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1、5.2废水处理技术废水处理技术5.2.1水体污染源水体污染源5.2.2废水处理方法废水处理方法5.2.3物理方法物理方法5.2.4化学法化学法5.2.5物理化学法物理化学法5.2.6生化法生化法2021/7/221水体污染水体污染来源来源 自然因素自然因素工业排放的废水工业排放的废水生活污水生活污水人为因素人为因素农田排水农田排水降雨淋洗大气中的污染物降雨淋洗大气中的污染物垃圾经降雨淋洗流人水体的污染物垃圾经降雨淋洗流人水体的污染物点源5.2.1 水体污染源水体污染源2021/7/222几种主要的工业废水的水质特点及其所含的污染物几种主要的工业废水的水质特点及其所含的污染物1）点源：）点源：2
2、021/7/223水的物理处理法水的物理处理法处理方法处理方法利用的主要原理利用的主要原理主要去除对象主要去除对象沉淀沉淀离心分离离心分离气浮气浮过滤过滤(砂滤等砂滤等)过滤过滤(筛网过滤筛网过滤)反渗透反渗透膜分离膜分离蒸发浓缩蒸发浓缩重力沉降作用重力沉降作用离心沉降作用离心沉降作用浮力作用浮力作用物理阻截作用物理阻截作用物理阻截作用物理阻截作用渗透压渗透压物理阻截等物理阻截等水与污染物的蒸发性差异水与污染物的蒸发性差异比重大于比重大于1的颗粒的颗粒比重大于比重大于1的颗粒的颗粒比重小于比重小于1的颗粒的颗粒悬浮物悬浮物粗大颗粒、悬浮物粗大颗粒、悬浮物无机盐等无机盐等较大分子污染物较大分子污
3、染物非挥发性污染物非挥发性污染物5.2.2 废水处理方法废水处理方法2021/7/224水的化学处理法水的化学处理法2021/7/225水的生物处理法水的生物处理法2021/7/226污水污水污水污水格栅除杂格栅除杂格栅除杂格栅除杂气气气气浮浮浮浮池池池池斜板过滤斜板过滤斜板过滤斜板过滤一一级级处处理理2021/7/227加氯消毒加氯消毒加氯消毒加氯消毒外外外外排排排排三级处理三级处理三级处理三级处理（膜、树脂技术）（膜、树脂技术）（膜、树脂技术）（膜、树脂技术）回用回用回用回用二级生物处理二级生物处理2021/7/228工业废水处理工业废水处理典型的工业废水处理工艺流程典型的工业废水处理工艺
4、流程 2021/7/2295.2.3 物理法物理法l1均衡与调节均衡与调节l2筛选与过滤筛选与过滤l3沉淀沉淀l4隔油隔油l5离心分离离心分离2021/7/2210对角线调节池对角线调节池折流调节池折流调节池线内调节水量调节池线内调节水量调节池1 均衡与调节均衡与调节2021/7/22112 筛选与过滤筛选与过滤l格栅格栅l筛网筛网l过滤过滤2021/7/2212人工清理格栅人工清理格栅坡度坡度45652021/7/2213自动高链式机械格栅自动高链式机械格栅用途：用来去除可能堵塞水泵机用途：用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较大悬浮物，保组及管道阀门的较大悬浮物，保证后续处理设施能正常运行
5、。证后续处理设施能正常运行。旋转形格栅旋转形格栅用途：用来去除可能堵塞水泵机用途：用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较大悬浮物，保组及管道阀门的较大悬浮物，保证后续处理设施能正常运行。证后续处理设施能正常运行。机械格栅机械格栅坡度坡度6070，902021/7/2214钢丝绳牵引式格栅除污机钢丝绳牵引式格栅除污机用途：应用于截取自来水厂、雨水泵用途：应用于截取自来水厂、雨水泵站、发电厂冷却水取水口、城市污水站、发电厂冷却水取水口、城市污水处理厂及工业废水中粗大的固体悬浮处理厂及工业废水中粗大的固体悬浮物，是理想的大型水源预处理设备物，是理想的大型水源预处理设备2021/7/2215全自动格栅
