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工业废水处理INDUSTRIALWASTEWATERTREATMENT7/5/20211n课程主要内容一.工业废水处理概论Summaryofindustrywastewatertreatment二.工业废水的物理处理Physicaltreatmentofindustrywastewater三.工业废水的化学处理Chemicaltreatmentofindustrywastewater四.工业废水的物理化学处理Physico-chemicaltreatmentofindustrywastewater五.工业废水的生物处理Biologicaltreatmentofindustrywastewater7/5/20212n第一部分工业废水处理概论一、工业废水的含义和分类二、工业废水的污染现状三、国内外水污染控制对策四、控制工业废水污染源的基本途径五、废水的排放标准六、工业废水处理方法概述7/5/20213n一、工业废水（IndustrialWastewater）的含义定义：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/冷却水/生活污水。7/5/20214n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）7/5/20215n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7/5/20216n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。7/5/20217n（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。7/5/20218n（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）。7/5/20219n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。7/5/202110n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。7/5/202111n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。7/5/202112n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%）7/5/202113n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。7/5/202114n（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。7/5/202115n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，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7/5/202116n2，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。7/5/202117n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。7/5/202118n四.控制工业废水污染源的基本途径：3.污染源调查调查内容：（1）企业的环境状况：（2）企业基本情况：概况、工艺调查、能源水源原辅材料情况、生产布局调查、管理调查（3）污染物排放及治理（4）污染危害调查（5）生产发展情况调查7/5/202119n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。7/5/202120n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》GB15581-957/5/202121n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；7/5/202122nC、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。7/5/202123n（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）。7/5/202124n六、工业废水处理方法概述1.废水处理方法（1）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。7/5/202125n（2）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。7/5/202126n（3）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。7/5/202127n（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).7/5/202128n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、自然上浮、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、活性炭吸附超过滤化学法酸碱中和、氧化还原湿式氧化、曝气、氧化、焚烧加氧、加氯生化法甲烷消化法、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7/5/202129n2.现代污水处理程度划分：（1）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。（2）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。（3）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。7/5/202130n4.废水处理方法的选择（1）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。（2）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。7/5/202131n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。生化处理后的深度处理一般是针对生化出水中的污染物达不到国家规定的排放标准而设计的，以确保处理出水达标排放。7/5/202132n（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。7/5/202133n¤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。¤含油废水首先做静置上浮试验分离浮油，再进行分离乳化油的试验。7/5/202134n第二部分、工业废水的物理处理一、调节池（调节水量和水质的构筑物）1.调节池的类型（1）均量池——均化水量；实际是一座变水位的贮水池，来水为重力流，出水用泵抽。池中最高水位不高于进水管的设计水位，水深一般为2米左右，最低水位为死水位。主要设计因素：生产周期（自测或厂方提供）；确定泵的设计流量；不拘形式。7/5/202135n（2）均质池——均化水质；均化池中水流每一质点的流程则由短到长，都不相同，再结合进出水槽的配合布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果。7/5/202136n（3）均化池——既均量，有均质；在池中设置搅拌装置，出水泵的流量用仪表控制。如采用表面曝气机或鼓风曝气时，除可使悬浮物不致沉淀和出现厌氧情况外，还可以有预曝气的作用，能改进初沉效果，减轻曝气池负荷。（4）间歇式均化池——当废水水量规模较小时，可设间歇式贮水池，即间歇贮水、间歇运行的均化池，池可分为两或三格，交替使用。池中设搅拌装置。这种池型效果最好。（5）事故池——为防止水质出现恶性事故，或发生破坏污水处理厂运行的事故时，设置所谓事故池，贮留事故排水，这是一种变相的均化池。事故池的进水阀门一般是自动控制，否则无法及时发现事故。这种池平时保证泄空备用。7/5/202137n2.调节池的计算（1）均量池均量池贮水量通常只占总水量的10%—20%左右。7/5/202138n（2）均质池均质池的均匀混合形式：水泵强制循环；空气搅拌或机械搅拌；穿孔导流槽引水；均质沉淀调节池；折流式调节池。7/5/202139n7/5/202140n7/5/202141n7/5/202142n7/5/202143n7/5/202144n二、离心分离1.离心分离原理定义：利用高速旋转的物体产生的离心力场以分离废水中的悬浮固体的处理方法。原理：是利用快速旋转所产生的离心力使含有悬浮固体（或乳状油）的废水进行高速旋转，由于悬浮固体和废水的质量不同，因而所受到的离心力也将不同，质量大的悬浮固体，被甩到废水的外侧，质量轻的作向心运动，集中于离心设备最里面。