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工业废水处理INDUSTRIALWASTEWATERTREATMENT能源与环境学院给排水系9/17/20211n主要内容一、工业废水处理概论二、工业废水的物理处理（pHYSICALTREATMENT）三、工业废水的化学处理（CHEMICALTREATMENT）四、工业废水的物理化学处理（pHYSICO-CHEMICALTREATMENT）五、工业废水的生物处理（BIOLOGICALTREATMENT）9/17/20212n第一部分、工业废水处理概论一、工业废水（IndustrialWastewater）的含义和分类定义：指工业企业各行业生产过程中产生和排放的废水。包括：生产污水（包括生活污水）和生产废水两大类。9/17/20213n生产污水（ProductionSewage）：指在生产过程中所形成的，被有机或无机性生产废料所污染的废水（包括温度过高而造成热污染的工业废水）。生产废水（ProductionWastewater）：指在生产过程中形成的，但未直接参与生产工艺，只起辅助作用，未被污染物污染或污染很轻的水。（如冷却水）9/17/20214n二、工业废水的分类、种类、指标（一）分类1，按行业的产品加工对象：冶金、造纸、纺织、印染等。2，按工业废水中主要污染物分：无机废水（电镀、矿物加工）有机废水（食品加工）3，按废水中污染物的主要成分：酸性、碱性、含酚等9/17/20215n另外还可以根据处理难易程度和危害性分：（1）易处理危害性小的废水（2）易生物降解无明显毒性的废水（3）难生物降解又有毒性的废水。9/17/20216n（二）工业废水造成环境污染的种类：含无毒物质的有机废水和无机废水的污染；含有毒物质的有机废水和无机废水的污染；含有大量不溶性悬浮物废水的污染；含油废水产生的污染；含高浊度和高色度废水产生的污染；酸性和碱性废水产生的污染；含有多种污染物质废水产生的污染；含有氮、磷等工业废水产生的污染。9/17/20217n（三）.造成水体污染的水质指标物理因素：总固体含量（TotalSolids）[悬浮性固体（SuspendedSolid）+可溶性固体（SolubleSolid）]；温度（temperature）；色度（color）。化学因素：化学需氧量（ChemicalOxygenDemand——COD）；总需氧量（TotalOxygenDemand——TOD）；总有机碳（TotalOrganicCarbon——TOC）；生化需氧量（Bio-chemicalOxygenDemand——BOD）；ph（Hydrogen-ionConcentration）值；氮的化合物（NitrogenCompound）；磷的化合物（PhosphateCompound）；硫化合物（SulfurCompound）；其他有毒有害的无机化合物；气体。生理或生物因素：臭气（Odor）；微生物（Microorganism）。9/17/20218n二工业废水污染现状1.工业废水污染早期的“八大公害”：马斯河谷事件，多诺拉事件，洛杉矶光化学烟雾事件，伦敦烟雾事件，四日市哮喘事件，米糠油事件，水俣病事件，骨痛病事件。9/17/20219n米糠油事件：1968年日本北九洲市、爱知县一带生产米糠油采用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者约13000人，其中16人死亡。水俣病事件：1953~1956年日本熊本县水俣市含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾海域的鱼虾和贝类等水生物体内富集了汞和甲基汞，人食用后，造成近万人的中枢神经疾病，其中甲基汞中毒患者283人中有60余人死亡。骨痛病事件：1955~1972年，日本富山县神通川流域锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水污染了神通川水体，两岸居民用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中毒，患者约130人，其中81人死亡。