随水质、水量和排放要求不同而异2.废水处理方法分类: 物理处理法,化学处理法,物理化学法,生物处理法 (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)。 方法: 重力分离法-沉砂池、沉淀池、除油池、气浮池等; 离心分离法-离心分离机和水旋分离器等; 筛滤截流法-隔栅、筛网、砂滤池和微孔滤池等。(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。 方法:混凝、中和、氧化还原等; 设备:池、罐、塔等。(3)物理化学法:利用物理化学作用去除废水细小悬浮物以及溶解的有机污染物质。 方法:吸附法、离子交换法、膜分离
3、法、萃取法、气提法、吹脱法等。 (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 转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。 方法:好氧生物处理法、 厌氧生物处理法。3. 废(污)水三级处理 (1)一级处理 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值、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷。 常用方法: 筛滤法、沉淀法、上浮法、预曝气法等。 (2)二级处理 用以除去污水中大量有机污染物。 常用方法: 活性污泥法、生物膜法、化学混凝和化学沉淀法 等。 (3)三级处理 又称污水深度处理或高级处理 进一步去除二级处理未能去除的污染物质,其中包括
4、微生物未能降解的有机物或磷、氮等可溶性无机物。 常用方法:活性炭吸附、化学氧化、离子交换或膜分离技术 等。第二节 物理处理法 成本低、管理方便、效果稳定 主要用于去除废水中的漂浮物、悬浮固体、砂和油类等物质。 包 括:重力分离,离心分离,过滤一、重力分离 原理:利用固体(油滴)与水相对密度差异,使其分离除去。1.沉淀法分类: (1)自然沉淀:依靠废水中固体颗粒的自身重力进行沉降。 (2)混凝沉淀:在废水中投人电解质作为混凝剂,使废水中的微小颗粒与混凝剂能结成较大的胶团,加速在水中的沉降。2.影响沉淀的因素1)污水的流速 u,m/s2)悬浮颗粒的沉降速度 uS3)沉淀池的尺寸 球型颗粒水中运动类
5、型:一般Re1,ds,s愈大-us愈大-沉降效率愈高。最小us用表示us ,沉淀需时间:ts=H/ us 在保持池底沉淀物不受水流冲击和扰动-减小H-提高沉降效率。废水流量:Q(m3/s)=uBH废水在池中停留时间:t=L/u,保证水中悬浮颗粒沉降:t= ts(颗粒沉降时间), L/u= H/ us u=(Lus)/HQ = uBH=【(Lus)/H 】BH = BLus 池底面积:A= BL ,Q = Aus, 令q0=Q/A - 过流率,m3/m2s ; Q = Aq0 q0,max = us , q0 愈小,沉降效果愈好;反之,沉降效果差。 实际上,水流速不均,水流湍动-沉降效果降低。3
6、.沉降设备 形式:平流式沉淀池、辐射式沉淀池、竖流式沉淀池、 斜板(管)式沉淀池、沉砂池等。 (1)平流式沉淀池:构造简单,效果良好,工作性能稳定,但排泥较困难。(2)辐射式沉淀池:处理大水量,含较多无机悬浮物(3)竖流式沉淀池:水量不大,含有机悬浮多。(4)斜板(管)式沉淀池: 斜板与水平方向倾斜角600,板间距3.2cm,处理水量增加2.3倍。(5)沉砂池:分离废水中较大的无机悬浮物,如砂、煤粒、矿渣等。不让较小的有机悬浮物沉降。 水速:0.150.3m/s4.隔油池 油品中(除重油、煤焦油外):一般油 水。 油类在水中的三种状态:(1)悬浮状态 占80-90%,颗粒大,易上浮-隔油池分离
7、;(2)乳化状态 占10-15%,颗粒小(0.05-25m),不易上浮-浮选法分离;(3)溶解状态 占0.2-0.5%,生物化学法除去。隔油池形式:平流式、 竖流式、斜板式等。 # 平流式和竖流式隔油池: 类似于前述平流式和竖流式沉淀池。 # 斜板式隔油池:平行板或波纹板,板间距2050mm,倾角450,需停留时间仅为平流池1/21/4。斜板隔油池(Parallel plate Intercepter)(壳牌石油公司):二、离心分离1.离心分离原理水中颗粒物高速旋转: 离心力 Fc = mac= mvs2/r vs-颗粒的圆周切速度,m/s; vs= 2r n/60 n-转速,r/min;分离
