第四章 印染废水处理 201页

第四章印染废水处理《印染水处理》n第四章印染废水处理目标要求：掌握废水处理方法分类和方法，熟悉污泥处理的步骤、方法。掌握废水处理原则。掌握主要的废水物理处理方法，熟悉筛除与过滤、均衡和调节、重力分离、气浮分离、离心分离的作用及原理、设备。掌握废水物理化学处理的主要方法，熟悉吸附法、膜分离法作用原理。了解吸附法、膜分离法常用的基本方法。n第四章印染废水处理掌握废水化学处理的主要方法，掌握混凝法、氧化法和中和法的原理及混凝流程。熟悉常用的混凝剂。了解影响混凝效果的因素。了解常用氧化剂和中和方法。掌握生物处理法作用原理、用途。了解生物处理法的主要设施、处理方法和注意问题。掌握处理丝织物印染废水的流程，了解吸附法、化学法、生物法在印染废水处理中的应用了解废水处理新技术，了解印染废水处理研究方向。n第四章印染废水处理第一节废水处理方法概述第二节废水的物理法处理第三节废水的物理化学法处理第四节废水的化学法处理第五节废水的生物法处理第六节印染废水处理技术应用第七节印染废水处理新技术*n第一节废水处理方法概述废水处理，实质上就是采用各种手段和技术，将废水中的污染物质分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使废水得到净化的过程。一、废水处理方法分类（一）按原理分类n第一节废水处理方法概述1、废水的物理处理法利用物理作用分离废水中主要呈悬浮固体状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质，如均衡和调节、沉淀、气浮、过滤等。2、废水的化学处理法利用化学反应的作用来分离、回收水中各种形态的污染物质，如中和、化学氧化、电解等。n第一节废水处理方法概述3、物理化学处理法：由于在处理过程中既有物理处理法，又有化学处理法，通常将其统称为物理化学处理法。多数情况下，由于废水具有成分复杂、水质不稳定的特点，因此，通常同时采用物理和化学的综合作用进行处理，才能取得较好的处理效果，而且还可以降低成本。如吸附法、离子交换法、膜分离法等。n第一节废水处理方法概述4、废水的生物处理法就是利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶解和胶体状态的污染物转化为稳定、无害的物质，如CO2和H2O等。生物处理法按作用微生物的不同，可分为好氧处理和厌氧处理两大类。n第一节废水处理方法概述废水中的污染物是多种多样的处理一种废水往往需要几种方法组合，形成一个处理流程.流程中的每一部分都在发挥着各自的作用，使废水达到不同处理程度。n第一节废水处理方法概述（二）按处理程度分类按处理程度划分废水处理三级处理二级处理一级处理n第一节废水处理方法概述1、三级处理：主要是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质。大多采用物理方法，有时也采用化学方法。经过三级处理后的污水，只能除去少量的BOD，还须进行二级处理，针对二级处理而言，三级处理又成为预处理。n第一节废水处理方法概述2、二级处理主要是去除废水中成胶体和溶解状态的有机污染物，BOD5去除率可达90%以上，处理后BOD5可降到20～30mg/L。二级处理主要采用生物处理法。一般的说，废水经过二级理后，可以达到规定的排放标准。城市污水和综合工业污水经常采用三级和二级处理，因此，又成为常规处理法。n第一节废水处理方法概述3、一级处理一种净化要求较高的处理，主要是去除二级处理所未能除去的污染物，其中包括微生物未能降解的有机物和磷、氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。一级处理所使用的方法很多，如过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析、反渗透以及生物法脱氮除磷等。一级处理后，BOD5可从20～30mg/L降至5mg/L以下，能够去除大部分的磷、氮。n第一节废水处理方法概述一级处理与深度处理的区别一级处理:(1)在常规处理之后增加的一项处理工艺(2)去除某种特定的污染物（如磷、氮等）深度处理:(3)以废水回收和再次复用为目的，(4)在对废水常规处理后，水质要求更高。n第一节废水处理方法概述二、污泥废水处理过程中不可避免会产生污泥，不加以妥善处理，就会造成二次污染，污泥的处理和处置是废水处理的一个重要组成部分。污泥的含水率很高，不便于远距离运输和使用污泥浓缩和脱水主要采用物理方法，有时辅以化学方法。经脱水后的污泥，根据污泥成分不同可采用不同的处置和利用方法，如填埋、焚烧、制作建筑材料或用作肥料等。有机性污泥经消化后产生的甲烷气还可以用作能源。n第一节废水处理方法概述三、废水处理原则废水处理流程的组合，一般是遵循先易后难、先简后繁的规律：即首先去除大块垃圾和漂浮物质，然后再依次去除悬浮固体、胶状物质及溶解性物质。亦即首先使用物理方法，然后再使用化学法和生物处理法。n第二节废水的物理法处理n第二节废水的物理法处理一、筛除与过滤（一）作用及原理预处理和最终处理。用以防止废水中较大的漂浮物、悬浮颗粒损坏水泵或堵塞管道、阀门及水道。实质是让废水通过具有微细孔道的过滤介质，在此介质两侧压强差的推动下，废水由微细孔道通过而悬浮固体微粒被截留。当使用一段时间后，过滤介质的过水阻力将增大，这时常用反冲洗法将被截留的固体物从过滤介质中除去。n第二节废水的物理法处理（二）设施过滤介质有格栅、筛网、滤布、粒状滤料及微孔管等，可根据废水中悬浮固体颗粒的大小和性质来决定选用。不论何种污水，在送入水泵和水处理主体构筑物之前，均需设置格栅以拦截较大杂物；设置筛网以截留较细悬浮物。n第二节废水的物理法处理二、均衡和调节（一）作用及原理为了使排水管网和废水处理设备能保持正常工作，不受废水的高峰流量、浓度和温度变化的影响，往往在废水处理前设置混合调节池，用以调节、均衡水质、水量及水温。酸性废水和碱性废水在调节池内进行混合，可以达到中和调节PH值的目的。n第二节废水的物理法处理（二）设施调节池按形式分为圆形、方形、多边形等，可建在地下或地上。按结构分为混凝土、钢筋混凝土、石结构和自然体等。按在工艺流程中的位置分为前置原废水集中调节池，处理后水调节池。按功能分为水量调节池、水质调节池和同时兼具部分预处理作用的调节池等。n第二节废水的物理法处理三、重力分离（一）作用及原理重力分离法是依据废水中悬浮物与废水的相对密度不同这一特点，除去废水中悬浮物质的一种方法。当悬浮物的相对密度大于废水的相对密度时，在重力的作用下，悬浮物下沉形成沉淀物，通过收集沉淀物可使水得到净化。当悬浮物的相对密小于废水密度时，悬浮物会上浮于水面，通过刮除使水得到净化。重力分离法是废水净化最广泛使用的预处理方法之一。n第二节废水的物理法处理悬浮物（悬浮颗粒）在水中的沉淀，可根据其浓度及特性，分为四种基本类型：即自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀和压缩沉淀。n第二节废水的物理法处理自由沉淀是指悬浮颗粒在沉降过程中不相互凝结，不受其它颗粒的影响，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰；絮凝沉淀是指悬浮颗粒在沉降过程中能相互碰撞并结成较大的颗粒，其尺寸、质量均会随深度的增加而增大，沉速亦随深度而增加；n第二节废水的物理法处理拥挤沉淀是指悬浮颗粒在水中的浓度较大，在沉淀过程中出现了一清水和浑水的交界面，沉淀过程表现为交界面下沉的过程；压缩沉淀是指悬浮颗粒在水中的浓度增高到颗粒相互接触并部分的受到压缩物支撑，这发生在沉淀池的底部。上述这几种沉淀过程都是在沉淀池中进行的。n第二节废水的物理法处理（二）设施对于废水中泥砂等粗大颗粒设置沉砂池，使泥砂等沉淀下来，以防止水泵或其它机械受到磨损，并防止水槽和弯管淤塞。而对于有机和无机可沉悬浮物和胶体混凝物设置沉淀池去除。n第二节废水的物理法处理沉淀池的形式按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐射式沉淀池三种。新发展起来的新型沉淀池有斜管沉淀池、斜板沉淀池、和回转式沉淀池。沉砂池也是一种沉淀池。n第二节废水的物理法处理沉淀池一般可分为三个部分。