废水处理技术概述资料课件 41页

根据处理机理，废水处理方法(四种)：物理法化学法生物法根据对废水不同净化要求，废水处理分为（三级）一级处理三级处理（深度处理）二级处理物理化学法n一级处理主要去除废水中呈悬浮状态的污染物，它主要采用物理法，如格栅、沉砂、沉淀等。二级处理主要去除废水中呈悬浮态和大部分溶解态的有机污染物，有时还能除去一部分氮、磷营养物。目前主要采用生物处理。三级处理是去除二级出水中残留的有机物、悬浮物、氮、磷等污染物，采用的处理方法有吸附、离子交换、氧化、过滤等。n主要去除各种漂浮物和可沉固体,处理过程中不改变其化学性质.常用方法:筛分、过滤、沉淀、气浮、离心分离等常用设备及构筑物：格栅、筛网、沉淀池、沉砂池气浮池等。一、物理法：n1．筛分格栅：是一由组平行的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处。用以截留大块的悬浮物或漂浮物，如杂草、树叶、碎纸片、破布头等。按栅条间距可分为：粗格栅（40-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（3-10mm）。格栅微滤机筛网：可从水中去除纤维、纸浆、藻类等稍小的杂物，孔眼直径为0.5-1.0mm，可用过滤的办法去除。微滤机就是一种截留细小悬浮物的筛网过滤装置，网眼为20-40um。可用于自来水厂去除原水中的藻类、水蚤等浮游生物，也可用于工业废水中有用物质的回收等。n2．沉淀（2）沉淀池在污水处理厂内，按工艺布置的不同分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池设在沉砂池之后，某些生物处理构筑物之前，其作用主要去除有机固体颗粒，降低生物处理的有机负荷。二次沉淀池设在某些生物处理构筑物之后，沉淀生物处理构筑物出水中的微生物固体，与生物处理构筑物共同构成处理系统。沉淀池按构筑物形式可分为平流式、竖流式和辐流式三种。沉淀设备：沉砂池和沉淀池。（1）沉砂池沉砂池的功能是去除水中砂粒、煤渣等比重较大的无机颗粒物，一般设在沉淀池之前。沉砂池构造简单，比如平流式沉砂池只是加宽、加深了的明渠，两端设置闸板，底部设置砂斗。常用的还有曝气沉砂池，钟式沉砂池等。n钟式沉砂池n平流式沉淀池是使用最广的一种沉淀池。它是一个矩形的池子，废水从一端进入后沿水平方向向前流动，悬浮物则逐渐沉至池底，清水通过设在另一端的溢流堰排出池外。堰板前设挡板及浮渣收集设备，池底则设置了机械刮泥机，将污泥刮至设在进口附近的污泥斗后排出池外。①平流式沉淀池平流式沉淀池示意图n平流式沉淀池n竖流式沉淀池的平面形状为圆形或方形，水由中央管的下口进入池中，通过反射板的阻挡向四周分布并由下向上流动。澄清后的水则从池子四周的溢流堰排出。沉淀池底部设污泥斗，污泥可藉静水压头排出池外。②竖流式沉淀池竖流式沉淀池示意图排泥管n辐流式沉淀池辐流式沉淀池一般直径较大，水深相对较浅。水在其中的流动方向是从中心向四周呈辐射状流动。辐流式沉淀池一般采用机械排泥，刮泥机每小时旋转2～4周。辐流式沉淀池适用于大型污水处理厂。③辐流式沉淀池n辐流式沉淀池n3．过滤普通快滤池的主要组成部分为底部配水系统、中部滤料层、顶部洗砂排水槽和池外管廊。其过滤操作则包括过滤和反冲洗两个过程的交替循环。普通快滤池构造及工作过程示意图利用粒状介质层截留水中细小悬浮物和胶体的方法，被称为过滤。过滤常被用于废水的深度处理和饮用水处理过程。普通快滤池是应用最广的一种滤池。n加压溶气气浮流程的示意图1－吸水井；2－加压泵；3－空压机；4－压力溶气罐；5－减压释放阀；6－气浮池；7－原水进水管；8－刮渣机；9－集水系统；10－填料层；11隔板4．气浮气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的悬浮物，使其随气泡浮升到水面，而从水中除去。其主要处理对象是乳化油及疏水性细小悬浮物。有时需向废水中投加浮选药剂，选择性地将亲水性的污染物改变为疏水性质。气浮法有很多种，其中加压溶气浮是应用最多的一种。