化工环境保护与安全技术.ppt

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1、第一章第一章 化工废水处理技术化工废水处理技术 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化工废水及其处理原则1.1.1化工废水的种类化工废水的种类 化学工业化学工业是一个多品种多行业的工业部门。 狭义化学工业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

2、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，在目前技术和经济条件下化工生产很难根除废水产生。l化工废水总的特点：化工废水总的特点：l 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。l主要化工行业废水来源及其中主要污染物表 l化学工业废水按成分可分为三大类：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 l按废水中所含主要污染物分：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化工废水污染的特点 1

3、.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废水处理原则废水处理原则1.1.3.1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（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（化学需氧量（CODCOD）：）：表示用强氧化剂把有机物氧化为H2O和CO2所消

4、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（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CO2、H2O、NO、SO2时所消耗的氧量，单位为mg/L。总有机碳（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（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：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：

5、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。表表水体中的污染物表水体中的污染物表（1）物理处理法：）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

6、装置等。（2）化学处理法：）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水。（3 3）物理化学法：）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

7、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：）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 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：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

8、又可分为一级处理、二级处理、三级处理。分级分级常用操作单元常用操作单元作用作用一级一级处理处理隔栅、筛网、气浮、隔栅、筛网、气浮、沉淀、预曝气中和沉淀、预曝气中和除去悬浮物、油、调除去悬浮物、油、调节节pHpH，初步处理初步处理二级二级处理处理活性污泥法、生物活性污泥法、生物膜法、厌氧生化法、膜法、厌氧生化法、混凝、氧化还原混凝、氧化还原除去大量有机污染物，除去大量有机污染物，主要处理主要处理三级三级处理处理氧化还原、电渗析、氧化还原、电渗析、反渗透、吸附、离反渗透、吸附、离子交换子交换除去前二级未去除的除去前二级未去除的有机物、无机物、病有机物、无机物、病原体，深度处理原体，深度处理表表1.

9、废水处理方法分类废水处理方法分类（1）一级处理：）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： 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

10、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：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：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

11、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：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，减轻污水的腐化，提高污水的稳定度。（2）二级处理：）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

12、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：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

13、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.生物膜法生物膜法: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

14、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

15、，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、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

16、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地表水环境质量标准( (GB3838-2002)GB3838-2002)和和污水综合排放标准（污水综合排放标准（GB8978-1996GB8978-1996）。（1）地表水环境质量标准地表水环境质量标准( (GB3838-GB3838-2002)2002)：是

17、国家环保部经多次修订颁布的现行是国家环保部经多次修订颁布的现行最基本的水质标准。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：类：主要适用于源头水、国家自然保护区；类：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：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 产养殖区等渔业水域及游泳区；类：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：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（污水综合排放标准（GB8978-

18、GB8978-19961996）：）：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（污水综合排放标准（GB8978-1996GB8978-1996）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；

19、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物理处理法物理处理法l 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、效果稳定等优点。它主要用于去除废水中的漂浮物、悬浮固体、砂和油类等物质。物理法一般用作其他处理方法的预处理或补充处理。l物理法包括：物理法包括：过滤、重力分离、离心分离等。1.2.1重力分离 废水中含有的较多无机砂粒或固体颗粒，必须采用沉淀法除掉，以防止水泵或其他机械设备、管道受到磨损，防止淤塞。沉淀池中沉降下来的固体，可用机械进行清除。1.2.1.1沉淀法的分类

20、从化工废水中除去悬浮固体的方法，一般常采用沉淀法。此法是利用固体与水两者相对密度差异的原理，使固体和液体分离。这是对废水预先进行净化处理的方法之一，被广泛采用作为废水的预处理。例如对化工废水进行生化处理之前，为保证生化处理顺利进行，先要从废水中除去砂粒固体颗粒杂质以及一部分有机物质，以减轻生化装置的处理负荷。因此，在生化处理前，废水先要通过沉淀池进行沉淀，设备在生化处理之前的沉淀池，称为初级沉淀池，或称为一次沉淀池。而在生化处理后的沉淀池，称为二次沉淀池，其目的是进一步去除残留的固体物质，包括生化处理后多余的活性污泥。沉淀法又分为自然沉淀和混凝沉淀两种：v自然沉淀 自然沉淀是依靠废水中固体颗粒

21、的自身重量进行沉降。此种仅对较大颗粒，可以达到去除的目的，是属物理方法。v混凝沉淀 混凝沉淀的基本原理是在废水中投入电解质作为混凝剂，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，此法实质为化学处理方法，具体内容将在化学处理方法中再介绍。1.2.1.2影响沉淀的因素 影响废水或称污水悬浮颗粒沉降效率的主要因素有三个方面，即： 污水的流速； 悬浮颗粒的沉降速度； 沉淀池的尺寸。 在一定的污水流速下，对一定大小的沉淀池其沉降效率主要取决于颗粒的沉降速度。 自由沉降颗粒的沉降速度，与颗粒的形状以及颗粒与流体间的相对运动情况有关。通常是用雷诺数Re的大小，来判断颗粒在水中沉降的相对运动

22、流动类型，对于球形颗粒， 与前式比较可知，在同一沉淀池内，过流率的大小，与颗粒的与前式比较可知，在同一沉淀池内，过流率的大小，与颗粒的最小沉降速度最小沉降速度u us s相等。过流率愈小，沉淀效果愈好。反之，则沉淀相等。过流率愈小，沉淀效果愈好。反之，则沉淀效果差。对一定速度流量的废水，沉淀面积愈大，则过流率愈小，效果差。对一定速度流量的废水，沉淀面积愈大，则过流率愈小，沉淀效率也愈好。沉淀效率也愈好。 实际上，由于污水在通过沉淀池的各过水断面上的流速分布是实际上，由于污水在通过沉淀池的各过水断面上的流速分布是不均匀的，颗粒在沉淀池中的实际停留时间要比上面提到的停留时不均匀的，颗粒在沉淀池中的

23、实际停留时间要比上面提到的停留时间间TsTs短；又由于受到水流本身的湍动影响，颗粒的实际沉降速度也短；又由于受到水流本身的湍动影响，颗粒的实际沉降速度也要比上面提到的要比上面提到的u us s小。所以沉降效果实际上要比理论效果低一些。小。所以沉降效果实际上要比理论效果低一些。1.2.1.3沉降设备沉降设备生产上用来对污水进行沉淀处理的设备称为沉淀生产上用来对污水进行沉淀处理的设备称为沉淀池，根据池内水流的方向不同，沉淀池的形式大致池，根据池内水流的方向不同，沉淀池的形式大致可以分为五种：可以分为五种：即即平流式沉淀池；平流式沉淀池；竖流式沉淀池；竖流式沉淀池；辐射式沉淀池；辐射式沉淀池；斜管式

24、沉淀池；斜管式沉淀池；斜板式沉淀池等。斜板式沉淀池等。沉淀池的操作区域可以分为水流部分和沉淀部分。沉淀池的操作区域可以分为水流部分和沉淀部分。l（1）水流部分）水流部分l废水在这部分内流动，悬浮固体颗粒也在这部分区域内进行废水在这部分内流动，悬浮固体颗粒也在这部分区域内进行沉降。为了使水流均匀的通过各个水断面，一般均在污水的入口沉降。为了使水流均匀的通过各个水断面，一般均在污水的入口处设置挡板，并且要使进水的入口置于池内的水面以下。另外在处设置挡板，并且要使进水的入口置于池内的水面以下。另外在沉淀池的出水口前，设置浮渣挡板，用以防止漂浮在水面上的浮沉淀池的出水口前，设置浮渣挡板，用以防止漂浮在

25、水面上的浮渣以及油污等流出沉淀池。渣以及油污等流出沉淀池。 （2）沉淀部分）沉淀部分 沉降到池底的污泥需定期排放。采用机械排泥的沉降池底是沉降到池底的污泥需定期排放。采用机械排泥的沉降池底是平底。也可以采用泥浆泵或利用水的压力将污泥排出，此时池底平底。也可以采用泥浆泵或利用水的压力将污泥排出，此时池底应为锥形。另外还可以将两种排泥方式同时采用。应为锥形。另外还可以将两种排泥方式同时采用。l各类沉淀池的构造，简单介绍如下。各类沉淀池的构造，简单介绍如下。l 1.2.1.4沉砂池 沉砂池也是一种沉淀池，用以分离废水中相对密度沉砂池也是一种沉淀池，用以分离废水中相对密度较大的无机悬浮物，如砂，煤粒，

26、矿渣等，使这些悬浮物较大的无机悬浮物，如砂，煤粒，矿渣等，使这些悬浮物在池内沉降，以免进入后面的沉淀池污泥中而给排除及处在池内沉降，以免进入后面的沉淀池污泥中而给排除及处理污泥带来困难。但是，在沉砂池内不能让相对密度较小理污泥带来困难。但是，在沉砂池内不能让相对密度较小的有机悬浮物沉降下来，以免造成进入后面的污泥中而给的有机悬浮物沉降下来，以免造成进入后面的污泥中而给排除及处理污泥带来困难。但是，在沉砂池内不能让相对排除及处理污泥带来困难。但是，在沉砂池内不能让相对密度较小的有机悬浮物沉降下来，以免造成沉砂池沉渣处密度较小的有机悬浮物沉降下来，以免造成沉砂池沉渣处理的困难。废水流速不宜过大也不

27、宜过小。沉砂池有平流理的困难。废水流速不宜过大也不宜过小。沉砂池有平流式及竖流式两种。国内广泛应用的是平流式，平流沉砂池式及竖流式两种。国内广泛应用的是平流式，平流沉砂池的效率较高，其构造如图的效率较高，其构造如图3-73-7所示。所示。 平流式沉砂池的过水部分是一条明渠，渠的两端用闸平流式沉砂池的过水部分是一条明渠，渠的两端用闸板控制水量，渠底有贮砂斗，斗数一般为两个。贮砂斗下板控制水量，渠底有贮砂斗，斗数一般为两个。贮砂斗下部设带有闸门的排砂管，以排除贮砂斗内的积砂。也可以部设带有闸门的排砂管，以排除贮砂斗内的积砂。也可以用射流泵或螺旋泵排砂。用射流泵或螺旋泵排砂。 一般平流沉砂池的最大缺

28、点，就是尽管控制了水流一般平流沉砂池的最大缺点，就是尽管控制了水流速度及停留时间，废水中一部分有机悬浮物仍然会在沉砂速度及停留时间，废水中一部分有机悬浮物仍然会在沉砂池内沉积下来，或者由于有机物附着在砂粒表面，随砂粒池内沉积下来，或者由于有机物附着在砂粒表面，随砂粒沉淀而沉积下来。为了克服这个缺点，目前有采用曝气沉沉淀而沉积下来。为了克服这个缺点，目前有采用曝气沉砂池，即在沉砂池的侧壁下部鼓入压缩空气，使池内水流砂池，即在沉砂池的侧壁下部鼓入压缩空气，使池内水流呈螺旋状态运动。由于有机物颗粒的密度小，故能在曝气呈螺旋状态运动。由于有机物颗粒的密度小，故能在曝气的作用下长期处于悬浮状态，同时，在

29、旋流过程中，砂粒的作用下长期处于悬浮状态，同时，在旋流过程中，砂粒之间相互摩擦、碰撞，附在砂粒表面的有机物也能被洗脱之间相互摩擦、碰撞，附在砂粒表面的有机物也能被洗脱下来。通常曝气沉砂池采用穿孔管曝气，穿孔管内孔眼直下来。通常曝气沉砂池采用穿孔管曝气，穿孔管内孔眼直径为径为2.5-6mm，空气用量为空气用量为2-3m3/m2（池面），螺旋型水池面），螺旋型水流周边最大旋转速度为流周边最大旋转速度为0.25-0.3m/s，池内水流前进速度为池内水流前进速度为0.01-0.1m/s，停留时间为，停留时间为1.5-3.3min。l1.2.1.5隔油池l 石油开采与炼制、煤化工、石油化工及轻工业行业的

30、生产过程排出大量含油废水。油品相对密度一般都小于1，只有重油相对密度大于1。l化工炼油废水中的油类一般以三种状态存在，即：l悬浮状态，这部分油在废水中分散颗粒较大，易于悬浮状态，这部分油在废水中分散颗粒较大，易于l上浮分离，占总含油量的上浮分离，占总含油量的80-90%；l乳化状态，油珠颗粒较小，直径一般在乳化状态，油珠颗粒较小，直径一般在0.05-25m之之l间，不易上浮去除，约占总含油间，不易上浮去除，约占总含油10-15%；l溶解状态，这部分油仅占总含油量的溶解状态，这部分油仅占总含油量的0.2-0.5%。l 只要去除前两部分油，则废水中的绝大多数油类物质被去除，一般能够达到排放要求。对

31、于悬浮状态的油类，一般用隔油池分离；对于乳化油则采用浮选法分离。 常用的隔油池有平流式、竖流式及斜板式。国内多采用平流式隔油池，其构造与平流式沉淀池相似，在实际运行中主要起隔油作用，但也有一定的沉淀作用。 国外常用的油分离器有平流式、平行板式和波纹板式等类型。其中波纹板式油分离器示于图3-8 。池内斜板大多数采用聚酯玻璃钢波纹板，板间距为20-50mm，倾角不小于45，斜板采用异向流形式，废水自上而下流入斜板组，油粒沿斜板上浮。 实践表明，斜板隔油池需停留时间仅为平流隔油池的1/2-1/4，约30min。斜板隔油池去除油滴的最小直径为60m。壳牌石油公司研制的斜板隔油池即所谓壳牌石油公司研制的

32、斜板隔油池即所谓PPI（ParallelPlateIntercepter）型油水分离池如图型油水分离池如图3-9所示。该装置可去除大于所示。该装置可去除大于60m的油珠。的油珠。1.2.2离心分离l1.2.2.1离心分离的原理 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，利用此原理就可分离废水中悬浮颗粒，使废水得以净化。当废水高速旋转时，水中的颗粒物所受的离心力表示如下：l 如果旋转半径r=0.5m，转速n=300r/min，则=50。因此离心力远超过重力的大小，显然，废水进行离心分

33、离时，加大废水的旋转速度，能提高离心分离效率。又离心力Fc与r成反比，所以离心分离设备的直径不宜过大，一般小于500mm 。l1.2.2.2离心分离方式 离心分离设备按离心力产生的方式不同可分为水力旋流器和高速离心机两种类型。水力旋流器（或称旋液分离器）有压力式（见图3-10)和重力式两种，其设备固定，液体靠水泵压力或重力（进出水头差）由切线方向进入设备，造成旋转运动产生离心力。高速离心机依靠转鼓高速旋转，使液体产生理性离力。压力式水力旋流器，可以将废水中所含的粒径5m以上的颗粒分离出去。进水浓度的6-10m/s，流速一般应在进水管稍向下倾3-5，这样有利于水流向下旋转运动。1.2.3过滤法l

