化工废水处理

化工废水处理 第三章 化工废水处理 化工废水的来源及特点 物理处理方法;化学处理方法;物理化学处理方法;生物处理方法 第一节 化工废水的来源及特点 一、废水的来源及特征 1、化工废水的来源 a.雨水冲刷原料和产品——废水 b.化学反应不完全——废水 c.化学反应副反应——废水 d.冷却水——废水 e.特定生产过程排放——废水 f.水冲洗地面设备——废水 2、化工废水的特点 a.废水排放量大——占工业废水30%左右，居各工业行业之首 b.污染物种类多 c.污染物毒性大、不易生物降解 d.污染物量大——占总排放量:氰化物50%、汞2/3、六价铬12% e.原料、工艺、生产规模不同——废水量、水质各异 f.污染范围广 二、废水处理方法简介 1.一般处理原则 减少污染、综合利用和回收 处理方法随水质、水量和排放 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 不同而异 2.废水处理方法分类: 物理处理法，化学处理法，物理化学法，生物处理法 (1)物理处理法:通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质(包括油膜和油珠)。 方法: 重力分离法-----沉砂池、沉淀池、除油池、气浮池等; 离心分离法-----离心分离机和水旋分离器等; 筛滤截流法------隔栅、筛网、砂滤池和微孔滤池等。 (2) 化学处理法 :通过化学反应去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质。 方法:混凝、中和、氧化还原等; 设备:池、罐、塔等。 (3)物理化学法:利用物理化学作用去除废水细小悬浮物以及溶解的有机污染物质。 方法:吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法、气提法、吹脱法等。 (4)生物处理法 :通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质 转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。 方法:好氧生物处理法、 厌氧生物处理法。 3. 废(污)水三级处理 (1)一级处理 去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水pH值、减轻废水的腐化程度 和后续处理工艺负荷。 常用方法: 筛滤法、沉淀法、上浮法、预曝气法等。 (2)二级处理 用以除去污水中大量有机污染物。 常用方法: 活性污泥法、生物膜法、化学混凝和化学沉淀法 等。 (3)三级处理 又称污水深度处理或高级处理 进一步去除二级处理未能去除的污染物质，其中包括微生物未能降解的有机物或磷、氮等可溶性无 机物。 常用方法:活性炭吸附、化学氧化、离子交换或膜分离技术 等。 第二节 物理处理法 成本低、管理方便、效果稳定 主要用于去除废水中的漂浮物、悬浮固体、砂和油类等物质。 包 括:重力分离，离心分离，过滤 一、重力分离 原理:利用固体(油滴)与水相对密度差异，使其分离除去。 1.沉淀法分类: (1)自然沉淀:依靠废水中固体颗粒的自身重力进行沉降。 (2)混凝沉淀:在废水中投人电解质作为混凝剂，使废水中的微小颗粒与混凝剂能结成较大的胶团，加速 在水中的沉降。 2.影响沉淀的因素 1)污水的流速 u，m/s 2)悬浮颗粒的沉降速度 uS 3)沉淀池的尺寸 球型颗粒水中运动类型:一般Re,1， ,dussRe, , ds,ρs愈大--us愈大--沉降效率愈高。 最小us用 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示us’ ，沉淀需时间:ts=H/ us’ 在保持池底沉淀物不受水流冲击和扰动---减小H---提高沉降效率。 