空气和水被送入溶气罐，在加压的情况下，使空气溶解在废水中达到饱和状态，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状态，水中的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，然后从水面上排除。n5．离心分离压力式水力旋流分离器当废水在容器中绕轴线旋转时，废水及废水中的悬浮固体颗粒将受到器壁所施加的向心力的作用，由于废水与悬浮固体颗粒的密度差，则重者(悬浮物)将做离心运动集中至器壁部分，并沿器壁下滑至器底。形成泥渣，由排泥管连续排出。轻者(废水)将做向心运动集中于容器中心轴部分，由设在容器的中心管进入出流室排出，从而达到悬浮固体与废水的分离。n在上述讲到的固液分离过程中，污染物的性质有没有发生变化？想一想n二、生物法：利用微生物的生命活动去除废水中可生物降解的胶态和溶解态的有机物质。根据微生物的呼吸特性，生物处理法可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。好氧分解法主要包括：活性污泥法和生物膜法两大类。厌氧分解主要是指厌氧消化。污水处理厂的曝气池n1．活性污泥法统在人工充氧的条件下，用待处理的废水对微生物进行培养和驯化，驯化好的微生物会形成褐色絮凝体，称为活性污泥。活性污泥具有很强的分解废水中有机污染物的能力。利用活性污泥净化废水中有机物的方法称为活性污泥法。活性污泥法的主要处理设备是曝气池和二次沉淀池。活性污泥净化废水的过程，一般包括吸附、氧化和絮凝沉淀三个阶段，前二者在曝气池中进行，后者则在二次沉淀池中进行。一部分污泥作为种泥回流到曝气池补充曝气池中活性污泥的数量，其余大部分污泥从池底部排出，另作污泥处理。普通活性污泥法处理系统近年来，在普通污泥法的基础上，发展了很多新型工艺，如纯氧曝气、深水曝气、氧化沟等。nn2．生物膜法——好氧的附着生长系统氧化沟工艺让微生物附着生长于某种载体的表面，并形成一定厚度的生物膜，当废水经过生物膜时，废水中的有机污染物被生物膜中的微生物分解，从而使废水得到净化，即为生物膜法。根据采用载体的种类、废水与载体的接触方式以及反应器的构造，常用的生物膜法有生物滤池、生物接触氧化池、生物转盘等。污水处理厂的生物滤池n氧化塘卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟小知识n生物转盘是用硬塑料或玻璃钢等制成圆盘，一片一片地串在一起，圆盘的表面约有40%浸没在反应槽内的污水中，由电机带着转动，转盘表面长满了生物膜，每转动一圈，转盘与废水接触一次。转出水面时，生物膜在空气中吸足氧气，浸入水下时，便可吸附分解废水中的有机物。生物转盘n3．厌氧生物处理技术由于厌氧处理不可能像好氧处理那样把有机物彻底分解成二氧化碳和水，所以废水在厌氧处理之后再进行好氧生物处理或其他深度处理，以达到排放标准，现已发展了厌氧-好氧联合生物处理系统，把二者联合起来，发挥了各自的优势，在城市污水和工业废水处理中得到广泛的应用。厌氧生物处理与好氧生物处理的显著差异在于：①它不需供氧，相反，氧的存在将破坏其处理过程；②它的最终产物是热值很高的甲烷气体，可被利用作能源。厌氧生物处理是在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧菌分解稳定有机物的生物处理方法。小知识n图1是用于稳定污泥的厌氧消化池。这是一个带固定盖的池子，池内除进泥管、排泥管外，还有用于加热污泥的蒸汽管、用于搅拌污泥的水射器，以及用于收集沼气的集气罩和气管。1.圆柱形消化池2.升流式厌氧污泥床反应器图2是一种新型的厌氧生物反应器，已被广泛地应用于有机废水的处理。由于反应器中保留了大量活性很强的厌氧颗粒污泥--厌氧微生物的聚集体，该反应器被称为升流式厌氧污泥床（UASB）。UASB的主要组成部分有底部布水系统、污泥床及污泥悬浮层和顶部三相分离器。n好氧菌和厌氧菌对生存环境的要求有什么不同？想一想n4．天然的生物净化系统厌氧生物处理是在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧菌分解稳定有机物的生物处理方法。存在于天然条件下的大量微生物的生命活动，对废水具有很好的净化作用。利用天然条件下微生物的生命活动处理废水的系统，统称为天然的生物净化系统。