34、 废水中含有的微粒物质和胶状物质，可以采用机械过滤的方法加以去除。有时过滤方法作为废水处理的预处理方法，用以防止水中的微粒物质及胶状物质破坏水泵，堵塞管道及阀门等。另外过滤法也常用在废水的最终处理，使滤出的水可以进行循环使用。l1.2.3.1格栅过滤l 格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处。它本身的水流阻力并不大，只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条。一般当格栅的水头损失达到10-15cm时就该清洗。l 格栅按形状，可分为平面格栅和曲面格栅两种。按格栅栅条的间隙，可分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（ 10-40mm）、细格栅（3-10）三种。l 新设计的废水处理厂一般都采用粗、中两道

35、格栅，甚至采用粗、中、细三道格栅。l l 格栅的去除效率，跟格栅的设计很有关系。格栅的设计内容包括尺寸计算、水力计算、栅渣量计算。图3-11是格栅的示意图。l1.2.3.2筛网过滤l 一些工业废水含有较细小选择不同尺寸的筛网，能去除水中不同类型和大小的悬浮物，如纤维、纸浆、藻类等。相当于一个初沉池的作用。l 筛网过滤装置很多，有振动筛网、水力筛网、转鼓式筛网、转盘式筛网、微滤机等。下面介绍其中主要的几种。l 振动式筛网示意图见3-12图。它由振动筛和固定筛组成。污水通过振动筛时，悬浮物等杂质被留在振动筛上，并通过振动卸到固定筛网上，以进一步脱水。l 水力筛网示意图见3-13图。它也是由运动筛网

36、和固定筛网组成。运动筛网水平放置，呈截顶圆锥形。进水端在运动筛网小端，废水在从小端到大端流动过程中，纤维等杂质被筛网截留，并沿倾斜面卸到固定筛以进一步脱水。水力筛网的动力来自进水水流的冲击力和重力作用。因此水力筛网的进水端要保持一定压力，且一般采用不透水的材料制成，而不用筛网。水力筛网已有较多的应用实例，但还未有定型的产品。l1.2.3.3颗粒介质过滤l 颗粒状介质过滤适用于去除废水中的微粒物质和胶状物质，常用做离子交换和活性炭处理前的预处理，也能用做废水的三级处理。l 颗粒介质过滤器可以是圆形池或方形池。过滤器无盖的称为敞开式过滤器，一般废水自上流入，清水由下流出。有盖而且密闭的，称为压力过

37、滤器，废水用泵加压送入，以增加压力。l 过滤介质的粒度及材料，取决于所需滤出的微粒物粒子的大小、废水性质、过滤速度等因素。l 在废水处理中常用的滤料有石英砂、无烟煤粒、石榴石粒、磁铁矿粒、白云石粒、花岗岩粒以及聚苯乙烯发泡塑料球等。其中以石英砂使用最广。砂的机械强度大，相对密度在2.65左右，在pH=2.1-6.5的酸性废水环境中化学稳定性好，但废水呈碱性时，有溶出现象，此时一般常用大理石和石灰石。无烟煤的化学稳定性较石英砂好，在酸性、中性及碱性环境中都不溶出，但机械强度稍差，其密度因产地不同而有所不同，一般为1.4-1.9。大密度滤料常用于多层滤料滤池，其中石榴石和磁铁矿的相对密度大于4.2

38、，莫氏硬度大于6。对含胶状物质废水则可用粗粒骨炭、焦炭、木炭、无烟煤等，在此情况下，过滤介质兼有吸附作用。l 图3-14为常用的颗粒介质过滤设备一普通快滤池。快滤池一般用钢筋混凝土建造，池内有排水槽、滤料层、垫料层和配水系统；池外有集中管廊，配有进水管、出水管、冲洗水管、冲洗水排出管等管道及附件。l l 在废水的三级处理中，往往采用综合滤料过滤器，滤床采用不同的过滤介质，一般是以格栅或筛网及滤布等作为底层的介质，然后在其上再堆积颗粒介质。采用的一种综合滤料的组成是：无烟煤（相对密度1.55）占50-60%，硅砂（相对密度2.6）占25-30%，钛铁矿柘榴石（相对密度4以上）占10-15%以上。

39、l 滤床上层是相对密度较小的无烟煤颗粒，一般粒径为2mm；底层是相对密度较大的细粒材料，粒径为0.25mm；最下面是砾石承托层。l 三种滤料之间适当的粒径和相对密度的比例是决定因素，而两种较重的滤料中应包括严格控制的各种细粒径滤料，这样，在反冲洗后，滤床的每一水平断面都有各种滤料，形成混合滤料而无明显的交界面。l 综合滤料滤池接近理想滤池，沿水流方向有由粗至细的级配滤料和逐渐均匀减少的空隙，以提供最大截污能力，从而延长过滤周期，增加滤速，接受较大的进水负荷。这种滤池的滤速可达15-30m/h，为普通滤池的3-6倍。表3-6列出了普通快速滤池的滤料组成和滤速范围，图3-15列出了多层滤料床层的粒

40、径分布。l1.2.3.4微滤机过滤法l微滤机是一种机械过滤装置，其构造包括水平转鼓和金属滤网。转鼓和l滤网安装在水池内，水池内还设有隔板。转鼓转动的圆周速度为30m/min，三分之二的转鼓浸在池水中。滤网为含钼的不锈钢丝织成，孔径有60m、35m、23 m等三种。亦有采用100m孔径的金属丝网。带有金属滤网转鼓的微滤机，可参考图3-16。l 微滤机的工作原理是废水通过金属网细孔进行过滤。废水从转鼓的空心轴管，通过金属网孔过滤后流入水池。截留在网上的悬浮物，随着转鼓转动到上面时，被冲洗水冲下，收集在转鼓内，随同冲洗水一起，从空心轴出口排出。微滤机的过滤及冲洗过程均为自动进行。l 此法的优点为设备

41、结构紧凑，处理废水量大，操作方便，占地较小。缺点是滤网的编织比较困难。l 另外，在化工废水的过滤处理中，还可以采用离心过滤机或板框过滤机等通用设备，近年来又有微孔管过滤机出现，微孔管代替金属丝网，起过滤作用，微孔管可由聚乙烯树脂或者用多孔陶瓷等制成。它的特点是，微孔孔径大小可以进行调节，微孔管调换比较方便，适用于过滤含有无机盐类的废水。1.3化学处理法化学处理法l 化学法是废水处理的基本方法之一。它是利用化学作用来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有着重要作用。 化学法包括

42、：中和法、混凝法、氧化还原、化学法包括：中和法、混凝法、氧化还原、电化学等方法。电化学等方法。1.3.1中和法 在化工、炼油企业中，对于低浓度的含酸、含碱废水，在无回收及综合利用价值时，往往采用中和的方法进行处理。中和法也常用于废水的预处理，调整废水的pH。 中和就是酸碱相互作用生成盐和水。例如：中和也即pH调整，或称为酸碱度的调整。 对含酸或含碱废水、浓度在4%（含酸浓度；含碱浓度为2%）以下时，如果不能进行经济有效的回收、利用，则应经过中和，将废水的pH调整到呈中性状态，才能够排放。而对含酸、含碱浓度高的废水，则必须考虑回收及开展综合利用的方法。1.3.1.1中和酸性或碱性废水的方法中和酸

43、性或碱性废水的方法1.酸性废水的中和处理方法酸性废水的中和处理方法 对酸性废水进行中和时，可采用以下一些方法。通常，尽量选用碱性废水或废渣来中和酸性废水，以达到以废通常，尽量选用碱性废水或废渣来中和酸性废水，以达到以废治废的目的。而烧碱或纯碱不仅价格很贵，而且又是重要的工业原治废的目的。而烧碱或纯碱不仅价格很贵，而且又是重要的工业原料，货源亦紧张，故不应轻易选用。料，货源亦紧张，故不应轻易选用。 中和各种酸所需耗用的碱性物质数量见表3-7。值得注意两点：值得注意两点：采用中和法时，中和时间一般要长。例如对采用中和法时，中和时间一般要长。例如对含有弱酸的废水，选用碳酸盐，反应时间很慢；如含醋酸废

44、水，适含有弱酸的废水，选用碳酸盐，反应时间很慢；如含醋酸废水，适宜选用氢氧化物碱类进行中和；宜选用氢氧化物碱类进行中和；中和后，应避免生产大量沉渣，中和后，应避免生产大量沉渣，否则会影响处理效果，同时又带来沉渣的处理问题，故生成的盐要否则会影响处理效果，同时又带来沉渣的处理问题，故生成的盐要有一定大小的溶解度。例如含硝酸、盐酸的废水，中和后生产的盐，有一定大小的溶解度。例如含硝酸、盐酸的废水，中和后生产的盐，一般多易溶于水，不产生沉淀。又如含硫酸的废水，如果用石灰石一般多易溶于水，不产生沉淀。又如含硫酸的废水，如果用石灰石中和时，则要产生大量的硫酸钙沉淀，因为硫酸钙在水中的溶解度中和时，则要产

45、生大量的硫酸钙沉淀，因为硫酸钙在水中的溶解度比较小。比较小。2.碱性废水处理方法碱性废水处理方法对碱性废水，一般可以采用以下途径进行中和。对碱性废水，一般可以采用以下途径进行中和。1)向碱性废水中鼓人烟道废气；向碱性废水中鼓人烟道废气；2)向碱性废水注入压缩的二氧化碳气体；向碱性废水注入压缩的二氧化碳气体；3)向碱性废水投入酸或酸性废水等；向碱性废水投入酸或酸性废水等；4)在碱性废水中产生一氧化碳。在碱性废水中产生一氧化碳。对碱性废水进行中和时，可首先考虑采用酸性废水对碱性废水进行中和时，可首先考虑采用酸性废水的中和处理。若附近没有酸性废水时可采用投加酸进行的中和处理。若附近没有酸性废水时可采

46、用投加酸进行中和。工业用硫酸是在碱性废水中和中应用比较多的酸。中和。工业用硫酸是在碱性废水中和中应用比较多的酸。中和各种碱性废水所需的酸量可见表中和各种碱性废水所需的酸量可见表3-8.用烟道气中和碱性废水，主要是利用烟道气中的用烟道气中和碱性废水，主要是利用烟道气中的CO2和和SO2两种酸性和气体对碱性废水进行中和。这是一两种酸性和气体对碱性废水进行中和。这是一种以废治废，开展综合利用的很好办法，既可以降低废种以废治废，开展综合利用的很好办法，既可以降低废水的水的pH，又可以去除烟道气中的灰尘，并使烟道气中的又可以去除烟道气中的灰尘，并使烟道气中的CO2及及SO2气体从烟气中分离出去，防止烟道

47、气污染大气。气体从烟气中分离出去，防止烟道气污染大气。湖南省长沙印染厂等单位的运行情况证明，烟道气中和湖南省长沙印染厂等单位的运行情况证明，烟道气中和法对降低碱性废水法对降低碱性废水pH效果明显，一般可由效果明显，一般可由10-12降至降至5-7左右。存在问题是废水经中和后，废水中硫化降至物、左右。存在问题是废水经中和后，废水中硫化降至物、色度、耗氧量都有所增加，今后仍需加以研究解决色度、耗氧量都有所增加，今后仍需加以研究解决。1.3.1.2酸性废水中和处理的方式和设备酸性废水中和处理的方式和设备(1)酸性废水与碱性废水混合酸性废水与碱性废水混合若有酸性与碱性两种废水同时均匀的排出时，并两若有

48、酸性与碱性两种废水同时均匀的排出时，并两者各自所含的酸、碱量又能够相互平衡。那么，两者可者各自所含的酸、碱量又能够相互平衡。那么，两者可以直接在管道内混合，不需设中和池，但是，对于排水以直接在管道内混合，不需设中和池，但是，对于排水情况经常波动变化时，则必须设置中和池，在中和池内情况经常波动变化时，则必须设置中和池，在中和池内进行中和反应，如图进行中和反应，如图3-17所示。所示。 中和池一般应是平行设计两套，进行交替使用。设计时应考虑废水在中和池内停留的时间为15min左右，根据具体情况，控制经中和以后的出水pH在5-8的范围内。(2)投药中和投药中和投药中和就是将碱性中和药剂如石灰、石灰石

49、、电投药中和就是将碱性中和药剂如石灰、石灰石、电石渣、苏打等，投入到酸性废水中，经过充分中和反应，石渣、苏打等，投入到酸性废水中，经过充分中和反应，使废水得以治理。投药中和又分为干投法和湿投法两种。使废水得以治理。投药中和又分为干投法和湿投法两种。a.干投法干投法干投法是将固体的中和药剂按理论投加量的干投法是将固体的中和药剂按理论投加量的1.4-1.5倍，均匀连续地投入到酸性废水中。干法可采用利用电倍，均匀连续地投入到酸性废水中。干法可采用利用电磁振荡原理的石灰振荡设备投加，以保证投加量的均匀。磁振荡原理的石灰振荡设备投加，以保证投加量的均匀。它设备简单，但反应较慢，而且反应不易彻底，而且投它

50、设备简单，但反应较慢，而且反应不易彻底，而且投药量大。图所药量大。图所3-18表示的用石灰石中和酸性废水的干投表示的用石灰石中和酸性废水的干投法流程。法流程。b.湿投法湿投法当石灰成块状时，则不宜采用干投法，可采用湿投当石灰成块状时，则不宜采用干投法，可采用湿投法。即先在石灰消化槽里将石灰加水消化，制成浓度法。即先在石灰消化槽里将石灰加水消化，制成浓度40-50%的乳液，投入乳液槽，再加水搅拌调配成浓度的乳液，投入乳液槽，再加水搅拌调配成浓度5-10%的石灰水，然后用泵送到投配槽，经投加器投入渠的石灰水，然后用泵送到投配槽，经投加器投入渠道，与酸性废水共同流入中和反应池，发生中和反应道，与酸性

51、废水共同流入中和反应池，发生中和反应后进行澄清，使水与沉淀物进行分离。其流程如图后进行澄清，使水与沉淀物进行分离。其流程如图3-19所示。所示。c.过滤中和过滤中和过滤中和就是利用石灰石、大理石、白云石等作滤过滤中和就是利用石灰石、大理石、白云石等作滤料，使酸性废水通过滤料得到中和。采用过滤中和时，料，使酸性废水通过滤料得到中和。采用过滤中和时，要求对废水中的悬浮物、油脂等进行预处理，以便于中要求对废水中的悬浮物、油脂等进行预处理，以便于中和的进行，并防止滤料的堵塞。和的进行，并防止滤料的堵塞。图图3-20所示为普通中和滤池。以石灰石（所示为普通中和滤池。以石灰石（CaCO3）作滤料时，中和反

52、应速率较使用其他滤料时要快，故从作滤料时，中和反应速率较使用其他滤料时要快，故从经济上考虑，一般选用石灰石最合适。但过滤中和含硫经济上考虑，一般选用石灰石最合适。但过滤中和含硫酸废水如用石灰石作滤料，则中和后产生的硫酸钙会覆酸废水如用石灰石作滤料，则中和后产生的硫酸钙会覆盖滤料使之堵塞，而影响中和反应的继续进行。因此，盖滤料使之堵塞，而影响中和反应的继续进行。因此，一般采用白云石滤料对含硫酸废水进行过滤中和；此时，一般采用白云石滤料对含硫酸废水进行过滤中和；此时，中和反应产生的硫酸镁易溶于水，不会影响中和反应的中和反应产生的硫酸镁易溶于水，不会影响中和反应的继续进行，但相对的处理成本比较高。继