水流部分：废水在这部分内流动，悬浮物就在这部分内沉降分离。该部分的主要问题是水流进、出口的设计应该保证水流均匀的分配在整个过水断面上。设计不当，会引起水池各局部断面处流速过大，造成短路或槽流。一般均在各入口处设置挡板，并使水流入口置于水位以下。出口常采用V型的溢流堰，使沉淀后的水象薄膜一样流出。溢流堰前方设有浮渣板，用以防止水面的浮渣或油脂流入槽中。n第二节废水的物理法处理污泥部分：沉淀的污泥暂时集聚在这里，定期排出，以免发生厌氧细菌作用，致使污泥腐败产生气体升出水面，造成沉淀池出水中的悬浮固体和有机成分增加，加重下一步生化处理的额外负担。由于排泥方式有机械和非机械两种，沉淀池底形状也有两种。机械排泥的池底是平的，在入口端设有倒置锥型污泥斗，刮泥机将污泥推入出泥斗，然后利用静水压或泥浆泵去除污泥。非机械排泥的池底设有几个倒置圆锥或角锥型污泥斗，污泥沉入斗内，每斗设置一个排泥管，利用泥浆泵或静水压将污泥定期排出。n第二节废水的物理法处理中和层：它是分隔水流部分和污泥部分的中间水层，其作用是使已下去的沉淀物不受水流的搅动而影响沉淀结果。类型不同的沉淀池都有各自的特点。特别是斜板（斜管）沉淀池，它们是近期发展起来的一类新型沉淀池。据报道，斜板沉淀池较一般沉淀池的生产能力高3-7倍，而斜管沉淀池较一般沉淀池高10倍以上。这种沉淀池投资少，效果好，占地面积少，是一种很有发展前途的高效沉淀池。n第二节废水的物理法处理四、气浮分离（一）作用及原理气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体，粘附废水中的悬浮物，使其密度小于水而上浮至水面实现与水分离去除的方法。气浮法广泛应用于：分离水中细小悬浮物、藻类及微絮凝体；回收工业废水中的有用物质；代替二次沉淀池，分离和浓缩活性污泥；分离回收含在废水中的悬浮油和乳化油。n第二节废水的物理法处理基本原理：气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒（固体或液滴）附着以及上浮分离等连续步骤。实现气浮法分离的必要条件有两个：一是必须向水水中提供足够数量的微细气泡，气泡理想尺寸为15～30μm；二是必须使目的物呈悬浮或疏水性质，从而附着于气泡上浮。为了提高处理效果，常常在废水中首先加入气浮剂或凝聚剂，使亲水物质变为疏水物质，使细小的油珠及其它微细颗粒聚凝成较大的絮凝体颗粒，然后形成气泡—絮凝体颗粒结合体而加速上浮。nn第二节废水的物理法处理（二）气浮法分类按产生气泡的方式不同分为加压溶气气浮法、喷射气浮法、机械细碎空气气浮法、多孔材料鼓风布气气浮法和电解气浮法。国内目前常用的有加压溶气气浮法、喷射气浮法和机械细碎空气气浮法。射流式水下空气n第二节废水的物理法处理加压溶气气浮法是用水泵将废水送入溶气罐，加压，同时注入空气，使其在一定压力下溶解到废水中，一般溶气时间在1～3分钟。然后废水通过释放器进入气浮池，溶入废水中的空气由于突然减到常压，便形成无数细小的气泡逸出，从而实现上浮。加压溶气气浮法的处理流程主要有三种。n第二节废水的物理法处理（1）全部废水加压溶气气浮流程这种流程是将全部废水加压送入溶气罐，同时在废水中加药絮凝，属气泡析出型的气浮分离。全溶气气浮分离流程n第二节废水的物理法处理（2）部分废水加压溶气气浮流程这种流程是将一部分废水（例如30%～50%）加压溶气，其余废水直接进入气浮分离池的混合室，与溶气水在混合室内充分混合，然后分离。属气泡接触型的气浮分离。部分加压溶气气浮分离工艺n第二节废水的物理法处理（3）部分回流废水加压溶气气浮流程这种流程是将气浮处理后的一部分水（一般为处理量的30～50%）回流加压溶气，而全部废水经加药絮凝进入气浮池的混合室，在混合室与溶气水充分接触混合。属气泡接触型气浮分离。回流加压溶气气浮分离工艺n第二节废水的物理法处理目前常用的是部分回流废水加压溶气气浮流程。根据水质的要求也可以采用二级串联气浮。加压溶气气浮流程的主要设备有气浮池、溶气罐等。矩形气浮分离池圆形气浮分离池nn第二节废水的物理法处理五、离心分离离心分离是借助离心设备的旋转，在离心力的作用下，悬浮颗粒与水分离。离心力与悬浮颗粒的质量成正比，与转速（或圆周线速度）的平方成正比。由于转速在一定范围内人工可以控制，所以能获得很好的分离效果。n第二节废水的物理法处理离心分离设备有水力旋流器、离心机等。水力旋流器的离心力是由于废水在水泵压力或重力（靠进出水压头差）作用下，从切线方向进入设备造成快速旋转运动而产生。它有压力式旋流器和重力式旋流器两种。而离心机的种类很多，按分离因素大小分类有：常速离心机、高速离心机和超速离心机三种。常速离心机主要用于分离一般悬浮液和污泥脱水；高速离心机主要用于分离粒状和细粒子悬浮液；超速离心机主要用于分离颗粒极细的乳化液、油类等。n第三节废水的物理化学法处理废水物理化学处理法:1、定义：系运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。它是由物理方法和化学方法组成的废水处理系统，或是包括物理过程和化学过程的单项处理方法。2、类型：浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电解、电渗析、离子交换、反渗透等。3、典型举例：化学混凝沉淀和活性炭吸附的两级处理n第三节废水的物理化学法处理补充1：浮选法浮选法常用于采矿中国古代曾利用矿物表面的天然疏水性来净化朱砂、滑石等矿质药物，使矿物细粉飘浮于水面，而无用的废石颗粒沉下去。在淘洗砂金时，用羽毛蘸油粘捕亲油疏水的金、银细粒，当时称为鹅毛刮金。明宋应星《天工开物》记载，金银作坊回收废弃器皿上和尘土中的金、银粉末时“滴清油数点，伴落聚底＂。这就是浮选法选金的最初应用。n第三节废水的物理化学法处理补充2：吹脱、气提法用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体（载气）通入水中，使之相互充分接触，使水中溶解气体和挥发性物质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸汽作载气，前者称为吹脱，后者称为气提。吹脱的基本原理：气液相平衡和传质速度理论。对于稀溶液，在一定温度，当气液之间达到相平衡时，溶质气体在气相中的分压与该气体在液相中的浓度成正比——亨利定律。n第三节废水的物理化学法处理补充3：结晶法利用两种或多种可溶性固体在同一种溶剂里溶解度的不同，而采用结晶方法加以分离的操作方法．例如：分离海水中的氯化钠在海水中加入极易挥发的物质——丁烷，丁烷挥发时带走海水中的热量，使海水结冰，从而使水和盐分离，这和冰箱制冷的原理是一样的。晶核的生成.晶体的长大n第三节废水的物理化学法处理补充四：是利用萃取剂，通过萃取作用使废水净化的方法。根据一种溶剂对不同物质具有不同溶解度这一性质，可将溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。向废水中投加不溶于水或难溶于水的溶剂（萃取剂），使溶解于废水中的某些污染物（被萃取物）经萃取剂和废水两液相间界面转入萃取剂中。萃取过程单级萃取过程n第三节废水的物理化学法处理补充五：电解法电解法作为一种对各种污水处理适应性强、高效、时间短、无二次污染处理方法，它是利用铁板作为阳极，铝板作为阴极，在强电流的作用下对污水进行电化学处理，其主要化学反应式为：     阳极：Fe----Fe2++2e阴极：2H++2e----H2作为阳极的铁板在电解过程中慢慢溶解，以Fe2+的形式进入废水中，并水解生成Fe(OH)2，这些Fe(OH)2有高的凝聚作用，在阴极产生新生态的氢，其还原能力很强，与废水中的污染物起还原反应，同时大分子污染物被分解成小分子物质。n第三节废水的物理化学法处理4、优点：（和生物处理法相比）占地面积少；出水水质好，且比较稳定；对废水水量、水温和浓度变化适应性强；可去除有害的重金属离子；除磷、脱氮、脱色效果好；管理操作易于自动检测和自动控制等。5、缺点：处理系统的设备费和日常运转费较高。n第三节废水的物理化学法处理重点介绍n第三节废水的物理化学法处理一、吸附法（一）概述1、定义：利用多孔性固体（称为吸附剂）吸附废水中某种或几种污染物（称为吸附质），以回收或去除某些污染物，从而使废水得到净化的方法。2、吸附剂：活性炭、活化煤、焦炭、煤渣、树脂、木屑等。