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工业废水处理的技术选择与思考李光明环境科学与工程学院2019.03.22·南京2019“第四届精细化工废水、废气处理新技术、新成果、新装备应用推广会暨国际废水、废气处理技术交流年会”主要内容工业废水问题工业废水的处理对策系统视角的思考与实践2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考2工业废水问题2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考3100011001200130014001500199619982000200220042006200820102012201420162018工业用水总量（亿m3）年份工业用水占了人类水资源消耗的20%；全世界每年倾倒入江河湖海中的有毒物质达到上千万吨，全球约十分之一的河流受到不同程度的污染。工业化的水污染风险2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考4产业污染物钢铁行业生化耗氧量、化学耗氧量、油类、金属、酸类、呋喃、氰化物有色金属行业氟、悬浮固体石油化工行业生化耗氧量、化学耗氧量、矿物油、呋喃、铬化学品行业化学耗氧量、有机化学品、重金属、悬浮固体、氰化物纺织和皮革行业生化耗氧量、固体、硫化物、铬造纸行业生化耗氧量、化学耗氧量、固体、有机氯化物微电子行业化学耗氧量、有机化学品采矿行业悬浮固体、金属、酸、盐悬浮固体、有机物、重金属、合成化学品、酸性废水工业污染物的环境健康风险采矿和生产制造……重金属比如甲基汞，就是一种典型的通过鱼类摄入的重金属污染物主要侵犯中枢神经系统，可造成语言和记忆障碍等。体内汞含量轻微超标，对成人的危害并不明显，但能破坏胎儿和儿童的神经系统和认知行为，影响智力。化学工业、农药等……有机污染物比如持久性有机污染物（POPs）二恶英类物质，不但是剧毒物质，而且致癌工业化学品：包括多氯联苯（PCBs）和六氯苯（HCB）有机氯杀虫剂：艾氏剂（农业上用于防治农作物害虫，可引起人肝功能障碍、致癌）2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考5一些有机污染物能够沿着食物链传播，在动物体内的脂肪中聚集会引起过敏、先天缺陷、癌症、免疫系统和生殖器官受损都属于环境激素，即使浓度极小，也会影响人类的内分泌系统已经在土壤和水中长期存在，不仅难于生物降解，而且流动性很强，能够传播到世界各地，包括南极和北极2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考6水污染事件20072009201020142015太湖水污染事件太湖水富营养化，引发蓝藻暴发，影响了自来水水源水质。市民纷纷抢购纯净水。江苏盐城水污染事件盐城市标新化工厂趁大雨天偷排了30吨化工废水，自来水水源受到酚类化合物污染，盐城市大面积断水近67小时，20万市民生活受到影响。紫金矿业铜酸水渗漏事故福建紫金山铜矿湿法厂发生铜酸水渗漏，9100立方米的污水顺着排洪涵洞流入汀江。并隐瞒9天才进行公告，并因应急处置不力，导致7月16日再次发生污水渗透。兰州自来水苯超标事件兰州自来水苯超标系兰州石化管道泄漏所致。出厂水苯含量、自流沟苯含量均远超出国家限值的10微克/升。广东练江水污染事件经济高速发展，练江水质急剧下降为劣V类且主要污染指标呈加重趋势，成为全国污染最重的河流之一，两岸居民也因此饱受其苦。2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考7工业废水的处理对策水处理的科学问题水处理通过物理、化学、生物的手段，去除水中一些对生产、生活不需要的有害物质的过程物质分离几何尺寸……格栅、过滤分子间作用……膜分离密度……沉淀界面作用……气浮界面作用……吸附物质转化生物作用……生物、微生物灭活，生物的酶作用化学反应……氧化、还原、络合等2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考8ABABCCA物质的分离耗能的过程2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考9ABAB(lnln)(lnln)ABABABABAABBnnWRTnnnnnnnRTxxxx关键是如何提高效率？