化學(xué)工藝制藥學(xué)三廢防治(新)

1、第六章第六章 化學(xué)制藥廠三廢的防治化學(xué)制藥廠三廢的防治第一節(jié)第一節(jié) 緒緒 論論一、環(huán)境保護(hù)的重要性一、環(huán)境保護(hù)的重要性(1)世界重大污染事件*水俁病事件*印度博帕爾公害事件 農(nóng)藥廠有一個(gè)儲(chǔ)氣罐，內(nèi)裝有農(nóng)藥廠有一個(gè)儲(chǔ)氣罐，內(nèi)裝有45噸液態(tài)劇毒性異氰酸甲酯（噸液態(tài)劇毒性異氰酸甲酯（MIC），），是制造西維因和涕滅威農(nóng)藥的原料，由于儲(chǔ)氣罐閥門失靈，液態(tài)劇毒是制造西維因和涕滅威農(nóng)藥的原料，由于儲(chǔ)氣罐閥門失靈，液態(tài)劇毒性異氰酸甲酯泄漏出來，以氣體形態(tài)迅速向外界擴(kuò)散。異氰酸甲酯與性異氰酸甲酯泄漏出來，以氣體形態(tài)迅速向外界擴(kuò)散。異氰酸甲酯與德軍在第一次世界大戰(zhàn)中使用的德軍在第一次世界大戰(zhàn)中使用的“弗基恩弗基

2、恩”毒氣統(tǒng)稱為兩大殺人毒氣。毒氣統(tǒng)稱為兩大殺人毒氣。 吉林石化公司雙苯廠發(fā)生爆炸事件 太湖藍(lán)藻爆發(fā)事件 富營養(yǎng)化的水就是指富含氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)富營養(yǎng)化的水就是指富含氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)的水。導(dǎo)致水中植物，特別是藻類大量繁殖，消的水。導(dǎo)致水中植物，特別是藻類大量繁殖，消耗了水中的氧，魚類死亡耗了水中的氧，魚類死亡太湖藍(lán)藻爆發(fā)的原因太湖藍(lán)藻爆發(fā)的原因-氮、磷超標(biāo)氮、磷超標(biāo)排放含氮、磷污水排放含氮、磷污水藻類大量繁殖藻類大量繁殖水中含氧量減少水中含氧量減少魚類缺氧死亡魚類缺氧死亡二、關(guān)于防治三廢的一些方針 新建和改造項(xiàng)目，要堅(jiān)持執(zhí)行主體工程和“三廢”治理工程同時(shí)設(shè)計(jì)，同時(shí)施工，同時(shí)生產(chǎn)，“三同時(shí)

3、”三、污染的控制標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)察三、污染的控制標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)察 排放標(biāo)準(zhǔn)：污染源出口處有害物質(zhì)的最大允排放標(biāo)準(zhǔn)：污染源出口處有害物質(zhì)的最大允許濃度許濃度 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)：有害物質(zhì)在某一環(huán)境中的允許濃環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)：有害物質(zhì)在某一環(huán)境中的允許濃度度四、化學(xué)制藥三廢的特點(diǎn) 1.數(shù)量少、成分復(fù)雜，變動(dòng)性大 2.間歇排放 3.3.pHpH值不穩(wěn)定值不穩(wěn)定 4.化學(xué)好氧量（COD)高 20世紀(jì)中葉， “稀釋廢物可防治環(huán)境污染”90年代，從源頭上消除環(huán)境污染綠色生產(chǎn)工藝原子經(jīng)濟(jì)：原料中的每一個(gè)原子都轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，不產(chǎn)生任何廢棄物和副產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”一、采用綠色生產(chǎn)工藝一、采用綠色生產(chǎn)工藝 ( (一一) ) 設(shè)計(jì)或重新設(shè)

4、計(jì)少污染或無污染的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)或重新設(shè)計(jì)少污染或無污染的生產(chǎn)工藝 例一、非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥布洛芬例一、非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥布洛芬(Ibuprofen(Ibuprofen，6-1)6-1)的合成的合成曾采用曾采用DarzensDarzens合成路線，從原料異丁苯合成路線，從原料異丁苯(6-2)(6-2)到成品需如到成品需如下六步反應(yīng)：下六步反應(yīng)： CH2CH(CH3)2ClCH2COOC2H5C2H5ONa(CH3CO)2OAlCl3CH2CH(CH3)2COCH3OCHCOOC2H5H3CCH2CH(CH3)2CCH2CH(CH3)2CHH3CCHONaOH水蒸汽AgNO3 ,KOHOCHCOONa

5、H3CCH2CH(CH3)2CHClCH2CH(CH3)2CHH3CCOOKCH2CH(CH3)2CHH3CCOOH Darzen反應(yīng)是由反應(yīng)是由-鹵代羧酸酯在醇鈉催化下與醛酮反應(yīng)鹵代羧酸酯在醇鈉催化下與醛酮反應(yīng)及及,-環(huán)氧酸酯。環(huán)氧酸酯。 歷程歷程:XCH2COORRONaXCHCOORRCHOR CHO-CHCOORX-X-R CHOCHCOOR應(yīng)用于合成多一個(gè)碳的醛PhCOCH3+ ClCH2COOC2H5C2H5ONaPhCCHCH3OCO2C2H5NaOHPhCCH3CHCOONaOHCl-CO2(PhCCH3CHOH)PhCHCHCH3O 采用新發(fā)明的方法生產(chǎn)布洛芬，廢物量可減少采