n第三节废水的物理化学法处理3、应用：常采用吸附过滤床对水进行吸附法处理，可去除水中重金属离子（如汞、铬、银、镍、铅等），有时也用于水的深度处理。吸附法还可用于净化水中低浓度有机废气，如含氟、硫化氢的废气，一般采用固定床吸附装置。4、优点：具有适应范围广、处理效果好、可回收应用物料、吸附剂可重复使用等。5、缺点：对水预处理要求高，运转费用较贵、系统庞大，操作较麻烦。n第三节废水的物理化学法处理（二）吸附原理1、吸附：固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能，当某些物质碰撞固体表面时，受这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上2、吸附类型：吸附类型吸附剂与吸附质作用物理吸附分子引力化学吸附化学键力离子交换吸附静电引力n第三节废水的物理化学法处理3、按接触、分离的方式，可分为：①静态间歇吸附法，即将一定数量的吸附剂投入反应池的废水中，使吸附剂和废水充分接触，经过一定时间达到吸附平衡后，利用沉淀法或再辅以过滤将吸附剂从废水中分离出来。②动态连续吸附法，即当废水连续通过吸附剂填料时，吸附去除其中的污染物。n第三节废水的物理化学法处理4、单元操作：分三步①使废水和固体吸附剂接触，废水的污染物被吸附剂吸附；②将吸附有污染物的吸附剂与废水分离；③进行吸附剂的再生或更新。n第三节废水的物理化学法处理（三）活性炭的吸附和再生1、活性炭的吸附（1）优点：它具有较好的吸附性能、机械性能和化学稳定性，再生后性能恢复较好，价格便宜，来源方便。n第三节废水的物理化学法处理（2）活性炭吸附废水中污染物原理利用其所具有的松散多孔结构和极大比表面积的性能；在活性炭的表面粒子上存在着剩余的吸引力，而废水中的溶质也存在力场，溶质分子在表面力场作用下从废水转移到活性炭表面。n第三节废水的物理化学法处理（3）活性炭吸附影响因素转移将取决于溶质分子与水分子的作用力和溶质分子与活性炭表面原子之间的作用力的相互竞争。①当废水中的溶质是疏水性时，则易被活性炭吸附；反之，亲水性杂质则难以被吸附。对活性炭亲和力大的溶质还可以从活性炭表面将对活性炭亲和力小的杂质取代下来。活性炭表面就是按上述规律不断地吸附杂质，直至表面力场全部被抵消为止。②活性炭的表面积愈大，则吸附能力也愈强。n第三节废水的物理化学法处理2、再生（1）定义：在活性炭本身结构不发生或极少发生变化的情况下，用特殊的方法将被吸附的物质从活性炭的孔隙中除去，以便使活性炭恢复活性，重复使用。（2）再生的方法：常用的有四种：即水蒸气吹脱法、溶剂再生法、酸碱洗涤法和焙烧法，其中焙烧法使用得较多。此外，还有湿式氧化、电解氧化、臭氧氧化和微生物分解等方法，但是这些方法目前还处于研究阶段。n第三节废水的物理化学法处理（3）再生后的吸附剂效能吸附性能降低：再生后的吸附剂表面仍有吸附质的残余存在，它们阻塞孔隙，妨碍吸附剂的完全再生。它们与废水的组成、吸附质的成分、所用活性炭的性质以及所伴随的化学吸附等因素有关。再生次数也影响活性炭的吸附效能。随着再生次数的增加，活性炭的吸附活性逐渐降低，这主要是由于再生后活性炭的网状孔隙与原来不完全一致所造成，其降低程度一般与再生方法和吸附的污染物成分有关。n第三节废水的物理化学法处理（四）吸附法的应用在废水处理中，吸附法处理的主要对象是废水中用生化法难以降解的有机物或用一般氧化法难以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、合成染料等。当用活性炭对这类废水进行处理时，它不但能够吸附这些难分解的有机物，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。所以吸附法在废水的深度处理中得到了广泛的应用。n第三节废水的物理化学法处理二、膜分离法在溶液中凡是一种或几种成分不能透过，而其它成分能透过的膜，都称为半透膜。膜分离法是用一种特殊的半透膜将溶液隔开，使溶液中的某种溶质或溶剂（水）渗透出来，从而达到分离溶质的目的。n第三节废水的物理化学法处理根据膜的不同种类及不同推动力分n第三节废水的物理化学法处理（一）扩散渗析是利用一种渗透膜将浓度不同的溶液隔开，溶质即从浓度高的一侧透过膜而扩散到浓度低的一侧，当膜两侧的浓度达到平衡时，渗析过程即停止进行。扩散渗析主要用于酸碱的回收，但不能将它们浓缩。n第三节废水的物理化学法处理（二）电渗析法是通过阴、阳离子交换膜，在直流电场的作用下，使废水中的离子朝相反电荷的极板方向迁移，阳离子能穿透阳离子交换膜，而被阴离子交换膜所阻；同样，阴离子能穿透阴膜，而被阳膜所阻。废水通过阴阳离子交换膜所组成的电渗析器时，废水中的阴阳离子就可得到分离，达到浓缩及废水处理的目的。电渗析法能有效地浓缩工业废水中的无机酸、碱、金属盐及有机电解质等，使废水变得清洁，同时又可回收有用物质。电渗析装置n第三节废水的物理化学法处理（三）反渗透法是通过一种反渗透膜，在一定的压力下，将水分子压过去，而溶质则被膜所截留，废水得到浓缩，而压过膜的水就是处理过的水。n第三节废水的物理化学法处理举例：醋酸纤维膜选择性吸附-毛细管流机理，即认为醋酸纤维素制成的薄膜是一种多孔性膜，膜具有不对称性，膜的一面是一个很薄的致密膜，它的微孔极小；另一面是一个较厚的多孔膜，孔径较大。当水溶液与薄膜致密层接触时，它把水分子吸附在表面，在膜与溶液之间形成一个纯水分子层，溶质分子或离子被排斥而仍留在溶液中。当在溶液上施加压力时，界面纯水分子薄层的纯水就能通过薄膜的毛细管渗出，而溶质分子或离子则不能通过而被截留。n第三节废水的物理化学法处理（四）超过滤是和反渗透极近似的一种膜分离技术。它同样是利用具有选择性的半透膜，在常温条件下，依靠一定的压力和流速，推动溶液在膜面上流动，迫使低分子量物质如水、溶剂及盐类透过膜，而截留胶体和高分子量物质，从而达到分离或浓缩的目的。由于超过滤所需压力低，且它的超滤膜孔径大，所以对溶剂的渗透性比反渗透膜要大，阻滞盐的能力低，只能阻滞大分子。超过滤用途很广，但对处理含溶质较多、分子量有不同的废水时，需将超过滤法与反渗透法联用，或根据处理的要求，与其它方法联用。n第四节废水的化学法处理化学法主要包括混凝法、离子交换法、电化学法、中和法和化学氧化还原法等。其中重点介绍较重要的混凝法、化学氧化法和中和法。n第四节废水的化学法处理一、混凝法混凝法是工业废水处理中的一种常用方法，它的处理对象主要是利用自然沉淀法难以沉淀除去的细小悬浮物及胶体微粒，可用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重金属和放射性物质；此外，混凝法还能改善污泥脱水的性能。它即可作为独立的处理方法，也可与其它方法联用，作为预处理、中间处理或最终处理。混凝法与其它废水处理法相比较，其优点是设备简单，操作易于掌握，处理效果好，间歇或连续运行均可。缺点是运行费用高，沉渣量大，且脱水较困难。n第四节废水的化学法处理（一）混凝原理混凝过程是通过向废水中投放混凝剂，使细小悬浮颗粒和胶体微粒集合成较粗大的颗粒而沉淀，从而使废水得到净化。n第四节废水的化学法处理废水中胶体微粒的稳定性：废水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒很轻，水中受水分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动。废水中的胶体微粒表面有吸附层和扩散层组成的双电层，同种胶体微粒带有相同的电荷，彼此之间存在斥力，不能相互靠近结成较大颗粒下沉许多水分子被吸引在胶体微粒周围形成水化膜，阻止胶体微粒与带相反电荷的离子中和，妨碍颗粒之间接触并凝聚下沉。因此，废水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒不易沉降，总保持分散和稳定状态。n第四节废水的化学法处理混凝原理对混凝过程中的作用原理有两种说法，一种是双电层作用，另一种是化学架桥作用。双电层作用原理：这一原理着重考虑低分子电解质对胶体微粒产生电中和作用，引起胶体微粒凝聚。以废水中的胶体微粒带有负电荷，投加低分子电解质硫酸铝（Al2（SO4）3）作混凝剂进行混凝为例说明。n第四节废水的化学法处理①硫酸铝（Al2(SO4)3）投入废水中，首先在水中电离成阳离子和阴离子。