当离心分离设备中分离颗粒密度大于介质密度时，分离颗粒被沉除在离心设备的最外侧；而当颗粒密度小于介质密度时，分离颗粒被“浮上”在离心设备最里面，因此离心设备包括离心沉降和离心浮上两种。7/5/202145n设m和m0分别为废水和固体颗粒的质量，旋转半径为r,角速度为w,则悬浮固体的净离心力为：Fc=(m-m0)w2r悬浮固体的净重力为：Fg=(m-m0)g悬浮固体的离心力与重力之比为：a=Fc/Fg=w2r/g将w=2ㅠn/60代入,则a=Fc/Fg≂rn2/900a称为分离因素，其影响因素有：（1）n↗，a↗，分离效果好；（2）r↗,a↗,分离效果好；（3）密度差（颗粒与水）越大，分离效果越好；（4）颗粒直径与分离效率有关。7/5/202146n2.离心分离设备（1）离心机是依靠一个可以随转动的圆筒（又称转鼓），在外借传动设备驱动下产生高速旋转，其中液体也随同旋转，由于其中不同密度的组分产生不同的离心力，从而达到分离的目的。离心机设备紧凑、效率高，但设备复杂，只适用于处理小批量的废水、污泥脱水、很难用一般过滤法处理的废水和分离回收废水中的有用物质，如从洗羊毛废水中回收羊毛脂。离心机脱水的一般效果见表4。7/5/202147n表4离心机脱水的一般效果污泥种类原污泥干固体浓度%分离液悬物浓度%泥饼干固体浓度%固体回收率%预处理初次沉淀污泥3.830.4935.088.0不需要初次沉淀与活性污泥混合3.610.0620.098.2化学调节初次沉淀与活性污泥混合4.60.2541.395.5热处理初次沉淀与腐殖污泥混合9.570.0522.999.2化学调节初次沉淀与腐殖污泥混合4.80.0858.298.4热处理初次沉淀经消化8.81.4430.088.0不需要初次沉淀与活性污泥经消化3.50.3020.093.0化学调节初次沉淀与腐殖污泥经消化2.790.4422.086.0化学调节初次沉淀与腐殖污泥经消化8.51.1537.989.0化学调节活性污泥2.190.5519.674.2化学调节活性污泥8.20.8438.892.0热处理7/5/202148n（2）水力旋流器水力旋流器有压力式和重力式两种。压力式水力旋流器是含悬浮物的废水在水泵或其他外加压力的作用下，以切线方向进入旋流器后发生高速旋转，在离心力作用下，固体颗粒物被抛向器壁，并随旋流下降到锥形底部出口。澄清后的废水或含有较细微粒的废水，则形成螺旋上升的内层旋流，由上端中央溢流管排出。重力式水力旋流器是水流在分离器内的旋转靠进出口的水位差压力。废水从切线方向进入器内，造成旋流，在离心力和重力作用下，悬浮颗粒甩向器壁并向器底水池集中，随时水得到净化。主要应用于废水的澄清和浓缩处理，以及高浊度河水的预处理，以代替庞大的预沉池。7/5/202149n7/5/202150n7/5/202151n三除油1.除油（1）含油废水的来源含油废水主要来源于石油、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业企业。肉类加工、牛奶加工、洗衣房、汽车修理车间等废水中都含有很高的油、油脂。在一般的生活污水中，油脂占总有机质的10%，每人每天产生的油脂可按0.015kg估算。7/5/202152n（2）废水中的油类的分类浮油：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。7/5/202153n国内外常见的处理方法1、重力分离法：利用油水两相的密度差及油和水的不互溶性进行分离2、聚结法(粗粒化法)：利用油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行分离，主要用于分散油的处理。3、凝聚法：也就是用絮凝剂除油的方法。4、气浮法：通常采用的主要是加压溶气浮选法去除乳化油。5、生物法：主要采用活性污泥法和生物滤池法6、水力旋流：属于离心沉降，利用不同密度、不互溶的两相在水力旋流器中高速旋转时相对产生的离心力的差异而达到分离的目的。7、其它7/5/202154n（3）除油装置隔油池：是利用油类自然上浮法分离、去除含油废水中可浮油。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。7/5/202155n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可能除去的最小油滴粒径μm100—1506060最小油滴的浮上速度mm/s0.90.20.2分离油的去除方式刮板及集油管集油利用压差自动流入管内集油管集油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浮油与大气相通，有着火危险，臭气散发表面为清水，不易着火，臭气也不多有着火危险，臭气比较少附属设备刮油刮泥机卷扬机、清洗设备及装平行板用的单轨吊车没有基建费低高较低7/5/202156n7/5/202157n7/5/202158n7/5/202159n（4）隔油池的计算按油粒上浮速度计算法：表6α值与速度比（v/u）的关系注：V为水流流速；设计上浮速度U可由废水静浮试验确定或按经验公式计算。v/u20151063α1.741.641.441.371.287/5/202160n斯笃克斯公式：7/5/202161n隔油池的过水断面面积：隔油池每个格间的有效水深和池宽比（h/b），宜取0.3~0.4。有效水深一般为1.5~2.0M。隔油池的长度L为：隔油池每个格间的长宽比L/b，不宜小于4.0。7/5/202162n按废水的停留时间计算法：7/5/202163n(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。7/5/202164n四、过滤1.过滤的作用（1）.进一步去除废水二级处理后的生物絮体和胶体物质，显著降低出水的悬浮物含量和浊度，能使出水晶莹透明，为出水的安全回用提供保证。（2）.进一步降低出水的BOD、COD值，对重金属、细菌、病毒有很高的去除率。（3）.去除化学絮凝过程产生的铁盐、铝盐、石灰等沉积物。去除化学法除磷时水中不溶性磷。（4）.在活性炭吸附或离子交换之前，作为预处理设施，可提高后续处理装置的安全性和处理效率。（5）.在深度处理厂中，过滤能克服生物和化学处理的不规则性，从而提高回用的连续性和可靠性。（6）.通过进一步去除废水中污染物质，可以减少后续的消毒费用。7/5/202165n2.滤池的构造与特征7/5/202166n3.滤料与承托层（一）滤料Ⅰ.要求：（1）粒径是影响滤料过滤操作的基本特征，不宜过大也不宜过小；（2）滤料耐腐蚀性强；滤料必须具有较高的耐腐蚀性，这样能减少滤料在反冲洗后期或挂膜量少时的磨损程度；（3）滤料的机械强度好，成本低。Ⅱ.种类：石英砂、无烟煤、大理石、石榴石、白云石、聚苯乙烯发泡塑料、纤维球滤料。（二）承托层作用：阻挡滤料进入配水系统；均匀配水（反冲洗时）；主要配合大阻力配水系统而使用。要求承托层是一种反滤料层结构。7/5/202167n7/5/202168n7/5/202169n7/5/202170n4.废水过滤机理Ⅰ.隔滤：机械隔滤，偶然接触；Ⅱ.沉淀：Ⅲ.碰撞：Ⅳ.截获：Ⅴ.粘附：Ⅵ.化学吸附：键吸附，化学的相互作用；Ⅶ.物理吸附：静电作用，动电作用，范德华力作用；Ⅷ.絮凝：Ⅸ.生物繁殖：7/5/202171n5.反冲洗过程过滤达到一定时间后，表层滤料间孔隙将逐渐被堵塞，使过滤阻力剧增，水头损失达到极限；滤层表面受力不均匀而使泥膜产生裂缝，大量水流将自裂缝中流出，以致悬浮杂质穿过滤层而使出水水质恶化；过滤即终止，需进行反冲洗。7/5/202172n6.滤池分类Ⅰ.按水流方向分为降流式滤池、升流式滤池、升流和降流结合滤池、水平流式滤池。Ⅱ.按滤料分单层滤料滤池、双层滤料滤池、混合滤料滤池。Ⅲ.按滤料冲洗状态分固定床式和移动床滤池。Ⅳ.按驱动力分为重力式滤池和压力式滤池。Ⅴ.按滤料的不同分为颗粒材料过滤和多孔材料过滤。7/5/202173n五、吹脱技术1、原理废水中有大量的无用的溶解气体（CO2,H2S,HCN,CS2)等，既有损于身体健康，也对管道设备有腐蚀作用，因此必须去除。定义：指当废水中有毒、有害气体在水中的浓度大于与空气相平衡时所具有的浓度时，采取向水中通入空气，使废水中的有毒、有害气体从液相向气相转移，以达到去除目的。7/5/202174n2、影响吹脱的因素（1）温度温度高，蒸发快，有利于吹脱。（2）气液比气量要适宜，气液比要接近液泛极限，设计时取80%。（3）pH值不同pH值，挥发物质存在状态不一样，如游离H2S在硫化物中的含量百分比见下表：7/5/202175n表1H2S和pH的关系pH5678910游离H2S(%)10095641520游离HCN(%)99.799.393.358.112.27/5/202176n(4)油类物质油类物质的存在不利于吹脱，气泡会粘附在上，应预先除去。7/5/202177n3、吹脱出气体的回收处理（1）用碱性溶液吸收NaOH:HCN;H2S等（2）用活性碳吸附（3）采用燃烧法H2S燃烧制取硫酸。7/5/202178n4、吹脱技术的装置（1）吹脱池直接曝气（2）塔式填料装置吹脱塔吹脱效率高，也便于回收挥发性的气体物质。7/5/202179n六、高梯度磁分离技术1、原理借助于磁场作用分离不同性质的物质。