废水深度处理总论传统深度处理技术

1废水深度处理及达标排放技术主要内容二、传统的废水深度处理技术三、废水深度处理技术的发展一、深度处理针对的污染物废水的三级处理系统一级处理：去除废水中呈悬浮状态的固体污染物；二级处理：大幅度去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物；三级处理（深度处理）：进一步去除二级处理未能去除的污染物。污染物传统深度处理技术深度处理技术的发展废水深度处理的必要性废水深度处理针对的污染物吸附混凝沉淀过滤消毒课程主要内容高级氧化膜分离生物滤池膜生物反应器一、废水深度处理针对的污染物不同种类污染物难降解有机物溶解性无机盐类悬浮物（小粒径的有机颗粒）氮、磷细菌病毒1、悬浮物的去除二级处理水中的悬浮物主要是粒径从数毫米到10微米的生物絮凝体和未被凝聚的胶体颗粒。（1）粒径在1微米以上的颗粒，采用砂滤法；（2）粒径从几十纳米到几十微米的颗粒，采用微滤机一类的设备；（3）粒径在几纳米以下的，采用反渗透法；（4）呈胶体状态的粒子，采用混凝沉淀法。去除方法过滤混凝沉淀污水深度处理的传统技术去除呈胶体和微小悬浮状态的有机与无机颗粒去除废水的色度、浊度、某些溶解性物质及氮、磷等与给水相比，滤料粒径较大，截泥量较大，反冲洗较困难去除粒径1微米以上的悬浮颗粒得到高质量出水的一个关键环节2、难降解有机物的去除有效的二级处理过程主要去除废水中的可生物降解的有机物质，去除率一般在90%左右，难生物降解的有机物很难被去除。——微生物分解时速度很慢、分解不彻底的有机物，以及某些有机物的代谢产物（1）使下游城市的给水产生臭味；（2）使出水带色而不适于多种回用；（3）使受纳水体玷污，不宜供娱乐之用；（4）使受纳水体中的鱼有异味，不宜食用；（5）使受纳水体产生泡沫；（6）可能通过下游给水厂，与投加的消毒剂反应生成消毒副产物。危害二级处理水中的难降解有机物有：丹宁、木质素、腐殖质、醚类、多环芳烃、联苯胺、卤代甲烷、甲基蓝活性物质、除草剂和杀虫剂等（1）吸附——活性炭吸附；（2）高级氧化——臭氧氧化。去除方法高级氧化吸附常用的是活性炭吸附活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积对表面活性剂、酚、农药、染料、难生物降解有机物和重金属离子的吸附性能很好常用于去除蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸、染料等，同时可用于杀菌消毒。氧化、去除废水中残存的有机物常用的是臭氧氧化3、溶解性无机盐类的去除含有大量溶解性无机盐类的废水，仅通过二级处理技术是不能去除的，特别是用于回用前，必须进行脱盐处理。（1）会对金属材料产生腐蚀作用；（2）钙盐和镁盐会从水中析出，形成水垢；（3）硫酸盐还原菌可将硫酸根离子还原，产生硫化氢；（4）用于灌溉时会对土壤结构不利，影响农业生产。危害通过离子交换剂上的离子与水中离子交换以去除水中阴离子或阳离子的方法。离子交换法脱盐处理主要是以含盐浓度为100~300mg/L的废水作为去除对象的。从经济角度来看，用离子交换法脱盐，废水含盐量不宜超过500mg/L。离子交换纳滤可截留相对分子质量为200~500的物质，主要用于分离污水中多价离子和色度粒子，可除去二级出水中2/3盐度、4/5硬度及超过90%的溶解有机碳和三卤甲烷前体物。膜孔径0.001~0.01um,操作压力500~1000kPa。纳滤进水要求几乎不含浊度，故仅适用于经砂滤、微滤、超滤作为预处理的水质。纳滤(NF)不仅可以去除盐类和离子状态的其他物质，还可以去除有机物质、胶体、细菌和病毒。对二级出水的脱盐率高达90%以上，COD、BOD去除率在85%以上。膜孔径小于0.001um，操作压力大于1.0MPa。为防止膜堵塞，二级出水通常需采用混凝沉淀、过滤、活性炭吸附等预处理工艺。反渗透(RO)能够去除水中呈离子化的无机盐类，对二级出水可考虑不予前处理，比反渗透工艺简单。适合于含盐量在500~4000mg/L的高盐浓度水处理，一级脱盐率可达20%~50%.