Al2(SO4)3→2Al3++3SO42-Al3+是高价阳离子，它大大增加了废水中的阳离子浓度，在带负电的胶体微粒吸引下Al3+由扩散层进入吸附层，使带电胶体微粒趋向中和，当胶体再次相互碰撞时，即相互凝结为较大的颗粒沉淀。n第四节废水的化学法处理②Al3+在水中水解后最终生成Al(OH)3胶体。Al3++3H2O→Al(OH)3(胶体)+3H+Al(OH)3是带电胶体，当PH﹤8.2时，带正电。它与废水中带负电的胶体微粒互相吸引，中和其电荷，使胶体凝结成较大的颗粒而沉淀。③Al(OH)3胶体具有长的条形结构，表面积很大，活性较高，可以吸附废水中的悬浮颗粒，使呈分散状态的颗粒形成网状结构，成为更粗大的絮凝体（矾花）而沉淀。n第四节废水的化学法处理化学架桥作用原理：这一原理是考虑到胶体微粒对高分子物质具有强烈的吸附作用而提出来的。当废水中投入少量聚合物时，聚合物分子即被废水中的胶体微粒迅速吸附结合在胶体微粒表面上，首先是聚合物的链节占据胶体微粒表面的一个或数个吸附位，而分子的其余部位伸展到溶液中去，这些伸展出来的分子链节又结合到另一胶体微粒的空白吸附位上，结果就形成颗粒间的化学架桥，发生絮凝作用。n第四节废水的化学法处理两种作用反映了凝集和絮凝两种作用。实际上，在废水混凝处理过程中，两者不是截然分开的。低分子电解质以基于双电层作用原理产生凝集为主，高分子聚合物则以架桥联结产生絮凝为主通常把低分子电解质和无机、有机的高分子聚合物统称为混凝剂，把高分子聚合物单独称为絮凝剂。向废水中投加药剂，进行水和药剂的混合，从而使水中的胶体物质产生凝聚和絮凝这一综合过程称为混凝过程。n第四节废水的化学法处理（二）常用的混凝剂无机和有机混凝剂混凝剂，国内采用最多的是铝、铁盐类及丙烯酰胺类等。为了促进混凝效果，有时在废水中加入助凝剂。助凝剂一般有三类：酸碱类、絮凝体核心类和氧化剂。酸碱用来调节PH值，以达到混凝剂使用的最佳PH值，如石灰等；絮凝体核心类上用以改善絮凝体的结构，如活化硅酸、活性炭等；氧化剂是用来破坏对混凝有干扰的有机物。n第四节废水的化学法处理（三）混凝流程混凝沉淀处理流程包括投药、混合、反应及沉淀分离几个部分。流程n第四节废水的化学法处理混凝沉淀分为混合、反应、沉淀三个阶段。混合阶段的作用主要是将药剂迅速、均匀地投加到废水中，以压缩废水中胶体颗粒的双电层，降低或消除胶粒的稳定性，使废水中胶体互相聚集成较大的微粒—绒粒。混合阶段需要快速地进行搅拌，作用时间要短，以达到瞬时混合效果最好的状态。n第四节废水的化学法处理反应阶段的作用是促使失去稳定性的胶体粒子碰撞结合，成为可见的矾花绒粒，所以反应阶段需要较长的时间，而且只需缓慢地搅拌。在反应阶段，由聚集作用所产生的微粒与废水中原有的悬浮微粒之间或相互之间，由于碰撞、吸附、粘着、架桥作用生成较大的绒体，然后送入沉淀池进行分离。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，其中重要的是废水PH值、温度、混凝剂种类和用量及搅拌等。n第四节废水的化学法处理二、氧化法化学氧化是除去废水中污染物的有效方法之一，其目的是将污染物氧化为无害的终端产物或较易生物降解的中间产物。通过化学氧化，可以使废水中有机物和无机物氧化分解，从而降低废水的BOD和COD值，使废水中的有毒物质无害化。用于废水处理最多的氧化剂是臭氧（O3）、次氯酸（HClO）、氯气（Cl2）和空气，这些氧化剂可在不同的情况下用于各种废水的氧化处理。当采用氯、臭氧等进行氧化时，还可以达到废水去臭、去味、脱色、消毒的目的。n第四节废水的化学法处理（一）空气氧化空气氧化就是利用空气中的氧对废水中的还原性物质进行氧化的处理方法。将空气吹入废水中，有时为了提高氧化效果，氧化要在高温高压下进行，或使用催化剂。因空气的氧化能力较弱，主要用于含还原性较强物质的废水处理，如硫化氢、硫醇、硫化钠和硫化铵等。向废水中注入空气或蒸汽时，硫化物能被氧化成无毒或微毒的硫代硫酸盐或硫酸盐。n第四节废水的化学法处理（二）臭氧氧化臭氧的氧化能力仅次于氟而位居第二。在废水处理中对除臭、脱色、杀菌、除酚、氰、铁、锰、降低COD和BOD等具有显著效果，反应后剩余的臭氧很容易分解为氧，一般不产生二次污染。臭氧氧化适用于废水的一级处理。制备臭氧的方法有化学法、紫外线法、电解法、放射线照射法和无声放电法等。一般多采用无声放电法。n第四节废水的化学法处理臭氧与废水接触的装置有喷雾塔、填料塔、板式塔和将气体分散到液体中去的装置，其中最后一种是最普遍的臭氧接触装置。这种装置的类型有微孔扩散式反应槽、托里塞利式反应槽、搅拌式反应槽和水射器式反应槽等。n第四节废水的化学法处理（三）氯氧化氯氧化在废水处理中可用于消毒、除臭和除去一些有害的无机、有机污染物。主要用于治理含氰、含酚、含硫化物的废水和染料废水。如在处理含氰化钠废水时，将次氯酸钠、漂白粉或同时将氯气和氢氧化钠直接加入废水中，其反应分两段进行，首先氰化钠经碱性氯化反应生成氰酸钠；氰酸钠的毒性只为氰化钠的1%，但为了净化水质，再将氰酸钠进一步氧化为二氧化碳和氮。两段的反应式为：NaCN+2NaOH→NaCNO+2NaCl+H2O2NaCNO+4NaOH+3Cl2→2CO2+6NaCl+N2+2H2O在反应中，为使氰化钠完全氧化，一般加入过量的氯。由于该氧化过程是在碱性条件下进行的，又称碱性氯化法。n第四节废水的化学法处理（四）光氧化光氧化法是20世纪70年代初期发展起来的污水深度处理法。它对于去除污水中的微量有机物和颜色具有较强的能力，甚至可与活性炭吸附法和臭氧氧化法相媲美。它的原理是把光的催化作用和氧化剂的氧化作用结合起来的高效氧化分解方法。此法所用的光为波长150～400nm的紫外光，所用氧化剂主要为氯或次氯酸钠。它的特点是氧化能力强，不产生污泥，可进行深度处理，设备紧凑，但运转费用较高。此法可用于处理印染废水、活性污泥处理水和综合排水。n第四节废水的化学法处理三、中和法（一）概述中和法主要用于处理含酸、含碱废水。酸碱废水直接排放将会对排水管道造成腐蚀和堵塞，并污染环境和水体。n第四节废水的化学法处理处理原则：(1)、浓度高的酸碱废水首先考虑回收和综合利用酸性废水（浓度大于4%～5%）碱性废水（浓度大于2%～3%），可制成硫酸亚铁、硫酸铵、石膏（硫酸钙）、硫化钠等各种产品。(2)、回收后的剩余废水或浓度低、不易回收的酸碱性废水进行中和处理，达到中性后才能排放。酸碱中和方法有：酸碱废水互相中和，投药中和和过滤中和。n第四节废水的化学法处理酸性废水处理通常尽可能选用碱性废水或废液进行中和处理，以达到以废制废的目的。烧碱和纯碱价格很贵，故不轻易采用，选用中和药剂时，要注意废水中所含酸的种类和性质，中和后生成盐的溶解度，避免生成大量沉渣而影响处理效果。以致于带来大量沉渣问题。n第四节废水的化学法处理碱性废水处理也应首先考虑采用酸性废水中和处理.常用中和药剂为工业用硫酸。烟道气中的二氧化碳和二氧化硫等酸性氧化气体进行中和n第四节废水的化学法处理（二）中和方式及其设备酸碱废水中和所用的设备要根据酸碱废水排放具体情况来考虑。如果酸碱废水均匀排出，且其所含酸碱量又能互相平衡时，直接在吸水井或管道内混合反应即可。若排出的酸碱废水浓度和流量经常变化，则常设置中和池进行中和反应。投药中和就是将碱性中和药剂如石灰、石灰石、电石渣、苛性钠等，投入酸性废水中，经过充分反应，使废水得到中和。投药中和可分为干投法和湿投法两种。n第四节废水的化学法处理反应器中和法也称过滤中和法，是将酸性废水通过反应器中具有中和能力的滤料层（如石灰石、大理石）进行中和反应，在过滤过程中，达到除酸的目的。反应器中和法使用的中和反应器有两类：即固定床和流化床。n一、生物处理法概述定义：生物处理法是微生物通过其本身新陈代谢的生理功能，将废水中有机物氧化分解为无机物的方法。污水的生物处理技术利用微生物这一生理功能，采取一定的人工技术措施，创造有利于微生物生长、繁殖的良好环境，加速其繁殖及新陈代谢生理功能，使污水中的有机物得以降解、去除的处理技术。去除对象：溶解和胶体状态的有机污染物第五节废水的生物法处理n第五节废水的生物法处理分类：n不同处好氧处理厌氧处理起作用微生物好氧微生物厌氧微生物处理后产物CO2、H2O、NO2-、NO3-、PO43-、SO42-等，基本无害，处理后无异臭为CH4、NH3、胺化物或氮气、H2S等，产物复杂，出水有异臭反应速率分解彻底，释放能量多，转化速率快，停留时间短，设备体积小分解不彻底，释放能量少，转化速率慢，时间长，设备体积庞大环境条件要求不太严格要求甚严好氧处理和厌氧处理的区别n二、活性污泥法（一）基本概念活性污泥——是一种人工培养的生物絮凝体。