作用在磁性颗粒上的磁力，不仅正比于磁场强度，也正比磁场梯度，而高磁场强度和高磁场梯度两者的组合能产生最大的作用磁力，这个磁力必须大于各种斥力之和（重力、阻力、摩擦力、分子间力等）7/5/202180n2、磁性分离设备及其发展（1）永磁性分离器磁场是由永磁铁产生的。（2）电磁式分离器可以产生强磁场和高梯度。（3）超导式磁分离器超导体可以达到极高的电流密度，从而形成高梯度，轻便、省电、省料、不必冷却、运行费用低操作简便。7/5/202181n第三部分、工业废水的化学处理一中和1.酸碱废水的概述（1）来源酸性废水：化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂几金属酸洗车间等；碱性废水：印染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂等。（2）处置当酸或碱废水的浓度很高时，如在3%—5%以上时，应考虑回用和综合利用的可能性；当浓度不高，如小于3%时，才考虑中和处理。7/5/202182n2.在工业废水处理中，中和法应用以下情况（1）在废水排入水体之前，因为水生生物对pH值的变化极其敏感，当大量废水排入后使水体的pH值变得偏酸或偏碱时，会产生不良影响；（2）在废水排入城市排水管道之前，由于酸、碱对排水管道产生腐蚀作用，一般城市排水管道对排入工业废水的pH值都有明确的规定；（3）在废水需要进行化学或生物处理之前，对于化学处理（如混凝、除磷等），要求废水pH值升高或降低到某一需要的最佳值。对于生物处理，废水的pH值通常应维持在6.5—8.5范围内，以保证处理构筑物内的微生物维持最佳活性。7/5/202183n3.中和药剂（1）酸性废水中和处理采用的中和药剂：石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等；碱性废水中和处理采用的中和药剂：盐酸和硫酸。（2）碱性中和剂的单位消耗量，参见表7或P476——表12-3；酸性中和剂的单位消耗量，参见表8或P478——表12-4。7/5/202184n表7碱性中和剂的单位消耗量表8酸性中和剂的单位消耗量酸类名称中和1g酸所需碱性物质的量/gCaOCa（OH）2CaCO3MgCO3CaCO3-MgCO3硫酸/H2SO40.5710.7551.020.860.94盐酸/HCl0.771.011.371.151.29硝酸/HNO30.4450.590.7950.6680.732醋酸/HCH3COOH0.4660.6160.830.695碱类名称中和1g碱所需酸性物质的量/gH2SO4HClHNO3100%98%100%98%100%98%NaOH1.221.240.912.531.372.42KOH0.880.900.651.801.131.74Ca（OH）20.321.340.992.741.702.62NH32.882.932.125.903.715.707/5/202185n4.中和方法（1）酸性废水的中和方法有酸性废水与碱性废水相互中和、药剂中和和过滤中和3种方法；碱性废水的中和方法有碱性废水与酸性废水相互中和、投酸中和等方法。（2）中和方法的选择应考虑：‧含酸或含碱废水所含酸类或碱类的性质、浓度、水量及其变化规律；‧首先应寻找能就地取材的酸性或碱性废料，并尽可能加以利用；‧本地区中和药剂和滤料（如石灰石、白云石等）的供应情况；‧接纳废水水体性质、城市下水道能容纳废水的条件，后续处理（如生物处理）对pH值的要求等。7/5/202186n5.酸、碱性废水中和法是将酸性废水和碱性废水共同引入中和池中，并在池内进行混合搅拌。中和结果，应该使废水呈中性或弱碱性。根据质量守恒原理计算酸、碱废水的混合比例或流量，并且使实际需要量略大于计算量。当酸、碱废水的流量和浓度经常变化，而且波动很大时，应该设调节池加以调节，中和反应则在中和池进行，其容积应按1.5—2.0h的废水量考虑。7/5/202187n6.药剂中和法石灰作中和剂能够处理任何浓度的酸性废水；氢氧化钙对废水杂质具有混凝作用，适用于含杂质多的酸性废水。最常采用的是石灰乳法。石灰不仅能够中和酸，同时还可以与废水中的金属盐类（如铁盐、铅盐、锌盐、铜盐等）生成沉淀。计算中和药剂的投量时，应增加与重金属化合产生沉淀的含量。7/5/202188n7.过滤中和法仅适用于含硫酸浓度不大于2—3g/L和生成易溶盐的各种酸性废水的中和处理。滤料常采用石灰石、白云石、大理石等。过滤中和时，废水中不宜有浓度过高的重金属离子或惰性物质，要求重金属离子含量小于50mg/L，以免在滤料表面生成覆盖物，使滤料失效。含HF的废水中和过滤时，因CaF2溶解度很小，要求HF浓度小于300mg/L。如浓度超过限值，宜采用石灰乳进行中和。过滤中和法的优点是操作管理简单，出水pH值较稳定，不影响环境卫生，沉渣少，一般少于废水体积的0.1%；缺点是进水酸的浓度受到限制。7/5/202189n8.碱性废水的中和处理（1）药剂中和，通常采用93%—96%的工业浓硫酸。若处理水量较小时，可用盐酸中和。在投加酸之前，一般先将酸稀释成10%左右，然后按设计要求的投量经计量泵计量后加入。酸稀释时应考虑腐蚀。（2）烟道气中和。烟道气中含有CO2和SO2，溶于水中形成H2CO3、H2SO3，可中和碱性废水。用烟道气中和的方法有两种，一是将碱性废水作为湿式除尘器的喷淋水，另一种是使烟道气通过碱性废水。优点：处理效果良好；以废治废；经济缺点：会使处理后的废水中悬浮物含量增加，硫化物和色度增加。7/5/202190n9.中和设备和装置（1）酸碱废水相互中和的设施•当水质水量变化较小，或废水缓冲能力较大时，可不单独设中和池，而在集水井或管道内进行连续流式混合；•当水质水量变化不大，废水也有一定缓冲能力时，应单设连续流式中和池；•当水质水量变化较大，且水量较小时，应采用间歇流式中和池。每池的有效容积可按废水排放周期中的废水量计算。一般至少设两座，以便交替使用。（2）药剂中和处理设备设施•中和剂制备设施，投药有干投、湿投两种方法。7/5/202191n（3）过滤中和法的设备设施•普通中和滤池：由于滤速低（小于1.4MM/S），滤料粒径大（3—8CM），当进水硫酸浓度较大时，极易在滤料表面结垢而且不宜冲掉，阻碍中和反应。目前已很少采用。•升流式膨胀中和滤池：高流速（8.3—19.4MM/S），小粒径（0.5—3MM），水流由下向上流动，加上产生的CO2气体的作用，使滤料相互碰撞摩擦，表面不断更新，处理效果良好。分为：恒速滤；变速滤；滚筒过滤。7/5/202192n二、化学沉淀1.概述向废水中投加某种化学物质，使它和水中某些溶解物质产生反应，生成难溶于水的盐类沉淀下来，从而降低水中这些溶解物质的含量。这种方法称为水处理中的化学沉淀法。化学沉淀法经常用于处理含汞、铅、铜、锌、六价铬、硫、氰、氟、砷等有毒化合物的废水。根据使用的沉淀剂的不同，通常使用的化学沉淀法主要有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉淀法和钡盐沉淀法等。7/5/202193n2原理从普通化学得知，水中的难溶盐类服从溶度积原则，即在一定温度下，在含有难溶盐MmNn（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，称为溶度积常数，记为LMmNn：上式对各种难溶盐都应成立。而当[Mn+]m[Nm-]n＞LMmNn时，溶液呈过饱和，超过饱和那部分溶质将析出沉淀，直到符合LMmNn=[Mn+]m[Nm-]n时为止；如果[Mn+]m[Nm-]n＜LMmNn，溶液不饱和，难溶盐将还可以继续溶解，也直到符合LMmNn＝[Mn+]m[Nm-]n时为止。7/5/202194n3氢氧化物沉淀法采用氢氧化物作沉淀剂使工业废水中的许多重金属离子生成氢氧化物沉淀而得以去除，这种方法一般称作氢氧化物沉淀法。氢氧化物沉淀与pH值有很大的关系，金属氢氧化物的生成条件和存在状态与溶液的pH值有直接关系。此外，有些金属如Zn、Pb、Cr、Al等的氢氧化物为两性化合物，如pH值过高，它们会重新溶解。如：7/5/202195n（4）硫化物沉淀法工业废水中的许多重金属离子可以形成硫化物沉淀而得以去除。由于大多数金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的要小得多，采用硫化物可使重金属得到较完全的去除。硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化氢、硫化钠、硫化钾等。重金属离子的浓度和pH有关，随着pH值增加而降低。虽然硫化物法比氢氧化物法可更完全地去除重金属离子，但是由于它的处理费用较高，硫化物沉淀困难，常常需要投加凝聚剂以加强去除效果，因此，采用得并不广泛，有时仅作为氢氧化物沉淀法的补充方法使用。此外，在使用过程中还应注意避免造成硫化物的二次污染问题。7/5/202196n（5）碳酸盐沉淀法金属离子的碳酸盐的溶度积很小，对于高浓度的重金属废水，可以用投加碳酸钠的方法加以回收。如：①含锌废水：某些化工厂排出的废水中含锌离子，若不进行处理将污染环境。用碳酸钠与之反应，生成碳酸锌沉淀。沉渣用清水漂洗后，再经真空抽滤筒抽干，可以回收或回用生产。其化学反应如下：7/5/202197n②含铜废水：某些含铜工业废水也可以采用碳酸盐沉淀法回收，对于其沉淀下来的铜，一般还应进一步回收利用。