53、续进行，但相对的处理成本比较高。 最近，为了克服硫酸钙沉淀覆盖滤料这一缺点，利用石灰石作滤料处理含硫酸废水出现了新型的过滤中和反应器，即流化床中和反应器（见图3-21升流式膨胀中和滤池）。在石灰石膨胀过程中颗粒间的相互摩擦，破坏硫酸钙覆盖层，而脱下的硫酸钙随水带走。1.3.1.3碱性废水中和处理的方式和设备碱性废水中和处理的方式和设备（1）利用废酸性物质中和法）利用废酸性物质中和法废酸性物质包括含酸废水、烟道气等。烟道气中废酸性物质包括含酸废水、烟道气等。烟道气中CO2含量可含量可高达高达24%，此外有时还含有高浓度的，此外有时还含有高浓度的SO2和和H2S等酸性气体，故可等酸性气体，故可用来

54、中和碱性废水。用来中和碱性废水。用烟道气中和碱性废水一般在喷淋塔中进行。废水从塔顶布用烟道气中和碱性废水一般在喷淋塔中进行。废水从塔顶布水器均匀喷出，烟道气则从塔底鼓入，两者在填料层间进行逆流水器均匀喷出，烟道气则从塔底鼓入，两者在填料层间进行逆流接触，完成中和过程，使碱性废水和烟道气都得到净化，关键是接触，完成中和过程，使碱性废水和烟道气都得到净化，关键是控制好气液比。根据资料介绍，用烟道气中和碱性废水，出水的控制好气液比。根据资料介绍，用烟道气中和碱性废水，出水的pH可由可由10-12降到降到7左右。左右。该法的优点是以废治废，投资省，运行费用低，缺点是出水中该法的优点是以废治废，投资省，

55、运行费用低，缺点是出水中的硫化物、耗氧量和色度都会明显增加，还需进一步处理。的硫化物、耗氧量和色度都会明显增加，还需进一步处理。（2） 药剂中和法 常用的药剂是硫酸、盐酸及压缩二氧化碳。硫酸的价格比较低，应用最广。盐酸的优点是反应物溶解度高，沉渣量少，但价格较高。用无机酸中和碱性废水的工艺流程与设备，和药剂中和酸性废水基本相同，在此不再赘述。用CO2中和碱性废水，采用设备与烟道气处理碱性废水类似，均为逆流接触反应塔。用CO2作中和剂可以不需pH控制装置，但由于成本较高，在实际工程中使用不多。1.3.2混凝沉淀法混凝沉淀法1.3.2.1混凝原理混凝原理 混凝法的基本原理是在废水中投入混凝剂，因混

56、凝剂为电解质，在废水里形成胶团，与废水中的胶体物质发生电中和，形成绒粒沉降。混凝沉淀不但可以去除废水中的粒径为10-3-10-6mm的细小悬浮颗粒，而且还能够去除色度、油分、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等。 废水在未加混凝剂之前，水中的胶体和细小悬浮颗粒的本身质量很轻，受水的分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动。颗粒都带有同性电荷，它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒；其次，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，有阻碍各胶体的聚合。一种胶体的胶粒带电越多，其电位就越大；扩散层中反离子越多，水化作用也越大，水化层也越厚，因此扩散层也

57、越厚，稳定性越强。（电位：胶体滑位：胶体滑动面上的面上的电位称位称为移移动电位，即位，即电位。位。电位越高，位越高，扩散散层越厚，胶体越厚，胶体颗粒越具粒越具稳定性。定性。） 废水中投入混凝剂后，胶体因电位降低或消除，破坏了颗粒的稳定状态（称脱稳）。 脱稳的颗粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚。凝聚。 未经脱稳的胶体也可形成大的颗粒，这种现象称为絮凝。絮凝。 不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳、凝聚或絮凝。 按机理，混凝可分为压缩双电层、吸附电压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕中和、吸附架桥、沉淀物网捕四种。（1）压缩双电层机理）压缩双电层机理由胶体粒子的双电层结构可知，反离子的

58、浓度在由胶体粒子的双电层结构可知，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。当向溶液中投加电布，最终与溶液中离子浓度相等。当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将减解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将减少。该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离少。该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。从而使扩散层厚度减小。 由于扩散层厚度的减小，电位相应降低，因此胶

59、粒间的相互排斥力也减少。另一方面，由于扩散层减薄，它们相撞的距离也减少，因此相互间的吸引力相应变大。从而其排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主（排斥势能消失了），胶粒得以迅速凝聚。（2）吸附电中和机理 胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。此时静电引力常是这些作用的主要方面。三价铝盐或铁盐混凝剂投量过多，混凝效果反而下降的现象，可以用本机理解释。因为胶粒吸附了过多的反离子，使原来的电荷变号，排斥力变大，从而发生了再稳现象。（3）吸附架桥机理 吸附架桥作

60、用主要是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥联的过程。当三价铝盐或铁盐及其他高分子混凝剂溶于水后，经水解、缩聚反应形成高分子聚合物，具有线形结构。这类高分子物质可被胶粒所强烈吸附。聚合物在胶粒表面的吸附来源于各种物理化学作用，如范德华引力、静电引力、氢键、配位键等，取决于聚合物同胶粒表面二者化学结构的特点。因其线形长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐变大，形成粗大絮凝体。（4）沉淀物网捕机理）沉淀物网捕机理当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂时，当采用硫酸

61、铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂时，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物（如当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物（如Al(OH)3、Fe(OH)3）或带金属碳酸盐（如或带金属碳酸盐（如CaCO3）时，水中的胶粒和细微悬浮物可被）时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。水中胶粒本身可这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。水中胶粒本身可作为这些沉淀所形成的核心时，凝聚剂最佳投加量与被除去物质作为这些沉淀所形成的核心时，凝聚剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，即胶粒越多，金属凝聚剂投加量越少。的浓度成反比，即胶粒越多，金属凝聚剂投加量越少。以上介绍的混凝的

62、四种机理，在水处理中往往可能以上介绍的混凝的四种机理，在水处理中往往可能是同时或交叉发挥作用的，只是在一定情况下以某种机理为主而是同时或交叉发挥作用的，只是在一定情况下以某种机理为主而已。低分子电解质的混凝剂，以双电层作用产生凝集为主；高分已。低分子电解质的混凝剂，以双电层作用产生凝集为主；高分子聚合剂则以架桥联结产生絮凝为主。故通常将低分子电解质称子聚合剂则以架桥联结产生絮凝为主。故通常将低分子电解质称为混凝剂，而把高分子聚合物单独称为絮凝剂。为混凝剂，而把高分子聚合物单独称为絮凝剂。1.3.2.2影响混凝效果的因素影响混凝效果的因素l 在废水的混凝沉淀处理过程中，影响混凝效果的因素比较多。

63、其中重要的有：l水样的影响l对不同水样，由于废水中的成分不同，同一种混凝剂的处理效果可能会相差很大。l药剂投加量的影响l药剂投加量有其最佳值，混凝剂投加量不足，则水中杂质未能充分脱稳去除，加入太多则会再稳定。l水温的影响水温的影响其影响主要表现在：其影响主要表现在：la.影响药剂在水中碱度起化学反应的速度，对金属影响药剂在水中碱度起化学反应的速度，对金属盐类混凝剂影响很大，因其水解是吸热反应；盐类混凝剂影响很大，因其水解是吸热反应；lb.影响矾花的形成和质量。水温较低时，絮凝体形影响矾花的形成和质量。水温较低时，絮凝体形成缓慢，结构松散，颗粒细小；成缓慢，结构松散，颗粒细小；lc.水温低时水的

64、粘度大，布朗运动强度减弱，不利于水温低时水的粘度大，布朗运动强度减弱，不利于脱稳胶粒相互凝聚，水流剪力也增大，影响絮凝体脱稳胶粒相互凝聚，水流剪力也增大，影响絮凝体的成长。该因素主要影响金属盐类的混凝，对高分的成长。该因素主要影响金属盐类的混凝，对高分子混凝剂影响较小。子混凝剂影响较小。l 碱度的影响l主要指金属盐类，因其混凝过程中水解产生大量H+离子，造成pH下降，以至降到最优混凝条件以下，保持一定碱度则使反应过程中pH基本保持恒定；对于高分子混凝剂，因其作用并非靠大量水解来实现的，且水中均会保持有一定的碱度，故对其最佳投加量影响不大。l废水pH的影响l对金属盐类，pH 影响其在水中水解产物

65、的种类与数量，一般在pH为5.5-8.0时有较高脱除率；对人工合成高分子混凝剂，则影响其活性基团的性质。l水力条件的影响l混凝的过程是混凝剂与胶粒发生反应并逐步凝聚在一起的过程，水流紊动过于缓慢，则混凝剂与胶粒反应速率太小，紊动过于激烈则使结成的絮体重新破裂。一般混凝过程分为混合与反应两个阶段，l混合阶段持续大约10-30s，一般不超过2min，其速度梯度G=700-1000s-1，主要是使药剂迅速而均匀地扩散到水中，反应阶段通常为10-30min ，其平均速度梯度的值为10-75s-1（通常30-60s-1）， Gt值为104-105，主要是使水中微粒凝聚成矾花并增大而沉淀（或上浮）的过程。

66、1.3.2.3混凝剂和助凝剂混凝剂和助凝剂 混凝剂的品种目前不下二三百种，按其化学成分可分为无机及有机两大类。无机盐主要是铝和铁的盐类及其水解聚合物，有机类品种很多，主要是高分子化合物，可分为天然的及人工合成的两部分。 无机混凝剂主要是利用其中的强水解基团水解形成的微絮体使脱粒脱稳，从19世纪末美国最先将硫酸铝用于给水处理并取得专利后，无机混凝剂以其价格低廉，原料易得等优点得以大量运用，目前无机混凝剂的主要品种见表3-9 有机混凝剂分为天然有机混凝剂与人工合成有机高分子混凝剂。有机混凝剂分为天然有机混凝剂与人工合成有机高分子混凝剂。天然有机混凝剂是人类使用较早的混凝剂，不过其用量远少于人工天然

67、有机混凝剂是人类使用较早的混凝剂，不过其用量远少于人工合成高分子混凝剂，其原因在于天然高分子混凝剂电荷密度较小，合成高分子混凝剂，其原因在于天然高分子混凝剂电荷密度较小，相对分子质量较低，且易发生生物降解而失去絮凝活性，人工合成相对分子质量较低，且易发生生物降解而失去絮凝活性，人工合成有机高分子絮凝剂的运用是近三十年来的事，但在水和废水处理及有机高分子絮凝剂的运用是近三十年来的事，但在水和废水处理及污泥调理中的运用却越来越广泛。人工合成有机高分子絮凝剂都是污泥调理中的运用却越来越广泛。人工合成有机高分子絮凝剂都是水溶性聚合物，重复单元中常包含带电基团，因而也被称为聚电解水溶性聚合物，重复单元中

68、常包含带电基团，因而也被称为聚电解质。包含带正电基团的为阳离子型聚电解质，包含带负电基团的为质。包含带正电基团的为阳离子型聚电解质，包含带负电基团的为阴离子型聚电解质，既包含带正电基团又包含带负电基团的为两性阴离子型聚电解质，既包含带正电基团又包含带负电基团的为两性型聚电解质，有些人工合成有机高分子絮凝剂在制备中并没有人为型聚电解质，有些人工合成有机高分子絮凝剂在制备中并没有人为地引进带电基团，称为非离子型聚电解质。水及废水处理中，使用地引进带电基团，称为非离子型聚电解质。水及废水处理中，使用较多的是阳离子型、阴是水和废水处理中常用的聚电解质。离子型较多的是阳离子型、阴是水和废水处理中常用的聚

69、电解质。离子型和非离子型聚电解质，表和非离子型聚电解质，表3-10是水和废水处理中常用的聚电解质。是水和废水处理中常用的聚电解质。 为了提高混凝沉淀的效果，通常在使用混凝剂时还需加入一些助凝剂。助凝剂有三类，即：1）pH调节剂 是用来调整废水的pH，以达到混凝剂使用的最佳。常用的有石灰等。2)活化剂 用来改善絮凝体的结构，增加混凝剂的活性，如活性炭、各种黏土及活化硅酸等，活化硅酸是由硅酸钠与硫酸中和并熟化，使硅酸钠转化成硅酸单体，聚合成高分子物质。其优点：絮凝体形成快，而且粒大、密实。在低温下也能很好凝聚，而且最佳pH的范围很广。若将其与硫酸亚铁或硫酸铝合用，凝聚效果更好。3)氧化剂 用来破坏

70、其他对混凝剂有干扰的有机物质，如氯等。1.3.2.4混凝处理流程及设备混凝处理流程及设备 混凝处理流程包括投药、混合、反应及沉淀分离几个部分，其示意如图3-22所示。1) 投药 投药方法分干法和湿法两种。干法即把药剂直接投放到被处理的水中。其优点是占地少，缺点是对药剂的粒度要求较高，投配量较难控制，对机械设备要求较高，同时劳动条件也差。用得较多的是湿法，即先把药剂配制成一定浓度的溶液，再投入被处理水中。投药设备包括投加和计量两部分。常采用的投加设备有：耐酸水泵、真空泵及空气压缩机等；常用的计量设备有浮杯式计量器、孔板及转子流量计等。2)混合混合当药剂投入废水中后在水发生水解反应并产生异电荷胶体

71、，当药剂投入废水中后在水发生水解反应并产生异电荷胶体，与水中胶体和悬浮物接触，形成细小的矾花，这一过程就是混合，与水中胶体和悬浮物接触，形成细小的矾花，这一过程就是混合，大约在大约在10-30s内完成，一般不超过内完成，一般不超过2min。对混合的要求是快速而对混合的要求是快速而均匀。快速是因混凝剂在废水中发生水解反应的速度很快，需要均匀。快速是因混凝剂在废水中发生水解反应的速度很快，需要尽量造成急速扰动以生成大量细小胶体，并不要求生产大颗粒；尽量造成急速扰动以生成大量细小胶体，并不要求生产大颗粒；均匀是为了使化学反应能在废水中各部分得到均衡发展。均匀是为了使化学反应能在废水中各部分得到均衡发

72、展。混合的动力源有水力和机械搅拌两类。因此混合设备也分为混合的动力源有水力和机械搅拌两类。因此混合设备也分为两类，采用机械搅拌的有机械搅拌混合槽、水泵混合槽等；利用两类，采用机械搅拌的有机械搅拌混合槽、水泵混合槽等；利用水力混合的有管道式、穿孔板式、涡流式混合槽等。水力混合的有管道式、穿孔板式、涡流式混合槽等。3) 反应 混合完成后，水中已产生细小絮体，但还未达到自然沉降的粒度，反应设备的任务就是使小絮体逐渐絮凝成大絮体。反应设备应有一定的停留时间和适当的搅拌强度，以让小絮体能相互碰撞，并防止生产的大絮体沉淀。但搅拌强度太大，则会使生成的絮体破碎，且絮体越大，越易破碎，因此小反应设备中，沿着水

