水污染控制技术

水污染控制技术山西大同2010.12.082010年全国企业环境监督员制度培训班目录污水处理厂工艺流程一级处理二级处理三级处理污水处理技术方法物理法化学法物理化学法生物法1.污水处理工艺流程一级处理按处理程度分（传统分类法）：一级处理－去除污水中的悬浮固体，BOD去除率30％，SS去除90％，不能直接排放。一级处理包括•格栅－由一组平行的金属栅条制成，截阻大块的悬浮状态物质。•沉淀－水中的可沉物质在重力作用下沉淀。•浮选－把空气通入污水中,水中的固体颗粒随气泡浮至水面而去除。•油去除－利用油的比重小于1的性质，使含油污水停留并上浮去除。•均衡－工业污水排放量与水质随时间不同，需进行储存调节使其均衡。•中和－利用酸和碱作用生成盐和水。1.污水处理工艺流程二级处理二级处理－大幅度去除污水中的胶体和溶解状态的有机物（BOD）去除率达95－99％，处理后水中BOD为10－20mg/L.二级处理包括•活性污泥法－由大量的微生物群体构成具有活性，容易沉淀的胶体污泥为主体。•生物膜法－在污水流经的固体表面生长一层生物膜，生物膜上的微生物氧化污水中的BOD。•氧化塘－污水在池塘内停留30－60天，靠水中溶解氧和微生物作用降解BOD。（80年代提倡，现在不提倡）•污水灌溉－通过土壤表层土的截留，土壤中微生物的分解氧化，物理吸收使污水净化。（沈——抚污水灌溉区；浇灌水稻）•厌氧处理－在无氧的条件下，靠兼性菌及专性厌氧菌降低有机物。1.污水处理工艺流程三级处理三级处理－进一步去除二级处理不能去除的有机物，氮、磷、处理后BOD在5-10mg/L，可以回用。•微滤－使污水通过多孔介质，截留水中的悬浮物•混凝－向水中投加混凝剂，降低污水浊度、色度、高分子有机物、重金属。•氧化还原－利用氧化还原反应使污水中有害的物质转变成无害物质。•吸附－利用固体物质表面的吸附能力，吸附水中一些有害的物质。•萃取－利用传质原理，当溶剂与污水接触时，溶质在污水中重新分配，转移到溶剂中。•渗析－通过一种半透膜，将溶质从浓度高的一侧通过膜扩散到浓度低的一侧。•反渗透－在膜的两侧施加压力，使压力高一侧的溶液透过流到压力低的一侧。1.污水处理工艺流程目录1.污水处理厂工艺流程一级处理二级处理三级处理2.污水处理技术方法2.1物理法2.2化学法2.3物理化学法2.4生物法2.1物理法常用的物理法水处理技术沉淀技术过滤技术离心分离技术2.1.物理法-沉淀技术沉淀技术化学沉淀是向水中投加某种化学剂，使它与水中的溶解物质发生互换反应，生成难溶于水的沉淀物，降低污水中溶解物质的浓度。沉淀技术案例某公司位于苏州市工业园区,主要产品为MCU(微控制器)和LCD驱动器。公司现有一套设计处理能力为20m3h的废水处理装置，处理电镀工艺中所产生的含氟废水(同时含有少量的Cu2+和Zn2+)，处理水排放至城市二级污水处理厂。现有处理装置采用传统化学沉淀法。利用NaOH沉淀上述金属离子，CaCl2沉淀F-。在长期的运行过程中，处理后的废水中金属离子和F-基本达标。2.1.物理法-离心分离技术离心分离理论基础－物体高速旋转时产生离心力场，产生离心力使得水和悬浮物被分离。根据离心力产生的方式可分为：用水流本身旋转产生离心力的旋流分离机：压力式旋流分离机、重力式旋流分离由设备本身旋转带动污水旋转的离心分离：离心机（工程中不常用，水量大、设备大）rvmmF/)(20原水出水过滤是使含悬浮物的水流过具有一定孔隙率的过滤介质，水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除去。2.1.物理法—过滤技术反冲洗水2.1.物理法—过滤技术过滤目的（1）去除水体悬浮物，降低浊度；（2）有机物、细菌、病毒的去除。－－思考：如何去除？滤池形式：快滤池慢滤池滤料：双层、多层以及均质滤池水流方向：上向流、双向流滤池阀门量：虹吸、无阀、移动冲洗罩滤池冲洗方式：单纯水冲洗、气水反冲洗滤池提示：从颗粒物作用角度分析2.1.