电渗析(ED)4、氮、磷的去除传统的二级处理主要是降低污水中以BOD、COD综合指标表示的含碳有机物和悬浮固体的浓度，二级处理后氮的去除率20~40%，磷的去除率10~30%（1）氮磷导致水体的富营养化；（2）氮磷导致生物黏膜在输水管道、用水设备表面的过量繁殖，从而造成堵塞；（3）氨氮的氧化会造成水体溶解氧浓度的降低和碱度的消耗；（4）氨氮与氯反应生成氯胺，会增加消毒所需投氯量；（5）氨对铜有腐蚀性，对以铜为主要材料的设备有腐蚀作用。危害除磷工艺脱氮工艺氨吹脱法折点加氯法生物脱氮法（短程硝化反硝化）弗斯特里普(Phostrip)工艺（厌氧-好氧和化学法组合除磷）厌氧—好氧（A/O）工艺化学混凝沉淀（石灰、硫酸铝、氯化亚铁等）离子交换法5、细菌、病毒的去除污水经二级处理后，水质大大改善，细菌含量也大幅度减少，但细菌的绝对值仍很可观，并存在有病原菌的可能。因此，需要对二级处理后的出水进行消毒。（1）传统的氯消毒技术；（2）二氧化氯消毒；（3）臭氧消毒；（4）紫外线消毒。去除方法传统的废水深度处理技术是借鉴给水处理技术发展起来的；二、传统的废水深度处理技术混凝——沉淀（气浮）——过滤；20（1）给水处理中，以地表水为水源的生活饮用水的常规处理工艺中混凝是其中的重要单元，主要去除水中的胶体和部分微小悬浮物，从表观来看主要是去除产生浊度的物质；（2）废水处理中，应用非常广泛，既可作为独立的处理单元，也可以和其他处理法联合使用，进行预处理、中间处理或深度处理。混凝可以去除废水中呈胶体和微小悬浮物状态的有机和无机污染物，还可以去除某些溶解性物质，如砷、汞等，以及导致水体富营养化的磷元素。（3）在污泥脱水工艺中，将混凝用作前处理手段，改善污泥的脱水性能。1、混凝混凝的目的：向水中投加一些药剂（混凝剂）破坏胶体的稳定性，使水中难以沉淀的胶体和微小悬浮物能相互聚合，从而长大至能自然沉淀的程度。21混凝主要去除对象：胶体颗粒粘土（50nm-4m）细菌（0.2m-80m）病毒（10nm-300nm）蛋白质（1nm-50nm）混凝过程涉及到三个方面的问题：水中胶体的性质混凝剂在水中的水解胶体与混凝剂的相互作用1637年，我国开始使用明矾净水1884年，西方才开始使用22胶体颗粒都是带有电荷的，从水处理工程的角度而言，由于胶体颗粒和微小悬浮物的沉降速度十分缓慢，因此均被认为是“稳定”的。胶体的稳定性包括：动力学稳定性：布朗运动强，对抗重力影响的能力强，可均匀地分散在水溶液中；带电稳定性：胶体粒子表面同性电荷的静电斥力作用能够对抗其间的范德华引力，使胶体颗粒保持分散状态而稳定；溶剂化的稳定作用：胶体颗粒与水分子发生作用，形成的水化层，阻碍胶体颗粒进一步靠近，使其保持分散状态而稳定。23混凝过程：就是要通过适当的物理化学的手段，使均匀分散的稳定胶体颗粒失去动力稳定性、带电稳定性、溶剂化作用，促使其微小胶体颗粒聚集、尺寸增大，从而使重力沉降作用占主导地位，易于实现固液分离，最终使胶体浊质颗粒从水中去除，使水变得洁净。水处理中的混凝机理也比较复杂。关于“混凝”一词，目前尚无统一规范化的定义。一般认为，混凝是凝聚(coagulation)和絮凝（flocculation）的总称，其中，凝聚是指胶体脱稳并发生相互聚集生成微小聚集体的过程；絮凝则指脱稳胶体聚结成大颗粒絮体的过程。凝聚是瞬时的，只需将药剂全部分散到水中即可，絮凝则需要一定的时间去完成，但一般情况下很难将两者分开。24混凝剂种类很多，不少于200～300种1）无机混凝剂：品种较少，主要是铁盐、铝盐及其聚合物，在水处理中应用最为广泛；2）有机混凝剂：品种很多，主要是高分子物质，但在水处理中的应用比无机的少。在全国混凝剂销售中，传统无机混凝剂约占20％，无机高分子混凝剂占70％，有机高分子混凝剂约占10％。