8、系数 如:r = 0.5m,n = 300r/min,则= 502.离心分离方式 水力旋流器:压力式-水泵加压 重力式-高水位压力 机械旋转离心机:常速离心机 3000 高速离心机 200012000 超高速离心机 12000三、过滤法 过滤水中微粒及胶状物-防止其破坏水泵,堵塞管道及阀门等。 形式:格筛过滤、筛网过滤、颗粒介质过滤、微滤机等。1.格筛过滤 设置在水泵站集水井入口处。2.筛网过滤: 除去水中悬浮物,如纤维、纸浆、藻类等。 形式:振动筛网、水力筛网、转鼓式筛网、转盘式筛网、微滤机等。3.颗粒介质过滤 除去水中微粒物和胶状物; 常用作离子交换、活性炭吸附前的预处理,也用作废水三级处
9、理。 滤料: 石英砂 (废水pH=2.16.5), 无烟煤(废水pH值无要求) 其他:石榴石粒、磁铁矿粒、白云石粒、花岗岩石粒、聚苯乙烯发泡塑料球等。4.微滤机过滤法 金属网过滤设备结构紧凑、处理水量大、操作方便、占地小,但滤网编制困难。小结 物理处理法 成本低、管理方便、效果稳定 主要用于去除废水中的漂浮物、悬浮固体、砂和油类等。 包 括:重力分离 离心分离 过滤第三节 化学处理法 利用化学作用来处理废水中的溶解物质或胶体物质。 包括: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。 分类:中和法、混凝法、氧化还原、电化学等方法。一、中和法
10、处理低浓度的含酸、含碱废水(无回收及综合利用价值时); 用于废水的预处理,调整废水的pH值。 生化处理 pH=6.58.5 外排水 pH=6.09.0 1. 酸性废水中和处理 (1)酸性废水中和处理方法 1)酸性水通过石灰石滤床; 2)酸性水与石灰乳混合; 3)向酸性废水中投加烧碱或纯碱溶液; 4)酸性水与碱性废水混合 5)向酸性废水中投加碱性废渣,如电石渣、碳酸钙、碱渣等。(1)酸性废水中和处理工艺 1)酸性废水与碱性废水混合 a.同时排出,酸、碱量平衡-管道混合 ; b.中和池混合。2)投药中和 投药:石灰、石灰石、电石渣、苏打等。 方法:干投法、湿投法。 A. 干投法:(1.41.5)理
11、论投加量B.湿投法3)过滤中和法 碱性滤料:石灰石( CaCO3 )、大理石( CaCO3 ) 、白云石( MgCO3 CaCO3 )等。 2HCl+CaCO3 = CaCl2+H2O+CO2 2HNO3+CaCO3 = Ca(NO3)2+H2O+CO2 含硫酸废水用白云石-生成硫酸镁溶于水。 设备:普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池。2.碱性废水中和处理方法(1)向碱性废水中鼓入烟道气 * 利用烟道气中CO2(24%),此外,SO2、H2S等酸性气体中和碱性废水。 * 优点:是以废治废,投资省,运行费用低; * 缺点:出水中的硫化物、耗氧量和色度增加,需进一步处理。 ( 2)药剂中和法 常用药
12、剂:硫酸、盐酸、压缩CO2。 硫 酸:价格低,应用广; 盐 酸:反应物溶解度高,沉渣量少,但价格较高; 压 缩 CO2 :成本较高,使用较少,多采用烟道气。二、混凝沉淀法 将化学药剂(混凝剂)投入废水中,与废水混合、反应、凝聚、絮凝和沉淀等过程,达到去浊、脱色、降COD、除重金属离子等作用。1. 混凝原理 未加混凝剂之前,水中的胶体和细小悬浮颗粒(10-6-10-3 mm)稳定存在,原因:* 质量很轻,受水的分子热运动的碰撞-无规则的布朗运动;* 颗粒都带有同性电荷-静电斥力-阻止其聚合成较大的颗粒;* 带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用,形成一层水化壳-阻碍各胶体的聚合。 废水中投入混凝剂-破坏颗粒的稳定状态(称脱稳)-相互聚集为较大颗粒。 混凝机理: 压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕。1)压缩双电层机理 胶体粒子的双电层结构,反离子的浓度在胶粒表面最大,并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布,最终与溶液中离子浓度相等。 向溶液中投加电解质(混凝剂)-溶液中离子浓度增高-加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力-原有部分反离子挤压到吸附层中: * 电位相应降低,胶粒间的相互排斥力也减少;* 扩散层厚度减小,相撞的距离也减少; 从而其排斥势能消失-胶粒得以迅速凝聚(2) 吸附电中和机理