6、用新發(fā)明的方法生產(chǎn)布洛芬，廢物量可減少37%37%，BHCBHC公司因此獲得了公司因此獲得了19971997年度美國年度美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”的變更合成路線獎(jiǎng)的變更合成路線獎(jiǎng)。CH2CH(CH3)2COCH3 HF(CH3CO)2O H2Raney Ni(6-2)CO, PdCH2CH(CH3)2CHH3COH(6-1) 電解氧化反應(yīng)Mn2+Mn3+ + eCH3CHO+ 4 Mn3+ + H2O+ 4 Mn2+ + 4 H+例二、苯甲醛例二、苯甲醛(6-3)(6-3)是一種重要的中間體，傳統(tǒng)的合成是一種重要的中間體，傳統(tǒng)的合成路線是以甲苯路線是以甲苯(6-4)(6-4)

7、為原料通過亞芐基二氯為原料通過亞芐基二氯(6-5)(6-5)水解而水解而得：得：CH3CHCl2 光和熱Cl2CHOH2OH+間接電解氧化法制備苯甲醛間接電解氧化法制備苯甲醛(6-3)(6-3)是一條綠色生產(chǎn)工藝：是一條綠色生產(chǎn)工藝： ( (二二) ) 優(yōu)化工藝條件優(yōu)化工藝條件 例、乙酰苯胺例、乙酰苯胺(6-6)(6-6)的硝化反應(yīng)：原工藝要求將乙酰苯的硝化反應(yīng)：原工藝要求將乙酰苯胺胺(6-6)(6-6)溶于硫酸中，再加混酸進(jìn)行硝化反應(yīng)。后經(jīng)研究發(fā)溶于硫酸中，再加混酸進(jìn)行硝化反應(yīng)。后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，乙酰苯胺硫酸溶液中的硫酸濃度已足夠高，混酸中的現(xiàn)，乙酰苯胺硫酸溶液中的硫酸濃度已足夠高，混酸中的硫酸

8、可以省去。這樣不但節(jié)省了大量的硫酸，而且大大減硫酸可以省去。這樣不但節(jié)省了大量的硫酸，而且大大減輕了污染物的處理負(fù)擔(dān)。輕了污染物的處理負(fù)擔(dān)。NHCOCH3 + HNO3 + H2O NHCOCH3NO2H2SO4( (三三) ) 改進(jìn)操作方法改進(jìn)操作方法 例、抗菌藥諾氟沙星例、抗菌藥諾氟沙星(Norfloxacin)(Norfloxacin)合成中的對氯硝基苯合成中的對氯硝基苯(6-7)(6-7)氟化反應(yīng)，原工藝采用二甲基亞砜氟化反應(yīng)，原工藝采用二甲基亞砜(DMSO)(DMSO)作溶劑。作溶劑。 后改用高沸點(diǎn)的環(huán)丁砜作溶劑，反應(yīng)液除去無機(jī)鹽后，后改用高沸點(diǎn)的環(huán)丁砜作溶劑，反應(yīng)液除去無機(jī)鹽后，可

9、直接精餾獲得對氟硝基苯可直接精餾獲得對氟硝基苯(6-8)(6-8)，避免了廢水的生成。，避免了廢水的生成。 NO2ClDMSO + KFNO2FNO2F環(huán)丁砜 (四) 采用新技術(shù) 例、在藥物中間體例、在藥物中間體4-4-氨基吡啶氨基吡啶(6-9)(6-9)的合成中，原工藝采的合成中，原工藝采用鐵粉還原硝基氧化吡啶用鐵粉還原硝基氧化吡啶(6-10)(6-10)制備制備4-4-氨基吡啶氨基吡啶(6-9) (6-9) 。 現(xiàn)采用催化加氫還原技術(shù)，既簡化了工藝操作，又消現(xiàn)采用催化加氫還原技術(shù)，既簡化了工藝操作，又消除了環(huán)境污染。除了環(huán)境污染。 Fe, CH3COOHH2, Raney Ni, CH3C

10、H2OHNNH2NNH2ONNO2 苯乙酸苯乙酸(6-11)(6-11)是合成藥物的重要中間體。目前工業(yè)上是合成藥物的重要中間體。目前工業(yè)上仍以苯乙腈水解來制備，而苯乙腈又是由芐氯仍以苯乙腈水解來制備，而苯乙腈又是由芐氯(6-12)(6-12)和氫和氫氰酸反應(yīng)來合成的?，F(xiàn)在通過芐氯氰酸反應(yīng)來合成的。現(xiàn)在通過芐氯(6-12)(6-12)羰化合成苯乙酸羰化合成苯乙酸(6-11)(6-11)已經(jīng)獲得成功：已經(jīng)獲得成功： CH2ClCH2COOHH2O + COOH -二、循環(huán)套用二、循環(huán)套用 這不僅可降低原輔材料的單耗，提高產(chǎn)品的收率，而這不僅可降低原輔材料的單耗，提高產(chǎn)品的收率，而且可減少環(huán)境污染

