水質(zhì)工程學(xué)電子課件 工業(yè)廢水處理篇2011新用

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué) 建工學(xué)院市政系水質(zhì)工程學(xué)下電子教案第3篇 工業(yè)廢水處理重點(diǎn)：各種根本的廢水處理方法 難點(diǎn)：針對各種工業(yè)廢水的情況， 準(zhǔn)確確定適宜的處理方法。第10章 工業(yè)廢水處理概論第11章 工業(yè)廢水的物理處理第12章 工業(yè)廢水的化學(xué)處理第13章 工業(yè)廢水的物理化學(xué)處理第14章 工業(yè)廢水的生物處理第10章 工業(yè)廢水處理概論10.1 概述10.2 工業(yè)廢水污染源調(diào)查10.3 廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)10.4 工業(yè)廢水處理方法概述工業(yè)廢水的分類 1.按工業(yè)廢水中所含主要污染物的化學(xué)性質(zhì)分類： 為含無機(jī)污染物為主的無機(jī)廢水 含有機(jī)污染物為主的有機(jī)廢水例如，電鍍廢水和礦物加工過程的廢水是無機(jī)廢水食品或石油加工

2、過程的廢水是有機(jī)廢水。2.按工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品和加工對象可分為：造紙廢水、紡織廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水、冶金廢水、煉油廢水等。3.按廢水中所含污染物的主要成分可分為：酸性廢水、堿性廢水、含酚廢水、含鉻廢水、含有機(jī)磷廢水和放射性廢水等。 工業(yè)廢水對環(huán)境的污染： 1.無毒物質(zhì)的有機(jī)廢水和無機(jī)廢水的污染2.有毒物質(zhì)的有機(jī)廢水和無機(jī)廢水的污染。3.含大量不溶性懸浮物廢水的污染。4.含油廢水產(chǎn)生的污染5.含高濁度和高色度廢水產(chǎn)生的污染6.酸性和堿性廢水產(chǎn)生的污染7.含有多種污染物質(zhì)廢水產(chǎn)生的污染8.含有氮、磷等工業(yè)廢水產(chǎn)生的污染控制工業(yè)污染源的根本途徑： 1. 減少廢水排出量 1 廢水進(jìn)行分流。 2 節(jié)約用

3、水 3 改革生產(chǎn)工藝 4 防止間斷排出工業(yè)廢水2. 降低廢水污染物的濃度 1改革生產(chǎn)工藝 2 改進(jìn)裝置的結(jié)構(gòu)和性能 3 廢水進(jìn)行分流 4 廢水進(jìn)行均和 5 回收有用物質(zhì) 6 排出系統(tǒng)的控制工業(yè)廢水污染源調(diào)查 工業(yè)廢水處理途徑1. 工業(yè)廢水單獨(dú)處理后排放 1 COD、BOD很高， 2 具有一定量的H2S、NH4有毒物質(zhì) 3 含有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿 4 可回收一些產(chǎn)品2. 工業(yè)廢水排入城市污水處理廠一同處理 1 與城市污水性質(zhì)大致相同 2 無有毒有害類物質(zhì)3工業(yè)廢水預(yù)處理后進(jìn)入城市污水處理廠 1 可回收產(chǎn)品 2 含少量可去除的有毒有害物質(zhì)污染源調(diào)查1.現(xiàn)場調(diào)查2.資料分析廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)1國家標(biāo)準(zhǔn)?污水綜合

4、排放標(biāo)準(zhǔn)?2部級標(biāo)準(zhǔn)?污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)?3國家標(biāo)準(zhǔn)?農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)?4國家標(biāo)準(zhǔn)?漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)?工業(yè)廢水處理原那么：1革新工藝、減少排污量2考慮回收利用3從全局出發(fā)，對污水妥善處理4采取先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)合理1物理處理法利用物理作用去除污水中固體和膠體的污染物。 調(diào)節(jié)、離心別離、篩濾、沉淀、除油、過濾等2化學(xué)處理法利用化學(xué)反響的作用去除污水中有害物質(zhì)。 中和、化學(xué)沉淀、氧化復(fù)原等3物理化學(xué)處理法利用物理化學(xué)作用去除污水中有害物質(zhì)。 混凝、氣浮 、吸附、離子交換、膜別離等4生物處理法利用微生物的代謝作用使污水中有機(jī)物分解。 活性污泥、生物膜、氧化塘、污水灌溉、 厭氧處理廢水處理方法： 廢水