73、流方向搅拌强度应越来越小。反应时间一般需20-30min左右。 反应池的形式有隔板反应池、涡流式反应池、悬浮反应加隔板反应池和机械搅拌反应池等。比较常用的机械搅拌反应池结构见图3-23。4） 澄清池 澄清池是能够同时实现混凝剂与原水的混合、反应、澄清合成一体的设备。具有效率高而尺寸小的优点。它利用的是接触凝聚原理，即强化混凝过程，在池中让已经生成的絮凝体悬浮在水中成为悬浮泥渣层（接触凝聚区），当投加混凝剂的水通过它时，废水中新生成的微絮粒迅速吸附在悬浮泥渣上，从而能够达到良好的去除效果。所以澄清池的关键部分是接触凝聚区。保持泥渣处于悬浮、浓度均匀稳定的工作条件已成为所有澄清池共同特点。图3-2

74、4为混凝沉淀中常用的一种设备机械加速澄清池。l 总的来讲，由于混凝沉淀法具有许多优点，它除污效果好、效率比较高；操作简单，处理方便；费用低；适用范围广等。所以目前已成为处理化工废水的最普遍采用的方法之一。同时，为了进一步提高废水的处理效率，现已采取的两方面措施：一是采取化学磁性混凝沉淀；另一是进行充电混凝沉降。1.3.3氧化还原法l废水经过氧化还原处理，可使废水中所含的有机物质和无机物质转变成无毒或毒性不大的物质，从而达到废水处理的目的。l由标准氧化还原电位可以判断氧化剂和还原剂的氧化还原能力，各物质的标准氧化还原电极电位见表3-11。电极电位E 值越大（正值越大），电对中氧化型作氧化剂时氧化

75、能力越强。 E值越小（负值越小），电对中还原型作还原剂时还原能力就越强。从表中可以看出，氧化能力最强的是氟，但是用氟来处理废水目前尚存在一定的困难，一般用得比较多的氧化剂主要是Cl2、O3等。l常用的氧化法如下：（1）空气氧化法 空气氧化法是利用空气中的氧气氧化废水中的有机物和还原性物质的一种处理方法，空气因氧化能力比较弱，主要用于含还原性较强物质的废水处理，如炼油厂的含硫废水。空气中的氧与水中硫化物的反应如下： 有机硫化物与氧反应生成二硫化物，其在水中的溶解度很小， 容易从水中分离出去，反应如下： 空气氧化脱硫在密闭的塔器（空塔、板式塔、填料塔）中进行。图3-25为某炼油厂的废水氧化装置。含

76、硫废水经隔油沉渣后与压缩空气及水蒸气混合，升温至80-90，进入氧化塔，塔径一般不大于2.5m，分四段，每段高3m。每段进口处设喷嘴，雾化进料。塔内气水体积比不小于15。增大气水比则气液的接触面积加大，有利于空气中的氧向水中扩散，加快氧化速度。废水在塔内平均停留时间为1.5-2.5h。（2）氯氧化法 氯气是普遍使用的氧化剂，既用于给水消毒，又用于废水氧化，主要是起到消毒杀菌的作用。通常的含氯药剂有液氯、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯等。各药剂的氧化能力用有效氯含量表示。氧化价大于-1的那部分氯具有氧化能力，称之为有效氯。作为比较基准，取液氯的有效氯含量为100%。表3-12给出了几种含氯药剂的有效

77、氯含量。 氯氧化法目前主要是用在对含酚、含氰、含硫化物的废水治理方面。1）处理含酚废水 向含酚废水中加入氯、次氯酸盐或二氧化氯等，可将酚破坏。根据理论计算投加的氯量与水中的含酚量之比为6：1时，即可使酚完全破坏，但由于废水中存在其他化合物也与氯发生反应，实际上氯的需要量要超过理论量许多倍，一般要超出10倍左右。如果投氯量不够，酚不能完全被破坏，而且生成具有强烈臭味的氯酚。二氧化氯的氧化能力为氯的2.5倍左右，而且在氧化过程中不会生成氯酚。但由于二氧化氯的价格昂贵，故仅用于除去低浓度酚的废水处理。2）处理含氰废水 用氯氧化法处理含氰废水时，是将次氯酸钠直接投入废水中，也可以将氢氧化钠和氯气同时加

78、入废水中，氢氧化钠与氯气反应生成次氯酸钠。由于这种氯氧化法是在碱性条件下进行的，故又称为碱性氯化法。 废水中含氰量与完成二个阶段反应所需的总氯及氢氧化钠的量之比，理论上为： 实际上，为使氰化物完全氧化，一般要投入氯的量为废水中所含氰量的 8倍左右。(3)臭氧氧化法 臭氧O3是氧的同素异构体，在常温常压下是一种具有鱼腥味的淡紫色气体。 沸点-112.5C； 密度2.144kg/m3是氧的1.5倍。 此外，臭氧还具有以下一些重要性质。1)不稳定性 臭氧不稳定，在常温下容易自行分解成为氧气并释放出热量。 MnO2、PbO2、Pt、C等催化剂的存在等催化剂的存在或经紫外辐射都会促使臭氧分解。臭氧在或经

79、紫外辐射都会促使臭氧分解。臭氧在空气中的分解速度与臭氧浓度和温度有关。空气中的分解速度与臭氧浓度和温度有关。当浓度在当浓度在1%以下时，其分解速度如以下时，其分解速度如图图3-26所示。由图可见，温度越高，分解所示。由图可见，温度越高，分解越快，浓度越高，分解也越快。越快，浓度越高，分解也越快。臭氧在水溶液中的分解速度比在气相中的分解速臭氧在水溶液中的分解速度比在气相中的分解速度快得多，而且强烈地受羟离子的催化。度快得多，而且强烈地受羟离子的催化。pH越高，分越高，分解越快。臭氧在蒸馏水中的分解速度如图解越快。臭氧在蒸馏水中的分解速度如图3-27所示。所示。常温下的半衰期约为常温下的半衰期约为

80、15-30min。2）溶解性 臭氧在水中的溶解度要比纯氧高10倍，比空气高25倍。在空气中臭氧的浓度对臭氧的溶解度有很大影响，同时溶解度还受到气体压力的影响。他们之间的关系如图3-28所示。在常压下，20时，水中臭氧浓度和气体中臭氧的平衡浓度之比为0.285。3）毒性 当臭氧在空气中的浓度达到0.1cm3/m3时，即可以使人的眼、鼻和喉感到刺激，当臭氧浓度达到1-10cm3/m3时可引起头痛、恶心等症状。 我国工业企业设计卫生标准TJ36-79规定车间空气中臭氧的最高容许浓度为0.3mg/m34）氧化性 臭氧可使有机物质被氧化，可使烯烃、炔烃及芳香烃化合物被氧化成醛类或有机酸。 制备臭氧的方法

81、很多，有化学法、紫外线法、电解法和无声放电法等方法。其中惟一经济实用的方法是无声放电法，故被普遍使用，目前也进行化学法制备臭氧的研究。a) 无声放电法的原理 在一对交流电极之间通过氧气或空气，电极间的两侧被绝缘，则空气或氧气通过电极时便发生放电现象，由于这种放电是没有声音的，所以称之为无声放电法，无声放电法生产臭氧的制备原理及装置如图3-29所示。b)臭氧发生系统及装置 由于臭氧不稳定，因此通常在现场随制随用。以空气为原料制造臭氧，由于原料来源方便，所以采用较为普遍。图3-30为空气为原料的典型臭氧处理闭路系统流程图。c)臭氧在废水处理中的应用 用臭氧处理废水的过程为：臭氧先溶于水中，然后再与

82、废水中所含有的污染物进行氧化反应臭氧在水中的溶解度并不大，它与污染物的反应速率也受到限制，所以反应速度一般不是很快。 用臭氧处理废水，氧化产物的毒性降低，另外，臭氧在水中分解后得到氧，可使水中的溶解氧增加，而不会造成二次污染。 臭氧主要用于废水的三级处理，其作用是：l降低废水中的COD和去除BOD ；l杀菌消毒；l增加水中的溶解氧；l脱色和脱臭味；l降低浊度。l 臭氧的消毒能力比氯强。对脊髓灰质炎病毒，用氯消毒，保持0.5-1.0mg/L余氯量，需要1.5-2.0h 的反应时间，而达到同样的消毒效果，用臭氧消毒，保持 0.045-0.45mg/L的剩余臭氧，只需2min。若初始臭氧浓度超过1m

83、g/L，经1min 接触，病毒去除率可达到99.99%。 如果臭氧氧化法和其他处理方法组合使用，对废水处理会发挥更好的经济效果，例如将混凝或活性污泥法与臭氧氧化法联合使用，可以有效地去除色度和难降解的有机物。（4）湿式氧化法 湿式氧化法是在较高温度和压力下，用空气中的氧来氧化废水中溶解和悬浮的有机物和还原性无机物的一种方法，因氧化过程在液相中进行，故称为湿式氧化。湿式氧化。 与一般方法相比，湿式氧化法具有适用范围广、处理效率高、二次污染低、氧化速度快、装置小、可回收能源和有用物料等优点。l 湿式氧化法工艺最初由美国Zimmermann研究提出，20世纪70年代以前主要用于城市污水处理的污泥和造

84、纸黑液的处理。以后湿式氧化技术发展很快，应用范围也在不断扩大，装置数目和规模也日益增大，并开始了催化湿式氧化的研究和利用。20世纪80年代中期以后湿式氧化技术向三个方向发展：第一，继续开发适用于湿式氧化的高效催化剂，使反应能在比较温和的条件下进行，并在较短的时间内完成；第二，将反应温度和压力进一步提高到水的临界点以上，进行超临界湿式氧化。第三，回收系统的能量和物料。l图3-31为基本的湿式氧化处理系统。此法的缺点是需要高压设备，基建投资比较大。l 中和混凝是处理酸性废水的一种常用方法。例1：上海硫酸厂日产20万t 硫酸，每日排出含硫酸废水5000多吨。废液中还含有砷、铁、硫等物质。该厂常用电石

85、泥作中和剂， PAM为混凝剂，RS为除硫剂，经中和、混凝、氧化处理基本上达到了以废治废的目的。例2.某化工厂在聚乙烯生产的废水处理工作中也采用中和沉淀的办法，使废水中的pH和S达到排放标准，并且从废水中每年回收PVC树脂 300余种。在中和处理中又尽量利用该厂生产PVC过程中产生的废酸与废碱液，故处理成本较低。对某些含有毒性高，难用一般方法降解的有机废水的处理，焚烧法仍不失为一种比较安全、处理完全、适用面广的方法。如某制药厂对生产过程中产生的有机废水的处理，因这类废水含有对人体有害的激素类物质，故采用焚烧法来处理。我国的含氟材料工业发展很快，氟塑料、氟橡胶及其他含氟制剂的应用越来越广泛，但在生

86、产这些含氟材料的过程中，总要产生相当数量的有机氟残液，其组成中主要有：八氟环丁烷、六氟丙烷、六氟氯乙烷、全氟异丁烯等含氟、含氯的烃类化合物。尤其是全氟异丁烯的毒性最大，毒性比光气大十倍，是目前已知的毒性最大的含氟有机物。国内外均曾发生过因泄漏而造成人身伤亡的重大事故。这类残液过去曾采用过KMnO4氧化解毒法、地下深埋法和回收法等进行处理，但都有一定的局限性和危险性。l1.3.4电解法l1.3.4.1原理l电解是利用直流电进行溶液氧化还原反应的过程。电解时，把电能转变为化学能的装置为电解槽。l在电解槽中，与电源正极相连接的极称为阳极，与电源负极相连接的极称为阴极。l当接通直流电源后，电解槽的阴极

87、和阳极之间发生了电位差，驱使正离子移向阴极，在阴极取得电子，进行还原反应；负离子移向阳极，在阳极放出电子，进行氧化反应。l从而使得废水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原，或者与电极反应产物作用，转化为无害成分被分离除去。l目前对电解还没有统一的分类方法：目前对电解还没有统一的分类方法：l一般按照污染物的净化机理可以分为电解氧化法、电解还原法、电解凝聚法和电解浮上法；l也可以分为直接电解法和间接电解法。按照阳极材料的溶解特性可分为不溶性阳极电解法和可溶性阳极电极法。l 电解槽一般多为矩形。按废水的流动方式分为回流式和翻腾式。具体见图3-32所示。回流式回流式水流流程长，离子易于向水中扩散，容积

88、利用率高，但施工和检修比较困难。 翻腾式翻腾式的极板采用悬挂方式固定，极板与池壁不接触而减少了漏电的可能，更换极板也比较方便。l极板电路也有两种：单极板电路和双极板电路，具体见图3-33所示。l生产上双极板电路应用比较普遍，因为双极板电路具有极板腐蚀均匀，相邻极板的接触机会少，即使接触也不致于发生电路短路而引起事故，因此双极板电路便于缩小极板间距，提高极板的有效利用率，从而减少投资和节省运行费用等。1.3.4.2电解氧化还原法 电解氧化是指废水中污染物在电极槽的阳极失去电子被氧化外，水中的Cl、OH等也可在阳极放电，生成Cl2、H2O而间接地氧化破坏污染物。实际上，为了强化阳极的氧化作用，减少

89、电解槽的内阻，往往在废水电解槽中常加一些食盐，进行所谓的电氯化，食盐投加后在阳极可生成氯和次氯酸根，对水中的无机和有机物也有较强的氧化作用。l电极还原主要用于处理阳离子污染物，如Cr6+、Hg2+等。l目前在生产应用中，都是以铁板为电极，由于铁板溶解，金属离子在阳极还原沉积而回收除去。下面以电解含氰废水为例。l1.3.4.3电解凝聚和电解气浮 电凝聚浮上法的基本原理是将需处理的废水作为电解质溶液，在直流电源的作用下发生电化学反应，在电解过程中，一般可产生三种效应，即电解氧化反应，电解絮凝和电解气浮，电解气浮主要是电解装置的阴极反应，有时也部分地出现于阳极反应。一般采用铁、铝作为阳极，下面以铁板

90、为例。l采用可溶性铁极板的电极反应：铁失去电子变为二价铁离子进入废水中：二价铁离子进一步水解，形成氢氧化亚铁二价铁离子进一步水解，形成氢氧化亚铁和氢氧化铁：和氢氧化铁： 逸出的氢气形成极小的气泡，将废水中的凝聚物浮上电解槽的液体表面。起到气浮的效果。 与此同时，在阴极还发生氧化反应，使有机物分解氧化成无害成分；在阳极发生还原反应，使氧化型色素还原成无色。 利用电解凝聚和电解气浮，可以处理多种含有机物、重金属废水。表3-13列出了四种废水处理的工艺参数。l制革废水与毛皮厂废水的悬浮物、COD，经电解凝聚处理后，分别降低90%和50%左右；l肉类加工厂含油脂、悬浮物、COD分别平均为800、110