9/17/202110n水环境日益污染严重——工业生产的高投入、低产出、高消耗和低效率我国淮河流域污染：每年有15X108m3工业废水排入淮河流域（包括造纸、化肥、皮革、酿造等小企业排放的工业废水，年排放COD负荷达150X104吨，致使流域内80%的干支河流变黑发臭，47.6%的河段不符合渔业用水标准。目前全国532条主要河流有82%受到不同程度的污染，这些主要是由工业废水造成的；流经全国42个大城市的44条河流，有93%受到污染。9/17/202111n全国COD排放总量（万吨）工业废水COD排放比例虽然下降，总量仍然很大年份总量工业废水生活污水19952233.21622.9（72.7%）610.3（27.3%）199717571073（61.1%）684（38.9%）19981499806（53.8%）693（46.2%）19991389692（49.8%）697（50.2%）20001445704.5（48.8%）740.5（51.2%）9/17/202112n我国在60年代开始污染治理，到90年代已经修建了3万多套工业废水处理设施。但未能充分发挥效益。原因：（1）技术：由于设计和技术原因，导致处理效率低下，也缺少工业废水处理设计规范、严格的设计审核制度和资格审查制度，运行和维修存在困难。（2）管理：主管部门对工业废水处理设施缺乏了解：企业废水处理设施未纳入企业管理计划；基层环保人员业务能力和管理水平上层次低。9/17/202113n（3）设备方面：环保设备厂技术弱，材料质量不过关，售后服务差，一旦设备损坏就放置。（4）污泥处理和处置：工业处理设施中有10%的污泥，易造成二次污染。9/17/202114n三、国内外水污染控制对策1，我国的对策方针：“防治结合、以防为主、综合治理”对策：执行“三同时”和环境影响评价制度；制订规划，调整布局，环境补偿，技术改造；实施排污总量控制制度和征收排污费；鼓励对“三废”进行综合利用，使其资源化9/17/202115n2，国外水污染控制对策（1）采用无害化生产工艺，不排或少排废水；（2）推广水的重复利用技术；（3）研究开发水处理新工艺、设备、材料；（4）重视污泥的处理、处置与利用；（5）重视水资源评价；（6）水污染防治由点源走向区域；（7）水污染监测精确化、快速、连续、自动。9/17/202116n四.控制工业废水污染源的基本途径：1，减少废水排出量：废水进行分流；节约用水；改革生产工艺；避免间断排出工业废水。2，降低废水污染物的浓度：改革生产工艺，尽量采用不产生污染物的工艺；改进装置的结构和性能；废水进行分流；废水进行均和；回收有用物质；排出系统的控制。（废水浓度超过规定，停止）9/17/202117n五.废水的排放标准（1）国家标准：《污水综合排放标准》GB8978-1996（IntegratedWastewaterDischargeStandard）适用范围：适用于现有单位水污染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。按照国家综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行的原则，除以下的工业水外，其他水污染物排放均执行本标准。新增国家行业水污染物排放标准的行业，按其适用范围执行相应的国家水污染物行业标准，不再执行本标准。9/17/202118n除以下专项标准外：造纸工业《造纸工业水污染物排放标准》GB3544-92船舶执行《船舶污染物排放标准》GB3552-83船舶工业《船舶工业污染物排放标准》GB4286-84海洋石油开发《海洋石油开发工业含油污水排放标准》GB4914-85肉类加工工业《肉类加工工业水污染物排放标准》GB13457-92合成氨工业《合成氨工业水污染物排放标准》GB13458-92钢铁工业《钢铁工业水污染物排放标准》GB13456-92航天推进剂使用《航天推进剂水污染物排放标准》GB14374-93磷肥工业《磷肥工业水污染物排放标准》GB15580-95烧碱、聚氯乙烯工业《烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准》GB15581-959/17/202119n污染物其性质与控制方式分为：第一类污染物：指总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并（）芘、总铍、总银、总放射性和放射性等毒性大、影响长远的有毒物质。