5、處理方法的選擇：先易后難，先簡后繁第11章 工業(yè)廢水物理處理11.1 調(diào)節(jié)池11.2 離心別離11.3 除油11.4 過濾 11.1 調(diào)節(jié)池一、調(diào)節(jié)目的 1水質(zhì)均和水量負(fù)荷不變，水質(zhì)變化，以水質(zhì)變化為曲線，求體 積，需要攪拌設(shè)施。 2水量調(diào)節(jié)水質(zhì)負(fù)荷不變，水量變化，以水量變化為曲線，設(shè)計(jì)池 體積，不需要攪拌。 3水質(zhì)水量均和調(diào)節(jié)水質(zhì)水量都變化，需綜合考慮。二、調(diào)節(jié)池形式 1水泵強(qiáng)制循環(huán)：不需要安裝特殊設(shè)備，簡單易行，混合完全，運(yùn)行 費(fèi)用高。 2空氣攪拌：混合完全，預(yù)曝氣作用，有害物質(zhì)和氣體隨曝氣進(jìn)入大氣 3機(jī)械攪拌：混合較好，運(yùn)行費(fèi)用低，但易腐蝕需維護(hù)。 4.穿孔導(dǎo)流槽水質(zhì)調(diào)節(jié)：只能調(diào)節(jié)水質(zhì)，

6、不能調(diào)節(jié)水量。 現(xiàn)已不用三、容積計(jì)算1排放的水質(zhì)水量具有周期性變化 t=n 時(shí)1池容積qi均和周期逐時(shí)變化流量。2出水濃度c對應(yīng)q的污染2污水流量變化不是周期性，采用試算法。1池容積q平均污水量T水量變化時(shí)間總和 2出水濃度3利用沉淀池進(jìn)行調(diào)節(jié)：在沉淀池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)現(xiàn)已不用 11.2 離心別離一、理論根底 物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力場，在離心力場內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)將受到比本身重力大得多的離心力，這離心力的大小取決于物質(zhì)的質(zhì)量。 高速旋轉(zhuǎn)的物體能產(chǎn)生離心力，含懸浮物的廢水在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)由于懸浮物和廢水的質(zhì)量不同，因此受到的離心力大小也不同，質(zhì)量大的被甩向外圍，質(zhì)量小的那么留在內(nèi)圈，廢水和水中的懸浮物被別

7、離。二、離心別離設(shè)備 1.根據(jù)離心力產(chǎn)生的方式將離心設(shè)備分為： 1用水流本身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力的旋流別離機(jī)： 壓力式旋流別離機(jī)、重力式旋流別離機(jī) 2由設(shè)備本身旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)污水旋轉(zhuǎn)的離心別離機(jī)： 2重力式旋流別離機(jī)：常用的水力旋流沉淀池，污水沿切線方向流 入，借進(jìn)出水頭差在池內(nèi)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。 3壓力式旋流別離機(jī) 用于別離比重較大的懸浮物，設(shè)備由鋼板制成，上部為直徑D的園筒，下部為錐形體，污水沿著設(shè)備切線方向進(jìn)入，在離心力作用下，水中懸浮物被甩向四周，并在重力作用下，下沉至底部排走。 分析： 1段：水流的水平速度沿半徑增大，在四周處最大，顆粒在離心力作用 下，甩向四周，此區(qū)為加速區(qū)。 2段：水平速度沿半徑增大