废水流量:Q(m3/s)=uBH 废水在池中停留时间:t=L/u， 保证水中悬浮颗粒沉降:t= ts(颗粒沉降时间)， L/u= H/ us’ u=(L?us’)/H Q = uBH=【(L?us’)/H 】?BH = BLus’ 池底面积:A= BL ，Q = Aus’， 32=Q/A ---- 过流率，m/ms ; Q = Aq 令q00 ? q0,max = us’ ， q 愈小，沉降效果愈好;反之，沉降效果差。 0 实际上，水流速不均，水流湍动----沉降效果降低。 3.沉降设备 形式:平流式沉淀池、辐射式沉淀池、竖流式沉淀池、 斜板(管)式沉淀池、沉砂池等。 (1)平流式沉淀池:构造简单，效果良好，工作性能稳定，但排泥较困难。 (2)辐射式沉淀池:处理大水量，含较多无机悬浮物 (3)竖流式沉淀池:水量不大，含有机悬浮多。 (4)斜板(管)式沉淀池: 斜板与水平方向倾斜角600，板间距3.2cm，处理水量增加2.3倍。 (5)沉砂池:分离废水中ρ较大的无机悬浮物，如砂、煤粒、矿渣等。不让ρ较小的有机悬浮物沉降。 水速:0.15—0.3m/s 4.隔油池 油品中(除重油、煤焦油外):一般ρ油, ρ水。 油类在水中的三种状态: (1)悬浮状态 占80-90%，颗粒大，易上浮-----隔油池分离; (2)乳化状态 占10-15%，颗粒小(0.05-25μm)，不易上浮-----浮选法分离; (3)溶解状态 占0.2-0.5%，生物化学法除去。 隔油池形式:平流式、 竖流式、斜板式等。 # 平流式和竖流式隔油池: 类似于前述平流式和竖流式沉淀池。 # 斜板式隔油池:平行板或波纹板，板间距20—50mm，倾角?450，需停留时间仅为平流池1/2—1/4。 斜板隔油池(Parallel plate Intercepter)(壳牌石油公司): 二、离心分离 1.离心分离原理 水中颗粒物高速旋转: 离心力 Fc = m?ac= mvs2/r vs----颗粒的圆周切速度，m/s; vs= 2πr n/60 n----转速，r/min; 分离系数 如:r = 0.5m，n = 300r/min，则α= 50 2.离心分离方式 水力旋流器:压力式----水泵加压 重力式----高水位压力 机械旋转离心机:常速离心机 α,3000 高速离心机 2000,α,12000 超高速离心机 α ,12000 三、过滤法 过滤水中微粒及胶状物-----防止其破坏水泵，堵塞管道及阀门等。 形式:格筛过滤、筛网过滤、颗粒介质过滤、微滤机等。 1.格筛过滤 设置在水泵站集水井入口处。 2.筛网过滤: 除去水中悬浮物，如纤维、纸浆、藻类等。 形式:振动筛网、水力筛网、转鼓式筛网、转盘式筛网、微滤机等。 3.颗粒介质过滤 除去水中微粒物和胶状物; 常用作离子交换、活性炭吸附前的预处理，也用作废水三级处理。 滤料: 石英砂 (废水pH=2.1—6.5), 无烟煤(废水pH值无要求) 其他:石榴石粒、磁铁矿粒、白云石粒、花岗岩石粒、聚苯乙烯发泡塑料球等。 4.微滤机过滤法 金属网过滤 设备结构紧凑、处理水量大、操作方便、占地小，但滤网编制困难。 小结 物理处理法 成本低、管理方便、效果稳定 主要用于去除废水中的漂浮物、悬浮固体、砂和油类等。 包 括:重力分离 离心分离 过滤 第三节 化学处理法 利用化学作用来处理废水中的溶解物质或胶体物质。 包括:废水中的金属离子、细小的胶体有机物、无机物、植物营养素( 氮、磷)、乳化油、色度、臭味、 酸、碱等。 分类:中和法、混凝法、氧化还原、电化学等方法。 一、中和法 处理低浓度的含酸、含碱废水(无回收及综合利用价值时); 用于废水的预处理，调整废水的pH值。 生化处理 pH=6.5—8.5 外排水 pH=6.0—9.0 1. 酸性废水中和处理 (1)酸性废水中和处理方法 1)酸性水通过石灰石滤床; 2)酸性水与石灰乳混合; 3)向酸性废水中投加烧碱或纯碱溶液; 4)酸性水与碱性废水混合 5)向酸性废水中投加碱性废渣，如电石渣、碳酸钙、碱渣等。 (1)酸性废水中和处理工艺 1)酸性废水与碱性废水混合 a.