91、0和960mg/L， ，经电解凝聚处理后，上述水质指标分别降低90-95%、70%和70%。l电镀废水经过氧化、还原和中和处理后，再用电解凝聚作补充处理，可使各项指标均达到排放与回收标准。l l 电解凝聚气浮法比起投加凝聚剂的化学凝聚来，具有一些独特的优点：l 可去除的污染物广泛，反应迅速（如阳极溶蚀产生Al3+并形成絮凝体只需40-45s），适用pH的范围宽，所形成的沉渣密实，效果好。1.4物化处理法物化处理法l 废水经过物理方法处理后，仍会含有某些细小的悬浮物以及溶解的有机物。为了进一步去除残存在水中的污染物，可以进一步采用物理化学方法进行处理。常用的物理化学方法有吸附、浮选、电渗析、反渗

92、透、超过滤等。l1.4.1吸附法吸附法在废水处理中，吸附法处理的主要对象是废水中用生化法难于降解的有机物或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物，包括木质素、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成染料、除莠剂、DDT等。当用活性炭等对这类废水进行处理时，它不但能够吸附这些难于分解的有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭，把废水处理到可重复利用的程度。所以吸附法在废水中的深度处理中得到了广泛的应用。l吸附法是利用多孔性固体物质作为吸附剂，以吸附剂的表面吸附废水中的某种污染物的方法。l常用的吸附剂有活性炭、硅藻土、铝矾土、磺化煤、矿渣以及吸附用的树脂等。其中以活性炭最为常用。l（1）吸附

93、的原理l 吸附法处理废水，吸附过程发生在液 固两相界面上，由于吸附剂的表面力作用而产生吸附。目前对这种表面力的性质，认识得还很不充分。l 其中有一种理论是用表面能来解释，即认为：在表面积一定的情况下，吸附剂要使其表面能减少，只有通过表面张力的减少来达到。而如果吸附剂在吸附某物质后能降低表面能，则该吸附剂便能吸附此种物质。所以吸附剂的表面只可以吸附那些能够降低它的表面张力的物质。吸附剂和被吸附物质之间的作用力有三种不同类型。即分子间力、化学键力和分子间力、化学键力和静电引力。静电引力。由于这三种不同的作用力，结果形成三种不同形式的吸附。即物理吸附、化学物理吸附、化学吸附和交换吸附。吸附和交换吸附

94、。在废水处理中，主要是物理吸附物理吸附，有时是几种吸附形式的综合作用。物理吸附物理吸附是由于固体的表面粒子（分子、原子）存在着剩余的吸引力所引起的。物理吸附发生的原因可用图3-35表示。在固体内部，粒子间存在着吸引力，但粒子的位置不同，受力情况也不同。物理吸附的特点物理吸附的特点是没有选择性，吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上，而多少能在界面范围内自由移动，因而其吸附的牢固程度不如化学吸附。物理吸附主要发生在低温状态下，过程放热较小，约42kJ/mol 或更少，可以是单分子层或多分子层吸附。影响物理吸附的主要因素影响物理吸附的主要因素是吸附剂的比表面积和细孔分布。化学吸附是由于溶质与吸附剂

95、发生化学反应，形成牢固的吸附化学键和表面配合物，吸附质分子不能在表面自由移动。吸附时放热量较大，与化学反应的反应热相近，约80-420kJ/mol。化学吸附有选择性，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附作用，一般为单分子层吸附。通常需要一定的活化能，在低温时，吸附速度较小。这种吸附与吸附剂的表面化学性质有密切的关系。被吸附的物质往往需要在很高的温度下才能被逐出，且所释出的物质已经起了化学变化，不再具有原来的性状，所以化学吸附是不可逆的。在实际吸附过程中，物理吸附和化学吸附在一定条件下也是可以相互转化的。同一物质，可能在较低的温度下进行物理吸附，而在较高的温度下进行的往往是化学吸附，有时可能

96、会同时发生两种吸附。（2）吸附平衡）吸附平衡在吸附过程中，固、液两相经过充分的接触后，一方面吸附剂不断地吸附吸附质，另一方面吸附质由于热运动又不断地脱离吸附剂表面而解吸，最终将达到吸附与解吸的动态平衡。达到平衡时，单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸附量，这种状态称为吸附平衡吸附平衡。在一定的温度下，吸附质在固相中的浓度与吸附质在液相的平衡浓度存在着某种函数关系，这种关系可以用吸附等温线吸附等温线来表示，根据试验，可将吸附等温线归纳为如图3-36所示的五种类型。由吸附等温线可以进行吸附剂的由吸附等温线可以进行吸附剂的选择和吸附剂用量的估算。选择和吸附剂用量的估算。（3）吸附剂及其再生）吸附剂

97、及其再生l一切固体物质都有吸附能力，但是只有多孔性物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积，才能作为吸附剂，吸附剂的选择还必须满足以下要求：吸附能力强；吸附选择性好；吸附平衡浓度低；容易再生和再利用；机械强度好；来源容易；化学性质稳定；价格便宜。q一般工业吸附剂难于同时满足这八个方面的要求，因此，应根据不同的场合选用。q目前常用的吸附剂很多，除人们熟悉的活性炭和硅胶外，还有活化炭、白土、硅藻土、活性氧化铝、焦炭、树脂吸附剂、腐殖酸，甚至那些弃之为废物的炉渣、木屑、煤灰及煤粉等。吸附剂的吸附能力吸附剂的吸附能力常用静活性静活性来表示，即在一定的温度及平衡浓度的静态吸附条件下，每单位质量或单位体积

98、吸附剂所能吸附的最大吸附质量。吸附过程的物料系统物料系统，包括废水（溶媒）、污染物质（溶质）及吸附质，因此吸附质是属于不同相间的传质过程，机理比较复杂，影响吸附过程的因素比较多，主要可以归纳为三方面的影响因素，即吸附剂的性质、污染物的性质以及吸附过程的条件。吸附剂的物理及化学性质物理及化学性质，对吸附效果有决定性的影响，而吸附剂的性质又与其制作时所使用的原料与加工方法及活性化的条件有关。活性炭作为处理废水中常用的吸附剂，其吸附效果决定于吸附性、比表面积、孔隙结构、孔径分布等。吸附剂在达到饱和吸附后，必须进行脱附再生，才能重复使用。脱附是吸附的逆过程，即在吸附剂结构不发生变化或变化极小的情况下，

99、用某种方法将吸附剂从吸附剂孔隙中除去，恢复吸附剂的吸附功能。通过再生使用，可以大大降低废水的处理成本；可以减少废渣的排放量；同时可以回收有用的吸附质。目前吸附剂的再生方法主要有加热再生、药剂再生、化学氧化再生、湿式氧化再生、生物再生等。具体见表3-14所示。在选择再生方法时，主要考虑三方面的因素：吸附质的物理性质；吸附机理；吸附质的回收使用价值。（4）吸附工艺及设备）吸附工艺及设备 在设计吸附工艺和装置时，应首先确定采用何种吸附剂，选择何种吸附和再生操作方法以及废水的预处理和后处理措施。 一般需通过静态和动态试验来确定处理效果、吸附容量、设计参数和技术经济指标。l吸附操作分间歇和连续间歇和连续

100、两种。l间歇式吸附间歇式吸附是将吸附剂（多用粉状炭）投入废水中，不断搅拌，经一定时间达到吸附平衡后，用沉淀或过滤的方法进行固液分离。l如果经过一次吸附，出水还达不到排放要求时，则需要增加吸附剂投加量和延长停留时间或者对一次吸附出水进行二次或多次吸附。l间歇吸附工艺适用于规模小、间歇排放的废水处理。当处理规模比较大，需建较大的混合池和固液分离装置，粉状炭的再生工艺也比较复杂。故目前在生产上很少使用。连续式吸附连续式吸附工艺是废水不断地流进吸附床，与吸附剂接触，当污染物浓度降至处理要求时，排出吸附柱。按照吸附剂的充填方式，又分为固定床、移动床和流化床三种。具体构造图见图3-38、图3-39、图3-

101、40所示。 吸附法除对含有机物废水有很好的去除作用外，据报道对某些金属及化合物也有很好的吸附效果。研究表明，活性炭对汞、锑、铋、锡、钴、镍、铬、铜、镉等都有很强的吸附能力。国内已应用活性炭吸附法处理电镀含铬、含氰废水，对于化工厂、炼油厂等排放的有机污染物的废水，在要求深度处理时，活性炭吸附法也已成为一种实用、可靠而且经济的方法。1.4.2浮选法浮选法浮选法浮选法就是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，使其视密度小于水而上浮到水面而实现固液或液液分离的过程。在废水处理中，浮选法已广泛应用于： 分离地面水中的细小悬浮物、藻类及微絮体； 回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中的纸浆

102、纤维及填料等； 代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中；分离回收油废水中的悬浮油和乳化油； 分离回收以分子或离子状态存在的目的物，如表面活性剂和金属离子等。（1）浮选法的基本原理l浮选法主要是根据表面张力的作用原理，当液体和空气相接触时，在接触面上的液体分子与液体内部分子的引力，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。这种企图缩小表面面积的力，称之为液体的表面张力液体的表面张力，其单位为N/m。如欲增大液体的表面积，就需对其做功，以克服分子间的引力。同样，在相界面上也存在界面张力。当空气通入废水时，废水中存在

103、细小颗粒物质，共同组成三相系统。由于细小颗粒粘附到气泡上时，使气泡界面发生变化，引起界面能的变化。在颗粒粘附于气泡之前和粘附于气泡之后，气泡的单位界面面积上的界面能之差以E表示。如果E0，说明界面能减少了，减少的能量消耗于把水挤开的做功上，而使颗粒粘附在气泡上；反之，如果E0 ，则颗粒不能粘附于气泡上，所以E又称为可浮性指标。l 另外，可浮性指标E值的大小直接与水和气相界面的界面张力 及颗粒对水之间的润湿性有关，易被水润湿的颗粒，水对它有较大的附着力，气泡不易把水排开取而代之；因此，这种颗粒不易附着在气泡上。相反，不易被润湿的颗粒，就容易附着在气泡上。l 这种物质对水的润湿性，润湿性可以由颗粒

104、与水的接触角表示，90者为疏水性物质。这可从如图3-41中物质与水接触面积的大小清楚地看出。可浮性指标的表达式为：从上式可见，当颗粒完全被水润湿时， 颗粒不能与气泡相粘附，因此也就不能用气浮法处理； 当颗粒完全不被水润湿时， 颗粒与气泡粘附紧密，最易于用气浮法去除；对于值很小的体系，虽然有利于形成气泡，但E很小，不利于气泡与颗粒的粘附。若要用浮选法分离亲水性颗粒（如纸浆纤维、煤粒、重金属离子等），就必须投加合适的药剂，以改变颗粒的表面性质，使之其表面变成疏水性，易于粘附于气泡上，这种药剂通常称为浮选剂。同时浮选剂还有促进起泡作用，可使废水中的空气，形成稳定的小气泡，以利于气浮。l 浮选剂的种类

105、很多，如松香油、石油及煤油产品，脂肪酸及其盐类，表面活性剂等。对不同性质的废水应通过试验，选择合适的品种和投加量，也可参考矿冶工业浮选的资料。(2)浮选法设备及流程浮选法设备及流程 浮选法的形式比较多，常用的浮选方法有加压浮选、曝气浮选、真空浮选以及电解浮选和生物浮选法等。1)加压浮选法加压浮选法 加压浮选法在国内应用比较广泛。几乎所有的炼油厂都采用这种方法来处理废水中的乳化油，并取得了较为理想的处理效果。出水中含油可降到10-25mg/L以下。操作原理是：操作原理是： 在加压的情况下，将空气通入废水中，使空气溶解在废水中达饱和状态，然后由加压状态突然减至常压，这时溶解在水中的空气就成了过饱和

106、状态，水中空气迅速形成极微小的气泡，不断向水面上升。气泡在上升过程中，捕集废水中的悬浮颗粒以及胶状物质等，一同带出水面，然后从水面上将其加以去除。 用这种方法产生的气泡直径约为20-100m， 并且可人为地控制气泡与废水的接触时间，因而净化效果比分散空气法好，应用广泛。l加压溶气浮选法按溶气水不同有三种基本流程： 全部进水溶气； 部分进水溶气；l 部分处理水溶气。l全部进水加压溶气流程的系统配置如图3-42所示。l 全部原水由泵加压至0.3-0.5MPa，压入溶气罐，用空压机或射流器向溶气罐压入空气。溶气后的水气混合物再通过减压阀或释放器进入气浮池进口处，析出气泡进行气浮。在分离区形成的浮渣用

107、刮渣机将浮渣排入浮渣槽，这种流程的缺点是能耗高，溶气罐较大。l 若在气浮之前需经混凝处理时，则已形成的絮体势必在压缩和溶气过程中破碎，因此混凝剂消耗量较多。当进水中的悬浮物多时，易堵塞溶气释放器。l 在部分进水溶气和部分处理水溶气部分进水溶气和部分处理水溶气两种流程中，用于加压溶气的水量只占总水量的30-35%和10-20% 。l 因此，在相同能耗的情况下，溶气压力可大大提高，形成的气泡更小，更均匀，也不破坏絮凝体。2）曝气浮选法）曝气浮选法 曝气浮选法曝气浮选法是将空气直接打入到浮选池底部的充气器中，空气形成细小的气泡，均匀地进入废水；而废水从池上部进入浮选池，与从池底多孔充气器放出的气泡接

108、触，气泡捕集废水中颗粒后上浮到水面，由排渣装置将浮渣刮送到泥渣出口处排出。而净化水通过水位调节器由水管流出。 充气器可以用带有微孔的材料制成，如帆布、多孔陶瓷、微孔塑料管等，曝气浮选法的特点是动力消耗最小，但由于气泡较大，而又很难均匀，故浮选效果较压力溶气法要略差些，同时操作过程中，多孔充气器需经常清理防止堵塞，这给操作带来不便。3）真空浮选法）真空浮选法 该法是使废水与空气同时被吸入真空系统后接触，一般真空度为（2.7-4.0）104Pa，在真空系统中，真空浮选的主要特点是气浮池在负压下运行，因此空气在水中易呈过饱和状态，析出的空气量取决于溶解空气量和真空度。 这种方法的优点是溶气压力比加压

109、溶气法低，能耗较小，但其最大的缺点是气浮池构造比较复杂，运行维护都有困难，因此在生产中应用不多。4）电解气浮法）电解气浮法 电解浮选法电解浮选法，是对废水进行电解，这时在阴极产生大量的氢气。由于产生的氢气气泡极小，仅为20-100m ，废水中的颗粒物粘附在氢气泡上，随它上浮，从而达到净化废水的作用。 同时在阳极发生氧化作用，使极板电离形成氢氧化物，又起着混凝剂和浮选剂的作用，帮助废水中的污染物质上浮，有利于废水的净化。 电解浮选法的优点优点是产生的小气泡数量很多，每平方米的极板可在1min内产生16 1017个小气泡；在利用可溶性阳极时，浮选过程和沉降过程可结合进行，装置简单、紧凑，容易实现一