第二类污染物：指pH值、色度、悬浮物、BOD5、COD、石油类等。（2）部级标准《污水排入城市下水道水质标准》（CJ18-86）。标准规定如下：A、严禁排入腐蚀下水道设施的污水；B、严禁向城市下水道倾倒垃圾、积雪、粪便、工业废渣和排放易于凝集堵塞下水道的物质；烷基汞，主要是甲基汞，甲基汞中毒可以使人性格变得胆小害羞、孤独、厌烦、消极、抑郁、易激怒有时行为怪癖。著名的水俣病就是由甲基汞中毒引起的。1.中毒途径：吸入、食入、经皮吸收；2.毒性：是多环芳烃中毒性最大的一种强烈致癌物；慢性毒性：长期生活在含BaP的空气环境中，会造成慢性中毒，空气中的BaP是导致肺癌的最重要的因素之一。3.致癌BaP苯并芘被认为是高活性致癌剂，但并非直接致癌物，必须经细胞微粒体中的混合功能氧化酶激活才具有致癌性。在多环芳烃中，BaP污染最广、致癌性最强。BaP不仅在环境中广泛存在，也较稳定，而且与其它多环芳烃的含量有一定的相关性，所以，一般都把BaP作为大气致癌物的代表。4.致畸；5.致DNA突变金属镉毒性很低．但其化合物毒性很大。镉中毒主要是通过消化道与呼吸道摄取被镉污染的水、食物、空气而引起的。镉在人体积蓄作用，潜伏朗可长达10一30年。当水中镉超过0.2mg/L时，居民长期饮水和从食物中摄取含镉物质，可引起“骨痛病”。进入人体和温血动物的镉，主要累积在肝、肾、胰腺、甲状腺和骨骼中．使肾脏器官等发生病变，并影响人的正常活动．造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调等病症。镉对鱼类和其他水生物也有强烈的毒性作用。其毒性最大的为可溶性氯化镉，当质量浓度为0.001mg/L时．对鱼类和水生物就能产生致死作用。氯化镉对农作物生长危害也很大，其临界质量浓度为1.0mg/L，灌溉水中含镉0.04mg/L时可出现明显污染，水中镉质量浓度为0.1mg/L时，就可抑制水体自净作用。此外镉还影响Y染色体，使出生的女婴多为女性。9/17/202120nC、严禁向城市下水道排放剧毒物质（氰化物）、易燃、易爆物质（汽油、醚类等）和有害气体；D、医疗卫生、生物制品、科学研究、肉类加工等含有病原体的污水，必须经过严格消毒处理，除遵守本标准外，还必须按有关专业标准执行；E、放射性污水向城市下水道排放，除遵守本标准外，还必须按《放射防护规定（内部执行）》（GBJ8-74）执行；F、水质超过本标准的污水，不得用稀释法降低其浓度，排入城市下水道。9/17/202121n（3）国家标准《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）适用范围：适用于全国以地面水、地下水和处理后的城市污水及与城市污水水质相近的工业废水作为水源的农田灌溉用水，不适用于医药、生物制品、化学试剂、农药、石油炼制、焦化和有机化工等处理后的废水进行灌溉。废水排入渔业水体时应符合《渔业水质标准》（试行1979-03发布）；废水排入海洋时应符合《海水水质标准》（GB3097-83）。9/17/202122n六、工业废水处理方法概述1.废水处理方法⑴工业废水的物理处理（PhysicalTreatment）定义：应用物理作用没有改变废水成分的处理方法称为物理处理法；废水经过物理处理过程后并没有改变污染物的化学本性，而仅使污染物和水分离。操作单元（OperatingUnits）：调节（Adjust）、离心分离（CentrifugalSeparation）、除油（OilElimination）、过滤（Filtration）等。9/17/202123n⑵工业废水的化学处理（ChemicalTreatment）定义：应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化的方法称为化学处理。污染物在经过化学处理过程后改变了化学本性，处理过程中总是伴随着化学变化；操作单元（OperatingUnits）：中和（Neutralization）、化学沉淀（ChemicalPrecipitation）、药剂氧化还原（ChemicalOxidationReduction）、臭氧氧化(OzoneOxidation)、电解(Electrolysis)、光氧化法(Photo-Oxidation)等。