8、后減小，在 1/2R 處，V最大，別離出的顆 粒沿四周下滑，此區(qū)為別離區(qū)。 3段：水平速度為零，顆粒在重力作用 下沉淀濃縮，此區(qū)為沉淀區(qū)。 優(yōu)點(diǎn)：體積小，單位容積處理能力高， 用料少易安裝。 缺點(diǎn)：四壁易磨損，需動(dòng)力。其中： m、m0分別為顆粒和污水的質(zhì)量。 v旋轉(zhuǎn)圓周或速度。 r旋轉(zhuǎn)半徑。 n轉(zhuǎn)速。三.離心力計(jì)算分析：1當(dāng) r1.0m 時(shí)，n500轉(zhuǎn)分， 280 當(dāng) r1.0m 時(shí)，n1800轉(zhuǎn)分，3600。 2在離心力場中，離心力對固體顆粒的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過重力，可強(qiáng)化 顆粒的別離速度。 3別離因素 ，凈化效果 ，可除的顆粒直徑d。1離心場中，顆粒受到離心力 F 的大小:2顆粒在水中受到的重力

9、：3離心力與重力之比別離因素，表示在離心力場中，顆粒所受到的 離心力大于重力 的倍數(shù)。含油廢水的來源石油開采及加工工業(yè)固體燃料熱加工紡織工業(yè)中的洗毛廢水輕工業(yè)中的制革廢水鐵路及交通運(yùn)輸工業(yè)屠宰及食品加工機(jī)械工業(yè)中車削工藝中的乳化液石油開采石油煉制石油化工帶水原油的分 離水鉆井提鉆時(shí)的設(shè)備沖洗水井場及油罐區(qū)的地面降水生產(chǎn)的油水分離過程,油品、設(shè)備的洗滌、沖洗過程焦化含油廢水焦?fàn)t氣的冷凝水洗煤氣水各種儲罐的排水11.3 除油油的狀態(tài)呈懸浮狀態(tài)的可浮油呈乳化狀態(tài)的乳化油呈溶解狀態(tài)的溶解油油滴的粒徑較大，可以依靠油水密度差而從水中分離出來，對于石油煉廠廢水而言，這種狀態(tài)的油一般占廢水中含油量的60%8

10、0%左右。粒徑：60m以上平流分離100150m；斜板60m以上非常細(xì)小的油滴，由于其表面有一層由乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙油滴合并，故不能用靜沉法從廢水中分離出來；若能消除乳化劑的作用，乳化油劑可轉(zhuǎn)化為可浮油，稱為破乳。乳化油經(jīng)過破乳之后，就能用沉淀法分離。細(xì)分散油粒： 1060m乳化油：粒徑9時(shí)，OCl- 接近100OCl-的標(biāo)準(zhǔn)氧化復(fù)原電位1.2V主要用途：氰化物、硫化物、酚、醛、油類的氧化 去除以及脫色、脫臭、殺菌等下面主要介紹處理含氰廢水處理。氰的毒性與其結(jié)合狀態(tài)有關(guān)。一般游離CN毒性大，絡(luò)合離子形態(tài)毒性小。四、藥劑氧化復(fù)原法1. 藥劑氧化法(氯氧化法) 堿性氯化法處理含氰污水 含氰

11、污水產(chǎn)生于電鍍廠、化工廠，污水中含有氰基CN-1的氰化物，氰化物易溶于水，離解的氰離子為劇毒品。 1處理方法： 堿性氯化法在堿性條件下,利用OCI-氧化氰離子 電解法一電解氧化氰離子 吹脫法空氣中的氧氧化氰離子 生化法采用微生物的活動(dòng)分解氧化氰離子。堿性氯化法處理含氰污水 堿性氯化法在堿性條件下，把液氯投加到污水中，使氰離子被氧化。 第一階段，向含氰污水中投加液氯和氫氧化物 第一反響階段與PH無關(guān)，第二反響階段與PH有關(guān)，應(yīng)控制PH=1011，反響方可以進(jìn)行。 總反響 第二階段，加氯使第一階段生成的氰酸鈉進(jìn)一步氧化成無毒的氮與二氧化碳。 下面主要介紹處理含鉻廢水處理 1 亞硫酸鈉法處理含鉻污水