③含铅废水：对于某些含铅工业废水利用碳酸盐沉淀法处理，对于其沉淀下来的废渣，应该送固体废物处理中心或在本单位进行无害化处理，以保证不对环境造成二次污染。反应式为：Pb2++CO32-→PbCO3↓7/5/202198n（6）钡盐沉淀法主要用于处理含六价铬的废水。沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。以碳酸钡为例：BaCO3+CrO42-⇌BaCrO4↓+CO32-为了提高除铬效果，应投加过量的碳酸钡，反应时间应保持25—30min。投加过量的碳酸钡会使出水中含有一定数量的残钡。在回用前可用石膏法去除：CaSO4+Ba2+⇌BaSO4↓+Ca2+7/5/202199n（7）铁氧体沉淀法废水+硫酸亚铁+碱→铁氧体晶粒↾空气思考题：针对废水中的重金属设计相应的处理流程。7/5/2021100n三、药剂氧化还原1概述定义：氧化还原法：利用溶解于废水中的有毒物质，在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它转化为无毒无害的新物质的方法。目的：剧毒或有毒→无毒、低毒常用的氧化剂：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、三氯化铁等；常用的还原剂：硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。7/5/2021101n2药剂氧化法定义：向废水中投加氧化剂，氧化废水中的有毒有害物质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法。作用：主要去除废水中的氰化物、硫化物、酸、醇、油类污染物及脱色、脱嗅、杀菌等。例：含氰废水时，氰化钠、氰化钾易析出CN—(剧毒）加入氧化剂后转化为络合物，不易析出CN—，表现为较低的毒性。7/5/2021102n3药剂还原法定义：向废水中投加还原剂，氧化废水中的有毒有害物质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法。作用：主要处理含铬、含汞废水。例一：硫酸亚铁石灰法除铬废水中的六价铬主要以两种形式存在：铬酸根CrO42-和重铬酸根CrO72-在水中：2CrO42-+2H+⇄CrO72-+H2OpH≤4时，主要以CrO72-存在投加硫酸亚铁时：Cr6+⇁Cr3+（还原）Fe2+⇁Fe3+(氧化)在投加石灰，使pH为7.5-9.0可以生成Cr(OH)3⇂+Fe(OH)3⇂7/5/2021103n三、臭氧氧化1、臭氧性质氧化能力：强氧化剂，仅次于氟，比氧、氯都高。溶解度：与压力成正比（符合亨利定律）。分解：在空气中会自行分解。毒性和腐蚀性：除金和铂外所有金属都有腐蚀性。但不含碳的铬铁合金不受腐蚀，用来制造设备。2、臭氧的制备无声放电；放射法；紫外线辐射法；等离子射流法。7/5/2021104n3、臭氧接触反应设备一般根据臭氧化空气与水的接触方式分为：气泡式（应用较多）：水膜式；水滴式4尾气处理活性碳法：2C+O3⇀CO2+CO药剂法:亚铁盐等使其还原；氢氧化钠使其分解燃烧法：在3000℃以上立即分解。7/5/2021105n5、臭氧废水处理系统的设计（1）发生器臭氧需要量：Qo3=1.06QC(g/h)Q:处理废水量，m3/hC:臭氧投量。通过试验确定(2)臭氧接触反应器容积计算：V=QT/60(3)气源冷却和除尘设备选择合适的冷凝器。（4）干燥器7/5/2021106n6、具体应用印染废水处理：主要脱色。含氰废水处理；含酚废水处理。7、优缺点：优点（1）对除臭、脱色、杀菌去除有机物和无机物有显著效果。（2）不产生二次污染。（3）制备臭氧的电和空气不需储存和运输（4）不产生污泥。缺点；造价高，处理成本高。7/5/2021107n四、二氧化氯氧化法1、性质：黄色略带辛辣的气体。在水溶液中无害，具有强大的脱色和漂白功能。2、作用：主要杀菌，常用于医院废水处理，（最早用液氯，现用二氧化氯替代）3、制造：用氯或盐酸与次氯酸钠反应制造；二氧化氯协同发生器。7/5/2021108n五、光氧化法是工业废水处理的新技术，可以解决有毒害但无法生物降解的物质。1、类型：（1）光激化氧化法以臭氧、过氧化氢、氧和空气作为氧化剂，将氧化作用和光化学辐射相结合，产生氧化能力很强的自由基。（2）光催化氧化法在水溶液中加入一定量的半导体催化剂，在紫外线辐射下产生强氧化能力的自由基。7/5/2021109n2、光化学反应器的设计目前成品市场较少（1）紫外光源的选择选取对水处理最有效的波段范围。（2）水的紫外光吸收系数和穿透深度吸收系数：只有水吸收光时，才能进行光化学反应。穿透深度：紫外光在水中透射时，受水质和水深因素的影响。3、光强和剂量光强：功率的大小。剂量：作用在单位面积上的能量。7/5/2021110n六、电解法1、定义利用电解的原理，使污染物质在电解过程中沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体来处理废水的方法叫电解法。2、电解槽的结构形式(1)回流式（P507)优点：水流沿极板折流前进，流程长，有利于离子扩散，电解槽容积利用率高。缺点：施工和检修困难。7/5/2021111n（2）翻腾式极板悬挂，水流顺着板面前进，减少漏电。3、电解处理法的作用（1）氧化作用电解产生O2，可以对氧化有机物和无机物。（2）还原作用电解产生H2，可以还原某些物质，如脱色。（3）混凝作用失去电子的金属离子易水解生成羟基络合物。（4）浮选作用产生气体，以微气泡形式逸出，使杂质上浮。7/5/2021112n第四部分、工业废水的物理化学处理一、混凝1概述混凝可去除的颗粒大小为胶体及部分细小的悬浮物。混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。7/5/2021113n2、胶体的性质（1）稳定性动力学稳定性：布朗运动强，对抗重力影响的能力强聚集稳定性：胶体带电相斥其中聚集稳定性对胶体稳定性的影响起到关键的作用。（2）胶体的双电层结构胶核表面有负电荷，可吸附水中的正离子，与之平衡。在靠近胶核表面的一层内，因吸力较大正电离子紧密地吸附在胶核表面上，故称为吸附层。厚度较薄较固定，不随外界的条件（水温）变化而变化。在吸附层之外，还有一层正电离子，在此范围内静电吸力因屏蔽作用而减弱，且受水分子热运动的干扰，鼓层内的正电离子与胶核的结合力较为松弛，离子扩散游动在吸附层之外，称为扩散层。7/5/2021114n7/5/2021115n3混凝的机理混凝：包括凝聚（Coagulation）、絮凝（Flocculation）几种作用机理：（1）、压缩双电层：压缩双电层――电位――稳定性――凝聚（2）、电性中和，又称吸附－电性中和这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低电位。（3）、吸附桥连微粒搭桥联结成为一个个絮凝体（4）网捕或卷扫金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕7/5/2021116n4混凝过程由铝盐的混凝过程总结出以下特点：凝聚（coagulation）带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和――电位――脱稳――凝聚特点：剧烈搅拌，瞬间完成在混合设备中完成絮凝（flocculation）高聚合物的吸附架桥脱稳胶粒――生长成大矾花d=0.6-1.2mm特点：需要一定时间，搅拌从强弱在絮凝中设备完成7/5/2021117n5混凝影响因素主要因素：废水的胶体杂质浓度、pH值、水温及共存杂质等。（1）、水温低温，混凝效果差，原因是因为：无机盐水解吸热；温度降低，粘度升高――布朗运动减弱；胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚对策：提高投药量、添加高分子助凝剂（2）、pH及碱度视混凝剂品种而异。无机盐水解，造成pH下降，影响水解产物形态。根据水质、去除对象，最佳pH范围也不同。需碱度来调整pH，碱度不够时需要投加石灰。7/5/2021118n（3）、混凝剂的种类和加量种类的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的种类、性质和浓度。（4）搅拌强度和搅拌时间混凝澄清的工艺过程可分为混合、反应和絮体分离三个阶段。混合和反应阶段都需要搅拌。混合强度大，时间短；反应强度小，时间长。7/5/2021119n6混凝剂和助凝剂（1）、混凝剂：不少于200－300种。无机：铝系：适宜pH：5.5~8；硫酸铝，明矾，聚合氯化铝（PAC），聚合硫酸铝（PAS）铁系：适宜pH：5~11，但腐蚀性强；三氯化铁，硫酸亚铁，硫酸铁（国内生产少），聚合硫酸铁，聚合氯化铁有机：人工合成：阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物，国外开始增多，国内尚少；阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）；非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）；天然：淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等；微生物絮凝剂7/5/2021120n发展方向：复合型无机或有机高分子絮凝剂：如铁铝复合、聚合铝硅/铁硅、无机－有机复合高分子絮凝剂：阳离子有机化合物天然改性高分子絮凝剂：无毒易降解，如甲壳素等多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻微生物絮凝剂7/5/2021121n（2）、助凝剂可以参加混凝，也可不参加混凝。