向生活污水中注入空气曝气，并持续一段时间后，污水中即形成一种絮凝体，这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，称之为活性污泥。外观黄褐色絮绒颗粒状，具有较大的比表面积，含水率99％。活性污泥组成——由活性的微生物、微生物自身氧化的残留物（死菌）、吸附在活性污泥上不能为生物降解的有机物和无机物组成。n活性污泥微生物——以好氧细菌为主，也存在真菌、原生动物和后生动物等――组成相对稳定的生态体系。菌胶团——各种细菌及细菌所分泌粘液物质（多糖、多肽类物质）组成的絮凝体状团粒。活性污泥上的细菌——以异养型原核细菌为主，数量大约107～108/ml，主要有动胶杆菌属、假单胞菌属（含糖、烃类污水）、产碱杆菌属（蛋白质多的污水）、黄杆菌属及大肠杆菌等。由污水中有机物的成分决定。繁殖速度较高，每个世代20～30min。以菌胶团形式存在，游离细菌较少。n原生动物——活性污泥系统的指示性生物，还能吞食游离细菌，进一步净化水质。有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫，主要捕食对象是细菌，不同阶段类型不同。a．游离细菌多，出现鞭毛虫、肉足虫——水质欠佳b．游泳型纤毛虫c．活性污泥成熟，细菌凝聚为菌胶团，出现固着型纤毛虫——水质良好。后生动物（轮虫等）——一般不出现，仅在水质优异的完全氧化型活性污泥系统（延时曝气）中出现。是水质非常稳定的标志。n（二）活性污泥法的基本工艺流程曝气池二沉池原污水污泥井污泥回流出水剩余污泥曝气装置空气..水处理图片0604.swfn（三）活性污泥净化反应过程及影响因素1、初期吸附去除阶段：这一过程进行较快，能够在30min内完成，污水的去除率达70%。（设问：为什么此过程较快？）2、微生物代谢阶段：将第一阶段转移到活性污泥上去的有机污染物被微生物利用。（设问：如何利用？）n3、活性污泥净化反应影响因素：（1）营养物质平衡：BOD5：N：P=100：5：1。（2）DO含量：曝气池出口处一般保持在2mg/l左右。（3）PH值：最佳PH范围为6.5---8.5。（4）水温：适宜温度范围为：15℃--35℃。（5）有毒物质：如重金属离子、酚、氰化物等。n（四）活性污泥反应器----曝气池曝气池的分类（1）从混合液流动形态方面：曝气池分为推流式、完全混合式和循环混合式三类。（2）从平面形状方面：长方廊道形、圆形、方形和环状跑道形四类（3）从采用的曝气方法：可分为鼓风曝气池、机械曝气池和二者联合使用的机械—鼓风曝气池（4）从曝气池与二沉池的关系：分为分建式和合建式两种nnnnnn（五）活性污泥处理系统的基本运行方式1、传统活性污泥法处理系统又称普通活性污泥法，是早期开始使用并一直沿用至今的运行方式。工艺流程：如图示。特点：优点：处理效果好，去除率达90%以上，适于处理要求高而水质稳定的污水。缺点：⑴曝气池容积大，占地多，基建费用高；⑵耗氧速度与供氧速度沿池长难于吻合；⑶对水质水量变化适应性较差n传统活性污泥法基本流程n2、阶段曝气活性污泥法系统工艺流程：如图特点：⑴缩小了耗氧速度与供氧速度之间的差距；（2）减轻了二沉池的负荷；⑶曝气池对水质水量冲击负荷的适应能力有所提高。n3、再生曝气活性污泥法系统它是传统活性污泥法系统的一种变形工艺。在工艺方面的改进：将回流污泥不直接进入曝气池，而是进入再生池，进行曝气，使污泥得到充分再生后，在进入曝气池。4、吸附-再生活性污泥法系统工艺流程:如图6、完全混合活性污泥法系统工艺流程：如图5、延时曝气活性污泥系统工艺流程:如图nnnn（六）常用的活性污泥充氧方法（鼓风曝气和机械曝气法）1、鼓风曝气系统与空气扩散装置（如图）鼓风曝气系统组成：由空压机、空气扩散装置和一系列连通管道组成。曝气过程：空压机将空气通过一系列管道输送到安装在曝气池底部的空气扩散装置，经过空气扩散装置，使空气形成不同尺寸的气泡，气泡经过上升和随水循环流动，最后在液面处破裂，实现氧向混合液的转移。空气扩散装置：微气泡、中气泡、水力剪切、水力冲击和水下空气扩散装置n安装中的膜片微孔曝气器n2、机械曝气装置（如图）机械曝气原理：曝气装置转动，水面上的污水沿曝气器周边不断地以水幕状抛向四周，形成水跃，液面剧烈搅动，将空气卷入。曝气器转动，提升液体，使混合液连续地上、下循环流动，使池底含氧量小的混合液向上环流与表面充氧区发生交换，不断地使空气中氧转移到液体中曝气器转动，其后侧形成负压区，能吸入部分空气。机械曝气装置：按传动轴的安装方向，机械曝气器分为竖轴（纵轴）和卧轴（横轴）两类。竖轴式机械曝气装置----叶轮式卧轴式机械曝气装置----曝气转刷nn三、生物膜法活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动的活性污泥来分解有机物生物膜法主要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。因此，生物膜法的所有构筑物都有固定介质，或是滤料或是板材等。常用的构筑物有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化池等。n（一）生物膜的形成及性质生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：①起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；②供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N、P以及其它营养物质；③作为接种的微生物。n生物膜的形成过程为：首先，含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。然后是生物膜的成熟，在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到平衡和稳定状态。生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20C)n生物膜具有高度亲水性，存在着附着水层；生物膜中微生物高度密集，各种细菌以及微型动物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物)的食物链。n（二）生物膜对水的净化作用生物膜对废水的净化作用，可用图4-6表示。由于生物膜的吸附作用，在它的表面往往附着一层很薄的水层，此水层基本上是不流动的。附着的水层中，有机物绝大部分已被氧化，因此，有机物浓度很低。当废水不断沿滤料向下流动时，由于有机物浓度的差异，有机物就从运动着的废水转移到附着的水层中，并进一步被生物膜所吸附，空气中的氧气也同时经废水进入生物膜。生物膜上的微生物在氧的参与下对有机物进行氧化和分解的结果，产生了无机物和二氧化碳，它们沿着相反的方向从生物膜经过附着的水层，排到流动着的废水及空气中去，从而使废水得到净化。n由于生物膜的吸附作用，在它的表面往往附着一层很薄的水层，此水层基本上是不流动的。附着的水层中，有机物绝大部分已被氧化，因此，有机物浓度很低。当废水不断沿滤料向下流动时，由于有机物浓度的差异，有机物就从运动着的废水转移到附着的水层中，并进一步被生物膜所吸附，空气中的氧气也同时经废水进入生物膜。生物膜上的微生物在氧的参与下对有机物进行氧化和分解的结果，产生了无机物和二氧化碳，它们沿着相反的方向从生物膜经过附着的水层，排到流动着的废水及空气中去，从而使废水得到净化。nn（三）常用的生物膜法——生物滤池生物滤池主要有以下几种形式：普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、活性生物滤池等。1、工艺流程：如图4-7所示。与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用出水回流，而基本不会采用污泥回流，因此从二沉池排出的污泥全部作为剩余污泥进入污泥处理流程进行进一步的处理。