2022年环境生物技术第四章废水生物处理技术第二节废水非生物处理技术简介 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 第四章 废水生物处理技术其次节 废水非生物处理技术简介4.2.1 物理处理方法 4.2.2 化学处理技术 4.2.3 物理化学处理技术4.2.1 物理处理方法4.2.1.1 隔栅和筛网 一、格栅的作用及种类 位置：全部处理设备最前面 如：水渠道的进口处 进水泵站集水口的进口处 人工清除格栅 适用于中小型处理厂,或废水中被截流物的量较少时 机械清除格栅 二、筛网 作用去除微小残渣、纤维、浮渣、藻类、纸浆 防止缠住水泵叶轮 防止堵塞生物滤池中的填料 防止步水器喷嘴的堵塞 防止入海入河口水堵塞鱼腮 类型无定型产品,可自己设计试验,适用于小水量、低浓度悬浮液；成效相当于初沉 池；4.2.1.2 沉淀沉淀处理工艺的四种用法 沉砂池：用以去除污水中的无机性易沉物 初次沉淀池：较经济的去除悬浮有机物,减轻后续生物处理构筑物的有机负荷 二次沉淀池：用来分别生物处理工艺中产生的生物膜、活性污泥等,使处理后的水得 以澄清；污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩,以减小体积,降低后续构筑 物的尺寸及处理费用等 一、沉沙池 作用 去除沙子、煤渣、果核 爱护水泵、管道不受磨损 提高后续污泥的肥力 位置 泵站、沉淀池之前1 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 类型 平流式 竖流式 曝气式 1、平流式沉沙池 设计参数污水在池内的最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15m/s；最大流量时,污水在池内的停留时间不少于30s,一般为 3060s；有效水深应不大于 1.2m,一般采纳 0.25 1.0m, 池宽不小于 0.6m；池底坡度一般为 0.01 0.02, 当设置除砂设备时,可依据除砂设备的要求,考虑池底外形；2、曝气沉砂池作用预曝气、脱臭、防厌氧分解、除泡加速污水中油类的分别作用沉砂中含有有机物少,低于5%,不含发臭腐败,提高u,去除率高；曝气沉砂池的工作原理污水在池中存在着两种运动形式,其一为水平流淌（一般流速0.1m/s）,同时在池的横断面上产生旋转流淌（旋转流速 0.4m/s ）,整个池内水流产生螺旋状前进的流淌形式；由于曝气以及水流的螺旋旋转作用,污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并受到气泡上升时 的冲刷作用,使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除,沉于池底的砂粒较为纯洁,有机物 含量只有 5%左右,长期搁置也不至于腐化；3 沉淀池 类型 沉淀池由五部分组成 进水区、出水区的功能是使水流的进入与流出保持平稳,以提高沉淀效率；沉淀区：贮泥区贮存、浓缩与排放污泥；缓冲区：防止水流带走沉在池底的污泥；a、平流式沉淀池 平流式沉淀池的构造及工作特点进水区有整流措施,保证入流污水匀称稳固地进入沉淀池；出水区设出水堰,掌握沉淀池内的水面高度,保证沉淀池内水流的匀称分布；沉淀池应沿整个出流堰的单位长度溢流量相等,对于初沉池一般为 250m3/m· d,二 沉池为 130250 m3/m· d；锯齿形三角堰应用最普遍,水面宜位于齿高的1/2 处；为适应水流的变化或构筑物的不匀称沉降,在堰口处需要设置能使堰板上下移动的调剂装置,使出口堰口尽可 能水平；堰前应设置挡板,以阻拦漂浮物,或设置浮渣收集和排除装置；多斗式沉淀池,不设置机械刮泥设备；每个贮泥斗单独设置排泥管,各自独立排 泥,互不干扰,保证沉泥的浓度；b、竖流式沉淀池 工作原理当颗粒以沉速u>v 时,就颗粒将以u-v 的差值向下沉淀,颗粒得以去除；当 u=v 时,就颗粒处于随遇状态,不下沉不上升；2 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当 u<v 时,颗粒将不能沉淀下来,就会随上升水流带走；结论 由上述分析可知,当颗粒属于自由沉淀类型时,其沉淀成效（在相同的表面水力负荷 条件下）竖流式沉淀池的去除率要比平流式沉淀池低；当颗粒属于絮凝沉淀类型时,由于在池中的流淌存在着各自相反的状态,就会显现上 