a．酸碱类：调整水的pH，如石灰、硫酸等b．加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸（SiO2nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂c．氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投加Cl2、O3等7/5/2021122n8、工业废水处理中混凝的应用给水中，以地表水为水源时应用较多，主要去除浊度和细菌。经混凝沉淀后浊度一般小于10度。印染废水处理：适用于含颜料、分散染料、水溶性分子量较大的等染料废水处理。可以单独用无机混凝剂，也可和有机高分子絮凝剂联用。例：某针织厂废水TOC为50－60mg/L，pH值为7.5。采用PAC混凝剂，投加量为140mg/L时，TOC去除率为68％。例：云南省某针织厂染色废水，含直接染料、活性染料PAC0.05-0.1%原水混凝沉淀消毒7/5/2021123n含油废水处理：乳化油颗粒小、表面带电荷，加混凝剂，压缩双电层。通常采用混凝气浮工艺。例：兰州炼油厂废水加PAC采用二级气浮原水含油50-100mg/L投加PAC50mg/L一级气浮出水，油20－30mg/LPAC30mg/L二级气浮出水，油15－20mg/L肉类加工厂废水处理：例：某肉类加工厂屠宰废水COD为670mg/L，用聚合硫酸铁处理后，COD去除率在77％以上。混凝优点：上马快、投资省、效果好，但运转费高，沉渣多7/5/2021124n酒仙桥污水深度处理厂采用“老三段”（混凝、沉淀和消毒）处理工艺。污水处理厂二级出水首先经过链板回转式格栅机截留杂物，然后由泵提升至机械加速澄清池，在该池入口处投加聚凝剂（聚合氯化铝）、絮凝剂（聚丙烯酰胺）并加氯进行一次消毒，机械加速沉清池出水经过快速滤池过滤进一步截留水中细小杂质后进入清水池，在清水池入口处加氯进行二次消毒，最后由输水泵提升到中水管网向用户供水7/5/2021125n二.气浮（一）概述1.基本概念气浮处理法就是向废水中通人空气，并以微小气泡形式从水中析出成为载体，使废水中的乳化油、微小悬浮颗粒等污染物质粘附在气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成泡沫一气、水、颗粒（油）三相混合体，通过收集泡沫或浮渣达到分离杂质、净化废水的目的。2.具体过程：通入空气→产生微细气泡→SS附着在气泡上→上浮3.基本条件气泡、不溶性悬浮质、粘附4.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7/5/2021126n二.气浮（二）基本原理1.空气的溶解、释放及气泡性质溶解：空气在水中的传质速率受液膜阻力所控制，提高溶气速率，必须要增大液相流速和紊动程度来减薄液膜厚度和增大液相总传质系数。采用高效填料溶气罐。释放释放器内完成，获得性质良好的细微气泡气泡性质气泡直径气泡密度气泡均匀性气泡稳定时间7/5/2021127n二.气浮（二）基本原理2.悬浮粒子与气泡的粘附表面性质：疏水性粒子容易与气泡粘附，而亲水性粒子则不易与气泡粘附，亲水性愈强，粘附就愈困难。可用浮选法。表面张力—界面能—润湿性—接触角7/5/2021128n二.气浮（二）基本原理3.浮选剂包括捕收剂、调整剂、起泡剂等。大多数是链状有机表面活性剂，主要特征是分子结构的不对称性。4.乳化和破乳破坏油粒周围的保护膜，使油水分离。物理法：高压静电、震荡、高速离心、加热冷冻化学法：投加酸类、盐类、混凝剂以及各种专用有机高分子破乳剂7/5/2021129n（三）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，最常用的为后者，其分为全溶气、部分溶气及部分溶气回流三种流程。D、生化气气浮法：生物产气，化学产气等7/5/2021130n加压溶气气浮根据废水中所含悬浮物的种类、性质、处理水净化程度和加压方式的不同，基本流程有以下三种。（1）全流程溶气气浮法（2）部分溶气气浮法（3）部分回流溶气气浮法全流程溶气气浮法全流程溶气气浮法是将全部废水用水泵加压，在泵前或泵后注入空气。在溶气罐内，空气溶解于废水中，然后通过减压阀将废水送人气浮池。废水中形成许多小气泡粘附废水中的乳化油或悬浮物而逸出水面，在水面上形成浮渣。用刮板将浮渣连排入浮渣槽,经浮渣管排出池外,处理后的废水通过溢流堰和出水管排出。全流程溶气气浮法的优点：①溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会；②在处理水量相同的条件下，它较部分回流溶气气浮法所需的气浮池小，从而减少了基建投资。但由于全部废水经过压力泵，所以增加了含油废水的乳化程度，而且所需的压力泵和溶气罐均较其他两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。7/5/2021131n部分溶气气浮法部分溶气气浮法是取部分废水加压和溶气，其余废水直接进入气浮池并在气浮池中与溶气废水混合。其特点为：①较全流程溶气气浮法所需的压力泵小，故动力消耗低；②压力泵所造成的乳化油量较全流程溶气气浮法低：③气浮池的大小与全流程溶气气浮法相同，但较部分回流溶气气浮法小。部分回流溶气气浮法部分回流溶气气浮法是取一部分除油后出水回流进行加压和溶气，减压后直接进入气浮池，与来自絮凝池的含油废水混合和气浮。回流量一般为含油废水的25％～100％。其特点为：①加压的水量少，动力消耗省；②气浮过程中不促进乳化；③矾花形成好，出水中絮凝也少；④气浮池的容积较前两种流程大。7/5/2021132n主要工艺流程压力溶气气浮法工艺主要由三部分组成，即压力溶气系统、溶气释放系统及气浮分离系统。（A）压力溶气系统。它包括水泵、空压机、压力溶气罐及其它附属设备。其中压力溶气罐是影响溶气效果的关键设备。（B）溶气释放系统。它一般是由释放器（或穿孔管、减压阀）及溶气水管路所组成。溶气释放器的功能是将压力溶气水通过消能、减压，使溶入水中的气体以微气泡的形式释放出来，并能迅速而均匀地与水中杂质相粘附。（C）气浮分离系统。它一般可分为三种类型即平流式、竖流式及综合式。其功能是确保一定的容积与池的表面积，使微气泡群与水中絮凝体充分混合、接触、粘附，以保证带气絮凝体与清水分离。7/5/2021133n4气浮法在废水处理中的应用含油废水（石油化工、机械加工、食品工业废水等）：悬浮油（>10,隔油池）；乳化油（<10,一般0.1-2气浮）溶解性。造纸厂白水回收纤维；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）7/5/2021134n三、吸附水处理的吸附法是指利用具有吸附能力的多孔性物质去除水体中微量溶解性杂质的一种处理工艺。1.吸附本质（1）概念吸附是一种或几种物质（称为吸附质）在另一种物质（称为吸附剂）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7/5/2021135n（2）原理：吸附剂表面上的分子受力不均衡,存在剩余力场（即具有表面能）。根据热力学第二定律，这种能力有自动变小的趋势。当溶液中的吸附质达到吸附剂表面时，致使界面上的分子受力变得均衡一些，从而降低了这种表面能。这就是吸附过程自动发生的一种推动力。因此吸附的本质是物质从液相（或气相）到固相表面的一种传质现象。7/5/2021136n2.吸附类型根据吸附剂表面吸附力的不同，吸附可分为以下物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型：1）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。·可形成单分子吸附层或多分子吸附层7/5/2021137n2）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。3）离子交换吸附静电引力引起的，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。·离子水化半径越小，越易被吸附。7/5/2021138n实际过程中物理和化学吸附是主要的，比较如下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，83.7-18.7kj/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7/5/2021139n3.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。（1）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（2）活性炭的构造吸附作用主要发生在细孔表面。