9/17/202124n⑶工业废水的物理化学处理（Physic-chemicalTreatment）定义：废水中的污染物在处理过程中是通过相转移的变化而达到去除的目的的处理方法称为物理化学处理。污染物在物化过程中可以不参与化学变化或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可以经过化学反应后再转移。操作单元（OperatingUnits）：混凝（Coagulation）、气浮（Floatation）、吸附(Adsorption)、离子交换(IonExchange)、电渗析(Electro-dialysis)、扩散渗析(DiffusionDialysis)、反渗透(ReverseOsmosis)、超滤(UltraFiltrate)等。9/17/202125n（4）工业废水的生物处理（BiologicalTreatment）定义：是利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的方法称为生物处理。生物处理过程的实质是一种由微生物参与进行的有机物分解过程，分解有机物的微生物主要是细菌，其它微生物如藻类和原生动物也参与该过程，但作用较小。操作单元（OperatingUnits）：好氧生物处理(AerobicBiologicalTreatment)、厌氧生物处理(AnaerobicBiologicalTreatment).9/17/202126n表2各种污染物处理技术的基本方法项目方法悬浮物溶解的无机物溶解的有机物微生物物理法筛滤法、自然沉降、上浮、粒状介质过滤、超滤、微滤、混凝气浮、混凝沉降电渗析、反渗透、曝气、萃取、离子交换、吸附萃取、活性炭吸附超滤化学法酸碱中和氧化还原湿式氧化、曝气、氧化、焚烧加氧加氯生化法活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、污水灌溉生物硝化、生物反硝化甲烷发酵法、活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、污水灌溉9/17/202127n2.现代污水处理程度划分：⑴一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理后的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。⑵二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD、COD），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。⑶三级处理，是在一级、二级处理后，进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法等。9/17/202128n表3我国2000~2020年工业废水防治战略目标预测和建议规划年COD生产量104t/aCOD削减量104t/a/（%）COD排放量104t/a/（%）工业废水排放量108m3/a工业废水COD平均浓度mg/L预测20001759.0622.0/35.41137.0/64.6（705）382.0（194.2）189.3（1995年德国41）2008457.6241.720102331.01289.0/55.31042.0/44.7500.020202993.02162.0/72.2831.0/27.8598.0建议2000791.5/45.0967.5/55.0336.2288.020101352.0/58.0979.0/42.0386.7253.220202162.0/72.2861.0/27.8425.4195.39/17/202129n4.废水处理方法的选择⑴污染物在废水中存在状态悬浮物——粒径1~100μm——沉淀、过滤等；胶体和溶解物——胶体粒径1nm~100μm，溶解物粒径小于1nm——利用特殊的物质使之凝聚或通过化学反应使其粒径增大到悬浮物的程度，或利用微生物或特殊的膜等将其分解或分离。⑵废水处理工艺流程设计预处理（一级处理）+二级处理+三级处理的组合。