混凝剂与助凝剂LOGO25无机铝系硫酸铝（AS）明矾聚合氯化铝（PAC）聚合硫酸铝（PAS）适宜pH：5.5~8铁系三氯化铁硫酸亚铁硫酸铁（国内生产少）聚合硫酸铁（PFS）聚合氯化铁适宜pH：5~11，但腐蚀性强有机人工合成阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物国外开始增多，国内尚少阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）两性型：使用极少天然淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等微生物絮凝剂26混凝剂的发展方向：复合型无机或有机高分子絮凝剂：如铁铝复合、聚合铝硅/铁硅、无机－有机复合高分子絮凝剂；阳离子有机化合物天然改性高分子絮凝剂：无毒易降解，如甲壳素等多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻微生物絮凝剂27助凝剂从广义上而言，凡是能够提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂统称为助凝剂。助凝剂本身可以起混凝作用，也可不起混凝作用。1）调整剂：当污水pH值不符合要求时，需投加pH调整剂，如石灰、硫酸、氢氧化钠等；2）絮凝体结构改良剂：用以加大矾花的粒度和结实性，改善矾花的沉降性能，如活化硅酸、骨胶、高分子絮凝剂等；3）氧化剂类：可用来破坏干扰混凝的有机物，如投加氯气、次氯酸钠、臭氧等氧化有机物，提高混凝效果。28影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：①原水性质，包括水温、水化学特性、杂质性质和浓度等；②投加的凝聚剂种类与数量；③使用的絮凝设备及其相关水力参数。影响混凝的因素29混凝试验是水处理研究的基础实验之一，是进行水处理工程设计的重要实验手段。在水处理工程设计之前，需要通过混凝试验优选水处理工艺中的混凝剂种类、方法与参数。其主要设备是混凝搅拌机。混凝试验30对于不同的原水条件，必须事先确定最佳的混凝条件——混凝剂的种类、混凝剂的最佳投加量、合适的混凝pH——烧杯搅拌混凝试验。目的：——比较多种混凝剂对特定原水的混凝处理效果；——确定某种混凝剂的最佳投加量；——优化生产中快速混合条件参数；——优化生产中的絮凝条件参数；——进行快速混合、絮凝反应、沉淀之间的优化组合。31——搅拌器装置底部应有观察絮凝体的照明装置且不会引起水样温度升高；——应带有加注混凝药剂的加药试管和试管支架；——可调速，且转速能控制且有指示，速度梯度G值在1000~20s-1；——搅拌时间可控且有指示；——搅拌桨叶的材质具有化学稳定性和耐腐蚀性，桨叶能自由提升，整套装置平稳。混凝试验的技术要求（1）对混凝试验搅拌器的技术要求32——材质具有化学稳定性和耐腐蚀性；——各搅拌杯材质、尺寸、形状应相同；——在相同位置设取样口，杯壁上有体积刻度。（2）对搅拌杯的技术要求33——水质指标的测定；——量取原水倒入搅拌杯中，设定好位置，搅拌浆对准中心位置；——算好各搅拌杯的加药量，添加药液至各试管内；——设定各试验参数：混合阶段的速度梯度G值一般设在1000~500s-1，时间在2min以内，絮凝阶段的G值设在100~20s-1，时间为5~20min，絮凝G值应逐时递减；设定沉淀时间。混凝试验的方法（1）准备阶段34——启动搅拌器开始搅拌，稳定后，加入混凝药剂，注意观察絮凝体的形成速度及大小等混凝现象，并做好记录；——絮凝反应完成后开始记录沉淀时间，注意观察絮凝体与水的分离状况并做记录。（2）混凝沉淀（3）测定与数据记录——达到预定沉淀时间后，取样测定各水质指标，并记录；——尽量缩短各搅拌杯取样的时间差，操作尽量平行一致。（4）混凝效果总体评价——试验完成后，对混凝效果进行总体讨论、评价及描述，给出优化的混凝剂投加量和混凝条件参数。35混凝处理流程包括投药、混合、反应及沉淀分离几个过程。混凝处理流程及设备废水投药混合反应沉淀分离混凝剂助凝剂出水急速搅拌慢速搅拌沉渣投药有干投法和湿投法，其中湿投法是目前最常用的，将混凝剂配制成一定浓度后再定量投加到水中。36（1）混凝剂的溶解和配制。（2）混凝剂溶液的投加。（4）反应设备（3）混合设备溶解池：溶解池应有搅拌装置，以加速药剂的溶解。溶液池：药剂完全溶解后，将浓药液送入溶液池，用清水稀释到一定的浓度备用。药剂投入废水中必须有计量及定量设备，并能随时调节投加量。计量设备可以用转子流量计、电磁流量计等。投加方式可以采用重力投加、水射器投加、及计量泵投加。药剂投入水中发生水解