11、。例如，氯霉素合成中的乙?；磻?yīng)：且可減少環(huán)境污染。例如，氯霉素合成中的乙?；磻?yīng)： COCH2NH2 HClNO2H2O + (CH3CO)2O + CH3COONa. + 2CH3COOH + NaCl COCH2NHCOCH3NO2再如，甲氧芐氨嘧啶再如，甲氧芐氨嘧啶(Trimethoprim(Trimethoprim，TMP)TMP)生產(chǎn)生產(chǎn) CONHNH2CH3OOCH3OCH3甲苯 + 2K3Fe(CN)6 + 2NH4OHCHOCH3OOCH3OCH3 + 2K3(NH4)Fe(CN)6 + N2 + 2H2O 3K3(NH4)Fe(CN)6 + KMnO4 + 2H2O 3K3

12、Fe(CN)6 + MnO2 + KOH + 3NH4OH 將反應(yīng)母液循環(huán)套用，可顯著地減少環(huán)境將反應(yīng)母液循環(huán)套用，可顯著地減少環(huán)境污染。污染。 其它的如催化劑、活性炭等經(jīng)過處理后也其它的如催化劑、活性炭等經(jīng)過處理后也可考慮反復(fù)使用?？煽紤]反復(fù)使用。 化學(xué)制藥工業(yè)中冷卻水的用量占總用水量化學(xué)制藥工業(yè)中冷卻水的用量占總用水量的比例一般很大，必須考慮水的循環(huán)使用，的比例一般很大，必須考慮水的循環(huán)使用，盡可能實(shí)現(xiàn)水的閉路循環(huán)。盡可能實(shí)現(xiàn)水的閉路循環(huán)。 三、綜合利用三、綜合利用 從某種意義上講，化學(xué)制藥過程中產(chǎn)生的廢棄物也是一種從某種意義上講，化學(xué)制藥過程中產(chǎn)生的廢棄物也是一種“資源資源”。 例如，氯

13、霉素生產(chǎn)中的副產(chǎn)物鄰硝基乙苯，是重要的污染物之一，將其制例如，氯霉素生產(chǎn)中的副產(chǎn)物鄰硝基乙苯，是重要的污染物之一，將其制成殺草胺成殺草胺(Shacaoan)(Shacaoan)，就是一種優(yōu)良的除草劑。，就是一種優(yōu)良的除草劑。C2H5NO2C2H5NH2 還原(2) NaOH(1) CH3CHCH3Br又如，葉酸又如，葉酸(Folic acid)(Folic acid)合成中的丙酮氯化反應(yīng)：合成中的丙酮氯化反應(yīng)：+ Cl2+ HClCCH3CH3OCCCH3OClClCl 反應(yīng)過程中放出大量的氯化氫廢氣，直接排放將對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。經(jīng)反應(yīng)過程中放出大量的氯化氫廢氣，直接排放將對環(huán)境造成嚴(yán)重污染

14、。經(jīng)依次用水和液堿吸收后，既消除了氯化氫氣體造成的污染，又可回收得到一定依次用水和液堿吸收后，既消除了氯化氫氣體造成的污染，又可回收得到一定濃度的鹽酸。濃度的鹽酸。 四、改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備管理四、改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備管理 化學(xué)制藥工業(yè)中，系統(tǒng)的化學(xué)制藥工業(yè)中，系統(tǒng)的“跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏”往往是往往是造成環(huán)境污染的一個(gè)重要原因，必須引起足夠的重視。在造成環(huán)境污染的一個(gè)重要原因，必須引起足夠的重視。在藥品生產(chǎn)中，從原料、中間體到產(chǎn)品，以至排出的污染物，藥品生產(chǎn)中，從原料、中間體到產(chǎn)品，以至排出的污染物，往往具有易燃、易爆、有毒、有腐蝕等特點(diǎn)。往往具有易燃、易爆、有毒、有腐蝕等特點(diǎn)。

15、 無論是設(shè)備或管道，從設(shè)計(jì)、選材，到安裝、操作和無論是設(shè)備或管道，從設(shè)計(jì)、選材，到安裝、操作和檢修，以及生產(chǎn)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，都必須重視，以杜絕檢修，以及生產(chǎn)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，都必須重視，以杜絕“跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，減少環(huán)境污染?，F(xiàn)象，減少環(huán)境污染。一、廢水的污染控制指標(biāo)一、廢水的污染控制指標(biāo) ( (一一) ) 控制污染的基本概念控制污染的基本概念 l. l. 水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo) 表征廢水水質(zhì)的指標(biāo)很多，比較重要的有表征廢水水質(zhì)的指標(biāo)很多，比較重要的有pHpH值、值、懸浮物懸浮物(SS)(SS)、生化需氧量、生化需氧量(BOD)(BOD)、化學(xué)需氧量、化學(xué)需氧量(COD)(COD)等

