水體污染防治與化工廢水處理

1、化工環(huán)境保護(hù)概論,,,第四章 水體污染防治與化工廢水處理,化學(xué)工業(yè)出版社,認(rèn)識(shí)水體污染,一、水體污染物的來(lái)源,第一節(jié) 概述,,主要指城市居民聚集地區(qū)所產(chǎn)生的生活污水,電器制造廢水 輕工廢水電鍍工業(yè)廢水冶金工業(yè)廢水采礦廢水含熱廢水,生活污染源,,01,,農(nóng)業(yè)污染源,,02,,工業(yè)污染源,,農(nóng)業(yè)污染源包括農(nóng)業(yè)牲畜糞便、污水、污物、農(nóng)藥、化肥、用于灌溉的城市污水、工業(yè)污水等。,,03,把向水體排放或釋放污染物的來(lái)源和場(chǎng)所稱為水體

2、的污染源，根據(jù)來(lái)源不同分類(lèi)，可以分為三類(lèi)：,二、水體污染物的分類(lèi)及其危害,,,,,,,,,,,,,,,,無(wú)機(jī)無(wú)毒污染物,有機(jī)無(wú)毒污染物,無(wú)機(jī)有毒污染物,有機(jī)有毒污染物,懸浮狀污染物 酸、堿、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)污染物 氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物,主要指碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、氨基酸等,非重金屬的無(wú)機(jī)毒性物質(zhì)：氰化物(CN－)、砷(As) 重金屬毒性物質(zhì),有機(jī)氯化合物 ：多氯聯(lián)苯(PCB)和有機(jī)氯農(nóng)藥 多環(huán)有機(jī)化合物 ：酚類(lèi) ，芳香烴類(lèi)物質(zhì),,,,

3、,,,水體中的污染物大致分類(lèi)如下：,,三、水體污染的水質(zhì)指標(biāo),水體污染主要表現(xiàn)為水質(zhì)在物理、化學(xué)、生物學(xué)等方面的變化特征。所謂水質(zhì)指標(biāo)就是指水中雜質(zhì)具體衡量的尺度。水質(zhì)指標(biāo)的類(lèi)型及含義如下：,色度儀,濁度儀,溶解氧測(cè)定儀,化學(xué)需氧量測(cè)定儀,生化需氧量測(cè)定儀,總有機(jī)碳測(cè)定儀,電 導(dǎo) 率 儀,PH計(jì),四、化工廢水的來(lái)源與特點(diǎn),,,化工廢水分類(lèi),主要來(lái)自基本有機(jī)原料、合成材料（如合成塑料、合成橡膠、合成纖維）、農(nóng)藥、染料等行業(yè)排出的廢水,如氯

4、堿、感光材料、涂料等行業(yè),如無(wú)機(jī)鹽、氮肥、磷肥、硫酸、硝酸及純堿等行業(yè)排出的廢水,,含有機(jī)物的廢水,,含有機(jī)、無(wú)機(jī)物的廢水,,,含無(wú)機(jī)物的廢水,掌握化工廢水的處理技術(shù),,,,,物理法,化學(xué)法,生物處理法,物理化學(xué)法,化工廢水處理技術(shù),第二節(jié) 廢水治理技術(shù),一、物理法,定義：通過(guò)物理作用和機(jī)械力分離或回收廢水中不溶解懸浮污染物質(zhì)(包括油膜和油珠)，并在處理過(guò)程中不改變其化學(xué)性質(zhì)的方法稱為物理處理法。,設(shè)備-----調(diào)節(jié)池 長(zhǎng)方形調(diào)節(jié)