9/17/202130n预处理的目的：将废水中对微生物有抑制、有毒害作用的有机物尽可能地削减、去除或转化为对微生物无害或有利的有机物，以保证生化池中微生物能正常工作。在预处理过程中削减COD负荷，以减轻生化池的运行负担。9/17/202131n（3）废水处理方法的确定可参考已有的相同工厂的工艺流程确定。若无资料可参考时，可通过试验确定。有机废水Ⅰ.含悬浮物时，用滤纸过滤，测定滤液的BOD5、COD。若滤液中的BOD5、COD均在要求值以下，则可采用物理处理方法，在悬浮物的去除同时，也能将BOD5、COD一道去除。Ⅱ.若滤液中的BOD5、COD高于要求值，则需考虑采用生物处理方法。进行生物处理试验时，确定能否将BOD5、COD同时去除。Ⅲ.若经生物处理后COD不能降低到排放标准时，就要考虑采用深度处理。9/17/202132n无机废水Ⅰ.含悬浮物时，需进行沉淀试验，若在常规的静置时间内达到排放标准时，则可采用自然沉淀法。Ⅱ.若在规定的静置时间内答不到要求值时，则需进行混凝沉淀试验。Ⅲ.当悬浮物去除后，废水中仍含有有毒物质时，可考虑采用调节pH值、化学沉淀、氧化还原等化学方法。Ⅳ.对上述方法仍不能去除的溶解性物质，为了进一步去除，可考虑采用吸附、离子交换等深度处理方法。9/17/202133n七.含油废水含油废水主要来源于石油、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工、肉制品生产等。选择除油方法，首先做静置上浮试验分离浮油，再进行分离乳化油的试验。浮油：油珠粒径较大，一般大于100μm，易浮于水面，形成油膜或油层；分散油：油珠粒径一般为10—100μm，以微小油珠悬浮于水中，不稳定，静置一定时间后往往形成浮油；乳化油：油珠粒径小于10μm；一般为0.1—2μm，往往因水中含有表面活性剂使油珠成为稳定的乳化液；溶解油：油珠粒径比乳化油还小，有的可小到几nm，是溶于水的油微粒。9/17/202134n为防石油污染企鹅也得穿毛衣海里的油污染危及海鸟的生存9/17/202135n（3）除油装置隔油池：是利用油类自然上浮法分离、去除含油废水中浮油。常用的有平流隔油池、平板式隔油池和斜板隔油池。各自的特性见表5。除油罐：可去除浮油和分散油。含油废水通过进水管配水室的配水支管和配水头流入除油罐内，在罐内废水自上而下缓慢流动，靠油水的密度差进行油水分离，分离出的废油浮至水面，然后流入集油槽，经过出油管流出。废水则经集水头、集水干管、中心柱管和出水总管流出罐外。气浮除油：废水或一部分沉淀池出水用压缩空气加压到0.34—4.8MPa，使溶气达到饱和。当此被压缩过的气液混合物被置于正常大气压下的气浮设备中时，微小的气泡即从溶液中释放出来。油珠即可在这些小气泡作用下上浮，结果使这些物质附着在或包裹在絮状物中。气—固混合物上升到池表面，即被撇出。澄清的液体从气浮池的底部流出，其中一部分要循环流回至加压室。9/17/202136n9/17/202137n9/17/202138n简易格油池这类格油池类似于下水道，被阻隔在水面上的浮油定期从井口由人工撇除。9/17/202139n表5平流式、平板式和倾斜板式隔油池的特性比较项目平流式平板式倾斜板式除油效率%60—7070—8070—80占地面积（处理量相同时）1½1/3—1/4可除去的最小油滴粒径μm100—1506060最小油滴浮上速度mm/s0.90.20.2分离油的去除方式刮板及集油管利用压差流入管内集油管泥渣除去方式刮泥机将泥渣集中到泥渣斗用移动式的吸泥软管或刮泥设备排除重力排泥平行板的清洗没有定期清洗定期清洗防火防臭措施油与大气相通，易着火，有臭气表面为清水，不易着火，臭气也不多易着火，臭气少附属设备刮油刮泥机卷扬机、清洗设备及装平行板的单轨吊车没有基建费低高较低9/17/202140n(4)污油的脱水浮油的含油率一般为40%—50%。主要的油水分离方式有带式除油机、脱水罐等。带式除油机有立式、卧式和倾斜式三种，污油含油率可达60—80%。脱水罐有卧式、立式两种，污油含油率可达90%以上。9/17/202141n八.气浮1.基本原理⑴概念是将水、污染物质和气泡这样一个多相体系中含有的疏水性污染粒子，或者附有表面活性物的亲水性污染粒子，有选择地从废水中吸附到气泡上，以泡沫形式从水中分离去除的一种操作过程。是一种固－液和液－液分离的方法。