6、全自动格栅全自动格栅全自动格栅2021/7/22162）筛网 l筛网的去除效果，可相当于初次沉淀池的作用。l目前，应用于废水处理或短小纤维回收的筛网主要有两种型式，即振动筛网和水力筛网。2021/7/2217l振动式筛网：污水由渠道流在振动筛网上，在这里进行水和悬浮物的分离，并利用机械振动，将呈倾斜面的振动筛网上截留的纤维等杂质卸到固定筛网上，进一步滤去附在纤维上的水滴。2021/7/22182021/7/2219表面过滤过程表面过滤过程被过滤的颗粒粒被过滤的颗粒粒径较小的情况径较小的情况表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高的情况。表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高的情况。给水处
7、理：慢滤池给水处理：慢滤池污泥脱水：使用的各类脱水机（如真空过滤机、板框式压滤污泥脱水：使用的各类脱水机（如真空过滤机、板框式压滤机等）机等） 滤饼滤饼过滤过滤多孔性多孔性介质介质3） 过过 滤滤 (Filtration)2021/7/2220滤膜滤膜慢滤池慢滤池带带式式脱脱水水机机水水滤速慢滤速慢v0.1-0.3m/h表面生长一层滤膜（表面生长一层滤膜（12个星期后）个星期后）效果：效果：浊度可降到浊度可降到0，可，可不消毒。不消毒。机理：机理：微生物吞食细菌微生物吞食细菌微生物分泌出起凝聚作用的酶微生物分泌出起凝聚作用的酶藻类产生氧气，起氧化作用。藻类产生氧气，起氧化作用。但生产效率低，但
8、生产效率低，13月后堵塞，需刮掉月后堵塞，需刮掉滤膜，重新补砂。滤膜，重新补砂。2021/7/2221深层过滤过程深层过滤过程通常发生在以粒状颗粒为滤料通常发生在以粒状颗粒为滤料的过滤操作中。的过滤操作中。滤料内部孔隙大于颗粒粒径。滤料内部孔隙大于颗粒粒径。颗粒随流体进入滤料内部，在颗粒随流体进入滤料内部，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒附着在滤料表面上作用下颗粒附着在滤料表面上而与流体分开。而与流体分开。流体在颗粒滤料层流体在颗粒滤料层中的流动规律中的流动规律举例：举例： 水处理中的快滤池、空气净化中的袋式除尘器、口罩水处理中的快滤池、空气净化中的袋式除尘器、
9、口罩 深层过滤一般适用于流体中颗粒含量少的场合。深层过滤一般适用于流体中颗粒含量少的场合。2021/7/22223 沉淀沉淀l原理：原理：l沉淀法是水处理中最基本的方法之一。它是利用水中沉淀法是水处理中最基本的方法之一。它是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。以达到固液分离的一种过程。l利用颗粒与水的密度之差，比重利用颗粒与水的密度之差，比重1，下沉，下沉l比重比重16m适用于大水量，但占地大，机械维修，配水条件差适用于大水量，但占地大，机械维修，配水条件差2021/7/22282021/7/2229
10、2021/7/2230初沉池初沉池2021/7/22312021/7/22322向心幅流式向心幅流式进水断面大，进水易均匀进水断面大，进水易均匀2021/7/2233向心式的表面负荷可提高约向心式的表面负荷可提高约1倍。倍。2021/7/22344）隔油）隔油2021/7/22355 离心分离l两类：两类：l水旋：水力旋流器、旋流沉淀池，其特水旋：水力旋流器、旋流沉淀池，其特点是器钵固定不动，而由沿切向高速进点是器钵固定不动，而由沿切向高速进入器内的物料产生离心力；入器内的物料产生离心力；l器旋：各种离心机，其特点是由高速旋器旋：各种离心机，其特点是由高速旋转的转鼓带动物料产生离心力。转的转鼓