物理法—过滤技术（生物）慢滤池机理（1）微生物吞食细菌，（2）微生物分泌出起凝聚作用的酶，（3）藻类产生氧气，起氧化作用。滤速慢：V＝0.1-0.3m/h表面生长一层滤膜（1－2个星期后）效果：浊度可降到0，可不消毒。缺点：生产效率低，易堵塞，需刮掉滤膜，重新补砂。2.1.物理法—过滤技术快滤池条件：（1）滤速大于10m/h（2）须先投加混凝剂普通快速滤池构造进水管，待过滤的水由此进入集水渠，进水及收集反洗水过滤介质，水通过介质得到过滤底部配水系统，收集过滤后的水或均匀分配反洗水垫层，支撑滤料和均匀分配反洗水清水管，过滤后的水由此排出反洗水收集槽，反洗水由此排出滤池反洗水管，反洗水由此进入反洗水收集槽，收集所有滤池的反洗水过滤反冲洗19过滤工艺包括过滤和冲洗两个阶段：•过滤(filtration)：过滤即截留污染物；•冲洗(backwashing)：冲洗即把污染物从滤料层中冲走，使之恢复过滤能力。过滤周期(filterrun)：从过滤开始到结束。过滤池工作周期：从过滤开始到反冲洗结束。2.1.物理法—过滤技术过滤的工艺过程过滤过程是原水由上到下通过一定厚度的由一定粒度的粒状介质组成的床层，由于粒状介质之间存在大小不同的孔隙，水中的悬浮物被这些孔隙截留而除去。原水滤料过滤水过滤过程到一定程度时过滤不能进行，需要进行冲洗。冲洗是通过上升水流的作用使滤料呈悬浮状态，滤料间的孔隙变大，污染物随水流带走，反洗完成后再进行过滤。滤料反洗废水反洗水入口冲洗过程过滤机理砂滤池的滤料粒径通常为0.5-1.2mm滤料颗粒之间的空隙尺寸约为80m过滤经絮凝沉淀的原水30m过滤不仅是简单的机械筛滤，还有接触粘附的作用。浊度1NTU迁移机理粘附机理颗粒迁移机理迁移是指颗粒脱离流线接近滤料的过程，完全是一种物理力学作用。主要由以下作用力引起：拦截、沉淀、惯性、扩散、水动力（非球形颗粒在速度梯度作用下发生转动）。对于这几种力的大小，目前只能定性描述。过滤理论颗粒粘附机理粘附作用是一种物理化学作用。在范德华引力、静电力、化学键、特殊化学吸附力作用下，颗粒粘附与滤料表面以及原先粘附的颗粒上。砂粒在水中表面常带有负电荷，能吸附带有正电的铁、铝等胶体絮凝剂，从而在滤料表面形成带正电的薄膜，进而又吸附带负电荷的粘土及多种有机胶体，在砂粒上发生接触絮凝－架桥作用粘附作用取决于滤料和颗粒物表面物理化学性质，未经脱稳的悬浮颗粒，过滤效果较差。过滤理论滤层结构•单层滤池通常以石英砂(sand)做为滤料。•双层滤池是在石英砂滤料的上面再放一层粒度比较粗的无烟煤(anthracite)。•三层滤池是在双层滤池的基础上再在石英砂滤料的下面放一层粒度更细、比重更大的滤料，一般用磁铁矿(magnetite)。过滤理论单层滤池的滤料层结构过滤理论双层滤料的结构粗粒无烟煤细粒石英过滤理论三层滤料的结构粗粒无烟煤更细的磁铁矿细粒石英三层滤料层的剖面过滤理论滤池穿孔滤砖目录1.污水处理厂工艺流程一级处理二级处理三级处理2.污水处理技术方法2.1物理法2.2化学法2.3物理化学法2.4生物法2.2.化学法常用的化学法水处理技术中和技术氧化还原技术电解技术混凝技术2.2.化学法-中和技术中和技术定义：酸和碱反应生成盐和水称为中和反应酸性污水的中和剂•苏打NaCO3和苛性钠NaOH具有组成均匀，易于贮存，反应迅速，易溶于水，但价格较高•石灰Ca(OH)2来源广泛，价格便宜。（但产生杂质多，浮渣多，难处理，一般用于水量较小的水•石灰石CaCO3，白云石CaCO3＋MgCO3是开发的石料，在产地价格便宜，可以作为一种中和材料，主要用于滤床使用。碱性污水的中和剂－硫酸、盐酸、烟道气（含CO2,SO2)。2.2.化学法-中和技术中和技术分类酸碱污水相互中和法—电镀厂的酸性污水和印染厂的碱性污水相互混合，达到中和目的。