具体过程：通入空气→产生微细气泡→SS附着在气泡上→上浮应用：自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及比重接近1的固体颗粒9/17/202142n⑵气浮分类A、电解气浮法：有竖流式和平流式装置。B、散气气浮法：扩散板曝气气浮：压缩空气通过扩散装置以微小气泡形式进入水中。简单易行，但容易堵塞，气浮效果不高。叶轮气浮法：适用于处理水量不大,污染物浓度高的废水.C、溶气气浮法：根据气泡析出时所处的压力不同，分为：溶气真空气浮和加压溶气气浮D、生化气气浮法：生物产气，化学产气等9/17/202143n1.电解气浮法：直流电的电解作用下:正极产生氢气，负极产生氧气，微气泡。气泡小于溶气法和散气法。具有多种作用：除BOD、氧化、脱色等去除污染物范围广污泥量少，占地少。但电耗大。9/17/202144n9/17/202145n2.散气气浮法：扩散板曝气气浮叶轮气浮法简单易行，但容易堵塞，气浮效果不高。9/17/202146n叶轮气浮法适用于处理水量不大，污染物浓度高的废水。9/17/202147n3.溶气气浮法溶气真空气浮加压溶气气浮9/17/202148n⑴、加压溶气气浮工艺组成：空气释放系统、气浮池、压力溶气系统9/17/202149n气浮工艺全溶气法：电耗高，但气浮池容积小。全溶气方式加压溶气气浮法流程9/17/202150n部分溶气法：省电，溶气罐小。但若溶解空气多，需加大溶气罐压力。部分溶气方式加压溶气气浮法流程9/17/202151n回流加压溶气法：适用于SS高的原水，但气浮池容积大。回流加压溶气气浮法流程9/17/202152n特点：水中空气的溶解度大，能提供足够的微气泡。气泡粒径小（20～100um）、均匀。设备流程简单9/17/202153n工艺组成：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9/17/202154n⑴压力溶气系统：①水泵吸水管吸气、溶气方式②水泵压水管射流溶气方式；③内循环式射流加压溶气方式④空压机供气式溶气系统9/17/202155n1.回流水；2.加压泵；3.气量计；4.射流器；5.溶气罐；6放气管；7压力表；8减压释放设备水泵吸水管吸气、溶气方式9/17/202156n1.回流水；2.加压泵；3.气量计；4.射流器；5.溶气罐；6放气管；7压力表；8减压释放设备水泵吸水管吸气、溶气方式这种方式吸气量控制必须适当，当压力不太高时水泵扬程降低10%-15%，但运行稳定可靠；当吸气量过大，超过水泵力量的的7%-8%时水泵会振动，同时扬程下降约20%-30%，长期运行会汽蚀。9/17/202157n空气吸入这种方式最大的缺点是能量损失大，一般约30%左右，如果需要0.3MPa的压力，则水泵出口处的压力需要0.5MPa9/17/202158n空气循环空气吸入内循环式射流加压溶气方式循环水泵9/17/202159nc.水泵－空压机（常用）9/17/202160n加压水泵：提升污水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐。加压泵压力应适当，过高：溶解到水中空气增加，经减压后释放的空气多，会促进微气泡的聚集，不利气浮；太低：增加溶气水量，气浮池容积增加。9/17/202161n空气在水中的溶解度遵循亨利定律：V＝KTP（L气/m3水,或g气/m3水）P：空气所受的绝对压力，以mmHg计KT：溶解常数，与温度有关9/17/202162n空气在水中的溶解量与加压时间的关系9/17/202163n一般水中空气含量约为饱和含量的50－80％。气固比（重量比）：气固比应通过气浮试验来确定，在没有资料也无法试验时一般可选用0.005-0.006，对于剩余污泥浓缩气固比可采用0.03-0.04。9/17/202164n2)溶气水减压释放设备：将空气以极细小（20－100）的气泡释放。压力容器水通过孔盒时，溶气水反复经过收缩、扩散、撞击、返流、挤压、辐射、漩涡等流态，在0.1s内就是压力损失95%，溶解的空气迅速释放出来。9/17/202165n竖流式气浮池3)气浮池平流式和竖流式（HRT：10－20分）9/17/202166n组合方式：9/17/202167n9/17/202168n9/17/202169n9/17/202170n9/17/202171n9/17/202172n9/17/202173n3.