同时排出，酸、碱量平衡-----管道混合 ; b.中和池混合。 2)投药中和 投药:石灰、石灰石、电石渣、苏打等。 方法:干投法、湿投法。 A. 干投法: (1.4—1.5)×理论投加量 B.湿投法 3)过滤中和法 碱性滤料:石灰石( CaCO3 )、大理石( CaCO3 ) 、白云石( MgCO3 ?CaCO3 )等。 2HCl+CaCO3 = CaCl2+H2O+CO2 2HNO3+CaCO3 = Ca(NO3)2+H2O+CO2 含硫酸废水用白云石-----生成硫酸镁溶于水。 设备:普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池。 2.碱性废水中和处理方法 (1)向碱性废水中鼓入烟道气 * 利用烟道气中CO2(24%)，此外，SO2、H2S等酸性气体中和碱性废水。 * 优点:是以废治废，投资省，运行费用低; * 缺点:出水中的硫化物、耗氧量和色度增加，需进一步处理。 ( 2)药剂中和法 常用药剂:硫酸、盐酸、压缩CO2。 硫 酸:价格低，应用广; 盐 酸:反应物溶解度高，沉渣量少，但价格较高; 压 缩 CO2 :成本较高，使用较少，多采用烟道气。 二、混凝沉淀法 将化学药剂(混凝剂)投入废水中，与废水混合、反应、凝聚、絮凝和沉淀等过程，达到去浊、脱色、降COD、除重金属离子等作用。 -6-31. 混凝原理 未加混凝剂之前，水中的胶体和细小悬浮颗粒(10--10 mm)稳定存在，原因: * 质量很轻，受水的分子热运动的碰撞---无规则的布朗运动; * 颗粒都带有同性电荷---静电斥力---阻止其聚合成较大的颗粒; * 带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳---阻碍各胶体的聚合。 废水中投入混凝剂---破坏颗粒的稳定状态(称脱稳)---相互聚集为较大颗粒。 混凝机理: 压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕。 1)压缩双电层机理 胶体粒子的双电层结构，反离子的浓度在胶粒表面最大，并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布，最终与溶液中离子浓度相等。 向溶液中投加电解质(混凝剂)-----溶液中离子浓度增高----加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力-----原有部分反离子挤压到吸附层中: * ξ电位相应降低，胶粒间的相互排斥力也减少; * 扩散层厚度减小，相撞的距离也减少; 从而其排斥势能消失-----胶粒得以迅速凝聚 (2) 吸附电中和机理 胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用----中和电位离子所带电荷----减少静电斥力----胶体脱稳和凝聚易于发生。 (3)吸附架桥机理 链状高分子聚合物(线形结构)在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥联----使颗粒逐渐变大，形成粗大絮凝体。 (4)沉淀物网捕机理 用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂时，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物[如Al(OH)3，Fe(OH)3]或金属碳酸盐(如CaCO3)时,水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。 * 在水处理中往往可能是四种机理同时或交叉发挥作用的，只是在一定情况下以某种机理为主而已。 * 低分子电解质的混凝剂，以双电层作用产生凝集为主，称为凝聚剂; * 高分子聚合剂则以架桥联结产生絮凝为主，称为絮凝剂; * 兼有上述两种功能的药剂，称为混凝剂。 