比表面积：每克吸附剂具有的总表面积。可达500-1700m2/g吸附量除与比表面积有关外，还于细孔的构造和分布有关。7/5/2021140n它的孔隙分为三类：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。7/5/2021141n（3）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。活性炭的吸附中心点有两类：物理吸附活性点：数量很多，没有极性，是构成活性炭吸附能力的主体部分；化学吸附活性点：具有专属反应性能的含氧官能团，如羧基、羟基、羰基等。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。7/5/2021142n（4）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；粒状活性炭成本较高，但操作管理和再生容易。7/5/2021143n4.等温吸附规律—平衡吸附模型1）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→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，q=V(C0-C)/W(g/g)V：废水容积、W：活性炭投量C：吸附平衡时，溶液中溶质浓度增加W→C和q发生变化7/5/2021144n2）吸附等温线与等温式A、弗兰德利希(Freundlich)吸附等温式（经验公式）（Ⅰ型）q=KC1/nlgq=lgK+1/nlgC(k、n为经验常数）1/n越小，吸附性能越好。一般认为1/n=0.1–0.5时容易吸附;1/n大于2时难于吸附。B、朗谬尔（Langmuir）吸附等温式（Ⅰ型）q=abC/(1+aC)通过动力学观点，推导出的单分子吸附公式。C、BET式（Ⅱ型）表示吸附剂上有多层被吸附的吸附模式，各层的吸附符合朗谬尔吸附单分子吸附公式。吸附量是选择吸附剂和设计吸附设备的重要数据。吸附量的大小决定吸附剂再生周期的长短。因此，需要研究吸附剂的吸附等温线。7/5/2021145n5、吸附速度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⇁吸附设备的容积小吸附速度决定于吸附过程：1）吸附质在吸附剂表面液相界膜内的迁移速度。（膜扩散）2）吸附质在吸附剂颗粒空隙内的扩散速度。（孔隙扩散）3）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孔隙扩散速度控制。液膜扩散速度的影响因素：溶液浓度、吸附剂的表面积、颗粒直径、溶液与颗粒间的相对运动速度等；孔隙扩散速度的影响因素：吸附剂孔隙的大小及结构、吸附质颗粒大小及结构等。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。7/5/2021146n6.影响吸附的因素主要有内因和外因两个方面：1）内因因素有：A、吸附剂的物理化学性质：种类；比表面积；表面能；表面化学特性；孔隙尺寸等B、吸附质的物理化学性质：溶解度；极性；分子量；溶质浓度；空间结构等2）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。7/5/2021147n7.吸附操作方式静态间歇式：搅拌⇁平衡⇁沉淀（过滤等）动态连续式：应用多1）吸附设备：固定床：根据水流分为降流式、升流式移动床：可充分利用吸附容量，水头损失小。流化床：吸附剂在塔内处于膨胀状态或流化状态。适合处理悬浮物较高的废水。7/5/2021148n2）固定床吸附柱的工作规律：穿透曲线当缺乏设计资料时，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：1.解释穿透曲线？2.什么是穿透点？3.什么是吸附终点？4.为什么穿透点和吸附终点还有一段距离？5.如何充分利用吸附容量？7/5/2021149n8.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：1）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（700-1000度）-冷却2）药剂再生法：酸碱、有机溶剂3）化学氧化法：湿式氧化、臭氧4）生物再生法：利用微生物作用7/5/2021150n9.吸附法在废水处理中的应用处理程度高、应用范围广、适应性强、可以再生重复使用。如：1.含汞废水—反应池—沉淀池—吸附池1—吸附池2—排放2.炼油厂废水—隔油—气浮—生化—砂滤—活性炭吸附池7/5/2021151n四、离子交换离子交换法是利用固相离子交换剂功能基团所带的可交换离子，与接触交换剂的溶液中相同电性的离子进行交换反应，以达到离子的置换、分离、去除、浓缩等目的。1.离子交换剂（1）离子交换剂的分类，组成及结构*分类：无机和有机*结构：不溶性树脂母体和活性基团*如何制造树脂？直接聚会有机电解质先聚合单体有机物，然后在聚合物上接入活性基因7/5/2021152n（2）离子交换树脂的命名和型号离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称大孔型树脂，在全名称前加“大孔”。分类属酸性的应在名称前加“阳”，分类属碱性的，在名称前加“阴”。如，大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。离子交换产品的型号以三位阿拉伯数字组成，第一位数字代表产品的分类，第二位数字代表骨架的差异，第三位数字为顺序号用以区别基因、交联剂等的差异。第一、第二位数字的意义，见表大孔树脂在型号前加“D”，凝胶型树脂的交联度值可在型号后用“×”号连接阿拉伯数字表示。如011×7，表示强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，其交联度为7。7/5/2021153n（3）离子交换树脂的性能*树脂的交换选择性离子交换树脂对水溶液或废水中某种离子优先交换的性能，称为树脂的交换选择性，简称选择性。*离子交换树脂的交换容量离子交换树脂交换能力的大小以交换容易来衡量，它表示树脂所能吸着（交换）的交换离子数量。全交换容量（总交换容量）：指离子交换树脂内全部可交换的活性基团的数量。平衡交换容量：指在一定的外界溶液条件下，交换反应达到平衡状态时，交换树脂所能交换的离子数量。工作交换容量：或称实际交换容量，是指在某一指定的应用条件下树脂表现出来的交换容量。因此：全交换容量＞平衡交换容量＞工作交换容量*树脂的溶胀性*树脂的物理与化学稳定性*粒度、密度7/5/2021154n2.离子交换工艺过程及设备（1）离子交换工艺过程过滤—反洗—再生—清洗*过滤阶段：*反洗阶段：*再生阶段：推动力：离子浓度差用量：2-3倍再生程度：60%-80%以下*清洗阶段：（2）离子交换设备固定床、移动床、流动床7/5/2021155n7/5/2021156n第十四章工业废水的生物处理一、概述1.废水生物处理的定义是通过微生物的新陈代谢作用,将废水中有机物的一部分转化为微生物的细胞物质,另一部分转化为比较稳定的化学物质(无机物或简单有机物)的方法。2.生物处理的三大要素作用者：微生物——细菌；作用对象：有机物、无机物等；条件：最基本的条件是供氧情况，即氧的传递速率。7/5/2021157n3.好氧生物处理好氧生物处理时，一部分被微生物吸收的有机物氧化分解成简单无机物，同时释放出能量，作为微生物自身生命活动的能源。另一部分有机物则作为其生长繁殖所需要的构造物质，合成新的原生质。这种氧化分解和同化合成过程可以用下列生化反应表示。1）有机物的氧化分解（有氧呼吸）：7/5/2021158n2）原生质的同化合成（以氨为氮源）：3）原生质的氧化分解（内源呼吸）：7/5/2021159n7/5/2021160n4.厌氧生物处理7/5/2021161n5、好氧生物处理与厌氧生物处理的区别（1）起作用的微生物群种不同（2）产物不同（3）反应速度不同好氧分解——提供O2作H的受体，有机物转化速度快，用较小设备处理较多的水。厌氧分解——不需供O2，无O2作H的受体，转化速度慢，效率低，时间长，副产物多。（4）对环境条件要求不同好氧生物处理要求充足供氧，对其它环境条件要求不太严格；厌氧生物处理要求绝对厌氧环境，对其它环境条件（如pH值，温度等）要求甚严，一般要求有机物浓度>1000mg/l。7/5/2021162n好氧生物处理方法：普通活性污泥法；延时活性污泥法；氧化沟：SBR反应器：接触氧化池：生物滤池：生物转盘：好氧塘：厌氧生物处理方法：普通厌氧消化池：厌氧接触工艺：上流式厌氧污泥床反应器：厌氧生物滤池：厌氧流化床：厌氧生物转盘：7/5/2021163n二、活性污泥法7/5/2021164n1.活性污泥的性能指标1）混合液悬浮固体（MLSS）混合液悬浮固体是指曝气池中废水和活性污泥的混合液体的悬浮固体浓度。