生物氧化塘是天然生物净化系统的一个典型例子。生物氧化塘的主要处理设施是生物塘，也叫氧化塘或稳定塘，可以是天然的，也可以是人工修整的类似池塘的设施。最基本的条件是塘底必须是不透水层，以防止污水长期停留渗漏，污染地下水。根据生物稳定塘内占优势的微生物种类、需氧量及供给方式，它可分为好氧塘、厌氧塘、兼性塘和曝气塘四种。土地处理系统是另一类天然生物净化系统。它主要利用土壤中的大量微生物分解废水中的有机污染物，同时也可利用废水及其中养分灌溉土壤上种植的作物。根据土壤的不同性质及不同的布水负荷，土地处理系统可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流、地下渗滤等多种。小知识n废水处理过程中往往产生大量污泥，因其中含有大量污染物，必须对其进行妥善处理，以防止其对环境的危害。污泥的处理主要包括：①稳定处理；②脱水处理；③最终处理。污泥稳定处理的目的是稳定其中的有机污染物，最常用的方法是厌氧消化法。经过厌氧消化，40%～50%的有机物得到了分解稳定，大部分致病菌和寄生虫卵能被杀死，还可产生沼气用作燃料或能源。污泥的含水率一般为95%～97%，二次沉淀池排出的剩余污泥含水率高达99%～99.5%，为减小污泥体积，必须进行脱水及干化。对于含水率高于99%的剩余污泥，一般应先进入浓缩池进行浓缩，使含水率降低。污泥干化是为了使污泥含水率进一步降低，可采用晒泥场或机械脱水，如真空过滤机、离心机、板框压滤机及带式压滤机等。污泥最终处理应优先考虑利用污泥作农田肥料或进行其他利用，如填坑、筑路等。不能利用的污泥可采用填埋、投海或焚烧法处置，但必须十分谨慎，防止其对环境的危害。污泥处理中分离出的污泥水，污染程度仍十分高，应送回污水处理厂入口处，与废水一并处理。三、污泥处理技术n由于废水含有的污染物种类繁多，性质各异，一般都不可能仅采用一种方法使其净化。应根据废水性质、环境标准对废水排放的要求，以及不同处理方法的特点，选择处理方法并组成一定的废水处理流程。按照不同的处理程度，废水处理流程可分为一级处理、二级处理和深度处理等。一级处理指只去除废水中悬浮态污染物的处理，它主要采用物理法，如格栅、沉砂、沉淀等，处理后的出水并未达到完全净化，往往不能满足排放标准的要求。二级处理是指一级处理再加上生物处理的流程，它可以去除废水中悬浮态的污染物和大部分溶解态的有机污染物，有时还能除去一部分氮、磷营养物。一般情况下，二级处理的出水可以满足排放标准的要求，也可用于农田灌溉。深度处理是指在二级处理流程后再进一步去除出水中残留的有机物、悬浮物、氮、磷等的处理流程，其目的是将净化后的废水回用于工业或城市。四、废水处理流程n图是城市污水二级处理流程。图中除表示了污水所经过的各项处理外，还表示了污水处理过程中产生的污泥的处理流程。沉砂池初次沉淀池曝气池二次沉淀池消毒消化池浓缩池晒泥场农肥污水污泥格栅沼气利用排放n城市污水处理工艺流程图n化学法:是通过投加化学药剂或利用其他化学反应去除废水中污染物质或使污染物质转化为无害物质的各种处理方法，也包括物理化学法。常用方法:混凝沉淀、吸附、中和、氧化还原、离子交换、消毒、电解等。五、化学法n1．混凝向水中投加某些化学药剂（常称为混凝剂），使难以沉降的颗粒互相聚集增大，成为具有沉降性能的絮体，以便能通过自然沉降或过滤的方法从水中分离除去，即为混凝。混凝处理工艺包括混合、反应以及絮凝体分离三个阶段，通常在混合池、反应池以及沉淀池三种设备中完成。机械加速澄清池澄清池是一种可以完成上述三个过程的特殊设备。n2．中和对象：低浓度（约3%以下）的酸性废水、碱性废水。药剂：酸性废水：碱性废水、石灰、苛性钠、碳酸钠等。碱性废水：酸性废水、硫酸、盐酸或利用烟道气等。方法：药剂中和、过滤中和。n3．氧化还原通过化学药剂与污染物质之间的氧化还原反应，将废水中有毒有害污染物转化为无毒或微毒物质的方法，被称为氧化还原法。水处理中常用的化学药剂：氧化剂：氧、臭氧、漂白粉、次氯酸钠、三氯化铁等；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。常用的水消毒方法与氧化法相似，如氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒和紫外线消毒，所用的消毒剂都是氧化剂。