11、带动物料产生离心力。2021/7/22363 化学法化学法1中和法中和法2混凝法混凝法3氧化还原法氧化还原法2021/7/22371 中和法l酸碱废水互相中和l投药中和：l酸性废水l碱性废水2021/7/22382 2 水的混凝水的混凝(CoagulationandFlocculation)2021/7/22392021/7/224016371637年年 我国开始使用明矾净水我国开始使用明矾净水18841884年年 西方才开始使用西方才开始使用 1.胶体性质胶体性质2.混凝剂在水中混凝剂在水中溶解与形态溶解与形态混凝过程：混凝过程：3.胶体与混凝胶体与混凝剂的相互作用剂的相互作用2021/7/
12、2241水的混凝机理水的混凝机理在水与废水中在水与废水中体系复杂体系复杂（大小、成份）（大小、成份）胶体化学胶体化学单一体系单一体系在水与废水中在水与废水中体系复杂体系复杂（大小、成份）（大小、成份）胶体化学胶体化学单一体系单一体系凝聚（凝聚（Coagulation）：）：胶体脱稳、凝聚胶体脱稳、凝聚絮凝（絮凝（Flocculation）：）：脱稳胶体变大脱稳胶体变大混凝：包括两者混凝：包括两者2021/7/22421 1压缩双电层理论压缩双电层理论 根据根据DLVO理论理论电解质（混凝剂）加入电解质（混凝剂）加入与反离子同电荷离子与反离子同电荷离子 压缩双电层压缩双电层 电位电位 稳定性稳定
13、性 凝聚凝聚2021/7/22432.2.吸附吸附- -电性中和作用机理电性中和作用机理范德华力、氢键范德华力、氢键及共价键力及共价键力+异号异号聚合聚合离子离子高分子高分子胶粒胶粒2021/7/22443 3吸附架桥机理（链状高分子聚合物）吸附架桥机理（链状高分子聚合物）“胶体保护胶体保护” ” 再稳现象再稳现象4.4.网捕或卷扫机理网捕或卷扫机理金属氢氧化物沉淀物在形成过程中对金属氢氧化物沉淀物在形成过程中对胶粒的网捕。胶粒的网捕。 小胶粒与大矾花发生接触凝聚小胶粒与大矾花发生接触凝聚 澄清池中发生的现象澄清池中发生的现象使小胶体变大使小胶体变大 （絮凝）（絮凝）在实际水处理过程中，往往是
14、四种机理综合作用。在实际水处理过程中，往往是四种机理综合作用。目前仅限于定性描述，有关定量研究近年也已开始。目前仅限于定性描述，有关定量研究近年也已开始。2021/7/2245三、混凝过程三、混凝过程1.凝聚（凝聚（coagulation）带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和吸附电中和 胶体胶体 电位电位 胶体脱稳胶体脱稳脱稳胶体凝聚脱稳胶体凝聚生长成生长成d=10d=10 的小矾花（的小矾花（Floc） 特点：剧烈搅拌，使混凝剂快速分散特点：剧烈搅拌，使混凝剂快速分散 在在混合设备混合设备中完成中完成 2021/7/22462.絮凝（絮凝（f
15、locculation）高聚合物的吸附架桥高聚合物的吸附架桥 脱稳胶粒脱稳胶粒生长成大矾花生长成大矾花(Floc)（可以通过沉淀去除）（可以通过沉淀去除）d=0.6-1.2mm特点：需要一定时间使矾花长大，搅拌从强特点：需要一定时间使矾花长大，搅拌从强弱弱 在在絮凝设备絮凝设备中完成中完成2021/7/2247氧化还原法（Oxidation and reduction)2021/7/2248氧化还原法分类l1. 氧化法：l 常温常压：l空气氧化法l氯氧化法（液氯、NaClO、漂白粉等）l芬顿(Fenton)氧化法l臭氧氧化法l电解（阳极）l光氧化法l光催化氧化法2021/7/2249l 高温高