12、 含鉻污水主要來自電鍍廠、制革廠等，污水中含有的鉻酸根和重鉻酸根形式存在的高價(jià)鉻，其比例大小與PH有關(guān)。 在酸性條件下水中投加亞硫酸氫鈉，將六價(jià)鉻復(fù)原成三價(jià)鉻， 然后投NaOH或石灰，生成氫氧化物沉淀。 復(fù)原反響時(shí)控制PH值3；沉淀反響時(shí)控制PH值2. 藥劑復(fù)原法12.4 臭氧氧化法 臭氧是氧氣的同位素，它由三個(gè)氧原子組成，在理想的反響條件下，臭氧可把水溶液中大多數(shù)單質(zhì)和化合物氧化到它們的最高氧化態(tài)，對水中有機(jī)物有強(qiáng)烈的氧化降解作用，還有強(qiáng)烈的消毒殺菌作用。1臭氧的特點(diǎn)強(qiáng)氧化劑：氧化復(fù)原電位與pH有關(guān)，在酸性溶液中為2.07V, 僅次于氟3.06，在堿性溶液中為1.24V。在水中的溶解度較低，

13、只有37mg/L25度時(shí)。臭氧化空氣中臭氧只占0.6-1.2%會(huì)自行分解為氧氣。水中的分解速度比在空氣中的快。如水中的臭氧濃度為3mg/L時(shí)，在常溫常壓下，其半衰期僅530分。有毒氣體，對肺功能有影響，工作場所規(guī)定的最大允許濃度為0.1mg/L。具有腐蝕性。除金和鉑以外，臭氧化空氣對所有的金屬材料都有腐蝕，一般采用不銹鋼材料對非金屬材料也有強(qiáng)烈的腐蝕作用，不能用普通橡膠作密封材料。 2臭氧的制備1原理：無聲放電法氣相中放電和液相中放電兩種，水處理中多采用氣相中放電。石墨和不銹鋼作為電極。無聲放電原理：由于介電體的阻礙，只有極小的電流通過電場，即在介電體外表的凸點(diǎn)上發(fā)生局部放電。在放電高速電子流

14、的轟擊下， O2 2O3O O3 或OO2 O3由于生成的臭氧的分解，生成的臭氧一般只占空氣的0.61.2體積比。氧氣生產(chǎn)臭氧的總反響式：3O2 2O3- 288.9 kJ或144.4 kJ/mol-O3每生產(chǎn)1kg O3 需要消耗0.836kWh由于95%左右的電能變成光能和熱能實(shí)際電耗：1520 kWh/kg-O32無聲放電臭氧發(fā)生器： 分為：板式電極和管式電極兩種。 如何排出放電時(shí)產(chǎn)生的熱量，冷卻是提高臭氧產(chǎn)量的關(guān)鍵。臭氧產(chǎn)量與電壓的二次方成正比。但電壓過高，耗電量大，介電體容易被擊穿，一般電壓為：1015kV。提高交流電的頻率，可增加放電次數(shù)，從而可提高臭氧的產(chǎn)量。放電間隙越小，越容易

15、放電，產(chǎn)生無聲放電所需的電壓越小，耗電量越小，但間歇過小，介點(diǎn)體或電極外表要求越高，管式一般23.5mm。3.臭氧接觸反響設(shè)備 臭氧參加水中后，水為吸收劑，臭氧為吸收質(zhì)，氣液兩相進(jìn)行傳質(zhì)。 同時(shí)臭氧與水中的雜質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反響，屬于化學(xué)吸收。它不僅和相間的傳質(zhì)速率有關(guān)，還和化學(xué)反響速率有關(guān)。 臭氧與水中雜質(zhì)的化學(xué)反響有快有慢。當(dāng)水中雜質(zhì)，如酚、氰、親水性染料等與臭氧的化學(xué)反響很快時(shí)，吸收速率受傳質(zhì)速率的控制；化學(xué)反響速率很慢時(shí)，其吸收速率受化學(xué)反響速率控制。 因此，應(yīng)根據(jù)臭氧處理的對象，選用不同的接觸反響設(shè)備。氣泡式：是一種用于受化學(xué)反響控制的氣液接觸反響設(shè)備。應(yīng)用最多。根據(jù)產(chǎn)生氣泡裝置的不同，分