16、指等指標(biāo)。標(biāo)。 懸浮物懸浮物(SS)(SS) : :是指廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體，是反應(yīng)水是指廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體，是反應(yīng)水中固體物質(zhì)含量的一個(gè)常用指標(biāo)。中固體物質(zhì)含量的一個(gè)常用指標(biāo)。生化需氧量（生化需氧量（BODBOD）：是指在一定條件下微生物分解水：是指在一定條件下微生物分解水中有機(jī)物時(shí)所需的氧量。中有機(jī)物時(shí)所需的氧量?；瘜W(xué)需氧量（化學(xué)需氧量（CODCOD）：是指在一定條件下用強(qiáng)氧化劑：是指在一定條件下用強(qiáng)氧化劑（K2Cr2O7 KMnO4)K2Cr2O7 KMnO4)使污染物氧化所消耗的氧量。使污染物氧化所消耗的氧量。CODCOD與與BODBOD之差，表示未能被微生物降解的污染物含量。之

17、差，表示未能被微生物降解的污染物含量。2. 2. 清污分流清污分流 清污分流是指將清水清污分流是指將清水( (如間接冷卻用水、如間接冷卻用水、雨水和生活用水等雨水和生活用水等) )與廢水與廢水( (如制藥生產(chǎn)過程中排如制藥生產(chǎn)過程中排出的各種廢水出的各種廢水) )分別用各自不同的管路或渠道輸送、分別用各自不同的管路或渠道輸送、排放或貯留，以利于清水的循環(huán)套用和廢水的處排放或貯留，以利于清水的循環(huán)套用和廢水的處理。理。 除清污分流外，還應(yīng)將某些特殊廢水與除清污分流外，還應(yīng)將某些特殊廢水與一般廢水分開，以利于特殊廢水的單獨(dú)處理和一一般廢水分開，以利于特殊廢水的單獨(dú)處理和一般廢水的常規(guī)處理。般廢水的

18、常規(guī)處理。3. 3. 廢水處理級數(shù)廢水處理級數(shù) 按處理廢水的程度不同，廢水處理可分為一級、按處理廢水的程度不同，廢水處理可分為一級、二級和三級處理。二級和三級處理。 一級處理一級處理通常是采用物理方法或簡單的化學(xué)方法通常是采用物理方法或簡單的化學(xué)方法除去水中的漂浮物和部分處于懸浮狀態(tài)的污染物，以除去水中的漂浮物和部分處于懸浮狀態(tài)的污染物，以及調(diào)節(jié)廢水的及調(diào)節(jié)廢水的pHpH值等。值等。 二級處理二級處理主要指廢水的生物處理。廢水經(jīng)過一級主要指廢水的生物處理。廢水經(jīng)過一級處理后，再經(jīng)過二級處理，可除去廢水中的大部分有處理后，再經(jīng)過二級處理，可除去廢水中的大部分有機(jī)污染物，使廢水得到進(jìn)一步凈化。機(jī)污

19、染物，使廢水得到進(jìn)一步凈化。 三級處理三級處理是一種凈化要求較高的處理，目的是除是一種凈化要求較高的處理，目的是除去二級處理中未能除去的污染物，包括不能被微生物去二級處理中未能除去的污染物，包括不能被微生物分解的有機(jī)物、可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物分解的有機(jī)物、可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物( (如氮、磷等如氮、磷等) )以及各種病毒、病菌等。以及各種病毒、病菌等。 ( (二二) ) 廢水的污染控制指標(biāo)廢水的污染控制指標(biāo) 在在國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中，按污染物對人體中，按污染物對人體健康的影響程度，將污染物分為二類。健康的影響程度，將污染物分為二類。 l. l. 第一類

20、污染物第一類污染物 指能在環(huán)境或生物體內(nèi)積累，對人體健康產(chǎn)生長遠(yuǎn)不指能在環(huán)境或生物體內(nèi)積累，對人體健康產(chǎn)生長遠(yuǎn)不良影響的污染物。良影響的污染物。國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的此中規(guī)定的此類污染物有類污染物有9 9種，即總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價(jià)鉻、種，即總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價(jià)鉻、總砷、總鉛、總鎳、苯并總砷、總鉛、總鎳、苯并( ( ) )芘。芘。 2. 2. 第二類污染物第二類污染物 指其長遠(yuǎn)影響小于第一類的污染物。在指其長遠(yuǎn)影響小于第一類的污染物。在國家污水綜國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)合排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的有中規(guī)定的有pHpH值、化學(xué)需氧量、生化需氧量、值、化學(xué)需氧量、生化

21、需氧量、色度、懸浮物、石油類、揮發(fā)性酚類、氰化物、硫化物、色度、懸浮物、石油類、揮發(fā)性酚類、氰化物、硫化物、氟化物、硝基苯類、苯胺類等共氟化物、硝基苯類、苯胺類等共2020項(xiàng)。項(xiàng)。 國家按地面水域的使用功能要求和排放去向，對國家按地面水域的使用功能要求和排放去向，對向地面水域和城市下水道排放的廢水分別執(zhí)行一、二、三向地面水域和城市下水道排放的廢水分別執(zhí)行一、二、三級標(biāo)準(zhǔn)。級標(biāo)準(zhǔn)。 二、廢水處理的基本方法二、廢水處理的基本方法 廢水處理技術(shù)按作用原理一般可分為物理法、廢水處理技術(shù)按作用原理一般可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法?；瘜W(xué)法、物理化學(xué)法和生物法。 物理法物理法是利用物理作用將廢水