16、压：l湿式催化氧化l超临界氧化l燃烧法l2. 还原法：l药剂还原法（亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫l酸亚铁、二氧化硫）l金属还原法（金属铁、金属锌）l电解（阴极）2021/7/22504 物理化学法l吸附法l萃取法l浮选法l其它方法：膜法2021/7/2251特点特点 被吸附到固体表面的组分被吸附到固体表面的组分称为吸附质称为吸附质吸附吸附质的多孔固体吸附吸附质的多孔固体称为吸附剂称为吸附剂吸附质附着到吸附剂表面的过程吸附质附着到吸附剂表面的过程称为吸附称为吸附吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相中的过程吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相中的过程称为解吸称为解吸吸附过程发生在吸附过程发生在“气固气固”或或“液
17、固液固”非均相界面非均相界面吸附法吸附法2021/7/2252一、常用吸附剂的主要特性一、常用吸附剂的主要特性吸附容量大：吸附容量大：由于吸附过程发生在吸附剂表面，所以由于吸附过程发生在吸附剂表面，所以吸吸附容量取决于吸附剂表面积的大小。附容量取决于吸附剂表面积的大小。 选择性高：选择性高：对要分离的目的组分有较大的选择性。对要分离的目的组分有较大的选择性。稳定性好稳定性好：吸附剂应具有较好的热稳定性，在较高温度吸附剂应具有较好的热稳定性，在较高温度下解吸再生其结构不会发生太大的变化。同时，还应具下解吸再生其结构不会发生太大的变化。同时，还应具有耐酸碱的良好化学稳定性。有耐酸碱的良好化学稳定性
18、。 适当的物理特性适当的物理特性：适当的堆积密度和强度适当的堆积密度和强度廉价易得廉价易得 2021/7/2253（一）活性炭（一）活性炭煤、木材、果核、秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后煤、木材、果核、秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。制成活性炭。碳化：把原料热解成碳渣，温度：碳化：把原料热解成碳渣，温度：200600度度活化：形成发达的细孔。两种办法活化：形成发达的细孔。两种办法:气体法：通入水蒸汽，温度在气体法：通入水蒸汽，温度在8001000度；度；药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等比表面积：比表面积：5001700m2/g2021/7/22542
19、021/7/2255一、萃取分离的特点一、萃取分离的特点利用混合液中被分离组分利用混合液中被分离组分A在两相中分配差异的性质，在两相中分配差异的性质，使该组分从混合液中分离。使该组分从混合液中分离。该过程称为该过程称为液液-液萃取液萃取，或，或溶剂萃取溶剂萃取，或，或液体萃取液体萃取。萃取过程是物质由一相转到另一相的传质过程。萃取过程是物质由一相转到另一相的传质过程。溶剂溶剂B称为称为稀释剂稀释剂萃取法萃取法2021/7/2256（一）萃取剂的选择性系数（一）萃取剂的选择性系数萃取剂的选择性是指萃取剂对原料混合液中两个组分的溶萃取剂的选择性是指萃取剂对原料混合液中两个组分的溶解能力的大小，可以