以MLSS（mg/l）表示混合液悬浮固体中的有机物量称为混合液体挥发性悬浮固体以MLVSS（mg/l）表示生活污水的比值为0.7左右2）污泥沉降比（SV）污泥沉降比是指曝气池混和液在100mL量筒中，静置沉降30min后，沉降污泥与混合液的体积比（%）一般城市污水的SV值在15~30%左右7/5/2021165n活性污泥的性能指标3）污泥指数（1）污泥体积指数（SVI）曝气池出口处的混合液在静置30min后，每克是悬浮固体所占的体积（mL）称为污泥体积指数（SVI）例：某曝气池污泥沉降比SV=30%，混合液悬浮固体浓度为X=3000mg/l，计算SVI7/5/2021166n活性污泥的性能指标3、污泥指数（2）污泥密度指数（SDI）曝气池混合液在静置30min后，含于100mL沉降污泥中的活性污泥悬浮固体的克数，称为污泥密度指数（SDI），它和SVI的关系为：例：某曝气池污泥沉降比SV=30%，混合液悬浮固体浓度为X=3000mg/l，计算SVI，SDI7/5/2021167n●SVI低时，沉降性能好，但吸附性能差●SVI高时，沉降性能不好，即使有良好的吸附性能，也不能很好的控制泥水分离●SVI〈100污泥的沉降性能好100〈SVI〈200污泥的沉降性能一般SVI〉200污泥的沉降性能不好　正常情况下，城市污水SVI值在50～150之间。7/5/2021168n4、影响活性污泥性能的环境因素溶解氧水温营养料有毒物质7/5/2021169n5、BOD负荷与污泥平均停留时间1、BOD负荷　　（1）污泥负荷LS指单位重量活性污泥在单位时间内所承受的有机物染物量，单位是kg（BOD5）/kg（MLSS）·d；　　（2）容积负荷LV指单位曝气池有效容积在单位时间内所承受的有机污染物量，单位是kg（BOD5）/m3·D；Lv=LsX式中S0--曝气池入流废水的BOD5浓度（kg/m3）；V--曝气区容积（m3）X--曝气池MLSS浓度（kg/m3）Q--废水流量（m3/d）。7/5/2021170n●在F/M大于等于2.2时，活性污泥微生物处于对数增长期，有机物能以最大的速率去除。●F/M约为0.5时,微生物处在增殖衰减,细菌活力小,污泥处成熟期,易形成絮体。●F/M小于0.2时，微生物进入内源呼吸期,活性低，形成絮凝体的速率剧增，溶解氧浓度增大，出现原生动物,水质好转。●所以Ls（F/M）是设计运行重要参数。t--曝气时间Se—处理出水BOD浓度（mg/l）η—BOD去除率（%）BOD负荷在0.2～0.5kg/kg·mlss·d时，SVI控制在100左右比较合适。当SVI增大时会出现污泥膨胀的现象，当BOD-SS负荷在0.17～3.07kg/kg·d范围时，Ls与SVI的关系为：7/5/2021171n6、污泥平均停留时间——污泥龄（ts）式中QW——剩余污泥排除量（m3/d）Xe——净化水的污泥浓度（mg/L）Xr——回流污泥浓度（mg/L）●ts长，吸附的有机物被氧化掉的多，需氧量就大，增加的污泥量就少；●反之，吸附的有机物被氧化的量就少，曝气时间短，增加污泥量少，需氧量大7/5/2021172n7、活性污泥法的运行方式●推流式——水旋流推进与气体混合由一端进入流经整个曝气池后，至池末端流出。●完全混合式——废水与回流污泥一起进入曝气池后，就立即混合均匀，对入流水质、水量、浓度等变化有较强的缓冲能力。各种活性污泥法系统1、普通活性污泥法2、渐减曝气法系统和逐级进水3、吸附再生法系统4、完全混合法5、延时曝气系统和氧化沟6、短时高效曝气法7、AB法7/5/2021173n1、普通活性污泥法优点：●一般呈推流式。池起始端易进入对数生长期。末端微生物进入内源呼吸，池的率效高。●曝气时间长，吸附量大，去除率高90－95%。●污泥颗粒大，易沉降。●污泥量少，剩余污泥量占不到回流的10%。缺点：●不适于水质变化大的水质。●长廊式供氧利用率低，能耗较高。●处理时间长，曝气4－8h7/5/2021174n2、渐减曝气法系统和逐级进水优点：●有机场分配均匀，需氧量均匀。●活性污泥浓度不均匀，前端浓，后端稀，有利于提高曝气池利用率，出流混合液浓度降低。●在相同的BOD负荷条件下，逐步曝气法的BOD容积负荷可明显增大，去除一定量的BOD，曝气池容积仅为普通法的一半，减少占地面积。缺点：●工艺复杂，运行管理要求高。●渐减曝气或多点进水管线，阀门增多。7/5/2021175n3、吸附再生法系统优点：●吸附和污泥活化（再生）分别在两个系统中进行，省去初沉池，有利于提高吸附氧化有机物的能力。有利于活性污泥的活化，缩短吸附和活化时间，吸附的曝气时间短（10—30分）。●回流污泥量大，对废水适应性大，调济平衡能力强，回流比大50—100%。缺点：●吸附时间短，处理效率低85—90%；●污泥回流量多，增加回流污泥泵的容量。7/5/2021176n4、完全混合法优点：●完全混合法进水与池内废水完全混合，营养物和需氧率都均匀，微生物接触的浓度进出水相同。故承受负荷高，污泥负荷率高于其它活性污泥法。●微生物的工作点面宽，可以在对数生长期，也可以在衰减增长期。缺点：●池结构复杂，管理要求高；●池合建一体，进出水、排泥、回流系统复杂，工艺难度大。7/5/2021177n5、延时曝气系统和氧化沟优点：●曝气时间长，负荷低，控制微生物生长在内源呼吸，排泥量少，适合于处理高浓度废水，水量少的系统；●低负荷，处理效果好，高于90—95%；●自动化程度高，管理方便。缺点：●曝气时间长，能耗高；●自动化程度高，基建投资大。7/5/2021178n7/5/2021179n7/5/2021180n6、短时高效曝气法优点：●污泥负荷在1～6kg/kg.d，污泥体积指数(SVI)在100或更低，一般不产生活泥膨胀，缓冲能力强；●剩余污泥多，但由于进行好氧消化，污泥量减小，污泥消化2d后，其上清液可回流到曝气池补充N源、P源，有利于微生物有效利用氨氮，促进NH3好气硝化，转化为NO3-；●基质BOD主要用于细胞合成，需氧量减少。缺点：●系统复杂，管理要求高；（２）基建投资高。7/5/2021181n7、AB法优点：●对有机底物去除效率高。●系统运行稳定。●有较好的脱氮除磷效果。●节能缺点：●A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生●当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除BOD55%~60%●污泥产率高7/5/2021182n●是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法，是土壤自净过程的人工化和强化；●主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物；●主要类别：生物滤池:普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等；生物转盘；生物接触氧化法；好氧生物流化床等。7/5/2021183n特点：（1）对水量、水质、水温变动适应性强；（2）处理效果好并具良好硝化功能；（3）污泥量小（约为活性污泥法的3／4）且易于固液分离；（4）动力费用省。主要形式:填充式和浸渍式填充式包括生物滤池和生物转盘浸渍式包括接触氧化法和生物流化床生物转盘：由水槽和部分浸没于污水中的旋转盘体组成的生物处理构筑物。盘体表面上生长的微生物膜反复地接触槽中污水和空气中的氧，使污水获得净化。生物接触氧化：在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气,通过生物氧化作用,将废水中的有机物氧化分解,达到净化目的。7/5/2021184n二、SBR反应器（SequencingBatchReactor)1.概述1914年英国学者——活性污泥法——效率较高——但当时自动化监控水平较低，控制阀门复杂——间歇式改为连续式——工业发展，计算机和自动控制技术发展——间歇式应用广泛。SBR工艺在设计和运行中，根据不同的水质条件、使用场合和出水要求，有更进一步的发展。7/5/2021185n1）ICEAS（IntermittentCyclicExtendedAerationSystem）——间歇式循环延时曝气活性污泥法。2）CAST（CyclicActivatedSludgeTechnology）——间歇进水周期循环式活性污泥法3）IDEA（IntermittentlyDecantedExtendedAeration）——连续进水分离式周期循环延时曝气工艺。4）CASS（CyclicActivatedSludgeSystem）——连续进水周期循环曝气活性污泥法。7/5/2021186n2.SBR工艺原理1）SBR的基本原理SBR的工作过程通常包括五个阶段，依次为：进水阶段——加入基质；反应阶段——基质降解；沉淀阶段——泥水分离；排放阶段——排上清液；闲置阶段——活性恢复。从第一次进水开始到第二次进水开始称为一个工作周期。典型的运行模式见图2-1。7/5/2021187n7/5/2021188n2）SBR的基质降解规律SBR从进水开始基质浓度逐渐增加，进水结束时达到最大，随着反应的进行，基质浓度逐渐减少。推流式活性污泥法：适用于处理易降解的工业废水和生活污水；完全混合活性污泥法：对废水流量和水质变化抵抗能力强，适于难降解有机废水的处理，不适于易降解有机废水的处理，因为在完全混合条件下，丝状菌易于生长繁殖而导致活性污泥膨胀；生物选择器——完全混合式活性污泥法：对易于生物降解的有机废水，在完全混合曝气池前设生物选择器可抑制丝状菌生长，生物选择器可分为好氧、缺氧和厌氧三种。7/5/2021189n3）SBR的污泥特性SBR的生物种群演变：SBR防止污泥膨胀：4）SBR的体积优势在基质去除率超过一定值时，SBR的体积总比完全混合反应器节省。