气浮法在水处理中的应用废水：含油废水(石油化工、机械加工、食品工业等)：悬浮油（>10,隔油池）乳化油（<10,一般0.1-2气浮）溶解性9/17/202174n造纸厂白水回收纤维：时间短，SS去除率90％以上，COD去除率80％，浮渣浓度5％染色废水等毛纺工业洗毛废水――羊毛脂及洗涤剂浓缩污泥（效果比沉淀法高）9/17/202175n给水：高含藻水源的净化：武汉东湖水厂，气浮替代沉淀，藻类去除率达80％以上。低温、低浊水的净化：沈阳市自来水厂。对受污染水体的净化：对水体产生曝气，减轻嗅味与色度。9/17/202176n优点：处理能力比沉淀池高气浮污泥浓度高可以同时去除多种污染物（表面活性剂、嗅味物质等）缺点：耗电、维修9/17/202177n三、吸附1.吸附本质⑴吸附：吸附是一种或几种物质（吸附质）在另一种物质（吸附剂）表面上自动发生变化（累积或浓集）的过程。是一种相界面上的反应。可以发生在气－液界面、气－固、液－固。在水处理中，主要讨论的是液－固界面。固相物质：吸附剂，一般为多孔性物质液相中被吸附物质：吸附质吸附法：吸附法是指水中的一种或多种物质被吸附在固体表面（吸附剂）而被去除的方法。9/17/202178n2.类型：根据吸附剂表面吸附力的不同，吸附可分为以下三种类型：⑴物理吸附：分子间的作用力所引起的。吸附热较小，可在低温下进行。过程是可逆的，易解吸。相对没有选择性。分子量越大，吸附量越大。所以物理吸附对不同的吸附质吸附量是不同的。在吸附剂表面可形成单分子吸附层或多分子吸附层。9/17/202179n⑵化学吸附：由化学键力引起的――产生化学反应。如石灰吸附CO2→CaCO3·吸附热大，一般在较高温下进行。·具有选择性，单分子层吸附·化学键力大时，吸附不可逆。⑶离子交换吸附：静电引力吸附质的离子→吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂也放出一个等当量离子。·离子电荷越多，吸附越强。实际过程中物理和化学吸附是主要的，比较如下：9/17/202180n吸附性能物理吸附化学吸附作用力分子引力（范德华力）剩余化学键力选择性没有选择性有选择性吸附层单分子或多分子吸附层只能形成单分子吸附层吸附热较小，＜41.9kj/mol较大，相当于化学反应热，83.7-418.7kj/mol吸附速度快，几乎不要活化能较慢，需要活化能温度放热过程，低温有利于吸附温度升高，吸附速度增加可逆性可逆，较易解析化学键大时，吸附不可逆9/17/202181n3.吸附剂具有一定吸附能力的多孔物质都可以作吸附剂。有活性炭、活化煤、焦炭、煤渣。活性碳是水处理中应用最为广泛的吸附剂。⑴活性碳的制造原料：木材、煤，经高温炭化和活化而成。炭化：温度300-400℃，将原料热解为碳渣。活化：把碳渣造成发达的多孔结构主要有两种活化方法：气体法：通入水蒸气药剂法：用氯化锌、硫酸等作为活化剂。9/17/202182n制造过程示意图：9/17/202183n⑵活性炭的构造吸附作用主要发生在细孔表面。比表面积：每克活性炭具有的总表面积。可达500-1700m2/g吸附量除与比表面积有关外，还于细孔的形状和分布有关。细孔的构造有；圆桶形，圆锥形，瓶形，平板形，毛细管形等。直径为1-10000nm。9/17/202184n净水用的煤质活性炭木质活性炭9/17/202185n根据杜必宁的分类，细孔分为：A、小孔（微孔）。半径在2nm以下，其表面积占比表面积的95%以上，对吸附量的影响最大。B、中孔（过渡孔）。半径为2-100nm,表面积占比表面积的5%以下。它为吸附质提供扩散通道，影响大分子物质的吸附。C、大孔。半径为100-10000nm，表面积只有0.5-2m2/g，占比表面积不足1%，主要为吸附质提供扩散通道。9/17/202186n一般来说，吸附量主要受小孔支配，但对于分子量（或分子直径）较大的吸附质，小孔几乎不起作用，此时活性炭对吸附质的吸附主要靠中孔来完成。所以，在实际应用中，应根据吸附质的直径大小和活性炭的孔径分布来选择合适的活性炭。我们可以采用特殊的方法来提高中孔的占有率。比如延长活化时间、减慢加温速度，或采用药剂活化，从而得到中孔特别发达的活性炭。