n2、生物滤池的工作原理含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用。n3、生物滤池的构造与组成生物滤池一般主要由滤床(池体与滤料)、布水装置和排水系统等三部分组成，如图4-8和图4-9所示。下面将分别予以说明。n池体：在20世纪30、40年代以前，生物滤池的池体多为方形或矩形；在出现了旋转布水器之后，则大多数的生物滤池均采用圆形池体，主要是便于运行；高负荷生物滤池通常是圆形；池壁可有孔洞或不带孔洞的两种：有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在冬季易受低气温的影响；一般要求池壁高于滤料0.5m；在寒冷地区，有时需要考虑防冻、采暖、或防蝇等措施。n滤料：生物滤池中的滤料是生物膜赖以生长的载体，其主要特性有：①大的表面积，有利于微生物的附着；②能使废水以液膜状均匀分布于其表面；③有足够大的孔隙率，使脱落的生物膜能随水流到池底，同时保证良好的通风；④适合于生物膜的形成与粘附，且应该既不被微生物分解，又不抑制微生物的生长；⑤有较好的机械强度，不易变形和破碎。n(1)普通生物滤池的滤料：①一般为实心拳状滤料，如碎石、卵石、炉渣等；②工作层的滤料的粒径为2540mm，承托层滤料的粒径为70100mm；③同一层滤料要尽量均匀，以提高孔隙率；④滤料的粒径愈小，比表面积就愈大，处理能力可以提高；但粒径过小，孔隙率降低，则滤料层易被生物膜堵塞；⑤一般当滤料的孔隙率在45%左右时，滤料的比表面积约为65100m2/m3。n(2)高负荷生物滤池的滤料：①滤料粒径较大，一般为40100mm，其中工作层滤料的粒径为4070mm，承托层则为70100mm，孔隙率较高，可以防止堵塞和提高通风能力；②滤料常采用卵石、石英砂、花岗岩等，一般以表面光滑的卵石为好；③目前常采用塑料滤料：多用聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等制成；形状有波纹板式、斜管式和蜂窝式等，其特点有：质量轻、强度高、耐腐蚀、比表面积和孔隙率都较大。主要缺点：造价较高，初期投资较大。n(3)塔式生物滤池的滤料：①多采用质轻、比表面积大和孔隙率高的人工合成滤料；②比表面积为100220m2/m3，孔隙率一般大于94%。n布水装置：布水装置的目的是将废水均匀地喷洒在滤料上；主要有两种：固定式布水装置、旋转式布水装置；普通生物滤池多采用固定式布水装置；高负荷生物滤池和塔式生物滤池则常用旋转布水装置。排水系统：排水系统处于滤床的底部，其作用是收集、排出处理后的废水和保证良好的通风；一般由渗水顶板、集水沟和排水渠所组成；渗水顶板用于支撑滤料，其排水孔的总面积应不小于滤池表面积的20%；渗水顶板的下底与池底之间的净空高度一般应在0.6m以上，以利通风，一般在出水区的四周池壁均匀布置进风孔。nnn四、生物滤池与活性污泥法的比较生物滤池早于活性污泥法；活性污泥法的发明之初是以生物滤池的替代工艺出现的；但生物滤池至今仍有大量应用。nn第六节印染废水处理技术应用一、概述印染废水的处理：好氧生化处理为主的工艺。对于纯棉印染废水直接生化处理效果较好；棉混及化纤织物废水生化处理效果较差，解决办法：1）可在好氧生化处理前增加水解酸化池，2）在曝气池中加入适量的铝盐、Fe（OH）3和粉末炭3）并逐步驯化形成具有特殊结构的生物活性污泥4）采用高效曝气设备，高强度曝气等也可以改善处理效果。n第六节印染废水处理技术应用染色废水的色度高，许多染料的可生化性较差，BOD5/COD≈0.2，用物化方法进行脱色较为合适，方法有混凝、化学氧化（臭氧、光氧化、电解、H2O2等）、吸附等，泥水分离多数用沉淀池，少部分用气浮法。n第六节印染废水处理技术应用丝及丝交织或混纺工业废水可采用生化-混凝法或单一混凝法处理，前者适用于废水排放量较大的企业，后者适用于排放量较小的企业。例如可用下列流程处理丝织物印染废水。nn第六节印染废水处理技术应用二、吸附法在印染废水处理中的应用将活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。目前，国外主要采用活性炭吸附法(多半用于三级处理)，该法对去除水中溶解性有机物非常有效，但它不能去除水中的胶体和疏水性染料，并且它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能。n第六节印染废水处理技术应用吸附剂的选择：工程中需考虑吸附剂对染料的选择性，应根据废水水质来选择吸附剂。吸附剂：经长链有机阳离子处理，高岭土能有效地吸附废水中的黄色直接染料。国内也应用活性硅藻土和煤渣处理传统印染工艺废水，费用较低，脱色效果较好，其缺点是泥渣产生量大，且进一步处理难度大。n第六节印染废水处理技术应用三、化学法在印染废水处理中的应用（一）混凝法主要有混凝沉淀法和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝(PAC)的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为最低。国外采用高分子混凝剂者，国内价格高不多见。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高；缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差。n第六节印染废水处理技术应用（二）　氧化法臭氧氧化法在国外应用较多。臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果，但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差。从国内外运行经验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用有一定困难。光氧化法处理印染废水脱色效率较高，但设备投资和电耗还有待进一步降低。n第六节印染废水处理技术应用（三）电解法电解对处理含酸性染料的印染废水有较好的处理效果，脱色率为50%～70%，但对颜色深、CODCr高的废水处理效果较差。对染料的电化学性能研究表明，各类染料在电解处理时其CODCr去除率的大小顺序为：硫化染料、还原染料＞酸性染料、活性染料＞中性染料、直接染料＞阳离子染料。目前这种方法正在推广应用。n第六节印染废水处理技术应用四、生物法在印染废水处理中的应用国内对印染废水以生物处理为主，占80%以上，尤以好氧生物处理法占绝大多数。我国以表面加速曝气和接触氧化法占多数。此外，鼓风曝气活性污泥法、射流曝气活性污泥法、生物转盘等也有应用，生物流化床尚处于试验性应用阶段。但由于生物对色度去除率不高，一般在50%左右，所以当出水色度要求较高时，需辅以物理或化学处理。n补充：生物流化床处理技术：是借助流体（液体、气体）使表面生长着微生物的固体颗粒（生物颗粒）呈流态化，同时进行去除和降解有机污染物的生物膜法处理技术。nn第六节印染废水处理技术应用缺点：好氧生物处理对BOD去除效果明显，一般可达80%左右，但色度和COD去除率不高，单纯的好氧生物处理难度越来越大，出水难以达标；好氧法的高运行费用及剩余污泥处理或处置问题历来是废水处理领域没有解决好的一个难题。由于上述原因，印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视，探求高效、低耗、投资省的印染废水处理新技术已日显重要。n补充：厌氧处理污泥在脱水作最后处置前进行厌氧处理，称污泥消化”也常作为厌氧处理的简称。早期的厌氧处理研究都针对污泥消化。污泥的厌氧处理面对的是固态有机物，所以称为消化。对批量污泥静置考察，可以见到污泥的消化过程明显分为两个阶段。固态有机物先是液化，称液化阶段；接着降解产物气化，称气化阶段；整个过程历时半年以上。n补充：厌氧处理1967年，Bryant报告认为消化经历四个阶段：先是水解阶段，固态有机物被细菌的胞外酶所水解；第二阶段是酸化；在进入甲烷化阶段之前，代谢中间液态产物都要乙酸化，称乙酸化阶段；第四阶段是甲烷化阶段。然而甲烷化效率很高的甲烷八叠球菌能够代谢甲醇，乙酸和二氧化碳为甲烷。