同时SBR系统不需要二沉池，其体积优势更加明显。7/5/2021190n3.SBR工艺的操作过程SBR污水生物处理工艺的整个处理过程实际上是在一个反应器内进行的。它包括进水期、反应期、沉淀期、排水期和闲置期等五个操作过程。1）进水期：根据开始曝气的时间与充水过程时序的不同，可分为三种不同的曝气方式：一是非限量曝气——一边充水一边曝气；二是限量曝气——充水完毕后再开始曝气；三是半限量曝气——在充水阶段的后期开始曝气。2）反应期：3）沉淀期：4）排水排泥期：5）闲置期：7/5/2021191n4.SBR工艺的运行方式根据所处理污水的性质及水量大小的不同，选择不同的运行方式。（1）BOD去除为目的的运行方式。见图3-6。（2）以脱氮除磷为目的的运行方式。见图3-7。7/5/2021192n7/5/2021193n5.SBR工艺的主要性能特点1）工艺简单，调节池容积小或可不设调节池，不设二次沉淀池，无污泥回流；2）投资省，占地少，运行费用低；3）反应过程基质浓度梯度大，反应推动力大，处理效果高；4）耐有机负荷和有毒物负荷冲击能力强，运行方式灵活，静止沉淀，出水水质好；5）厌氧（缺氧）和好氧过程交替发生，泥龄短且活性高，同时脱氮除磷。7/5/2021194n6.SBR的主要技术特征1）运行上的间歇性：2）运行上的时序性：3）运行过程的非稳定性：4）溶解氧周期性变化：7/5/2021195n7.技术参数的确定1）运行周期（T）的确定：SBR的运行周期由充水时间、反应时间、沉淀时间、排水排泥时间和闲置时间来确定的。SBR的运行周期一般为10—16h。2）反应器容积的设计：对于限量曝气方式：7/5/2021196n7/5/2021197n对于非限量曝气方式：7/5/2021198n3）污水贮存池最小容积的设计：4）SBR反应器进水流量的设计：7/5/2021199n5）排水系统的设计：排水装置分为三种：一是潜水泵单点或多点排水——电耗大且容易吸出沉淀污泥；二是池端（侧）多点固定阀门排水，由上自下开启阀门——操作不方便，排水容易带泥；三是浮子式软管排水——易在排水初期带泥。理想的排水装置应满足以下几个条件：一是单位时间内出水量大，流速小，不会使沉淀污泥重新翻起；二是集水口随水位下降，排水期间始终保持反应当中的静止沉淀状态；三是排水设备坚固耐用且排水量可无级调控，自动化程度高。7/5/2021200n8.SBR设计和应用中应注意的问题1）水量平衡：2）控制方式的选择：3）曝气方式的选择：4）排水方式的选择：5）其他问题：浮渣和沉渣的排除方法；排水比的确定；雨季对池内水位的影响及控制；排泥时机及泥龄控制；反应池的长宽比；SBR间断进水、间断排水与前处理及后处理构筑物的高程及水量匹配问题；SBR处理工业废水时，曝气时间最好通过实验确定，对一些难度较大的工业废水，SBR最好与厌氧或物化工艺结合使用。7/5/2021201n9.SBR工艺的运行控制要点1）充水时间的控制：2）曝气方式的选择：3）污泥沉降性能的控制：4）运行周期的合理确定：10.SBR工艺的设备和装置1）鼓风设备:SBR工艺多采用鼓风曝气系统。2）曝气装置:SBR工艺常用的曝气设备是微孔曝气器。3）滗水器:滗水器是一种能随水位变化而可调节的出水堰。4）水下推进器:主要作用是搅拌和推流.5）溶解氧（DO）自动连续快速在线分析仪6）COD（TOD）自动连续快速在线分析仪7）自动控制系统7/5/2021202n11.SBR在工业废水中的应用1）水解酸化+SBR工艺处理屠宰废水2）射流曝气SBR工艺处理屠宰废水3）混凝沉淀+SBR+气浮工艺处理制革废水4）SBR工艺处理白酒生产废水7/5/2021203n二、UASB反应器(upflowanaerobicsludgeblanket)1.概述上流式厌氧污泥床反应器，简称UASB反应器，是由荷兰的G.Lettinga等人在20世纪70年代初研制开发的。污泥床反应器内没有载体，是一种悬浮生长型的消化器。由反应区、沉淀区和气室三部分组成。在反应器的底部是浓度较高的污泥层，称污泥床，在污泥床上部是浓度较低的悬浮污泥层，通常把污泥层和悬浮层统称为反应区，在反应区上部设有气、液、固三相分离器。7/5/2021204n2.UASB反应器的基本构造和工作原理1）特征与基本构造（1）特征在反应器上部设置气、固、液三相分离器，下部为污泥悬浮层区和污泥区，废水从反应器底部流入，向上流至反应器顶部流出。主要有两种类型：一类是周边出水、顶部出沼气的构造型式（如型式a）；另一种类型是周边沼气、顶部出水的构造型式（如b、c、d三种型式）。如图10-1。7/5/2021205n7/5/2021206n（2）UASB反应器的基本构造主要包括以下几个部分：①进水配水水系统均匀布水，且有水力搅拌作用。②反应区包括污泥床区和污泥悬浮层区。有机物在这里降解，同时产生沼气。③三相分离器由沉淀区、回流缝和气封组成。（进行气、固、液三相分离）④气室也称集气罩，收集沼气。⑤出水系统均匀收集出水。⑥排泥系统和浮渣清除系统7/5/2021207n2）UASB的特点①床内生物量多20-30g/l②容积负荷率高一般可以达到10kgCOD/m3.d③设备不需充填填料，不需设置搅拌装置（为什么？），便于管理。7/5/2021208n3）颗粒污泥形成的机理几种假设：晶核假说，类似于结晶；电中和作用；胞外多聚物架桥作用。主要掌握：UASB反应器的最大特点：就是在反应器内实现污泥颗粒化，从而具有良好的沉降性能。7/5/2021209n3.UASB反应器的工艺设计要求1）UASB反应器的结构要求上流式厌氧污泥床的池形有圆形、方形、矩形。小型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形，大型装置为便于设置气、液、固三相分离器，则一般为矩形，高度一般为3~8m，其中污泥床1~2m，污泥悬浮层2~4m，多用钢结构或钢筋混凝土结构，三相分离器可由多个单元组合而成。7/5/2021210n2）进水系统的设计要求A、进水装置的设计使分配到各点的流量相同，确保单位面积的进水量基本相同，防止发生短路等现象；B、很容易观察进水管的堵塞，当堵塞发现后，必须很容易被清除；C、应尽可能的满足污泥床水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合，防止局部产生酸化现象。7/5/2021211n3）三相分离器的设计要求三相分离器应满足以下条件：（1）沉淀区斜壁角度约50°，使沉淀在斜底上的污泥不积聚，尽快滑回反应区内；（2）沉淀区的表面负荷应在0.7m3/m2.h以下，混合液进入沉淀区前，通过入流孔道（缝隙）的流速不大于2m/h；（3）应防止气泡进入沉淀区影响沉淀；（4）应防止气室产生大量泡沫；并控制好气室的高度，防止浮渣堵塞出气管，保证气室出气管畅通无阻。7/5/2021212n7/5/2021213n沉淀室的设计：7/5/2021214n气流分离器的设计：7/5/2021215n4.上流式厌氧污泥床反应器的特点：（1）反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为30~40g/L，其中底部污泥床污泥浓度60~80g/L，污泥悬浮层污泥浓度5~7g/L；（2）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，COD容积负荷一般为10~20kg（COD）/m3.d；（3）反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动的流到反应区，一般无污泥回流设备；（4）无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用本身产生的沼气和进水来搅动；（5）污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题。7/5/2021216n5.UASB反应器的启动和操作：1）UASB反应器的初次启动：A、种泥B、启动过程的操作模式C、废水特征D、环境因素2）.UASB反应器出水循环的应用要点：3）.当负荷上升到2kgCOD/（m3.d）后促进颗粒化形成的启动操作要点：4）UASB反应器的二次启动过程可能出现的问题：7/5/2021217n1、为使废水充分混合和避免悬浮物沉淀，调节池需安装（），其分为（）、（）、（）三种类型。2、衡量离心设备分离性能的基本参数是（），据此可将离心机分类为（）、（）、（）。3、当水质水量变化较小或后续处理对PH要求较宽时，中和设备可不选用（）而选用（）进行连续混合反应。4、中和方法有（）、（）、（）3种，其中（）仅用于酸性废水的中和处理。5、相对于恒速膨胀滤池，变速膨胀滤池有什么优点？6、含铬废水目前为止有几种处理方法？分别阐述其原理。7、水处理中多采用（）法来制备臭氧，其原理是（）。8、臭氧氧化法的尾气如何处理？比较其优缺点。9、分解电压产生的原因是什么？10、相对于单极性，双极性电解槽有什么优点？11、电解法处理废水过程中，阳极通常会产生什么问题？如何避免或减少其影响？12、为什么会产生浓差极化现象？如何减少这种现象的影响？13、含氰废水有哪些处理方法？阐述其原理。14、电解法处理含铬废水的优缺点是什么?15、在水处理实践中，应当考虑哪些因素选择适宜的氧化剂或还原剂？7/5/2021218