110、体化，在印染废水和含油废水的处理中有其特殊性，这是一种很好的废水处理方法。5）生物浮选法）生物浮选法生物浮选法生物浮选法是将活性污泥投放到浮选池内，依靠微生物的增长和活动来产生气泡（主要是细菌呼吸活动产生的CO2气泡），废水中的污染物粘附在气泡上浮漂到水面，加以去除，使水净化。但此法产生的气量较小，浮选过程比较缓慢，在过程上很难实现。1.4.3电渗析电渗析l（1）电渗析原理）电渗析原理l 电渗析是在渗析法的基础上发展起来的一项废水处理新工艺。它是在直流电流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性（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

111、一种物理化学过程。l电渗析系统由一系列阴、阳膜交替排列于两电极之间组成许多由膜隔开的小水室，膜间保持一定的距离。电渗析的工作原理见图3-43。l 电渗析过程电渗析过程主要分成三个步骤，即：l a.离解：废水中的电解质在直流电场的作用下产生阴离子和阳离子。l b.离子的迁移：产生的阴、 阳离子分别向电场的正、负电极移动，在移动过程中与离子交换膜相遇。 由于离子交换膜具有选择性，结果使一些小室离子浓度降低而成为淡水室 ，与淡水室相邻的小室则因富集了大量离子而成为浓水室。从淡水室和浓水室分别得到淡水和浓水。原水中的离子得到了分离和浓缩，水便得到了净化。c.电极反应：电极与膜之间的隔离室称为极室，极室

112、中的离子与电极反应：阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。除了以上三个主要过程以外，还发生一系列次要过程，如反离子的迁移、电解质浓度差扩散、水的电渗透、水的压渗、水的电离等，所以电渗析器在运行中，同时发生着多种复杂过程。主要过程是电渗析处理所希望的，而次要过程却对废水处理是不利的。例如，反离子迁移和电解质浓度差扩散将降低除盐的效果；水的渗透、电渗和压渗会降低淡水产量和浓缩效果；水的电离会使耗电量增加，导致浓水室极化结垢等问题。因此，在电渗析器的设计和操作时，必须设法避免和改善这些次要过程对电渗析的不利影响。（2）电渗析在废水处理中的应用）电渗析在废水处理中的应用l电渗析法电渗析法最先用于海水淡化

113、制取饮用水和工业用水，海水浓缩制取食盐，以及其他单元技术组合制取高纯水，利用电渗析法去除水中的盐分使水淡化，具有投资少、建设时间短、方便易行等优点，直流电耗量为1-5kwh/m3淡水。l在废水处理中，根据工艺特点，电渗析法操作有两种基本类型两种基本类型，l一种是由阳膜和阴膜交替排列而成的普通电渗析工艺，主要用于从废水中单纯分离污染物离子，或者把废水中的污染物离子和非电解质污染物分离开，再用其他方法处理；l另一种是由复合膜与阳膜构成的特殊电渗析工艺，利用复合膜的极化反应和极室中的电极反应以产生H+和OH-离子，从废水中制取酸和碱。l 我国从1958年开始，进行电渗析技术的研究，最初是应用在海水、

114、苦咸水等的淡化方面的电渗析研究，随后应用范围逐渐扩大到冶金、化工、纺织、造纸、电镀、运输等各种工业中。 目前它已成为一种新的化工单元操作，电渗析技术越来越引起人们的重视并得到逐步推广。 电渗析方法应用到环境保护方面进行废水处理，已取得良好的效果。但是由于目前其耗电量很高，多数还是仅限于在以回收为目的的情况下使用。1.4.4反渗透反渗透l反渗透：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，所以又称为膜分离技术膜分离技术。l 这种方法是利用“半渗透膜”的性质进行分离作用。这种膜可以使水通过，但不能使水中悬浮物及溶质通过，所以这种膜称为半渗透膜。利用它可以除去水中的溶解固体、大部分溶

115、解性有机物和胶状物质。近年来该法开始得到人们的重视，应用范围也在不断扩大。（1）反渗透原理）反渗透原理l 用一张半渗透膜将淡水和废水隔开，如图3-44所示，该膜只让水分子通过，而不让溶质通过。由于淡水中水分子的化学位比溶液中水分子的化学位高，所以淡水中的水分子自发地透过膜进入废水中，这种现象称为渗透渗透。 在渗透过程中，淡水一侧液面不断下降，而废水一侧的液面不断上升。当两液面不再发生变化时，渗透便达到了平衡状态，此时两液面的压差称为该种废水的渗透压渗透压。如在废水一侧加上一定的压力p后，就会造成废水中的水分子被压力压过半渗透膜而进入清水一侧，结果使得废水中的溶质及悬浮物被分离，而使废水得到净化

116、。由于这种过程与渗透过程相反，所以称为反渗透。反渗透。由此可见，实现反渗透必须具备两个条件：由此可见，实现反渗透必须具备两个条件：一是必须有一种高选择性和高透水性的半渗透膜；一是必须有一种高选择性和高透水性的半渗透膜；二是操作的压力必须高于废水的渗透压。二是操作的压力必须高于废水的渗透压。（2）反渗透工艺在废水处理中的应用）反渗透工艺在废水处理中的应用l反渗透最早用于海水淡化海水淡化（日本利用此法制盐），随着反渗透膜材料的发展，高效膜组件的出现，反渗透的应用领域不断扩大。在海水和苦咸水的脱盐，锅炉给水和纯水制备，废水处理与再生，有用物质的分离和浓缩等方面，反渗透都发挥重要的作用。l如采用反渗透

117、法处理电镀废水电镀废水可以实现闭路循环。逆流漂洗槽的浓液用高压泵打入反渗透器，浓缩液返回电镀槽重新使用，处理水则补充入最后的漂洗槽。对不加温的电镀槽，为实现水量平衡，反渗透浓缩液还需蒸发后才能返回电镀槽。1.4.5超过滤法超过滤法超过滤法简称超滤法，与反渗透一样也依靠推动力和半透膜实现分离。两种方法不同的是，超滤法所需的压力较低，一般约在0.1-0.5MPa 压力下，进行而反渗透的操作压力为2-10MPa 。超滤法和反渗透法中都使用半渗透膜，超滤法中使用最多的半渗透膜（称超滤膜）也是醋酸纤维素制成的膜，但其性能不同，膜上的微孔直径较大，约为0.002-10m ，而反渗透法中使用的半渗透膜（称反

118、渗透膜）的孔径较小，只有0.0003-0.06m 。 所以超滤法适用于分离相对分子质量大于500，直径为0.005-10m的大分子和胶体，如细菌、病毒、淀粉、树胶、蛋白质、粘土和油漆色料等，这类液体在中等浓度时，渗透压很小； 而反渗透一般用来分离相对分子质量低于500，直径为0.0004-0.06m的糖、盐等渗透压较高的体系。l超滤装置和反渗透装置类同，目前我国普遍应用管式装置。国外除应用管式、卷式装置外，近年来更多地应用空心纤维式装置，近年来超滤法在工业废水处理方面应用很广，如用于电泳涂漆废水、含油废水、含聚乙烯醇废水、纸浆废水、颜料和染色废水、放射性废水等的处理以及食品工业废水中回收蛋白质

119、、淀粉等十分有效，国外早已大规模用于实际生产中，近十年来，国内外已将超滤用于生活饮用水制备，推出了多种膜式家用净水器。l 因为化工废水中所含的有各种各样的溶质物质，所以，只采用单一的超滤方法，常常不可能去除不同相对分子质量的各类溶质，一般多是将超滤法与反渗透法联合使用，或者与其他废水处理法联合使用。1.5生化处理法生化处理法 化工工业发展初期，化工污染物主要是酸、碱等无机污染物，可以采用相对比较简单的物理法和化学法进行废水处理。有机化学工业发展以后，化工废水中含有大量的有机污染物，采用物理或化学的方法很难达到治理的要求，因此生物化学处理法逐渐得到发展。 化工废水和其他工业废水一样，排放量大的污

120、染物主要是COD、BOD、悬浮物氨氮及油类。正是这些污染物排入地面水系后造成河流黑臭的主要原因。排放这些污染物的工厂数量很多，分布很广。由于有机废水需要治理的量大，耗资多，加上电力资源和治理场地紧缺，因此治理有机废水的难度很大。尽管过去在工艺污染治理方面曾经做了大量的工作，但至今在有机废水治理上尚有很大的缺口，欠账较多。l 因此工业废水中含有多种对微生物有毒性的化合物，因此在生化处理前往往需要进行预处理。另外，从悬浮物和不溶性颗粒物与COD或 BOD的关系来看，一般地说在去除了废水中的大部分悬浮物和颗粒物之外，也将会大大削减废水中的COD和BOD的量，因此加强工业水中悬浮物和颗粒物的预处理是十

121、分重要的，并且是削减废水中有机物的一项简单而有效的措施。1.5.1生化处理方法分类生化处理方法分类l 从微生物的代谢形式出发，生化处理方法主要分为：好氧处理和厌氧处理好氧处理和厌氧处理两大类型。l 按照微生物的生长方式，可分为悬浮生长悬浮生长型和固着生长型型和固着生长型两类。l 此外，按照系统的运行方式可分为连续式连续式和间隙式。和间隙式。l 按照主体设备中的水流状态，可分为推流推流式和完全混合式式和完全混合式等类型。l 根据作用原理不同可以大致分类如下。1.5.2微生物及生物处理微生物及生物处理1.5.2.1微生物的特征微生物的特征l所谓微生物是一些肉眼不能看见，只能凭借显微镜才能观察到的单

122、细胞及多细胞生物，微生物在自然界中分布极广，种类繁多。在处理废水中常见的微生物，可以分为以下几类。在废水处理过程中，随着废水水质的差异，出现的微生物种类、数量也有明显差别，其中以细菌的数量最多。由于微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特征，在生产上较容易地采集菌种进行培养增殖，并在特定条件下进行驯化，使之适应有毒工业废水的水质条件，从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化，有毒物质无害化。加之微生物的生存条件温和，新陈代谢过程中不需要高温高压，它是不需投加催化剂的催化反应，用生化法促使污染物的转化过程与一般化学法相比优越得多，其处理废水的费用低廉，运行管理较为方便，所以生化

123、处理是废水处理系统中最重要的过程之一。目前，这种方法已广泛用作生活污水及工业有机废水的二级处理。微生物在生命活动过程中，不断从外界环境中吸取营养物质，并通过复杂的酶催化反应将其加以利用，提供能量并合成新的生物体，同时又不断地向外界环境排泄废物，从而实现生命体的自我更新，这个过程称为微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢，简称代谢代谢。各种生物的生命活动，如生长、繁殖、遗传及变异，都需要通过新陈代谢来实现，可以讲，没有新陈代谢，就没有生命。微生物的另一个特征特征是它的变异性变异性，即环境条件的改变对微生物有特别明显的影响。同时变异又具有遗传性。因此，利用微生物的这种特性，可以在人为的条件下培养所需微生

124、物，部分改变其原有的特性，使之更好地用于不同的废水处理中。这种培养又称为驯化驯化。利用驯化微生物改变其部分性状的方法称为定向变异定向变异。微生物的定向变异对用生化法处理废水具有特别重要的意义。l1.5.2.2酶及酶反应酶及酶反应微生物与废水中有机物的作用，一切化学反应都是在酶的催化条件下才能进行，酶是由活细胞产生的能在生物体内和生物体外起催化作用的生物催化剂。酶：单成分酶单成分酶和双成分酶双成分酶单成分酶完全由蛋白质组成，这类酶蛋白质本身就具有催化活性，多数可以分泌到细胞体外催化水解，所以是外酶。而双成分酶是由蛋白质和活性原子基团相结合而成，蛋白质部分为主酶，活性原子基团一般是非蛋白质部分，此

125、部分若与蛋白质部分结合较紧密时，称之为辅基，结合不牢固时，称之为辅酶。主酶与辅基或辅酶组成全酶，两者不能单独起催化作用，只有有机结合成全酶才能起催化作用，其中蛋白质部分是决定催化什么样的底物以及在什么部位发生反应，辅基和辅酶则决定催化什么样的化学反应。双成分酶（全酶）保留在细胞内，所以称之为内酶。l酶除具有一般无机催化剂所共有的特点外，更具有独具的特殊性能，主要表现以下特征：（1）催化效率高。 对于同一反应，酶比一般化学催化剂的催化速度高106-1013倍。l例如， 1mol铁每秒仅能催化10-5mol的过氧化氢分解，而1mol过氧化氢酶每秒可催化分解105mol的过氧化氢，使反应速率提高了1

126、010倍。酶催化的高效性还表现用极少量酶就可使大量反应物转化为产物。（2）酶的活性大小与环境条件密切相关，迄今为止，已知所有酶的化学组成与一般蛋白质并没有不同。它与蛋白质一样，在高温、高压、强酸、强碱、重金属离子、紫外线以及高强辐射等条件下，都会因蛋白质变性而降低酶的催化活力，甚至使活力消失。因此，对废水的条件加以适当控制，以维持酶具有最高的活力。（3）有些物质如镁离子及钾离子等，对酶有激活作用，称为酶的激活剂，可以提高酶的活性。还有些物质，特别是一些重金属离子能降低酶的活性，称为酶的抑制剂，或称酶中毒。如氰化物是抑制剂的一种，所以对于氰化物废水，不宜采用生化法进行处理。（4）酶的专一性。 酶

127、对其所作用的物质即底物有着严格的选择性。 一种酶只能作用于一些结构极其相似的化合物，甚至只能作用于一种化合物而发生化学反应。 所以，处理不同性质的废水，对微生物必须进行筛选和驯化，分别加以利用。（5） 酶的活性还受废水中有机物浓度的影响，浓度提高，活性也增加，但是浓度高到一定程度之后，由于酶已全部和有机物结合，故浓度升高，反应速度反而下降。一般，用生化法处理高浓度废水时，处理前应先进行适当的稀释。根据酶的这些特征，废水需要具备一定的条件，才能采用生化法进行处理。酶催化反应通常称之为酶促反应或酶反应。酶促反应速率受酶浓度、基质浓度、pH 、温度、反应产物、活化剂和抑制剂等因素的影响。1.5.2.