n补充：厌氧处理nnn第六节印染废水处理技术应用与好氧法结合的厌氧处理：已不是传统的厌氧消化，它的水力停留时间(HRT)一般为3～5h，只发生水解和酸化作用。这一工艺流程的提出主要是针对印染废水中可生化性很差的一些高分子物质，期望它们在厌氧段发生水解、酸化，变成较小的分子，从而改善废水的可生化性，为好氧处理创造条件。采用这一流程，较好地解决了PVA、染料的处理问题。nn印染废水是一种水量大、色度高、组份复杂的废水，水质变动范围大。在城市下水道和污水处理厂建设较完善的城市，废水首先在工厂作预处理，达到城市下水道排放标准后进行集中处理。废水经过预处理再排放可改善污水水质，降低城市污水厂处理负荷，同时便于根据不同的废水水质采取不同的预处理手段。在对印染废水进行最终处理时，有机物的去除一般以生物法为主，对难于生物降解的印染废水，采用厌氧(水解)好氧联合处理较为合适，对易于生物降解的印染废水，可采用一段生物处理。色度的去除，一般以物理化学方法为主，对于规模大、处理水平高的工厂，可采用电解、化学絮凝、臭氧氧化等工艺，对于小规模的工厂，可采用炉渣过滤。n五、印染废水处理工艺流程举例用于印染废水处理的方法有物化法、生化法、化学法（多功能混凝剂处理法、高压脉冲电解法）等，但多数是生化为主体的生化-物化组合法。现把近几年来较成熟、处理效果相对较理想的几种处理工艺流程简介如下。n1、厌氧-好氧-生物炭接触为主的处理工艺案例——见图4-10所示。该处理工艺是原纺织部设计院"七五"科研攻关成果。是近几年来在印染废水处理中采用较多，较成熟的工艺流程。这里的厌氧处理不是传统的厌氧硝化，而是进行水解和酸化作用。目的是对印染废水中可生化性很差的某些高分子物质和不溶性物质通过水解酸化，降解为小分子物质和可溶性物质，提高可生化性和BOD5/CODCr值，为后续好氧生化处理创造条件。同时好氧生化处理产生的剩余污泥经沉淀池全部回流到厌氧生化段，因污泥在厌氧生化段有足够的停留时间（8h～10h），能进行彻底的厌氧消化，使整个系统没有剩余污泥排放，即达到自身的污泥平衡（注：仅有少量的无机泥渣会在厌氧段积累，但不必设专门的污泥处理装置）。n厌氧池和好氧池中均安装填料，属生物膜法处理；生物炭池装活性炭并供氧，兼有悬浮生长和固着生长法特点；脉冲进水的作用是对厌氧池进行搅拌。nn2、以生化处理为主体，由厌氧水解酸化、接触氧化、合建式氧化沟组成，处理工艺流程案例——见图4-11所示。该处理工艺属于二级生化处理串联的工艺，合建式氧化沟内设沉淀池，内沉池中污泥回流到厌氧水解酸化池，既提高生物量，又使污泥硝化。此处理工艺用于有机物浓度高，以印染废水为主的综合工业废水处理。如某市工业区，把2个印染厂、各1个织染厂、针织厂、地毯总厂、塑料厂、日化厂和啤酒厂的废水集中起来，用此工艺进行处理，既节省了投资，减少占地面积，又便于管理，降低了运行费用。n图4-11厌氧水解酸化、接触氧化、合建式氧化沟处理工艺流程n3、生化、物化相结合的工艺流程案例图4-12生化、物化相结合的工艺流程n该工艺处理的废水主要染料为硫化、涂料、凡士林、活性及化学助剂。处理水量为100m3/d（漂炼60m3/d，染色40m3/d），水质为：pH=10～12，CODCr=1000mg/L,BOD5=200mg/L～300mg/L，色度为200倍～300倍。厌氧水解酸化池内设半软性填料、生物接触氧化池内设SNP型新型填料。后续物化处理采用加药反应气浮池，采用加药反应气浮池的特点为：一是脱落的生物膜、悬浮物等去除率高，可达到80%～90%；二是色度去除高，可达到95%；三是气浮池水力停留时间短，约30min左右，而沉淀池水力停留时间1.5h～2h，故气浮池体积小，占地面积少；四是污泥含水率低，约97%～98%，气浮排渣可直接进行脱水处理。因此，采用气浮池后工艺流程中出现了二个明显的特点：一是只设污泥池，不设污泥浓缩池和污泥反应池，污泥直接进脱水机脱水处理；二是本来应采用活性污泥回流到厌氧水解酸化池，因加药反应后的污泥失去了活性，不能回流，故工艺中采取生物接触氧化池中以1：1回流至厌氧水解酸化池，以加强水解和酸化。但采用气浮需要增设一套空压机、压力溶气罐、回流水泵等辅助系统，操作管理相对较复杂。n经该工艺处理后，CODCr的去除率达95%以上，实际出水水质为pH=6～9，色度<100倍，SS<100mg/L，BOD5<50mg/L，CODCr<150mg/L。因原水pH=10～12，故应首先加酸中和，工艺流程中未绘出。nnn浙江省某印染厂废水处理工艺方案，处理水量250m3/d，原水水质为：CODCr≤2300mg/L，BOD5≤450mg/L，色度≤160倍，pH≈7，水温：70℃左右，SS＞200mg/L。处理后的排放要求为：pH：6～9，色度≤80倍，CODCr≤150mg/L，BOD5≤60mg/L，SS≤200mg/L。本印染废水有以下特点：（1）BOD5/CODCr值很低，不到20%，因此生化处理难度大，首先要n设法提高BOD5/CODCr值；（2）水温很高（70℃），不利于物化、生化处理。因此要采取措施把水温从70℃降到40℃以下；（3）目前为一班制生产，废水量集中在8h之内产生，而废水处理设备为24h运行，故调节池要大；（4）原有地下集水池和大、小两组调节池及煤渣过滤的土法处理设备，要求在新的工艺处理设计中尽可能采用。n本工艺有以下特点：（1）原有集水池不变，提升泵仍利用，在集水池始端设二道粗、细格栅；把原有一组容积较大的地面式调节与煤渣过滤系统全部改为调节池，并适当加高；把一组容积较小的地面式调节池与煤渣过滤系统改为污泥池、污泥浓缩与干化系统。一、二级沉淀池中污泥均以重力流进入污泥池，省去污泥提升泵。这样原有的构筑物全部利用了。n（2）为把水温降低下来，在调节池始端上部设置逆流式机械通风高温冷却塔，一是减少占地面积，二是冷却水直接进入调节池，省去了冷却水集水池，三是在夏季可把水温从70℃降低到40℃左右。再经过集水池、调节池等的传导和蒸发散热，使水进入一级沉淀池温度≤38℃，进入水解酸化池温度≤36℃。n（3）为提高BOD5/CODCr值，工艺采用先物化（一级沉淀池）→生化→再物化（二级沉淀池），第一级物化处理采用加药反应沉淀池，根据试验及以往的经验与分析，CODCr去除≥50%，BOD5去除约20%，使BOD5/CODCr值提高到≥0.30，有利于后续的生化处理。但加药控制要适当，以免影响后续生化处理。n（4）在生化处理中，为增加微生物所需要的营养源，水在进入水解酸化池前投加适当的N和P；为增加生物量，促使大分子有机物和不溶性有机物的生物降解，把生物接触氧化池的出水（含污泥），在未加药之前用回流泵按比例回流到水解酸化池。水解酸化池和接触氧化池内均设弹性立体填料，以利挂膜和脱膜。n（5）一、二级沉淀池均采用竖流式沉淀池，中间设导流筒，沉淀效果好，排泥畅通，管理操作简便，目前在小水量污、废水处理中采用较普遍。n6、水解酸化-接触氧化－物化工艺处理印染废水案例——见图4-15。n该处理工艺为避免废水中可能存在的纤维杂质物体进入后续处理和管道系统，防止后续处理单元的沉积和堵塞，在废水进口处设置捞毛机。废水经过捞毛机后进入曝气调节池，进行水质、水量的调节，同时可去除部分硫化染料。经调节后的废水进入一级物化处理系统，主要去除废水中悬浮物和部分有机污染物。废水经一级物化处理后进入生化处理系统，废水生物处理采用厌氧水解酸化与生物接触氧化法相结合的工艺形式。通过厌氧水解酸化阶段可以使部分难降解和高分子的有机物进行水解酸化，分解成可降解及小分子物质，提高废水的可生化性；好氧生物处理主要去除废水中可以降解的有机物以及部分色度。生化系统出水再进入二级物化处理，主要去除色度以及剩余难降解的有机物，该级物化法采用混凝沉淀工艺。由于印染废水中的色度很难处理，因此再二级物化处理后再加一道脱色处理，对系统作最终把关处理，以保证最终出水达到排放标准的要求。总之，对于不同水质的印染废水有不同的组合处理工艺，有可能物化为主，也可能生化为主，虽然基本方法及原理大致是相同的，但优化组合很重要。在达到设计所要求排放标准前提下，工艺处理流程尽可能简化，进行最佳的优化组合，以节省投资，减少占地面积，降低处理成本，便于管理操作。n第七节印染废水处理新技术导入：印染废水水质变化无常，色深且差异大，处理更加困难，印染废水的综合治理已成为当今国内外急需解决的问题。国内外越来越多的研究者致力于废水处理新技术、新方法、新工艺等各方面的研究，并对其进行了深入的探索。