2(影响混凝效果的因素 (1)水样的影响 对不同水样，适用不同混凝剂。 (2)药剂投加量 投加量有其最佳值。 * 普通铁盐、铝盐: 10—30mg/L * 聚合盐: 3—15mg/L * 有机高分子: 1--- 5mg/L (3)水温 1)影响金属盐类水解(吸热)反应速度; 2)水温较低时，絮凝体形成缓慢，结构松散，颗粒细小; 3)水温低时，水的粘度大，布朗运动减弱，不利于脱稳胶粒相互凝聚，水流剪力也增大，影响絮 凝体的成长。 对高分子混凝剂影响较小。 ,90?，絮凝剂老化或分解成不溶物质，效果变差。 (4)pH值 影响金属盐类水解产物的种类与数量。 Al2(SO4)3: pH值 6.5---8; FeCl3: pH值 6.0---8.4; FeSO4: pH值 8---11; 聚合铁盐: pH值 4---11; (5)水力条件 混凝过程:混合-----反应-----沉淀 水力条件:先快速搅拌 混合(10—30s，?2min) 后慢速搅拌 反应、沉淀(10--30min) 防止生成絮体被打碎 3. 混凝剂和助凝剂 混凝剂的品种目前二、三百种 按其化学成分可分为:无机混凝剂、有机混凝剂 助凝剂-------提高混凝沉淀效果。 助凝剂类型: (1)pH调节剂------调整废水pH值; 石灰、硫酸、盐酸、氢氧化钠、CO2、CaCO3、Na2CO3等。 (2)活化剂------改善絮凝体结构 活性炭、各种黏土、活化硅酸等 (3)氧化剂-----破坏干扰混凝剂的有机物(这些有机物易起泡，使絮凝体不易下沉)。 次氯酸钠、臭氧等。 4.混凝处理流程及设备 (1)投药 干投:占地少，但配量难控制; 湿投:先配溶液，加入水中 (2)混合:急速搅拌----形成细小矾花，10—30s，?2min 动力源 :机械搅拌; 水力混合(管道式、穿孔板式、涡流式)。 (3)反应------慢速搅拌-----絮体长大，10---30min (4)澄清池 同时实现混合、反应、澄清合成一体的设备。 混凝沉淀法优点，除污效果好、效率比较高;操作简单，处理方便;费用低;适用范围广等。 E值越大(正值越大)，电对中氧化型作氧化剂时氧化能力越强; E值越小(负值越大)，电对中还原型作还原剂时还原能力越强。 常用氧化剂:Cl2、O3等。 (1)中性分子----接受电子，还原----负离子 。 如:Cl2 , O2 , O3等。 (2)带正电荷离子----接受电子，还原----负离子 如:Cl+ + 2e----- Cl— 等。 (3)带正电荷离子----接受电子，还原----较低正电荷离子 如: (MnO4- 中的)Mn7+ + 5e----- Mn2+ 等。 氧化方法: 空气氧化法、氯氧化法、臭氧氧化法、湿式氧化法、焚烧氧化法等。 (1)空气氧化法 利用空气中的氧氧化废水中的有机物和还原性物质(如:有机硫化物、无机硫化物)。 -2-无机硫化物氧化: 2HS+2O = SO+HO 2 232-2- 2S-+ 2O+ HO = SO+2OH 22223-2-2- (部分) SO + 2O+2OH = SO +HO 23242 有机硫化物氧化:RSNa+R’SNa+1/2O +HO = RS—SR’+NaOH 22 (2)氯氧化法 主要用在含酚、氰、硫化物的废水治理。 常用含氯药剂:液氯(Cl), 漂白粉(CaCl(OCl)), 次氯酸钠(NaOCl)、 次氯酸钙(Ca(OCl) ) 、 二氧化氯(ClO)222等。 有效氯:氧化价大于 –1 的那部分氯(具有氧化能力)。 处理电镀工业、丙烯腈、腈纶、合成氨工业等含氰废水。 次氯酸钙( Ca(OCl)2 )氧化氰化钠(NaCN): 2NaCN+5Ca(OCl)+H2O = N+2CO+4CaCl+Ca(OH)+2NaCl 22222 - 理论计算:CN:Cl=1 :6.84(质量比) 2 实 际:CN-:Cl2=1 :6.84×(1.1---1.2)(质量比) (3)臭氧氧化法 臭氧(O3)----- O2的同素异构体;常温、常压下，鱼腥味淡紫色气体。 