128、3生化法对水质的要求废水生化处理是以废水中所含的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物被降解，废水得以净化。显然，如果废水中的污染物不能被微生物所降解，则生化处理是无效的。如果废水中的污染物可以被微生物降解，则在设计状态下废水可以获得良好的处理效果。但是当废水突然进入有毒物质，或环境条件突然发生变化，超过微生物的承受限度时，将会对微生物产生抑制或有毒作用，使系统的运行遭到严重破坏。因此，进行生化处理时，废水水质需要给微生物的生长繁殖提供适宜的环境条件是非常重要的。对废水水质的要求主要有以下几个方面：对废水水质的要求主要有以下几个方面：对废水水质的要求主要有以下几个方面：对废水水质的要求

129、主要有以下几个方面：（1）pH 在废水处理过程中， pH不能有突然变动，否则将使微生物的活力受到抑制，以至于造成微生物的死亡。一般，对好氧生物处理， pH可保持在6-9范围内；对厌氧生物处理， pH应保持在6.5-8之间。（2）温度）温度 温度过高时，微生物会死亡，而温度过低，微生物的新陈代谢作用将变得缓慢，活力受到抑制。一般生物处理要求水温控制在20-40之间。（3）水中的营养物及其毒物）水中的营养物及其毒物 微生物的生长、繁殖需要多种营养物质，其中包括碳源、氮源、无机盐类等。水质经过分析后，需向水中投加缺少的营养物质，以满足所需的各种营养物，并保持其间的一定数量比例。在工业废水中，有时存在

130、着对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质，即有毒物质。有毒物质对微生物生长的毒害作用，主要表现在使细菌细胞的正常结构遭到破坏以及使菌体内的酶变质，并失去活性。 有毒物质可分为：l重金属离子（铅、镉、铬、砷、铜、铁、锌等）；l有机物类（酚、甲醛、甲醇、苯、氯苯等）；l无机物类（硫化物、氰化钾、氯化钠、硫酸根、硝酸根等）。l有毒物质对微生物产生有毒作用有一个量的概念，即达到一定浓度时显示出毒害作用，在允许浓度以内，微生物可以承受。l对微生物处理来讲，废水中存在的毒物浓度的允许范围，至今还没有统一的资料，而且在废水生物处理中毒物最高容许浓度的规定差别也很大，表3-15l 所给出的数据仅供参考。微生物驯

131、化后，毒物最高容许浓度的数值可以适当提高。（4） 氧气根据微生物对氧的要求，可分为好氧微生物、厌氧微生物及兼性微生物。好氧微生物在降解有机物的代谢过程中以分子氧作为受氢体，如果分子氧不足，降解过程就会因为没有受氢体而不能进行，微生物的正常生长规律就会受到影响，甚至被破坏。所以在好氧生物处理的反应过程中，一般需从外界供氧，一般要求反应器废水中保持溶解氧浓度在2-4mg/L 左右为宜。而厌氧微生物对氧气很敏感，当有氧存在时，它们就无法生长。这是因为在有氧存在的环境中，厌氧微生物在代谢过程中由脱氢酶所活化的氢将会与氧结合形成H2O2 ，而厌氧微生物缺乏分解H2O2的酶，从而形成 H2O2积累，对微生

132、物细胞产生毒害作用。所以厌氧处理设备要严格密封，隔绝空气。（5）有机物的浓度）有机物的浓度 进水有机物的浓度高，将增加生物反应所需的氧量，往往由于水中含氧量不足造成缺氧，影响生化处理效果。但进水有机物的浓度太低，容易造成养料不够，缺乏营养也使处理效果受到影响。 一般进水BOD5值以不超过500-1000mg/L 及不低于100mg/L 为宜。1.5.2.4好氧生物处理和厌氧生物处理 根据生化处理过程中起主要作用的微生物种类的不同，废水生化处理可分为：好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。 好氧生物处理是好氧微生物和兼性微生物参与，在有溶解氧的条件下，将有机物分解为CO2和H2O，并释放出能量的代谢

133、过程。在有机物氧化过程中脱出的氢是以氧作为受氢体。如葡萄糖（C6H12O6）在有氧情况下完全氧化，如下式所示：好氧生物处理过程中，有机物的分解比较彻底，最终产物是含能量最低的CO2和H2O ，故释放能量多，代谢速度快，代谢产物稳定。从废水处理的角度来说，我们主要是希望保持这样一种代谢形式，在较短时间内，将废水有机污染物稳定化。但好氧生物处理也有其致命的缺点，对含有有机物浓度很高的废水，由于要供给好氧生物所需的足够氧气（空气）比较困难，需先对废水进行稀释，要耗用大量的稀释水，而且在好氧处理中，不断地补充水中的溶解氧，从而使处理成本比较高。厌氧生物处理是在无氧的条件下，利用厌氧微生物作用，主要是厌

134、氧菌的作用，来处理废水中的有机物。过程中受氢体不是游离氧，而是有机物质或含氧化合物，如SO42-、NO3-、NO2-、CO2等。因此，最终代谢产物不是简单的CO2和H2O ，而是一些低分子有机物、CH4、H2S、NH4+等。厌氧生物处理过程可分为两个阶段，即： 酸性发酵阶段和碱性发酵阶段。酸性发酵阶段，废水中复杂的有机物在产酸细菌的作用下，分解成各种简单的有机酸、醇、氨及二氧化碳等，由于生成的有机酸使废水的小于7，故称之为酸性发酵阶段酸性发酵阶段；但到阶段后期，有机酸往往被有机氮分解的产物氨所中和，废水的pH会有所上升，同时，有机酸、醇类物质在甲烷细菌的作用下，进一步分解为甲烷和二氧化碳，这一

135、阶段称之为碱性碱性发酵阶段发酵阶段。厌氧生物处理厌氧生物处理不需要供给氧气（空气），故动力消耗省，设备简单，并能回收一定数量的甲烷气体作为燃料。其缺点是在发酵过程中，有时会有硫化氢或者其他一些硫化物产生，硫化氢与铁质接触就会形成黑色的硫化铁，从而使处理后的废水既黑又臭。兼氧氧化兼氧氧化也叫兼气性氧化或兼气性分解，是兼气性微生物生命活动的结果，它介乎好氧分解与厌氧分解之间。1.5.3活性污泥法活性污泥法 活性污泥法活性污泥法是处理工业废水最常用的生物处理方法，是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水一类好氧生物的处理方法。这种生物絮体称为活性污泥，它由好氧性微生物（包括细菌、真菌、原生动物及后生动

136、物）及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成，具有降解废水中有机污染物（也有些可部分分解无机物）的能力，显示生物化学活性。1.5.3.1活性污泥活性污泥 活性污泥法处理的关键在于具有足够数量和性能良好的污泥。它是大量微生物聚集的地方，即微生物高度活动的中心，在处理废水过程中，活性污泥对废水中的有机物具有很强的吸附和氧化分解能力，故活性污泥中还含有分解的有机物及无机物等。污泥中的微生物，在废水处理中起主要作用的是细菌和原生动物。 衡量活性污泥数量和性能好坏的指标主要有以下几项。（1）活性污泥的浓度（MLSS）指以1L混合液内所含的悬浮固体（MLSS）或挥发性悬浮固体（ MLVSS）的量，单位为g/L

137、或mg/L。 污泥浓度的大小可间接地反映废水中所含微生物的浓度。 一般在活性污泥曝气池内常保持MLSS浓度在2-6g/L之间，多为3-4g/L。（2）污泥沉降比（污泥沉降比（SV%）是指一定量的曝气池废水静置30min后，沉淀污泥与废水的体积比，用%表示。它可反映污泥的沉淀和凝聚性能好坏。 污泥沉降比越大，越有利于活性污泥与水迅速分离，性能良好的污泥，一般沉降比可达15-30%。（3）污泥容积指数（SVI）又称污泥指数，是指一定量的曝气池废水经30min沉淀后，1g干污泥所占有沉淀污泥容积的体积，单位为mL/g。 它实质是反映活性污泥的松散程度，污泥指数越大，则污泥越松散。这样可有较大表面积，

138、易于吸附和氧化分解有机物，提高废水的处理效果。 但污泥指数太高，污泥过于松散，则污泥的沉淀性差，故一般控制在50-150 mL/g之间为宜，但根据废水性质的不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高时，正常的SVI值可能较高；相反，废水中含无机性悬浮物较多时，正常的SVI值可能较低。1.5.3.2活性污泥法处理废水流程活性污泥法处理废水流程采用活性污泥法，处理工业废水的大致流程如采用活性污泥法，处理工业废水的大致流程如图图3-45所示。所示。流程中的主体构筑物是曝气池，废水必须先进行沉淀预处理（如初沉）后，除去某些大的悬浮物及胶状颗粒等，然后进入曝气池与池内活性污泥混合成混合液，并在池内

139、充分曝气，一方面使活性污泥处于悬浮状态，废水与活性污泥充分接触，另一方面，通过曝气，向活性污泥提供氧气，保持好氧条件，保证微生物的正常生长和繁殖。而水中的有机物被活性污泥吸附、氧化分解。 处理后的废水和活性污泥一同流入二次沉淀池进行分离，上层净化后的废水排废水排出出。沉淀的活性污泥部分沉淀的活性污泥部分回流入曝气池进口，与进入曝气池的废水混合。 由于微生物的新陈代谢作用，不断有新的原生质合成，所在系统中活性污泥量会不断增加，多余的活性污泥应从系统中排出，这部分污泥称为剩余污泥量剩余污泥量；回流使用的污泥称为回流活性污回流活性污泥泥。 通常参与分解废水中有机物的微生物的增殖速度，都慢于微生物在曝

140、气池内的平均停留时间。 因此，如果不将浓缩的活性污泥回流到曝气池，则具有净化功能的微生物将会逐渐减少。除污泥回流外，增殖值的细胞物质将作为剩余污泥排入污泥处理系统。 活性污泥处理废水中的有机质过程，分为两个阶段进行， 即：生物吸附阶段 生物氧化阶段（1）生物吸附阶段）生物吸附阶段 废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混合液，废水中的污染物被比表面积巨大且表面混合液，废水中的污染物被比表面积巨大且表面上含有多糖类粘性物质的微生物吸附和粘连。呈上含有多糖类粘性物质的微生物吸附和粘连。呈胶体状的大分子有机物被吸附后，首先被水解酶胶体状的大分子有机物被吸附后，首

141、先被水解酶作用，分解为小分子物质，然后这些小分子与溶作用，分解为小分子物质，然后这些小分子与溶解性有机物被活性有机物一道在酶的作用下或在解性有机物被活性有机物一道在酶的作用下或在浓度差推动下选择渗入细胞体内，从而使废水中浓度差推动下选择渗入细胞体内，从而使废水中的有机物含量下降而得到净化。这一阶段进行得的有机物含量下降而得到净化。这一阶段进行得非常迅速，对于含悬浮状态有机物较多的废水，非常迅速，对于含悬浮状态有机物较多的废水，有机物的去除率是相当高的，往往在有机物的去除率是相当高的，往往在10-40min内内，BOD可下降可下降80-90%。此后，下降速度迅速减缓。此后，下降速度迅速减缓。（2

142、）生物氧化阶段）生物氧化阶段被吸附和吸收的有机物质继续被氧化，被吸附和吸收的有机物质继续被氧化，这段时间需要很长，进行非常缓慢。在生这段时间需要很长，进行非常缓慢。在生物吸附阶段，随着有机物吸附量的增加，物吸附阶段，随着有机物吸附量的增加，污泥的活性逐渐减弱。当吸附饱和后，污污泥的活性逐渐减弱。当吸附饱和后，污泥失去吸附能力。经过生物氧化阶段吸附泥失去吸附能力。经过生物氧化阶段吸附的有机物被氧化分解后，活性污泥又呈现的有机物被氧化分解后，活性污泥又呈现活性，恢复吸附能力。活性，恢复吸附能力。1.5.3.3活性污泥法的分类活性污泥法的分类按废水和回流污泥的进入方式及其在按废水和回流污泥的进入方式

143、及其在曝气池中的混合方式，曝气池中的混合方式，活性污泥法可分为：活性污泥法可分为：推流式完全混合式两大类。推流式完全混合式两大类。 推流式活性污泥曝气池有若干个狭长推流式活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽，废水从一端进入，另一端流出。的流槽，废水从一端进入，另一端流出。此类曝气池又可分为平行水流（并联）此类曝气池又可分为平行水流（并联）式和转折水流（串联）式两种。式和转折水流（串联）式两种。随着水流的过程，底物降解，微生物随着水流的过程，底物降解，微生物增长，增长，F/M（底物量底物量F与微生物量与微生物量M的比值，的比值，称为生物负荷率。称为生物负荷率。）沿程变化，系统处于）沿程变化，系统处于

144、生长曲线某一段上工作。生长曲线某一段上工作。 完全混合式完全混合式是废水进入曝气池后，在搅拌下是废水进入曝气池后，在搅拌下立即与池内活性污泥混合液混合，从而使进水得立即与池内活性污泥混合液混合，从而使进水得到良好的稀释，污泥与废水得到充分混合，可以到良好的稀释，污泥与废水得到充分混合，可以最大限度地承受废水水质变化的冲击。最大限度地承受废水水质变化的冲击。同时，由于池内各点水质均匀，同时，由于池内各点水质均匀，F/M一定，一定，系统处于生长曲线某一点上工作。运行时，可以系统处于生长曲线某一点上工作。运行时，可以调节调节F/M，使曝气池处于良好的工况条件下工作。，使曝气池处于良好的工况条件下工作

145、。 普通曝气沉淀池构造如图普通曝气沉淀池构造如图3-46所示。所示。它由它由曝气区、导流区、回流区、沉淀区曝气区、导流区、回流区、沉淀区几几部分组成，故占地面积小，回流用活性污部分组成，故占地面积小，回流用活性污泥可自动回流至曝气面，不需输送污泥设泥可自动回流至曝气面，不需输送污泥设备。但是沉淀效果较分建式要差，使出水备。但是沉淀效果较分建式要差，使出水中有机物的含量比较高，影响出水水质。中有机物的含量比较高，影响出水水质。当然，理论上的推流式和完全混合式当然，理论上的推流式和完全混合式是没有的，一般实际运行的曝气池的流程是没有的，一般实际运行的曝气池的流程介于两者之间。介于两者之间。1.5.