5、池： 特點(diǎn)-----在池內(nèi)設(shè)有若干折流隔墻，使廢水在池內(nèi)來(lái)回折流。 折流式調(diào)節(jié)池： 優(yōu)點(diǎn)-----調(diào)節(jié)池容積大小可視廢水的濃度、流量變化、要求的調(diào)節(jié)程度及廢水處理設(shè)備的處理能力來(lái)確定，做到既經(jīng)濟(jì)又滿足廢水處理系統(tǒng)的要求。,定義：沉淀是利用廢水中懸浮物密度比水大，可借助重力作用下沉的原理而達(dá)到液固分離目的的一種處理方法。分類(lèi)：沉淀根據(jù)廢水中懸浮物的沉淀現(xiàn)象可分四種類(lèi)型：自由沉淀、絮凝沉淀、擁擠沉淀和壓縮沉淀。,,定義

6、：利用過(guò)濾介質(zhì)截留廢水中的懸浮物，也叫篩濾截留法。篩濾截留法的實(shí)質(zhì)----讓廢水通過(guò)一層帶孔眼的過(guò)濾裝置或介質(zhì)，尺寸大于孔眼尺寸的懸浮顆粒則被截留。過(guò)濾介質(zhì)----鋼條、篩網(wǎng)、濾布、石英砂、無(wú)煙煤、合成纖維、微孔管等。常用的過(guò)濾設(shè)備----格柵、柵網(wǎng)、微濾機(jī)、砂濾器、真空濾機(jī)、壓濾機(jī)等(后兩種濾機(jī)多用于污泥脫水)。,定義：隔油主要用于對(duì)廢水中可浮油的處理，它是利用水中油品與水密度的差異與水分離并加以清除的過(guò)程。,定義----廢水中

7、的懸浮物借助離心設(shè)備的高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下與水分離的過(guò)程叫離心分離。原理----含懸浮物的廢水在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于懸浮顆粒和廢水的質(zhì)量不同，所受到的離心力大小不同，質(zhì)量大的被甩到外圈，質(zhì)量小的則留在內(nèi)圈，通過(guò)不同的出口將它們分別引導(dǎo)出來(lái)，從而使懸浮物與水分離。,二、化學(xué)法,定義：化學(xué)法(或化學(xué)處理法)是利用化學(xué)作用處理廢水中的溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)，可用來(lái)去除廢水中的金屬離子、細(xì)小的膠體有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、植物營(yíng)養(yǎng)素(氮、磷)、乳化油、色

8、度、臭味、酸、堿等，對(duì)于廢水的深度處理也有著重要作用。,中和就是酸堿相互作用生成鹽和水，也即pH調(diào)整或稱為酸堿度調(diào)整。 酸、堿廢水的中和方法有： 酸、堿廢水互相中和:以廢治廢、既簡(jiǎn)便又經(jīng)濟(jì)； 投藥中和:可以處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸堿廢水; 過(guò)濾中和：可以進(jìn)行廢水的pH調(diào)整。,,定義：混凝法是廢水處理中一種經(jīng)常采用的方法，它處理的對(duì)象是廢水中利用自然沉淀法難以沉淀除去的細(xì)小懸浮物及膠體微粒，可以用來(lái)降低廢水的濁度和色度，去

9、除多種高分子有機(jī)物、某些重金屬和放射性物質(zhì)；此外，混凝法還能改善污泥的脫水性能。 ----優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作易于掌握，處理效果好，間歇或連續(xù)運(yùn)行均可以； ----缺點(diǎn)：運(yùn)行費(fèi)用高，沉渣量大，且脫水較困難；,混凝原理 雙電層作用原理------這一原理主要考慮低分子電解質(zhì)對(duì)膠體微粒產(chǎn)生中和作用，以引起膠體微粒凝聚。 化學(xué)架橋作用原理------當(dāng)廢水中加入少量的高分子聚合物時(shí)，聚合物即

10、被迅速吸附結(jié)合在膠體微粒表面上。開(kāi)始時(shí)，高聚物分子鏈節(jié)的一端吸附在一個(gè)微粒表面上，該分子未被吸附的一端就伸展到溶液中去，這些伸展的分子鏈節(jié)又會(huì)被其它的微粒所吸附，于是形成一個(gè)高分子鏈狀物同時(shí)吸附在兩個(gè)以上的膠體微粒表面的情況。各微粒依靠高分子的連接作用構(gòu)成某種聚集體，結(jié)合為絮狀物這種作用稱為吸附架橋作用。由高分子架橋形成的聚集體中，各微粒并未達(dá)到直接接觸，而且也未達(dá)到電中和脫穩(wěn)狀態(tài)，因此，吸附架橋?qū)嵸|(zhì)上仍是一種聚合物過(guò)量狀態(tài)。,混凝過(guò)程