16、為：多孔擴(kuò)散、機(jī)械外表擴(kuò)散、塔板式。水膜式：內(nèi)填有拉西環(huán)填料。主要用于受傳質(zhì)控制的反響。水滴式：適用于受傳質(zhì)控制的反響。4. 在水處理中的應(yīng)用：1) 氧化無機(jī)物二價(jià)鐵、錳的氧化氰化物的氧化：2KCN 3O3 2KCNO 2O2 2KCNO +H2O +3O3 2KHCO3 + N2 +3O2 氧化到第一階段，需臭氧1.84 mg/1mg-CN氧化到第二階段，需臭氧4.61 mg/1mg-CN2) 氧化有機(jī)物氧化許多有機(jī)物，脫色，除味，殺菌，除藻等，氧化能力強(qiáng)。改善一些難降解有機(jī)物的可生化性。作用機(jī)理：1臭氧的直接氧化2羥基自由基氧化印染廢水：破壞發(fā)色基團(tuán)臭氧能將不飽和健翻開，最后生成有機(jī)酸和醛

17、類等分子較小的物質(zhì)，使之失去顯色能力。 對活性染料、陽離子染料、酸性染料、直接染料等水溶性染料幾乎可以完全脫色，對不溶于水的分散染料也能獲得良好的脫色效果。但對不溶于水的染料，脫色效果差。 12.5 電解法 在直流電流作用下，電極上發(fā)生氧化復(fù)原反響的過程叫做電解。 直接或間接地利用電解槽中的電化學(xué)反響，可對廢水進(jìn)行氧化處理、復(fù)原處理、凝聚處理及浮上處理。 利用插入溶液中的電極外表發(fā)生化學(xué)反響來處理污水，在電極外表產(chǎn)生電氧化復(fù)原反響，電氣浮反響，電絮凝反響。 電化學(xué)反響所用藥劑就是電子，其氧化能力和復(fù)原能力隨電極電位而變化，因此是一種適用范圍很寬的氧化劑或復(fù)原劑。 一、作用原理電解槽陽極：與電源

18、正極連接，傳電子給電源氧化作用， 直接氧化有機(jī)物 OH O2，氧對有機(jī)物也會(huì)產(chǎn)生氧化作用Cl Cl2，也會(huì)起氧化作用電解槽陰極：與電源負(fù)極連接，從電源接收電子復(fù)原作用， 直接復(fù)原有機(jī)物 H H2很強(qiáng)的復(fù)原作用電凝聚：如用鐵或鋁板作陽極， 鐵或鋁離子經(jīng)水解生成羥基絡(luò)合物，起到混凝劑作用電解氣?。?陽極 O2， 陰極 H2， 微氣泡產(chǎn)生的氣浮。二、裝置構(gòu)造有回流式和翻騰式兩種。三、應(yīng)用 處理含鉻或含氰廢水。處理染料廢水、印染廢水。 例：處理含鉻廢水(1) 陽極采用鐵電極： Fe2+在酸性條件下，可將廢水中的6價(jià)鉻復(fù)原成3價(jià)鉻：Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3 + + 6Fe3 + + 7H2OCrO42- + 3Fe2+ + 8H+ Cr3+ + 4H2O (2) 陰極：廢水中的6價(jià)鉻直接被復(fù)原成3價(jià)鉻。Cr2O72- + 6e + 14H+ 2Cr3 + + 7H2OCrO42- + 3 e + 8H+ Cr3+ + 4H2O同時(shí) 2H+ + 2e H2(3)隨著反響的進(jìn)行，廢水中的氫離子濃度降低，廢水堿性增加，三價(jià)鉻和三價(jià)鐵以氫氧化物的形成沉淀。Cr3+ + 3OH- Cr(OH)3Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3亞鐵離子的復(fù)原作用是主要因素。12.6