146、4生物膜法生物膜法 生物膜法生物膜法是另一种好氧生物处理法。是另一种好氧生物处理法。但但活性污泥法活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法生物膜法是通过废水同生物膜接触，生物膜吸附和是通过废水同生物膜接触，生物膜吸附和氧化废水中的有机物并同废水进行物质交氧化废水中的有机物并同废水进行物质交换，从而使废水得到净化的过程，常用的换，从而使废水得到净化的过程，常用的有有生物滤池、塔式滤池、生物转盘、生物生物滤池、塔式滤池、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床接触氧化和生物流化床等。等。生物膜法设备类型很多，生物膜法设备类

147、型很多，按生物膜与废水的接触方式不同，可按生物膜与废水的接触方式不同，可分为分为:填充式和浸渍式填充式和浸渍式两类。两类。在填充式生物膜法中，废水和空气沿在填充式生物膜法中，废水和空气沿固定的填料或转动的盘片表面流过，与其固定的填料或转动的盘片表面流过，与其上生长的生物膜接触，典型设备有上生长的生物膜接触，典型设备有生物滤生物滤池和生物转盘池和生物转盘。在浸渍式生物膜法中，生物膜载体完在浸渍式生物膜法中，生物膜载体完全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。如载全浸没在水中，通过鼓风曝气供氧。如载体固定称为体固定称为接触氧化法接触氧化法；如载体流化则称；如载体流化则称为为生物流化床生物流化床。1.5.4

148、.1池床式生物滤池池床式生物滤池l生物滤池一般由钢筋混凝土或砖石生物滤池一般由钢筋混凝土或砖石砌筑而成，池平面有矩形、圆形或多边砌筑而成，池平面有矩形、圆形或多边形，其中以圆形为多，主要组成部分是形，其中以圆形为多，主要组成部分是滤料、池壁、排水系统和布水系统（如滤料、池壁、排水系统和布水系统（如图图3-47所示）。所示）。 滤料作为生物膜的载体，对生物滤池的工作滤料作为生物膜的载体，对生物滤池的工作影响比较大。常用的滤料有石、卵石、碎石、炉影响比较大。常用的滤料有石、卵石、碎石、炉渣、焦炭、瓷环、陶粒等，而且颗粒比较均匀、渣、焦炭、瓷环、陶粒等，而且颗粒比较均匀、粒径为粒径为25-100mm

149、,滤层厚度为滤层厚度为0.9-2.5m，平均，平均1.8-2.0m。近年来，生物滤池多采用塑料滤料，主要由近年来，生物滤池多采用塑料滤料，主要由聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等加工成聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等加工成波纹板、蜂窝管、环状及空圆柱等复合式滤料。波纹板、蜂窝管、环状及空圆柱等复合式滤料。这些滤料的特点是比表面积大，可达这些滤料的特点是比表面积大，可达90%以上，以上，从而大大改善膜生长及通风条件，使废水孔隙率从而大大改善膜生长及通风条件，使废水孔隙率高，处理效果大大提高。高，处理效果大大提高。 生物滤池的基本流程与活性污泥法相似，由初次沉池-生物滤池-二次沉淀等三部分组

150、成。 在生物滤池中，为了防止滤层堵塞，需设置初次沉淀池，预先去除废水中的悬浮颗粒和胶状颗粒。二次沉淀池用以分离脱落的生物膜。由于生物膜的含水率比活性污泥小，因此，污泥沉淀速度较大，二次沉淀池容积较小。 含有有机物质的工业废水，由滤池顶部通入，自上而下地穿过滤料层，进入池底的集水沟，然后排出池外，当废水由布水装置均匀地分布在滤料的表面上，并沿着滤料的间隙向下流动时，滤料截留了废水中的悬浮物质及微生物，在滤料表面逐渐形成一层粘膜，由于膜内生长有大量的微生物，称这种粘膜为生物膜粘膜为生物膜，微生物吸附滤料表面上的有机物作为营养，很快繁殖，并进一步吸附废水中的有机物，使生物膜厚度逐渐增加，增厚到一定程

151、度时，氧气难于进入到生物膜深处，生物膜里层供氧不足，会造成厌氧微生物繁殖，从而产生厌氧分解，生产氨、硫化氢和有机酸，有恶臭气味，影响出水的水质。 如果生物膜太厚的话，会使滤料间隙变小，造成堵塞，使处 理水量减少。一般认为生物膜厚度以2mm左右为宜。1.5.4.2塔式生物滤池塔式生物滤池 塔式生物滤池是在床式生物滤池的基础上发展起来的，是一种新型大处理量的生物滤池，滤料采用孔隙率大的轻质塑料滤料，滤层厚度大，从而提高了抽风能力和废水处理能力。 塔式生物滤池进水负荷特别大，自动冲刷能力强，只要滤料填装合理，不会出现滤层堵塞现象。 塔式生物滤池的滤层厚，水力停留时间长，分解的有机物数量大，单位滤池面

152、积处理能力高，占地面积小，管理方便，工作稳定性好，投资和运转费用低，还可采用密封塔结构，避免废水中挥发性物质造成二次污染。卫生条件好。 但是，塔式生物滤池出水浓度较高，常有游离细菌，所以，塔式生物滤池适宜于二次处理串联系统中作为第一级处理设备，也可以在废水处理程度要求不高时使用。 塔式生物滤池高度为6-8m ，直径约为塔高的1/6-1/8。图3-48为塔式生物滤池的构造示意图。1.5.4.3生物转盘生物转盘l生物转盘是一种新颖的废水处理装置，又称为浸没式生物滤池。l其工作原理与生物滤池基本相同，但其构造却完全不一样。生物转盘是由固定在一根轴上的许多间距很小的圆盘或多角形盘片组成。 盘片可用聚氯

153、乙烯、聚乙烯、泡沫聚苯乙烯、玻璃钢、铝合金或其他材料制成。 盘片可以是平板，也可以是点波波纹板等形式，也有用平板和波纹板组合，因为点波波纹板盘片的比表面积比平板大一倍。 盘片有接近一半的面积浸没在半圆形、矩形或梯形的氧化槽内。 在电动带动下，盘片组在水槽内缓慢转动，废水在槽内流过、水流方向与转轴垂直，槽底设有排泥管或放空管，以控制槽内废水中悬浮物浓度。盘片作为生物膜的载体，当生物膜处于浸没状态时，废水有机物被生物膜吸附，而当它处于水面上时，大气的氧向生物膜传递，生物膜内所吸附的有机物氧化分解，生物膜恢复活性。这样，生物转盘每转动一圈即完成一个吸附和一个氧化周期。转盘不断地转动，上述过程不停地循

154、环进行，使废水得到净化。剥落的生物膜随水流入沉淀池，将水与污泥分开。其l工艺流程见图3-49v与生物滤池相同，生物转盘也无污泥回流系统，为了稀释进水，可考虑出水回流，但是生物膜的冲刷不依靠水力负荷的增大，而是通过控制一定的盘面转速来达到。v生物转盘的优点优点是操作简单，生物膜与废水接触的时间可以通过调整转盘转速加以控制，故适应废水负荷变化的能力强。其缺点缺点是转盘材料造价高，机械转动部件容易损坏，投资较高。v目前，国内主要用在处理水量不大而含有机物浓度较高的场合，如处理印染废水等。l1.5.5厌氧生化法厌氧生化法废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中一项重要技术。是有机废水强有力的处理方法之一

155、。人们有目的地利用厌氧生物处理已有近百年的历史。农村广泛使用的沼气池，就是厌氧生物处理技术最初的运用实例。由于存在水力停留时间长、有机负荷低等缺点，较长时期限制了该技术在废水处理中的广泛应用。l从20世纪70年代开始，由于世界能源的紧缺，能产生能源的废水厌氧技术得到重视，不断开发出新的厌氧处理工艺和构筑物。l大幅度地提高了厌氧反应器内活性污泥的持留量，使废水的处理时间大大缩短，处理效率成倍提高。特别在高浓度有机废水处理方面逐渐显示出它的优越性。l1.5.5.1厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理l废水的厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物（或兼氧微生物）的作用，将废水中的有

156、机物分解转化为甲烷和二氧化碳的过程，所以又称厌氧消化。l厌氧生物处理实际上是一个复杂的微生物化学过程。l早在20世纪30年代，人们就已经认识到有机物的分解过程分为酸性（酸化）阶段和碱性（甲烷化）阶段。l1967年，Bryant的研究表明，厌氧过程主要依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。l因而应划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段，有人也把第一个阶段又划分为水解和酸化两个阶段。具体见图3-50。l第一个阶段为：水解酸化阶段第一个阶段为：水解酸化阶段 在这个阶段中，复杂的大分子有机物、不溶性的有机物先在细胞外酶水解为小分子、

157、溶解性有机物，然后渗透到细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类物质等。l第二个阶段为：产氢产乙酸阶段第二个阶段为：产氢产乙酸阶段l在产氢产乙酸细菌的作用下，将第一个阶段所产生的各种有机酸分解转化为乙酸和H2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO2。l第三个阶段为：产甲烷阶段第三个阶段为：产甲烷阶段l产甲烷细菌利用乙酸、乙酸盐、 CO2和H2或其他一碳化合物转化为甲烷。v上述三个阶段的反应速度因废水性质的不同而异，而且厌氧生物处理对环境的要求比好氧法要严格。v 一般认为，控制厌氧生物处理效率的基本因素有两类：一类是基础因素，包括微生物量（污泥浓度）、营养比、混合接触状况、有机负荷等；另一类是周围

158、的环境因素，如温度、pH、氧化还原电位、有毒物质的含量等。1.5.5.2厌氧生物处理的工艺和设备厌氧生物处理的工艺和设备l多年来，结合高浓度有机废水的特点和处理实践经验，开发了不少新的厌氧生物处理工艺和设备。l有代表性的厌氧生物处理的处理工艺和有代表性的厌氧生物处理的处理工艺和设备有：设备有：l普通厌氧消化池、厌氧滤池、厌氧接触消化、上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧附着膜膨胀床（AAFEB）、厌氧流化床（AFB）、升流厌氧污泥床-滤层反应器（UBF）、厌氧转盘和挡板反应器、两步厌氧法和复合厌氧法等。l表3-16列举了几种常见厌氧工艺的一般性特点和优点。l由于各种厌氧生物处理工艺和设备各有优缺

159、点，究竟采用什么样的反应器以及如何组合，要根据具体的废水水质及处理需要达到的要求而定。l1.5.6生化处理法的技术进展生化处理法的技术进展l随着生化法在处理各种工业废水中的广泛应用，对生化处理技术改进方面的研究特别活跃。尤其是活性污泥法 的技术改进，取得了一系列新的进展。1.5.6.1活性污泥法的新进展活性污泥法的新进展v几十年来，人们对普通活性污泥法（或称传统活性污泥法）进行了许多工艺方面的改革和净化功能方面的研究。v在污泥负荷率方面，按照污泥负荷率的高低，分成了低负荷率法、常负荷率法和高负荷率法；v在进水点位置方面，出现了多点进水和中间进水的阶段曝气法和生物负荷法、污泥再曝气法；v在曝气池

160、混合特征方面，改革了传统法的推流式，采用了完全混合法；v为了提高溶解氧的浓度、氧的利用率和节省空气量，研究了渐减曝气法、纯氧曝气法和深井曝气法。近十多年来，为了提高进水有机物浓度的承受能力，提高污水处理的能力，提高污水处理的效能，强化和扩大活性污泥法的净化功能，人们又研究开发了两段活性污泥法、粉末炭一活性污泥法、两段活性污泥法、粉末炭一活性污泥法、加压曝气法等处理工艺加压曝气法等处理工艺；开展了脱氮、除磷等方面的研究与实践；对采用化学法与活性污泥法相结合的处理方法；净化含难降解有机物污水等方面也进行了探索。目前，活性污泥法正在朝着快速、高效、低耗等多方面发展。 主要进展如下：（1）纯氧曝气法纯

161、氧曝气法的优点是水中溶解氧的增加，可达6-10mg/L，氧的利用率可提高到90-95%，而一般的空气曝气法仅为4-10%；由于可以提高更多的氧气，故为增加活性污泥的浓度创造了条件。l 活性污泥浓度提高，则废水处理效率也得以提高。一般曝气时间相同，纯氧曝气法比空气曝气法BOD5及COD的去除率可以分别提高3%和5% ，而且成本降低，耗电量也比空气曝气法节省30-40%。（2）深层曝气法l 增加曝气池的深度，可以提高池水的压力，从而使水中氧的溶解度提高，氧的溶解速度也相应加快，因此深层曝气池水中的溶解氧要比普通曝气池的高，而且采用深层曝气法可提高氧的转移效率和减少装置的占地面积。（3）深井曝气池l

162、深井曝气法也可称为超深层曝气法。井内水深50-150m，因此溶解氧浓度高，生化反应迅速。适用于处理场地有限、工业废水浓度高的情况。（4）投加化学混凝剂及活性炭法 在活性污泥法的曝气池中，投加化学混凝剂及活性炭，这样相当在进行生化处理的同时，进行物化处理。活性炭又可作为微生物的载体并有协助固体沉降的作用，使的BOD5及COD去除率提高。使水质净化。（5）生物接触氧化法 近年来出现的生物接触氧化法是兼有活性污泥法和生物膜法特点的生物处理法，它是以接触氧化池代替一般的曝气池，以接触沉淀池代替常用的沉淀池。其流程如图3-51所示。l这个方法空气用量少，动力消耗也比较低，电耗可比活性污泥法减少40-50

163、%。可以讲，生物接触氧化法具有活性污泥法和生物膜法两者的许多优点，因此越来越受到人们的重视。1.5.6.2生物膜法的新进展l早期出现的生物滤池（普通生物滤池）虽然处理污水效果较好，但其负荷比较低，占地面积大，易堵塞，其应用受到了限制。后来人们对其进行了改进，如将处理后的水回流等，从而提高了水力负荷和BOD负荷，这就是高负荷生物滤池。v生物转盘出现于20 世纪60年代。v优点：净化功能好、效果稳定、能耗低等；v在国际上得到了广泛应用；v在构造形式、计算理论等方面均得到了较大发展，如改进转盘材料性能和增加转盘的直径，可使转盘的表面积增加，有利于微生物的生长；v近年来，人们开发了采用空气驱动的生物转

164、盘、藻类转盘等，在工艺形式上，进行了生物转盘与沉淀池或曝气池等优化组合的研究，如根据转盘的工作原理，新近又研制成生物转筒，即将转盘改成转筒，筒内可以增加各种滤料从而使生物膜的表面积增大。v20 世纪70年代初期，一些国家将化工领域中的流化床技术应用于污水生物处理中，出现了生物流化床生物流化床。v生物流化床主要有两相流化床和三相流两相流化床和三相流化床化床。v多年来的研究和运行结果表明，生物流化床具有BOD容积负荷大、处理效率高、占地面积小、投资省等特点，其缺点是运行不够稳定，操作困难。v生物活性炭法生物活性炭法是近年来发展起来的一种新型水处理工艺，已在世界上许多国家采用，尤其在西欧更为广泛。v

165、该工艺的研究在我国已有十多年的历史，目前已进入使用阶段。v应用实践证实，生物活性炭的吸附容量与单纯活性炭容量对比，前者比后者提高2-30倍，说明生物活性炭具有微生物和活性炭的叠加和协同作用。v该工艺对城市污水的深度处理完全适用，对难生物降解而可吸附性好的污染物有很好的去除效果。l总之，随着研究与应用的不断深入，废总之，随着研究与应用的不断深入，废水生物处理的方法、设备和流程不断发水生物处理的方法、设备和流程不断发展与革新，与传统法相比，在适用的污展与革新，与传统法相比，在适用的污染物种类、浓度、负荷、规模以及处理染物种类、浓度、负荷、规模以及处理效果、费用和稳定性等方面都大大改善效果、费用和稳定性等方面都大大改善了。酶制剂及纯种微生物的应用，酶和了。酶制剂及纯种微生物的应用，酶和细胞的固定化技术等又会将现有的生化细胞的固定化技术等又会将现有的生化处理水平提高到一个新的高度。处理水平提高到一个新的高度。