11、及投藥方法,混凝沉淀處理流程,定義：通過(guò)藥劑與污染物的氧化還原反應(yīng)，將廢水中有害的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或低毒物質(zhì)的方法。,廢水處理中最常采用的氧化劑是空氣、臭氧、二氧化氯（ClO2）、氯氣（Cl2）、高錳酸鉀（KMnO4）等。 藥劑還原法在廢水處理中應(yīng)用較少，只限于某些廢水（如含鉻廢水）的處理，常用的還原劑有硫酸亞鐵（FeSO4）、亞硫酸鹽、氯化亞鐵（FeCl2）、鐵屑、鋅粉、硼氫化鈉等。,,三、物理化學(xué)法,吸附過(guò)程原理：吸

12、附是利用多孔固體吸附劑的表面活性，吸附廢水中的一種或多種污染物，達(dá)到廢水凈化的目的。 根據(jù)固體表面吸附力的不同，吸附可分為以下三種類(lèi)型：,,,,,,,1,物理吸附：吸附劑和吸附質(zhì)之間通過(guò)分子間力產(chǎn)生的吸附為物理吸附。它是可逆的。,,,,,,,,,,2,化學(xué)吸附：吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生由化學(xué)鍵力引起的吸附為化學(xué)吸附。 它是不可逆的。,,,,,,,3,離子交換吸附：是通常所指的離子交換。,,,定義：利用與水不相溶解或極少溶解

13、的特定溶劑同廢水充分混合接觸，使溶于廢水中的某些污染物質(zhì)重新進(jìn)行分配而轉(zhuǎn)入溶劑，然后將溶劑與除去污染物質(zhì)后的廢水分離，從而達(dá)到廢水凈化和回收有用物質(zhì)的目的。 采用的溶劑稱為萃取劑，被萃取的物質(zhì)稱為溶質(zhì)，萃取后的萃取劑稱萃取液（萃取相），殘液稱為萃余液（萃余相）。 特點(diǎn)：萃取法具有處理水量大，設(shè)備簡(jiǎn)單，便于自動(dòng)控制，操作安全、快速、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而該法具有廣闊的應(yīng)用前景。目前僅用于為數(shù)不多的幾種有機(jī)廢水和個(gè)別重金屬?gòu)U水的處理。

14、,,萃取工藝設(shè)備 萃取工藝包括混合、分離和回收三個(gè)主要工序。根據(jù)萃取劑與廢水的接觸方式不同，萃取操作有間歇式----工藝及計(jì)算與間歇吸附相同。連續(xù)式----設(shè)備常用的有填料塔、篩板塔、脈沖塔、轉(zhuǎn)盤(pán)塔和離心萃取機(jī)。①往復(fù)葉片式脈沖篩板塔②離心萃取機(jī),定義：利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的污染物，使其密度小于水而上浮到水面，實(shí)現(xiàn)固液或液液分離的過(guò)程?；驹恚焊∵x法的根據(jù)是表面張力的作用原理。當(dāng)液體和空氣相接觸時(shí)

15、，在接觸面上的液體分子與液體內(nèi)部液體分子的引力，使之趨向于被拉向液體的內(nèi)部，引起液體表面收縮至最小，使得液珠總是呈圓球形存在。,電滲析 是在直流電場(chǎng)的作用下，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子選擇透過(guò)性（即陽(yáng)膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，陰膜只允許陰離子通過(guò)），而使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)過(guò)程。電滲析技術(shù)越來(lái)越引起人們的重視并得到逐步推廣。此方法應(yīng)用在環(huán)保方面進(jìn)行廢水處理已取得良好的效果。但是由于耗電量很高，多數(shù)還僅限于