2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考10一般的工业废水处理2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考112020/7/16工业废水处理的技术选择与思考12膜分离技术进水出水浓水2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考13生物处理的工艺技术选择2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考14废水的生物处理方法2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考152020/7/16工业废水处理的技术选择与思考16难降解废水的处理石化行业高浓度难降解有机废水（COD……10-100g/L）解决方案：湿式氧化、超临界氧化关键：OH使C-C键发生断裂，使反应产物矿化或易于生物降解问题：高温高压环境对设备的苛刻要求湿式氧化均相催化湿式氧化非均相催化湿式氧化催化剂二次污染问题催化剂的开发反应器的开发1950年代，Zimmermann提出并实现工业化2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考17典型的湿式氧化工艺系统视角的思考与实践资源化的考虑2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考18高浓度难降解有机废水催化湿式氧化或超临界水氧化消除毒性降解COD促进生物降解问题？有机物CO2+H2O乙酸、小分子酸困难容易能否控制反应条件将有机物转化成乙酸？清洁生产的想法与实践2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考19活性艳蓝KN-R清洁生产工艺生产工艺改进后酸的用量：10摩尔比→1.15摩尔比，降低88.5%碱的用量：10摩尔比→1.15摩尔比，降低88.5%COD：100g/L→2.800g/L，削减95%以上试生产成本：溴氨酸投料的得量600kg/kmol→727kg/kmol，单就得量的提高，生产成本就下降了21%以上活性艳蓝KN-R的生产工艺水资源综合利用2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考20大型钢厂/Sealenterprises水资源/Freshwater生产工艺/Technologies循环利用/recycle废水综合回用Integratedutilizationofwastewater排放/Effluent钢铁企业的水资源综合利用2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考21围厂河Surroundriver分质回用ReclaimedwaterⅤ类水质、部分指标劣Ⅴ类WaterqualitiesinV达到工业用水水质标准Waterqualitiesgetstandardforindustrialusage人工湿地处理Artificialwetlandtreatment水质提高一个等级（Ⅳ类）WaterqualitiesinIV2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考22工业园区系统和过程水质控制与节水尺度新鲜水排放水工业园区工厂企业生产单元水量水质焦点途径回用关键网络2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考23新鲜水用水系统污水再生处理系统废水排放废水直接利用污水处理系统废水再生利用新鲜水用水单元1用水单元2废水用水单元3新鲜水用水单元1用水单元2污水再生处理系统用水单元3废水目标水系统新鲜水用量最小，或废水排放量最小关键用排水系统的合理性和水回用潜力原理过程系统工程方法数学规划新的问题工业的水质控制小型企业的涉水水质控制问题缺乏大型水处理条件和设施最严格水资源管理制度居民生活用水出厂水到龙头的二次污染问题2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考24分散式水质控制Decentralizedwaterqualitycontrol•2030年控制全国用水总量在7000亿立方米。•2030年，万元国内生产总值用水量、万元工业增加值用水量分别降低到70立方米、40立方米用水效率控制•主要污染物入河湖总量控制在水功能区纳污范围之内•2018年1月1日正式实施的《环境保护税法》，规定水污染物的税额幅度为每污染当量1.4元至14元水功能区限制纳污水资源开发利用控制案例——金属表面的磷化处理2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考25工件金属表面的磷化处理工件新鲜水磷化药剂ZnO,H3PO4,HNO3,Ni(NO3)2,HF,Desodiumsalt出水Zn2+,PO43-,NO3-,Ni2+,F-,Salt水处理（水质控制）2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考26水处理有机混凝剂（聚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵）无机混凝剂（铝盐、铁盐）絮凝剂倾析浮选过滤2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考27絮凝剂加料装置絮凝水箱控制箱过滤设施处理后出水水箱集成化水处理设备总体尺寸：1600x1600x750mm质量：400kg处理能力：1200L/h总结工业化发展消耗大量水资源，带来水污染风险水污染控制技术提升是解决水危机的关键系统视角的科技创新是必由之路2020/7/16工业废水处理的技术选择与思考28