药剂中和法—用碱性、酸性物质为中和剂处理，常采用石灰处理酸性污水过滤中和法（多用于原料所在地）碱性污水中和处理OHNOCaOHCaHNOOHCaSOOHCaSOH22324242422)()(22)(臭氧氧化技术臭氧用于净水工艺已有悠久历史，几乎与最常用的氯同时开始被采用。由于臭氧设备的复杂和投资大，且耗电量较高，臭氧用于净水只在少数国家较普遍，特别在法国、德国、瑞士等欧洲国家应用较多。由于怀疑水中的有机物和天然物质与氯发生反应形成的三氯甲烷具有致癌性，自二十世纪九十年代起，美国、英国和日本等国家也逐步在饮用水处理中采用了臭氧处理工艺，以取代氯的作用。2.2.化学法-氧化还原技术臭氧是氧气的同位素，它由三个氧原子组成是一种强氧化剂易溶于水分解氧化速度与pH值与水温有关臭氧的半衰期为20-30分钟空气中最高浓度0.1mg/L臭氧制造-化学法，电解法，紫外线无声放电法。作用与影响因素臭氧是强氧化剂，可用于除臭，脱色、杀菌、除铁、除锰、除有机物等影响因素有污水中杂质性质，浓度，PH值，温度，臭氧的浓度，用量，投入方式，停留时间。2.2.化学法-氧化还原技术臭氧氧化机理臭氧一经溶解在水中，会出现下列两种反应：一种是直接氧化，它是较缓慢的且有明显选择性的反应；另一种是在水中羟基、过氧化氢、有机物、腐植质和高浓度的氢氧根诱发下自街上分解成羟基自由基，间接地氧化有机物、微生物和氨等。后一种反应相当快，且没有选择性，另外还能将重碳酸根和碳酸根氧化成重碳酸和碳酸。后一种反应更强烈，氧化能力更强。2.2.化学法-氧化还原技术氧化还原技术——亚硫酸钠还原处理含铬污水含铬污水主要来自电镀厂，污水中含有的铬酸根和重铬酸根形式存在的高价铬，其比例大小与pH有关在酸性条件下水中投加亚硫酸氢钠，将六价铬还原成三价铬，然后投石灰，生成氢氧化物沉淀还原反应时控制pH值3；沉淀反应时控制pH值7.5-9.04233424323422423424237223)(26)(3)(2)(3)(83)(2362SONaOHCrNaOHSOCrCaSOOHCrOHCaSOCrOHSONaSOCrSOHNaHSOOCrH2.2.化学法-氧化还原技术2.2.化学法-氧化还原技术金属还原法处理含汞污水含汞污水与还原剂金属接触，污水中汞离子被还原成金属汞析出，金属被氧化成离子进入溶液。HgFeHgFeHgFeHgFe323232222.2.化学法-电解技术电解技术电解质溶液在电流的作用下，发生电化学反应。原理—电解是利用插入溶液中的电极表面发生化学反应来处理污水，在电极表面产生电氧化还原反应，电气浮反应，电絮凝反应。2.2.化学法-电解技术反应机理利用电能和电场能使废水中的悬浮物迁移沉淀，产生电化学反应、电氧化还原、电迁移，改变污染物质性质。应用电解—利用可溶性阳极和不溶性阳极作为电极，产生电化学反应。微电解—利用微小的电流和自发产生的电流，进行电化学反应。磁反应—电流产生磁场，污水中的杂质在磁场作用下迁移。目前此法多用于饮料行业如啤酒等，能吸附杂质、细菌使啤酒口感变得纯正。2.2.化学法-电解技术电解水处理过程电解水处理系统的核心部件是一个电解反应器,通过其中的铁、铝或其它金属材料制成的阳极产生的系列反应达到去除污染物的目的。在整个电解过程中，最主要的反应是产生活性金属化合物,通过熬合与吸附作用，将悬浮物转化为大分子絮状物，最后进行沉降和过滤去除水中的污染物。2.2.化学法-电解技术优势不用添加化学药剂有效地去除污染物模块集成与体统的迅速发展可实现系统的小型化处理能力扩充灵活操作安全，寿命长经济有效缺点用电量大处理效率低，不适合大规模水处理2.2.化学法-电解技术案例——此技术大多数涉及饮用水和工业污水处理斯里兰卡尼甘布的KIMEskimo纺织厂（50立方米/小时）德国AEGAGRothenburgo.T工业污水处理厂（150立方米/天）德国埃伯斯瓦尔德铁