22、中呈懸浮狀態(tài)的是利用物理作用將廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物分離出來，在分離過程中不改變其化學(xué)性質(zhì)，污染物分離出來，在分離過程中不改變其化學(xué)性質(zhì)，如沉降、氣浮、過濾、離心、蒸發(fā)、濃縮等。如沉降、氣浮、過濾、離心、蒸發(fā)、濃縮等。 化學(xué)法化學(xué)法是利用化學(xué)反應(yīng)原理來分離、回收廢水是利用化學(xué)反應(yīng)原理來分離、回收廢水中各種形態(tài)的污染物，如中和、凝聚、氧化和還原中各種形態(tài)的污染物，如中和、凝聚、氧化和還原等。等。 物理化學(xué)法物理化學(xué)法是綜合利用物理和化學(xué)作用除去廢是綜合利用物理和化學(xué)作用除去廢水中的污染物，如吸附法、離子交換法和膜分離法水中的污染物，如吸附法、離子交換法和膜分離法等。等。 生物法生物法是利用微生

23、物的代謝作用，使廢水中呈是利用微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)，如物質(zhì)，如H H2 2O O和和COCO2 2等。等。 流程的組織一般遵循先易后難、先簡后繁的規(guī)流程的組織一般遵循先易后難、先簡后繁的規(guī)律。律。廢水的生物處理法廢水的生物處理法 好氧生物處理好氧生物處理 厭氧生物處理厭氧生物處理 活性污泥法活性污泥法 生物膜法生物膜法 三、廢水的生物處理法三、廢水的生物處理法 ( (一一) ) 生物處理的基本原理生物處理的基本原理 好氧生物處理是在有氧條件下，利用好氧微生物的好氧生物處理是在有氧條件下，利用好氧

24、微生物的作用將廢水中的有機(jī)物分解為作用將廢水中的有機(jī)物分解為COCO2 2和和H H2 2O O，并釋放出能量，并釋放出能量的代謝過程。有機(jī)物的代謝過程。有機(jī)物(C(Cx xH Hy yO Oz z) )在氧化過程中釋放出的氫與在氧化過程中釋放出的氫與氧結(jié)合生成水，如下式所示：氧結(jié)合生成水，如下式所示： CxHyOz + O2 酶CO2 + H2O + 能量 在好氧生物處理過程中，有機(jī)物的分解比較徹底，在好氧生物處理過程中，有機(jī)物的分解比較徹底，最終產(chǎn)物是含能量最低的最終產(chǎn)物是含能量最低的COCO2 2和和H H2 2O O，故釋放的能量較多，故釋放的能量較多，代謝速度較快，代謝產(chǎn)物也很穩(wěn)定代

25、謝速度較快，代謝產(chǎn)物也很穩(wěn)定 好氧生物法的好氧生物法的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是對于高濃度的有機(jī)廢水，要供是對于高濃度的有機(jī)廢水，要供給好氧生物所需的氧氣給好氧生物所需的氧氣( (空氣空氣) )比較困難，需先用大量的比較困難，需先用大量的水對廢水進(jìn)行稀釋，且在處理過程中要不斷地補(bǔ)充水中水對廢水進(jìn)行稀釋，且在處理過程中要不斷地補(bǔ)充水中的溶解氧，從而使處理的成本較高。的溶解氧，從而使處理的成本較高。 厭氧生物處理是在無氧條件下，利用厭氧微生物，主要是厭氧菌的作用，來處理廢水中的有機(jī)物。最終的代謝產(chǎn)物是一些低分子有機(jī)物、CH4、H2S和NH4等。厭氧處理法厭氧處理法優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)力消耗少，設(shè)備簡單，并能回收一定數(shù)量優(yōu)點(diǎn)：

26、動(dòng)力消耗少，設(shè)備簡單，并能回收一定數(shù)量的甲烷氣體作為燃料的甲烷氣體作為燃料缺點(diǎn)：處理時(shí)間較長，處理過程中常有硫化氫或其缺點(diǎn)：處理時(shí)間較長，處理過程中常有硫化氫或其他一些硫化物生成，硫化氫與鐵質(zhì)接觸就會(huì)形成他一些硫化物生成，硫化氫與鐵質(zhì)接觸就會(huì)形成黑色的硫化鐵，從而使處理后的廢水既黑又臭，黑色的硫化鐵，從而使處理后的廢水既黑又臭，需要進(jìn)一步處理。需要進(jìn)一步處理。 (二) 生物處理對水質(zhì)的要求 1溫度 一般地，好氧生物處理的水溫宜控制在20-40。根據(jù)產(chǎn)甲烷菌適宜溫度條件不同，厭氧生物處理的適宜水溫可分別控制在10-30、35-38和50-55。 2pH值 對好氧生物處理，廢水的pH值宜控制在6-