n第七节印染废水处理新技术n第七节印染废水处理新技术一、微波能废水处理法微波能废水处理法属于物理处理方法。定义：是利用微波场对流体具有物化反应作用和杀菌功能的特性来处理废水水处理的方法。解释：把微波场对单相流和多相流物化反应的强烈催化作用、穿透作用、选择性供能及其杀灭微生物的功能用于废水处理。n第七节印染废水处理新技术原理：微波对流体中的不同物质进行选择性分子加热；微波对流体中的吸波物质的物化反应具有强烈的催化作用；流体中的固相微粒在微波场中能迅速汇聚沉降与水分离；由于微波加热是吸波物质分子直接加热，所以废水置于微波场中，不但温升迅速，而且微波能量非常集中，并且在较低温度下就能杀灭微生物；n第七节印染废水处理新技术由于微波对流体的穿透作用，置于微波场中的流体表现为加热非常均匀；由于流体中吸收微波能的物质分子可直接将微波能转化成热能，因此不会给被处理流体带入任何新的污染物，而且节省综合耗能。特点：微波能进行污水处理，适应性强，处理率高，尤其对污水中难降解有机物的高浓度、高浊度、高色度去除率达到90%以上，高盐度、高重金属含量和石油类污染物的去除率也很高。n第七节印染废水处理新技术微波废水处理的流程是：进水格栅清除砂石、木块、塑料等大块杂物，调节池缓冲水量和水质混合器沉降过滤一体化设备微波反应器添加剂进行充分混合后添加剂与污染物的物理化学反应以及微波低温催化的物化反应实现固液分离，达到排放或回用目的n第七节印染废水处理新技术二、光催化氧化法应用：光化学氧化法一般可作为生物处理的前处理；在其他一些工艺处理之后使用UV/H2O2方法是一种处理高浓度废水的可能途径。在光化学氧化中加入适当的催化剂，这就形成了光催化氧化法。始于20世纪80年代后期。n第七节印染废水处理新技术定义:它是在水中加入一定数量的半导体催化剂，它在紫外线辐射下也能产生强氧化能力的自由基，从而氧化水中的有机物的废水处理方法。优点：光催化氧化法能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解的有机污染物，与传统的水处理技术中以污染物的分离、浓缩以及相转移为主的物理方法相比，具有明显的节能高效、污染物降解彻底等优点，所以光催化氧化法降解染料废水是最近的一个研究热点。n第七节印染废水处理新技术光催化剂：以Ti02、ZnS、CdS等作为光催化剂可以有效地降解废水中的染料等有机物。TiO2化学性质稳定、难溶无毒、成本低，是理想的光催化剂。n第七节印染废水处理新技术优点：光催化氧化法的强氧化性、对作用对象的无选择性与最终可使有机物完全矿化的特点，使光催化氧化在饮用水深度处理方面具有较好的应用前景。缺点：但是TiO2粉末颗粒细微，不便加以回收，同传统净水工艺相比，光催化氧化处理费用较高，设备复杂，近期内推广使用受到限制。所需要解决的主要问题：确定长期运行过程中催化剂中毒情况及寻求理想的再生方法；解决催化剂的分离回收或固定化问题；反应器的设计及提高光能利用率等。n第七节印染废水处理新技术三、接触氧化法接触氧化法是在生物滤池的基础上，从接触曝气法改良演化而来的，因此有人称为“浸没式滤池法”、“接触曝气法”等。接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜特点的一种新的废水生化处理法。它是利用填料作为生物载体，微生物在曝气充氧的条件下生长繁殖，富集在填料表面上形成生物膜，其生物膜上的生物相丰富，有细菌、真菌、丝状菌、原生动物、后生动物等组成比较稳定的生态系统，溶解性的有机污染物与生物膜接触过程中被吸附、分解和氧化，氨氮被氧化或转化成高价形态的硝态氮。n定义：生物接触氧化法是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即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。n第七节印染废水处理新技术反应过程如下：有机污染物氧化反应：4CxHyOz+(4x+y-2z)O2→4xCO2+2yH2O+Q（1）氨氮氧化方程式：2NH4++3O2→2NO2-+4H++2H2O+Q（2）2NO2-+O2→2NO3-+Q（3）n第七节印染废水处理新技术这种方法的主要设备是生物接触氧化滤池。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式附着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。因此它兼有活性污泥法与生物滤池两者的特点。由于其中滤料及其上生物膜均淹没于水中，故又被称为淹没式生物滤池。n第七节印染废水处理新技术在不透气的曝气池中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料，填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧，这种方式称谓鼓风曝气装置；空气能自下而上，夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后，废水则在滤料间格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。生物接触氧化法具有处理时间短、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。n第七节印染废水处理新技术其特点是容积负荷高，耐冲击负荷能力强；具有膜法的优点，剩余污泥量少；具有活性污泥法的优点，辅以机械设备供氧，生物活性高，泥龄短；能分解其它生物处理难分解的物质；容易管理，消除污泥上浮和膨胀等弊端。其缺点是滤料间水流缓慢，水力冲刷力小；生物膜只能自行脱落，剩余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质恶化，影响处理效果；滤料更换，构筑物维修困难。n第七节印染废水处理新技术四、膜生物反应器膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。原理是由于超滤膜能够很好的截留来自生物反应器混合液中的微生物絮体、分子量较大的有机物及其他固体悬浮物质，并使之重新返回生化反应器中，这就使反应器内的活性污泥浓度得以大大提高，从而能够有效的提高有机物的去除率。n第七节印染废水处理新技术与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。80年代以来，该技术愈来愈受到重视，成为研究的热点之一。目前膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家。这种技术不仅有效地达到了泥水分离的目的，而且具有污水三级处理传统工艺不可比拟的优点:n第七节印染废水处理新技术1、高效地进行固液分离，其分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用，实现了污水资源化，2、膜的高效截留作用，使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间和污泥龄的完全分离，运行控制灵活稳定。3、由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一，并取代了三级处理的全部工艺设施，因此可大幅减少占地面积，节省土建投资。4、利于硝化细菌的截留和繁殖，系统硝化效率高。通过运行方式的改变亦可有脱氨和除磷功能。5、由于泥龄可以非常长，从而大大提高难降解有机物的降解效率。6、反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，剩余污泥产量极低，由于泥龄可无限长，理论上可实现零污泥排放。7、系统实现编程控制器控制，操作管理方便。n第七节印染废水处理新技术总之，随着印染行业废水处理难度增加和排放标准的日益严格，人们更加关注印染废水处理的方法、工艺研究，具有代表性的研究是新的生物处理工艺和高效专门细菌以及新型化学氧化法、化学药剂的探索和应用研究。相信随着科学技术的不断进步，印染废水的处理一定朝着工艺完善，投资成本省、运行费用低、操作更加简单的方向发展。n第七节印染废水处理新技术