臭氧性质: 1)不稳定性 常温、常压:2O3---- 3O2 + 284kJ/mol 2)溶解性 O3在水中溶解度比纯O2高10倍， 比空气高25倍。 3)毒性 空气中 O3浓度: 0.1×10-6-------刺激人眼、鼻、喉; (1—10)×10-6 -------人头痛、恶心。 国家规定:车间空气中O3浓度?0.3mg/m3 4)氧化性 O3可将烯烃、炔烃、芳香烃等有机物质氧化成醛类或有机酸。 制备臭氧的方法:化学法, 紫外线法, 电解法, 无声放电法等。 普遍使用:无声放电法-----经济、适用、方便。 臭氧氧化法主要用于废水三级处理: A.降低废水中COD、BOD; B.杀菌消毒; C.增加水中溶解氧; D.脱色和脱臭味; E.降低浊度。 (4)湿式氧化法 在较高的温度和压力下，用空气中的氧在液相中氧化废水中溶解和悬浮的有机物和还原性无机 物。 该技术发展方向: A.开发高效催化剂 B.温度、压力在水的临界点以上----超临界湿式氧化; C.回收系统的能量和物料。 (5)焚烧氧化处理 废水成雾状----焚烧炉(800?): 有机物----氧化分解----CO2、H2O、N2等; 矿物质、无机盐------固体或熔融粒子。 有机物含量高废水-----自身燃烧; 有机物含量低废水-----加燃料燃烧。 用于毒性高、难一般方法降解的有机废水的处理. 四、电解法 1.原理 利用直流电对废水中污染物进行 氧化还原反应或与电极反应产物作用------污染物被转化成无害组分。 电解法分类: 按污染物的净化机理:电解氧化法、电解还原法、电解凝聚法、电解气浮法。 按阳极 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 溶解特性:不溶性阳极电解法、可溶性阳极电解法。 极板电路形式:单极板电路、双极板电路。 2.电解方法 (1)电解氧化法 阳极上: A.直接氧化:废水中污染物在阳极失去电子被氧化; ,,, 如: CN +2OH , 2e——CNO +H2O ,, 2 CNO + 4OH ,6e ——2CO+N+HO 222,, B.间接氧化: 水中的Cl和OH等在阳极放电生成Cl和O， 22 Cl和O再氧化污染物。 22 (2)电解还原法 阴极上: 6+2+ * 阳离子污染物(如:Cr、Hg等)还原沉积而回收除去; * 氯代烃(RCl---毒性大)还原脱氯——形成烷烃(RH---毒性低，易生物降解) 如:Cr2O72,+14H++6e——2Cr3++7H2O ,3+ 2Cr+2OH ——2Cr(OH)(沉淀分离) 2,+ RCl+H+2e——RH+Cl 2+ 阳极上: 可溶性铁板电极 Fe,2e——Fe ,2+ Fe+2OH——Fe (OH) 2 4Fe (OH)+O+2HO——4Fe (OH)(混凝沉淀) 2223(3)电解凝聚和电解气浮法 通常采用铁、铝作阳极。 电解过程中产生: 2+ 电解氧化 阳极上: Fe,2e——Fe 同时发生氧化反应---有机物---分解氧化---无害成分; 电解混凝 Fe2+进一步水解: ,2+ Fe+2OH——Fe (OH) 2 4Fe (OH)+O2+2HO——4Fe (OH) 2232+ Fe和 Fe (OH) 对废水中胶体起到凝聚作用。 3 + 电解气浮 阴极上:2H+2e——H ----极小气泡----凝聚悬浮物浮上液面。 2 同时发生还原反应---- 氧化型色素---还原成无色。 电解凝聚气浮法:除污染物广泛，反应速度快，pH值范围宽，沉渣密实，纯清效果好。 小节 化学处理法 利用化学作用来处理废水中的溶解物质或胶体物质。 包括:废水中的金属离子、细小的胶体有机物、无机物、植物营养素( 氮、磷)、乳化油、色度、臭味、 酸、碱等。 分类:中和法、混凝法、氧化还原、电化学等方法。 