20、用选择性系数解能力的大小，可以用选择性系数 来表示：来表示：yA，yB分别为组分分别为组分A和和B在萃取相中的质量分数在萃取相中的质量分数xA，xB分别为组分分别为组分A和和B在萃余相中的质量分数在萃余相中的质量分数若若 1,表示溶质表示溶质A在萃取相中的相对含量比萃余相中高。在萃取相中的相对含量比萃余相中高。 愈大，组分愈大，组分A与与B的分离愈容易。的分离愈容易。若若 1，则组分，则组分A与与B在两相中的组成比例相同，该溶液不在两相中的组成比例相同，该溶液不能用萃取方法分离。能用萃取方法分离。2021/7/2257（二）萃取剂的选择（二）萃取剂的选择1.萃取剂的选择性萃取剂的选择性2.萃取
21、剂的物理性质：密度、界面张力、粘度萃取剂的物理性质：密度、界面张力、粘度3.萃取剂的化学性质萃取剂的化学性质4.萃取剂回收的难易：萃取剂回收的难易：一般常用的回收方法是蒸馏，如果不宜用蒸馏，可一般常用的回收方法是蒸馏，如果不宜用蒸馏，可以考虑采用其它方法，如反萃取、结晶分离等。以考虑采用其它方法，如反萃取、结晶分离等。5.废水常用的萃取剂：废水常用的萃取剂：苯及焦油类、酯类（醋酸丁酯、三甲酚磷酸酯等）、苯及焦油类、酯类（醋酸丁酯、三甲酚磷酸酯等）、醇类醇类2021/7/2258复合萃取剂协同萃取反萃取分离体系复合萃取剂协同萃取反萃取分离体系萘系磺酸染料中间体废液萃取萃取反萃取反萃取萃取剂复用残
22、液去污水厂统一处理提取浓缩液返回工艺回用酸酸提提取取物物复合萃取剂复合萃取剂2021/7/2259（四）连续逆流萃取（四）连续逆流萃取连续萃取多用塔式装置，种类很多，包括：连续萃取多用塔式装置，种类很多，包括：填料塔、筛板塔、脉冲筛板塔、脉冲填料塔、离心萃取机填料塔、筛板塔、脉冲筛板塔、脉冲填料塔、离心萃取机 2021/7/2260往复振荡筛板塔往复振荡筛板塔2021/7/2261离心萃取器离心萃取器2021/7/2262气气 浮浮(Flotation)2021/7/2263气浮气浮是一种是一种固液固液和和液液液液分离的方法。分离的方法。具具体体过过程程：通通入入空空气气产产生生微微细细气气泡
23、泡SS附附着着在在气泡上气泡上上浮上浮理论基础理论基础2021/7/2264二、悬浮物与气泡的附着条件二、悬浮物与气泡的附着条件按照物理化学的热力学理论按照物理化学的热力学理论,任何体系均存在任何体系均存在力图使界面能减少为最小的趋势。力图使界面能减少为最小的趋势。界面能界面能W=SS：界面面积：界面面积;：界面张力：界面张力附着前附着前:W1=水气水气+水粒水粒（假设（假设S为为1）附着后附着后:W2=气粒气粒2021/7/2265界面能的减少界面能的减少=水气水气+水粒水粒气粒气粒 水气水气 水粒水粒 气粒气粒 三个力之间的关系：三个力之间的关系：水粒水粒=气粒气粒+水气水气COS(180
24、 -)=水气水气(1-COS)悬浮物与气泡附着的条悬浮物与气泡附着的条件：件：0越大，推动力越大，越大，推动力越大，越易气浮。越易气浮。2021/7/2266(1)0,COS1,=0不能气浮不能气浮90,COS1,90,水气水气易气浮易气浮疏水性疏水性180,=2水气水气最易被气浮最易被气浮(2)同时同时,COS（气粒气粒水粒水粒）/水气水气水中颗粒水中颗粒与表面张力与表面张力水气水气有关。有关。水气水气增加，增加，增大增大,有利于气浮有利于气浮2021/7/2267气气泡泡与与颗颗粒粒的的粘粘附附形形式式气气-颗粒吸附颗粒吸附气泡顶托气泡顶托气泡裹夹气泡裹夹2021/7/2268气浮分类与工