16、在以回收為目的的情況下使用。,,,反滲透 是利用半滲透膜進(jìn)行分子過(guò)濾來(lái)處理廢水的一種新的方法，又稱膜分離技術(shù)。因?yàn)樵谳^高的壓力作用下，這種膜可以使水分子通過(guò)，而不能使水中溶質(zhì)通過(guò)，所以這種膜稱為半滲透膜。利用它可以除去水中比水分子大的溶解固體、溶解性有機(jī)物和膠狀物質(zhì)。近年來(lái)應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，多用于海水淡化、高純水制造及苦咸水淡化等方面。,,超過(guò)濾法 是利用半透膜對(duì)溶質(zhì)分子大小的選擇透過(guò)性而進(jìn)行的膜分離過(guò)

17、程。超過(guò)濾法所需的壓力較低，一般為0.1～0.5MPa，而反滲透的操作壓力則為2～10MPa。因化工廢水中含有各種各樣的溶質(zhì)物質(zhì)，所以只采用單一的超濾方法，不可能去除不同分子量的各類(lèi)溶質(zhì)，一般多是與反滲透法聯(lián)合使用，或者與其他處理法聯(lián)合使用，多用于物料濃縮。,四、生物處理法,定義： 廢水的生物處理法就是利用微生物新陳代謝功能，使廢水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物被降解并轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)，使廢水得以凈化。分類(lèi)： 生物處理

18、法的工藝根據(jù)參與的微生物種類(lèi)和供氧情況，分為好氧生物處理和厭氧生物處理。,活性污泥法 活性污泥是活性污泥中曝氣池的凈化主體，生物相較為齊全，具有很強(qiáng)的吸附和氧化分解有機(jī)物的能力。,生物膜法是靠生物濾池實(shí)現(xiàn)的。普通生物濾池的工作原理是：廢水通過(guò)布水器均勻地分布在濾池表面，濾池中裝滿濾料，廢水沿濾料向下流動(dòng)，到池底進(jìn)入集水溝、排水渠并流出池外。在濾料表面覆蓋著一層粘膜，在粘膜上長(zhǎng)著各種各樣的微生物，這層膜被稱為生物膜。生物濾池的工作實(shí)

19、質(zhì)，主要靠濾料表面的生物膜對(duì)廢水中有機(jī)物的吸附氧化作用。,,水解酸化階段,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段,產(chǎn)甲烷階段,三個(gè)階段,,,,,,純氧曝氣法,深層曝氣法,深井曝氣池,生物接觸氧化法,活性污泥法新進(jìn)展,,生物膜法的新進(jìn)展,認(rèn)識(shí)典型的化工廢水處理,一、煉油廢水的處理流程,冷卻廢水,含油廢水,含硫廢水,含堿廢水,含酸廢水,含鹽廢水,是冷卻餾分的間接冷卻水，溫度較高，有時(shí)由于設(shè)備滲漏等原因，冷卻廢水經(jīng)常含油，但污染程度較輕,主要來(lái)源于催化及焦化裝置，精

20、餾塔塔頂分離器、油氣洗滌水及加氫精制等。主要污染物是硫化物、油、酚等,含油廢水大部分來(lái)源于油品與油氣冷凝油、油氣洗滌水、機(jī)泵冷卻水、油罐洗滌水以及車(chē)間地面沖洗水,主要來(lái)自汽油、柴油等餾分的堿精制過(guò)程。主要含過(guò)量的堿、硫、酚、油、有機(jī)酸等,來(lái)自水處理裝置、加酸泵房等。主要含硫酸、硫酸鈣等,主要來(lái)自原油脫鹽脫水裝置，除含大量鹽分外，還有一定量的原油,煉油廢水的來(lái)源、分類(lèi),第三節(jié) 典型的廢水處理流程,二、小氮肥廢水的處理流程,廢水處理工藝流