9/17/202187n⑶活性炭的表面化学性质吸附不仅与构造和细孔分布有关，还与其表面化学性质有关。活性炭是非极性的，但在制造过程中，碳原子共价键不饱和，易于氢、氧结合而形成各种含氧官能团，使其具有微弱的极性。正因如此，它不仅可以去除水中的非极性物质，还可去除极性物质甚至微量的金属离子及化合物。9/17/202188n⑷活性炭的特点A、具有良好的吸附性能和化学稳定性；B、可耐酸碱；C、能经受水浸、高温、高压作用；D、不易破碎，气流阻力小；E、粉状活性炭制造容易、成本低，但不易再生；F、粒状活性炭成本较高，但操作管理和再生容易。9/17/202189n4.吸附等温线⑴吸附平衡当吸附速度和解吸速度相等时，溶液中的吸附质浓度不在改变时成为吸附平衡吸附剂吸附能力的大小用吸附量q（g/g）表示。达到吸附平衡时，V：废水容积、W：活性炭投量C：吸附平衡时，溶液中溶质浓度9/17/202190n⑵吸附等温线吸附等温线：在某一温度条件下，吸附量随吸附质平衡浓度的变化的曲线。如有I型吸附和II型吸附I型II型qCCq9/17/202191n5、吸附速度定义：单位重量的吸附剂在单位时间内所吸附的物质的量。吸附速度决定了废水和吸附剂的接触时间。吸附速度快⇁接触时间短⇁吸附设备的容积小.影响吸附速度的因素有：⑴吸附质在吸附剂表面液相界膜内的迁移速度。（膜扩散）⑵吸附质在吸附剂颗粒空隙内的扩散速度。（内部扩散）⑶吸附质在吸附剂内表面吸附位置上的吸附反应速度。吸附速度主要受液膜扩散速度和内部扩散速度控制。在开始阶段往往由液膜扩散速度起作用，而在终了阶段则由颗粒的内部扩散起决定作用。9/17/202192n6.影响吸附的因素主要有内因和外因两个方面：⑴内因因素有：A、吸附剂的性质：种类；比表面积；表面能；表面化学特性；孔隙尺寸等B、吸附质的性质：溶解度；极性；分子量；溶质浓度；空间结构等⑵外因因素有；A、环境条件：pH值；温度；共存物质；压力；协同作用B、运行条件：运行方法；接触时间；水力条件等。9/17/202193n7.吸附操作方式静态：搅拌⇁平衡⇁沉淀（过滤等）动态：应用多，⑴、吸附设备：固定床：根据水流分降流式升流式单床式根据水量、处理要求分为多床串联式多床并联式移动床：可充分利用吸附容量，水头损失小。要求水中悬浮物小于30mg/l流化床：吸附剂在塔内处于膨胀状态或硫化状态。适合处理悬浮物较高的废水。9/17/202194n⑵、穿透曲线和吸附容量的利用：当缺乏设计资料时，应先做吸附剂的选择试验。通过吸附等温线试验得到的静态吸附量可粗略地估计处理每立方米废水所需吸附剂的数量。由于在动态吸附装置中废水处于流动状态，因此还应通过动态吸附试验确定设计参数。自学15分钟：穿透曲线？穿透点？吸附终点？为什么穿透点和吸附终点还有一段距离？如何充分利用吸附容量？9/17/202195n8.吸附剂的再生再生：指在吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下，用某种方法将被吸附的物质，从吸附剂的细孔中除去，以达到能够重复使用的目的。活性炭的再生：⑴加热再生法：分为高温再生和低温再生；一般采用高温再生。脱水（活性炭与液体分离）－干燥（100－150度）－炭化（300－700度）－活化（用蒸汽）－冷却⑵药剂再生法：酸碱、有机溶剂⑶化学氧化法：湿式氧化、臭氧⑷生物再生法：利用微生物作用9/17/202196n9.吸附法在废水处理中的应用⑴活性炭对有机物的吸附用于去除用生物或物理、化学法不能去除的微量呈溶解状态的有机物。废水中的有机物能否易被活性炭吸附，其主要影响因素有：分子结构；界面张力（界面活性）；溶解度；离子性和极性；分子大小；pH值；浓度；温度；共存物质等。⑵活性炭对无机物的吸附用于去除某些金属及其化合物有很强的吸附能力。如对锑、铋、锡、汞、钴、铅、镍等都有良好的吸附能力。9/17/202197n⑶活性炭的种类A、按形状分类：粉状炭，粒状炭（包括无定形炭、柱状炭、球形炭等）；B、按制造方法分类：药剂活性炭（大部分为ZNCL2活化的粉状炭），气体活性炭（水蒸气活化的粉状炭和粒状炭）9/17/202198n⑷废水吸附法处理实例处理程度高、应用范围广、适应性强、可以再生重复使用。如：染料化工废水处理；铁路货车洗刷废水处理；火药（TNT）化工废水处理；含汞废水。9/17/202199