25、艺过程气浮分类与工艺过程 一、气浮分类一、气浮分类1.电解气浮法：电解气浮法：直流电的电解作用下直流电的电解作用下:正极产生氢气正极产生氢气，负极产生氧气，微气泡。，负极产生氧气，微气泡。气泡小于溶气法和散气法。气泡小于溶气法和散气法。2021/7/22692021/7/22702.散气气浮法：散气气浮法：扩散板曝气气浮扩散板曝气气浮叶轮气浮法叶轮气浮法简单易行，但简单易行，但容易堵塞，气容易堵塞，气浮效果不高。浮效果不高。2021/7/2271叶轮气浮法叶轮气浮法适用于处理水量不大，污染物浓度高的废水。适用于处理水量不大，污染物浓度高的废水。2021/7/22723.溶气气浮法溶气气浮法溶气
26、真空气浮溶气真空气浮加压溶气气浮加压溶气气浮2021/7/2273二、加压溶气气浮二、加压溶气气浮工艺组成：工艺组成：空气释放系统、气浮池、压力溶气系统空气释放系统、气浮池、压力溶气系统2021/7/22741.气浮工艺气浮工艺全溶气法：全溶气法：电耗高，但气浮池容积小。电耗高，但气浮池容积小。全溶气方式加压溶气气浮法流程全溶气方式加压溶气气浮法流程2021/7/2275部分溶气法：部分溶气法：省电，溶气罐小。但若溶解空省电，溶气罐小。但若溶解空气多，需加大溶气罐压力。气多，需加大溶气罐压力。部分溶气方式加压溶气气浮法流程部分溶气方式加压溶气气浮法流程2021/7/2276回流加压溶气法：回流
27、加压溶气法：适用于适用于SS高的原水，但气浮高的原水，但气浮池容积大。池容积大。回流加压溶气气浮法流程回流加压溶气气浮法流程2021/7/2277特点：特点：水中空气的溶解度大，能提供足够的微气泡。水中空气的溶解度大，能提供足够的微气泡。气泡粒径小（气泡粒径小（20100um）、均匀。均匀。设备流程简单设备流程简单2021/7/2278工艺组成：工艺组成：空气释放系统、气浮池、压力溶气系统空气释放系统、气浮池、压力溶气系统2.加压溶气气浮工艺的主要设备加压溶气气浮工艺的主要设备2021/7/22792021/7/22802021/7/22812021/7/22822021/7/2283 膜法膜
28、法(MembraneSeparationProcesses)2021/7/2284+阳极阳极阴极阴极Cl-Na阳膜阳极室阳极室Cl-Cl-Cl-NaNaCl-NaNaCl-Cl-NaNa浓缩室淡化室淡化室浓缩室阴极室阴极室阴膜阳膜阴膜v 电渗析电渗析电渗析电渗析2021/7/2285反渗透反渗透渗透和反渗透原理示意图渗透和反渗透原理示意图半透膜半透膜开始时两边液开始时两边液面相面相同同由于浓度差存在，半透膜由于浓度差存在，半透膜又不允许溶质通过，所以又不允许溶质通过，所以水透过膜，使浓水一边液水透过膜，使浓水一边液面升高，产生渗透压面升高，产生渗透压在浓水边加压，当压在浓水边加压，当压力超过渗
29、透压时，则力超过渗透压时，则水透过半透膜，即反水透过半透膜，即反渗透，实现净化过程。渗透，实现净化过程。2021/7/22862021/7/2287醋酸纤维素膜的结构示意图99表皮层，孔径表皮层，孔径（810）1010m过渡层，孔径过渡层，孔径2001010m多孔层，孔径多孔层，孔径（10004000）1010m1%2021/7/2288显显微微镜镜下下膜膜的的照照片片2021/7/2289工工业业应应用用的的反反渗渗透透装装置置2021/7/2290工业工业应用应用的反的反渗透渗透装置装置的膜的膜组件组件之间之间的连的连接接2021/7/2291进口料液透过膜的溶液超滤膜出口溶液被截留物质透过膜的物质超过滤超过滤2021/7/2292思考题lP165:l12202021/7/2293