27、9的范圍內(nèi)；對厭氧生物處理，廢水的pH值宜控制在6.5-7.5的范圍內(nèi)。 在生物處理過程中常加入一些廉價(jià)的物質(zhì)(如石灰等)以調(diào)節(jié)廢水的pH值。3營養(yǎng)物質(zhì) 微生物的繁殖必須要有各種養(yǎng)料，其中包括碳、氮、磷、硫，微量的鉀、鈣、鎂、鐵等和維生素。不同的微生物對每一種營養(yǎng)元素?cái)?shù)量的要求是不同的。一般對好氧處理宜維持下面的比例：BOD5NP10051。 4有毒物質(zhì) 廢水中不能含有過多的有毒物質(zhì)，多數(shù)重金屬如鋅、銅、鉛、鉻離子有毒性，某些非金屬物質(zhì)如:酚、甲醛、氰化物、硫化物也有毒性。這些有毒物質(zhì)能抑制其他物質(zhì)的生物氧化作用,廢水中也不應(yīng)含有過多的油類物質(zhì)。必要時(shí)可通過實(shí)驗(yàn)確定有毒物質(zhì)的最高允許濃度。 5

28、溶解氧 好氧生物處理需在有氧的條件下進(jìn)行，溶解氧不足將導(dǎo)致處理效果明顯下降，因此，一般需從外界補(bǔ)充氧氣(空氣)。 6有機(jī)物濃度 進(jìn)水BOD5濃度一般在100600mg/L。過高時(shí)會(huì)出現(xiàn)供氧不足，以致造成缺氧現(xiàn)象，影響處理效果。 (三) 好氧生物處理法1活性污泥法 活性污泥是由好氧微生物(包括細(xì)菌、微型動(dòng)物和其它微生物)及其代謝和吸附的有機(jī)物和無機(jī)物組成的生物絮凝體，具有很強(qiáng)的吸附和分解有機(jī)物的能力。 活性污泥中，各種微生物構(gòu)成了一個(gè)生態(tài)平衡的生物群體，而起主要作用的是細(xì)菌及原生動(dòng)物。 活性污泥去除有機(jī)物的過程主要包括三個(gè)階段：1. 吸附階段 污水中的污染物與活性污泥微生物充分接觸過程中，被具有

29、巨大比表面積（可達(dá)200010000m2/m3）且表面有多糖類粘性物質(zhì)的活性污泥微生物所吸附及粘連，從而使污水得到凈化。2. 氧化階段 活性污泥在有氧條件下，以吸附及吸收的一部分有機(jī)物為營養(yǎng)，進(jìn)行細(xì)胞合成，以另一部分進(jìn)行分解代謝，并釋放能量。3. 絮凝體的形成與凝聚沉淀階段 氧化階段合成的菌體絮凝形成絮凝體，通過重力沉淀從水中分離出來，使水得到凈化。(1) 活性污泥的性能指標(biāo)衡量活性污泥數(shù)量和性能好壞的指標(biāo)主要有污泥濃度(MLSS)、污泥沉降比(SV)和污泥容積指數(shù)(SVI)等。污泥濃度:指單位體積混合液含有的懸浮固體量或揮發(fā)性懸浮固體量，單位為mg/L 或g/L。污泥沉降比:是指曝氣池混合液

30、在1L量筒中靜置沉淀30min，沉淀污泥與靜置前混合液的體積比。污泥容積指數(shù)：指曝氣池中混合液靜置30min后1g干污泥所形成的濕污泥的體積數(shù)，單位為ml/g 。 污泥指數(shù)的計(jì)算方法為：MLSS0100SVSVI(2) (2) 活性污泥法的基本工藝流程活性污泥法的基本工藝流程 (3) (3) 常用曝氣方式常用曝氣方式 按曝氣方式不同，活性污泥法可分為普通曝氣法、逐按曝氣方式不同，活性污泥法可分為普通曝氣法、逐步曝氣法、完全混合曝氣法、純氧曝氣法和深井曝氣法等步曝氣法、完全混合曝氣法、純氧曝氣法和深井曝氣法等多種方法。多種方法。普通曝氣法：空氣的供給常常沿池長程平均分配，故供應(yīng)的普通曝氣法：空氣

31、的供給常常沿池長程平均分配，故供應(yīng)的氧氣不能被充分利用。適用于處理要求高而水質(zhì)較穩(wěn)定的氧氣不能被充分利用。適用于處理要求高而水質(zhì)較穩(wěn)定的廢水。廢水。逐步曝氣法：將廢水幾個(gè)進(jìn)口入池，改進(jìn)供應(yīng)的氧氣不能被逐步曝氣法：將廢水幾個(gè)進(jìn)口入池，改進(jìn)供應(yīng)的氧氣不能被充分利用。適用于大型曝氣池及高濃度有機(jī)廢水的處理。充分利用。適用于大型曝氣池及高濃度有機(jī)廢水的處理。完全混合曝氣法：與普通曝氣法主要區(qū)別在于混合液在池內(nèi)完全混合曝氣法：與普通曝氣法主要區(qū)別在于混合液在池內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，因進(jìn)水水質(zhì)的變化對活性污泥的影響較小，適循環(huán)流動(dòng)，因進(jìn)水水質(zhì)的變化對活性污泥的影響較小，適用于水質(zhì)波動(dòng)大、濃度較高的有機(jī)廢水。用于水質(zhì)