n常用的化学药剂有氢氧化物、硫化物、碳酸盐、钡盐等。4．化学沉淀向水中投加某些化学药剂，使之与水中溶解性物质发生化学反应，生成难溶于水的化合物，并将其去除的方法。利用此法可在给水处理中去除钙、镁硬度，废水处理中去除重金属（如Hg、Zn、Cd、Cr、Ph、Cu等）和某些非金属（如As、F等）离子态污染物。小知识n选择化学药剂的原则是什么？想一想n六、物理化学法吸附法是利用表面积很大的吸附剂将废水中细小的悬浮物质和溶解状态的污染物吸附在它的表面，使废水得到净化。1．吸附多孔性物质如活性炭、活化煤、焦炭、煤渣、吸附树脂、木屑等均具有巨大的比表面，都可用作吸附剂。进行吸附操作之前，废水往往应先经预处理，以去除悬浮物及油类等杂质，防止堵塞吸附剂的孔隙。吸附饱和后的吸附剂要进行再生，即将吸附质从吸附剂的细孔中除去，以恢复其吸附能力。常用的再生方法有热再生法、蒸汽吹脱法、溶剂再生法、臭氧氧化法、生物氧化法等。吸附法多应用于去除废水中的微量有害物质，包括生物难降解物质如杀虫剂、洗涤剂，以及一些重金属离子，也常用于去除水中的异味。n离子交换柱离子交换是一种特殊的吸附过程。常用的离子交换剂有磺化煤和离子交换树脂。离子交换装置可分为固定床和连续床两大类，（其操作包括交换、反洗、再生、清洗四个步骤）。离子交换法被广泛地应用于水与废水的处理，如进行水质软化和除盐，去除废水中的重金属，以及净化放射性废水等。2．离子交换n某厂废水处理电解槽电解质溶液在直流电作用下发生的电化学反应被称为电解，电解是电能转变为化学能的过程。进行电解反应的装置为电解槽，槽内设有与电源正负极相连接的阳极与阴极。接通直流电源后，阴极和阳极之间存在电位差，驱使溶液中的正离子移向阴极，在阴极获得电子，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。3．电解n利用特殊的薄膜(如半透膜)来对水中杂质进行浓缩、分离的方法，统称为膜分离。根据膜孔隙的大小及过滤时的推动力，膜分离法可分为以下几种：4．膜分离（1）反渗透法当纯水和咸水被一张薄膜隔开盛于同一容器内时纯水中的水分子将在化学位的推动下，自动向咸水渗透，使咸水得到稀释，该膜只让水分子通过，不让盐分子通过，因此该膜被称为半透膜。这种现象叫做渗透。渗透与反渗透现象示意图（a）渗透；（b）平衡；（c）反渗透渗透过程中，纯水一侧液面不断下降，咸水一侧液面则不断上升。当两液面不再变化时，渗透便达到了平衡。此时两液面高差称为该种溶液的渗透压。如果在咸水一侧施加大于渗透压的压力p，则咸水中的水就会透过半透膜，流向淡水一侧，使咸水变得更浓，这种作用称为反渗透。小知识n（2）超滤法超滤法与反渗透法相似，它的主要设备是超滤器。超滤器用的是孔径较大的半透膜，叫超滤膜。超滤膜较疏松，透水量大，施加的压力也较小，一般为0.1～1.0MPa。在这种压力作用下，原料液中的水分子和某些盐分子可以透过超滤膜，而原料液中油珠、胶体物、固体微粒及一些较大分子的物质被截留下来。从而使废水得到净化。超滤法一般用于处理含油废水和有机废水。将半透膜的反渗透原理应用到废水处理中，已发展并广泛应用的技术是反渗透法，其主要设备是反渗透装置器也叫反渗透装置。反渗透所分离的溶质一般为分子量在500以下的糖、盐等低分子，此时溶液的渗透压较高，因而必须采用较高的操作压力，约为2～10MPa。n（3）电渗析在电渗析设备中，阳离子交换膜和阴离子交换膜交替排列于正负两个电极之间，并用特制的隔板将其隔开，形成脱盐水和浓缩水两个系统。在直流电场作用下，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，由于离子交换膜的选择透过性，淡室中的盐水逐渐淡化，浓室中的盐水被浓缩，以此实现脱盐的目的。电渗析主要用于海水及苦咸水的淡化，纯水的制备，以及工业废水的处理，如电镀工业废水、造纸工业废水、重金属工业废水等。电渗析是在电场作用下使溶液中离子通过膜进行传递的过程，所应用的膜为离子交换膜。阳离子交换膜只允许阳离子透过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。