第四节 物化处理法 通过物理化学过程，脱除废水中某些细小的悬浮物及溶解的有机物 物化处理法 : 吸附法;浮选法;电渗析;反渗透;超过滤 一、吸附法 固体吸附剂(活性炭、硅藻土、铝矾土、磺化煤、矿渣、树脂等)吸附废水中难于分解的有机物---- 降低废水COD，脱色、脱臭----废水深度净化-----重复利用。 1.吸附原理 # 固体吸附剂吸附能够降低它的表面张力的物质。 # 吸附剂和被吸附物质之间的作用力: * 分 子 间 力------物理吸附 * 化 学 键 力------化学吸附 * 离子间静电引力------离子交换吸附 2.吸附平衡 平衡吸附量(A)——单位吸附剂达到吸附平衡时所吸附物质的质量。 1/n1废水处理常用等温吸附方程:A=Kc lgA,lgK，lgcn 3.吸附剂及其再生 吸附剂的选择条件: a.吸附能力强; e.化学性质稳定; b.吸附选择性好; f.来源容易; c.吸附平衡浓度低; g.价格便宜。 d.容易再生和再利用; 吸附剂:活性炭、硅胶、活化炭、白土、硅藻土、活性氧化铝、焦炭、树脂、腐植酸、炉渣、木屑、煤粉 等。 废水处理常用吸附剂:活性炭 吸附剂再生-----用某种方法将被吸附物质从吸附剂的孔隙中除去，恢复吸附剂的吸附功能。 再生方法: 选择再生方法考虑: a.吸附物质的性质;b.吸附机理;c.吸附质的回收使用价值。 4.吸附工艺及设备 吸附工艺:间歇式 适用于规模小，间歇式排放的废水处理工艺。连续式。 连续式 处理大废水量。 连续吸附床:固定床,移动床,流化床。 二、浮选法 利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其密度小于水而上浮到水面，实现固 液或液液分离的过程。 1.浮选的基本原理 E----气泡单位界面面积上的界面能。 ?E=E — E 颗粒粘附于气泡后颗粒粘附于气泡前 0疏水性颗粒: ?E,0---颗粒、气泡能相互粘附，θ, 90 ; 0亲水性颗粒:?E,0---颗粒、气泡不能相互粘附 ， θ,90 。 浮选法分离亲水性颗粒 -----必须投价合适药剂(浮选剂)。 如:纸浆纤维、煤粒、重金属离子等 浮选剂作用: # 改变颗粒表面性质，易于粘附于气泡; # 促进起泡作用，使水中空气形成稳定的小气泡。 浮选剂种类: 松香油、石油及其煤焦油产品、脂肪酸及其盐类、表面活性剂等。 2. 浮选法设备及流程 常用浮选方法: 加压浮选法、曝气浮选法、真空浮选法、电解浮选法、生物浮选法等。 (1)加压浮选法 炼油厂、焦化厂、煤气厂等处理废水中乳化油。 处理后水含油,10~25mg/L。 原理:加压空气在水中得到饱和溶解-----减至常压-----析出微小气泡(20~100μm)，捕集悬浮物(乳化油) ----付出水面。 (2)曝气浮选法 原理:风机----空气----浮选池底(微孔)充气器----小空气泡捕集水中颗粒浮到水面。 特点:能耗小，但气泡大，效果略差。 (3)真空浮选法 4原理:空气、废水-----同时被吸入真空系统(真空度(2.7~1.4)×10Pa) ---析出过饱和空气-----析出气泡捕集水 中颗粒浮到水面。 特点:能耗小，但气浮池结构复杂。 (4)电解气浮法 原理:废水电解槽 * 阴极:细小氢气泡(20~100μm)--- 粘附颗粒物上浮。 * 阳极:铁或铝阳极板氧化溶解----氢氧化物-----具有混凝剂作用。 特点:小气泡数量多(16×1017个/m2 min)，浮选沉降同时进行，效果好。 (5)生物浮选法 原理:废水中微生物的增长和活动(主要是细菌呼吸活动)产生CO2气泡-----粘附颗粒物上浮。 特点:产气量小，过程慢，难实现。 三、电渗析 1.原理 直流电场 阳离子交换膜:只允许阳离子通过 阴离子交换膜:只允许阴离子通过 三个过程: a.离解:废水中电解质----电场作用----阳离子、阴离子 b.离子迁移:阳离子-------负极，阴离子--------正极 -----淡水室, 浓水室 c.电极反应:阳极----氧化反应、阴极----还原反应。 2.应用 海水:淡化----饮用水，工业水;浓缩----食盐。 制高纯水、分离废水中污染物离子。 