32、波動(dòng)大、濃度較高的有機(jī)廢水。純氧曝氣法：水中的溶解氧增加，氧的利用率提高。純氧曝純氧曝氣法：水中的溶解氧增加，氧的利用率提高。純氧曝氣法的土建要求較高，而且必須有穩(wěn)定價(jià)廉的氧氣。此外，氣法的土建要求較高，而且必須有穩(wěn)定價(jià)廉的氧氣。此外，廢水中不能含有脂類，否則發(fā)生爆炸。廢水中不能含有脂類，否則發(fā)生爆炸。深井曝氣法：廢水在沿下降區(qū)和上升區(qū)的反復(fù)循環(huán)中得到凈深井曝氣法：廢水在沿下降區(qū)和上升區(qū)的反復(fù)循環(huán)中得到凈化。由于曝氣池的深度大、靜水壓力高，從而大幅度提高化。由于曝氣池的深度大、靜水壓力高，從而大幅度提高了水中的溶解氧濃度和氧傳遞推動(dòng)力。具有占地面積少，了水中的溶解氧濃度和氧傳遞推動(dòng)力。具有占地

33、面積少，處理效率高，剩余污泥少，適合于高濃度有機(jī)廢水的處理。處理效率高，剩余污泥少，適合于高濃度有機(jī)廢水的處理。 (4) (4) 剩余污泥的處理剩余污泥的處理 污泥脫水的方法主要有：沉淀濃縮法污泥脫水的方法主要有：沉淀濃縮法 自自然晾曬法然晾曬法 機(jī)械脫水法機(jī)械脫水法 脫水后的污泥可采取以下幾種方法進(jìn)行最終處理。脫水后的污泥可采取以下幾種方法進(jìn)行最終處理。焚燒焚燒 作建筑材料的摻合物作建筑材料的摻合物 作肥料作肥料 繁殖蚯蚓繁殖蚯蚓生物膜法是依靠生物膜吸附和氧化廢水中的有機(jī)物并同廢水進(jìn)行物質(zhì)交換，從而使廢水得到凈化的另一種好氧生物處理法。生物膜結(jié)構(gòu)示意圖 優(yōu)點(diǎn)：1、附著于固體介質(zhì)表面上的微生物

34、對水量，水質(zhì)的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)。2、固體介質(zhì)有利于微生物形成穩(wěn)定的生態(tài)體系，棲息微生物的種類較多，處理效率高。3、降解產(chǎn)物污泥量少。4、管理方便。 缺點(diǎn)：1、濾料表面積小，BOD容積負(fù)荷小。2、附著于固體表面的微生物量較難控制，操作伸縮性差。3、靠自然通風(fēng)供氧，不如活性污泥供氧充足，容易產(chǎn)生厭氧。2.1 基本原理 1、生物膜的形成含有營養(yǎng)物質(zhì)和接種微生物的污水在填料的表面流動(dòng)，一定時(shí)間后，微生物會(huì)附著在填料表面而增殖和生長，形成一層薄的生物膜。2、生物膜的成熟 在生物膜上由細(xì)菌及其它各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)以及生物膜對有機(jī)物的降解功能都達(dá)到了平衡和穩(wěn)定。3、生物膜的更新與脫落生物膜厚度不斷增加

35、，氧氣不能透入的內(nèi)部深處將轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)；厭氧的代謝產(chǎn)物增多，氣態(tài)產(chǎn)物的不斷逸出，減弱了生物膜在填料上的附著能力，易于脫落。老化膜脫落，新生生物膜又會(huì)生長起來。n根據(jù)處理方式與裝置的不同，生物膜法可分為生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤法和流化床生物膜法等。 初沉池生物濾池 池二沉池出水回流出水進(jìn)水剩余污泥結(jié)構(gòu)示意圖注意：沒有橫線！注意：沒有橫線！生物流化床是指為提高生物流化床是指為提高生生物膜法物膜法的處理效率，以砂的處理效率，以砂（或無煙煤、活性炭等）（或無煙煤、活性炭等）作填料并作為生物膜載體，作填料并作為生物膜載體，廢水自下向上流過砂床使廢水自下向上流過砂床使載體層呈流動(dòng)狀態(tài)，從而載體層呈流動(dòng)狀態(tài)，