电渗析法能耗高，目前主要用于回收目的。 四、反渗透膜 利用膜分离技术除去水中的溶解固体、大部分溶解性有机物和胶状物。 1.原理 半渗透膜:水分子可以通过，水中溶质、悬浮物不能通过。 分离条件:a.高选择性、高透水性半渗透膜; b.操作压力高于废水渗透压力。 2.应用 a.海水、苦咸水脱盐; b.锅炉给水和纯水的制备; c.工业水(电镀、造纸、印染、石化等)、城市污水深度处理。 五、超滤法 超滤法与反渗透法相同点:依靠推动力(外压力)和半渗透膜实现分离。 超滤法与反渗透法不同点: 超滤法与反渗透法不同点: 反渗透法 超滤法 操作压力，MPa 2~10 0.1~0.5 膜孔径，μm 0.0003~0.06 0.002~10 分离物直径， μm 0.0004~0.06 0.005~10 (糖、盐等) (大分子、胶体) 分离物分子量 ,500 ,500 应用:生活饮用水制备(家用净水器); 工业废水处理应用广泛。 小结 通过物理化学过程，脱除废水中某些细小的悬浮物及溶解的有机物。 物化处理法 : 吸附法 浮选法 电渗析 反渗透 超过滤 第五节 化工废水的生化处理 有机化学工业发展----有机物污染物----物理或化学方法治理难度大--------发展生物化学法。 生化处理法广泛应用于有机废水、城市生活污水的二级处理。 内容:# 生物处理方法分类 # 微生物及生物处理 # 活性污泥法 # 生物膜法 # 厌氧生化法 # 生化处理法的技术发展 一、生化处理法分类 二、微生物及生物处理 1.微生物的特征 肉眼看不见，显微镜下观察到单细胞及多细胞生物。 废水处理常见微生物: 微生物新陈代谢:# 吸取营养物质---酶催化反应---合成新生物体，排泄废物---生命体自我更新。 # 有毒物质无害化。 微生物来源广，易培养，繁殖快，易变异，可驯化，适应性强。 2.酶及酶反应 酶:存在于生物细胞内的特殊蛋白质，微生物与废水中有机物进行生物化学反应的催化剂。 酶催化剂的特征: a.催化效率高是一般化学催化剂的106-1013倍; 如:1mol铁每秒催化H2O2分解10-5mol， 1mol过氧化氢酶每秒催化H2O2分解105mol， 后者是前者1010倍。 b.酶的活性大小与环境条件密切相关; 环境:温和的温度、压力，pH值接近中性，重金属离子少，有机物浓度适中，低紫外线、低辐射等。 c.有些物质(如镁、钾离子等)---酶激活剂; 有些物质(如重金属离子、氰化物等)---酶抑制剂。 d.酶的专一性:一种酶只能作用于一些结构极其相似的化合物。不同水质---对微生物要筛选、驯化。 3.生化法对水质的要求 (1)pH值:好氧生物处理，pH值 6—9; 厌氧生物处理，pH值 6.5—8。 (2)温度:20—40? (3)水中营养物质及其毒物 营养物质:碳源、氮源、磷源、无机盐类等; 毒物:a.重金属离子:铅、铬、镉、砷、铜、铁、锌、等; b.有机物:酚、甲醛、甲醇、苯、氯苯等; c.无机物:硫化物、氰化钾、氯化钠、硫酸根、硝酸根等。 4)氧气 a.好氧生化:O2是在降解有机物代谢过程中的受氢体; 外界供氧---溶解氧浓度:2—4mg/L。 b.厌氧生化:O2与代谢过程由脱氢酶所活化的氢结合形成HO ，HO毒害微生物细胞; 2222 隔绝空气。 (5)有机浓度 太高---水中含氧不足(好氧生化); 太低---水中养料不足。 一般进生化处理废水:BOD5 ?500—1000mg/L， ?100mg/L 4.好氧生物处理和厌氧生物处理 (1)好氧生物处理 好氧微生物(兼性微生物参与)+有机物+受氢体(水中溶解氧) 酶 催 化 新生物体+CO+HO+能量 22 好氧新陈代谢 (2)厌氧生物处理 ,,2 厌氧微生物(兼性微生物参与)+有机物+受氢体(水中有机物 或含氧化合物，如:SO、NO 、43, NO、CO等) 22+ 酶 催 化 新生物体+CH+CO+HS+NH+能量 4224 厌氧新陈代谢 三、(好氧)活性污泥法 利用寄生于悬浮污泥上的各种微生物在与废水充分接触中通过其生化作用降解废水中的有机污染 物。 