36、從而在單位時(shí)間加大生物膜同在單位時(shí)間加大生物膜同廢水的接觸面積和充分供廢水的接觸面積和充分供養(yǎng)，并利用填料沸騰狀態(tài)養(yǎng)，并利用填料沸騰狀態(tài)強(qiáng)化廢水生物處理過程的強(qiáng)化廢水生物處理過程的構(gòu)筑物。構(gòu)筑物。 與好氧生物處理相比，厭氧生物處理具有與好氧生物處理相比，厭氧生物處理具有能耗低、有機(jī)物負(fù)荷高、氧和磷需求量小、能耗低、有機(jī)物負(fù)荷高、氧和磷需求量小、剩余污泥產(chǎn)量少且易于處理等優(yōu)點(diǎn)，不僅剩余污泥產(chǎn)量少且易于處理等優(yōu)點(diǎn)，不僅運(yùn)行費(fèi)用低，而且可以獲得大量的生物運(yùn)行費(fèi)用低，而且可以獲得大量的生物能能沼氣。沼氣。 1. 傳統(tǒng)厭氧消化池 特點(diǎn)特點(diǎn): :在一個(gè)池內(nèi)實(shí)現(xiàn)厭氧發(fā)酵反應(yīng)以及液體與污泥的分離在一個(gè)池內(nèi)實(shí)現(xiàn)

37、厭氧發(fā)酵反應(yīng)以及液體與污泥的分離過程。過程。為了使進(jìn)料與厭氧污泥充分接觸，池內(nèi)可設(shè)置攪拌裝置。為了使進(jìn)料與厭氧污泥充分接觸，池內(nèi)可設(shè)置攪拌裝置。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：缺乏保留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的特殊裝置，故池內(nèi)難：缺乏保留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的特殊裝置，故池內(nèi)難以保持大量的微生物，且容積負(fù)荷低、反應(yīng)時(shí)間長、消化池以保持大量的微生物，且容積負(fù)荷低、反應(yīng)時(shí)間長、消化池的容積大、處理效果不佳。的容積大、處理效果不佳。與傳統(tǒng)的區(qū)別：增加了污泥回流，這樣既可保證污泥不會(huì)流與傳統(tǒng)的區(qū)別：增加了污泥回流，這樣既可保證污泥不會(huì)流失，又可提高消化池內(nèi)的污泥濃度，增加厭氧生物量，從而失，又可提高消化池內(nèi)的污泥濃度，增加厭氧生物

38、量，從而提高了設(shè)備的有機(jī)物負(fù)荷和處理效率。提高了設(shè)備的有機(jī)物負(fù)荷和處理效率。缺點(diǎn)：污泥在池內(nèi)呈分散、細(xì)小的絮狀，沉淀性能差，因而缺點(diǎn)：污泥在池內(nèi)呈分散、細(xì)小的絮狀，沉淀性能差，因而難以在沉淀池中進(jìn)行固液分離，所以出水中常含有一定數(shù)量難以在沉淀池中進(jìn)行固液分離，所以出水中常含有一定數(shù)量的污泥。的污泥。上流式厭氧污泥床的體積上流式厭氧污泥床的體積較小，且不需要污泥回流，較小，且不需要污泥回流，可直接處理含懸浮物可直接處理含懸浮物較多的廢水，不會(huì)發(fā)生堵較多的廢水，不會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象。但裝置的結(jié)構(gòu)比塞現(xiàn)象。但裝置的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，裝置對水質(zhì)和較復(fù)雜，裝置對水質(zhì)和負(fù)荷的突然變化比較敏感，負(fù)荷的突然變化比較敏

39、感，要求廢水的水質(zhì)和負(fù)荷均要求廢水的水質(zhì)和負(fù)荷均比較穩(wěn)定。比較穩(wěn)定。 1. 含懸浮物或膠體的廢水 廢水中所含的懸浮物一般可通過沉淀、過濾或氣浮等方法除去。氣浮法的原理是利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的懸浮物，使其密度小于水而上浮到水面，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。 對于濃度較高的酸性或堿性廢水應(yīng)盡量考慮回收和綜合利用 回收后的剩余廢水或濃度較低、不易回收的酸性或堿性廢水必須中和至中性。 制藥廢水中所含的無機(jī)物通常為鹵化物、氰化物、硫酸鹽以及重金屬離子等，常用的處理方法有稀釋法、濃縮結(jié)晶法和各種化學(xué)處理法。稀釋法:對于不含毒物又不易回收利用的無機(jī)鹽廢水可用稀釋 法處理。濃縮結(jié)晶法：對單純的無機(jī)鹽廢水可用濃縮結(jié)晶法回收利用。 例如，用高壓水解法處理高濃度含氰廢水，去除率可達(dá)99.99%以上。NaCN + 2H2O 1%1.5%NaOHHCOONa + NH3170 C 180 C,1.47MPaO O化學(xué)處理法：對于劇毒的氰化物、氟化物廢水必須用化學(xué) 法進(jìn)行處理或利用 常用的回收和綜合利用方法有蒸餾、萃取和化學(xué)處理等。回收后符合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水，可直接排入下水道。 對于低濃度、不易被氧化分解的有機(jī)廢水，這些廢水可用沉淀、萃取、吸附等物理、化學(xué)或物理化學(xué)方法進(jìn)行處理。 對于濃度高、熱值高的廢水，可用焚燒法進(jìn)行處理。 成分復(fù)雜無法回收或雖經(jīng)回收但仍不符合排放標(biāo)