1.活性污泥----悬浮生长的微生物絮体，具有生物化学活性(降解废水中的有机物和部分无机物)。 组成: 有机物1)活细菌(Ma)具有活性的那一部分微生物; 2)微生物内源代谢的残留产物(Me),无活性，难降解; 3)由原废水带入难降解的有机物(Mi),惰性。 无机物 原废水带入, 吸附在活性污泥上的无机物(Mii),惰性物质。 表示: 混合液悬浮固体(MLSS ---mixed liquor suspended solids) MLSS=Ma+Me+Mi+Mii 混合液挥发性悬浮固体(MLVSS---mixed liquor volatile suspended solids ) MLVSS=Ma+Me+Mi MLVSS=(0.75,0.85) MLSS 活性污泥的性能指标: 活性污泥浓度, 污泥沉降比, 污泥容积指数 (1)活性污泥浓度 1L混合液中所含悬浮固体(MLSS)或挥发性悬浮固体(MLVSS)的量，以g/L计。 曝气池中 MLSS:2~6 g/L ，多为3~4 g/L 。 间接反映所含微生物多少。 (2)污泥沉降比(SV%) 1L混合液静置沉降30min后，沉淀湿污泥的体积占混合液体积的百分比。 反映活性污泥凝聚沉淀性能，一般15~30% 。 (3)污泥容积指数(又称污泥指数，SVI) 混合液经30min沉降后，1g干污泥所具有的沉淀污泥(湿污泥)的体积，以ml/g计。 SVI= SV% × 1000 = SV × 10 MLSS MLSS SVI大---表面积大，活性、吸附性能好; 但过大，污泥沉淀性能差。 SVI:一般50~150 ml/g 。 2.活性污泥处理废水流程 (1)生物吸附阶段 微生物吸附和粘连废水中的污染物 胶体状大分子水解酶 小分子或溶解性有机物----渗入微生物细胞体内-----污泥吸附活性逐渐减弱。 10~40min，BOD下降80~90% (2)生物氧化阶段 被吸附的有机物 生物氧化分解 CO+HO 22 污泥恢复吸附能力。时间:十几个小时 .活性污泥分类 (1)推流式:狭长的流槽曝气池，废水一端进，另一端出。 a.平行水流式(并联曝气池) b.转折水流式(串联曝气池) (2)完全混合式: 形式:圆形、方形、多边形。 适合小型污水处理 四、生物膜法 靠固着于载体(如碎石炉渣、塑料蜂窝、圆盘等固体物)表面的好氧微生物和原生动物、后生动物， 在于废水充分接触时通过其生化作用降解废水中有机物，使污水得以净化。 生物膜: # 一般厚2mm左右; # 好氧层组成: 好氧微生物+兼性微生物 # 厌氧层组成: 厌氧微生物+兼性微生物 1、池床式生物滤池 滤料:碎石、卵石、炉渣、焦炭、塑料、玻璃钢滤料等。 滤料层厚 0.9~2.5m。 2.塔式生物滤池 滤层厚、处理能力大、占地面积小; 塔高6~8m，Φ/h=1/6~1/8 3.生物转盘 调整转盘转速----控制生物膜与废水的接触时间; 转盘材料造价高，转动部件磨损，投资高。 (补充) 4.生物接触氧化法---利用生物膜和悬浮活性污泥的联合作用净化污水。 曝气池中设置填料---生物膜栽体; 塑料填料:蜂窝状、波纹板状、绳状或球状软性填料。 5.生物流化床法 # 附有生物膜的载体 材料:聚苯乙烯、活性炭、焦炭、无烟煤、细石英砂等; 粒径:0.6--1.0mm; 表面积:3300m2/m3， 是生物滤池的50倍; # 微生物浓度比活性污泥高10—20倍; # 污染物去除率85—95%。 五、厌氧生化法 在无氧的条件下，借兼性菌和厌氧菌降解有机物，分解的主要产物是以甲烷为主的污泥气(即沼气)。 1.厌氧消化机理 厌氧消化产生气体: CH 50~75%，CO 20~30%， NH 1~2%， HS 0.5~1.5%。 4232 脱 H2S后，作燃料气，发热量 21~25MJ/m3。 硝化和反硝化与厌氧消化的差别: 硝化反应:在好氧曝气池中 亚硝酸菌+ NH+1.5O2H++H2O+NO2, 42 NO2, +0.5O2 硝酸菌 NO3,