升着的颗粒与下降着的颗粒,上升颗粒与上升颗粒之间、下沉颗粒与下沉颗粒之间的相互 接触、碰撞,致使颗粒的直径逐步增大,有利于颗粒的沉淀；C 辐流式沉淀池的构造及特点辐流式沉淀池是一种大型沉淀池,池径可达100m,池周水深1.5 3.0m有中心进水、周边进水、周进周出、旋转臂配水等几种形式；沉淀与池底的污泥一般采纳刮泥机刮除,对辐流式沉淀池而言,目前常用的刮泥机 械有中心传动式刮泥机和吸泥机以及周边传动式的刮泥机与吸泥机等；周边进水辐流式沉淀池的入流区在构造上的特点进水槽断面较大,而槽底的孔口较小,布水时的水头缺失集中在孔口上,故布水比 较匀称进水挡板的下沿深化水面下约2/3 深度处,距进水孔口有一段较长的距离,这有助于进一步把水流匀称地分布在整个入流渠的过水断面上,而且废水进入沉淀区的流 速要小得多,有利于悬浮颗粒的沉淀；d、斜流式沉淀池 构造及原理 斜流式沉淀池是依据浅池理论,在沉淀池的沉淀区加斜板或斜管而构成；它由斜板（管）沉淀区、进水配水区、清水出水区、缓冲区和污泥区组成；应用 在选矿水尾矿浆的浓缩、炼油厂的含油废水的隔油等已有较胜利的体会,在印染废水 处理和城市污水处理中也有应用；4.2.1.3 隔油和破乳一、含油废水的状态 可浮油：油滴的粒径较大,可以依靠油水比重差而从水中分别出来,对于石油炼厂废水而言,这种状态的油一般占废水中含油量的60%80%左右；粒径：60 m 以上平流分别： 100150 m；斜板： 60 m 以上；乳化油：特别细小的油滴,由于其表面上有一层由乳化剂形成的稳固薄膜,阻碍油 滴合并,故不能用静沉法从废水中分别出来；如能排除乳化剂的作用,乳化油剂可 转化为可浮油,称为破乳,乳化油经过破乳之后,就能用沉淀法分别；细分散油 粒： 1060 m；乳化油：粒径 < 10 m；溶解油：油品在水中的溶解度特别低,只有几个毫克每升；溶解油：515mg/L 二、隔油池 形式与构造 平流式 斜流式废水低流速： 25mm/s 集油管：置于出水端 200300 的钢管,可转动 刮油刮泥机：大型池需用 盖板：冬季保温,维护流淌性,好除去3 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 防火、防雨加温管：冰冷地面池盖板下、水面上设加温管以备用 平流式隔油池废水从池子的一端流入池子,以较低的水平流速流经池子,流淌过程中,密度小于 水的有利上升到水面,密度大于水的颗粒杂质沉于池底,水从池子的另一端流出；隔油池的出水端设置集油管；大型隔油池应设置刮油刮泥机,以准时排油及排除底泥；隔油池的池底构造与沉淀 池相同；表面一般设置盖板,冬季保持浮渣的温度,从而保持它的流淌性,同时可以防火与 防雨；特点：构造简洁、便于运行治理、油水分别成效稳固；平流式隔油池可去除的最小油滴直径为 0.9mm/s；100 150 m,相应的上升速度不高于平流式隔油池的设计与平流式沉淀池基本相像,按表面负荷设计时,一般采纳 1.2m3/m2 ·h；按停留时间设计时,一般采纳 2h；斜流式隔油池油滴：最小油滴直径为60 m,相应的上升速度约为0.2mm/s；去除率 E：7080% 与平流式比较：时间缩短（<30min 三、乳化油及破乳方法 水包油：当分散相是油滴时,乳化剂会在油滴表面上形成一层稳固的薄膜 油包水：当分散相是水滴时,乳化剂会在水滴表面上形成一层稳固的薄膜 乳化油的形成工艺所需：如车床冷却液、人为制造的乳状液 洗涤剂清洗受油污染的机械零件、油槽车等 含油废水在沟与含乳化剂的废水相混合：如下河道中破乳方法 原理 破坏液滴界面上的稳固薄膜,使油、水得以分别；投加换型乳化剂：水包油 油包水投加盐类、酸类：可使乳化剂失去乳化作用；投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂：例如异戊醇,从两相界面上挤掉乳化 剂使其失去乳化作用；搅拌、振荡、转动：通过猛烈的搅拌、振荡或转动,使乳化的液滴猛烈相碰撞而合 并；过滤：如以粉末为乳化剂的乳状液,可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴；转变温度：转变乳化液的温度来破坏乳化液的稳固；某些乳化液必需投加化学药剂破乳,如钙、镁、铁、铝的盐类或无机酸,碱,混凝 剂等；例如：用 CaCl2 使以 钠皂洗油而形成的4.2.1.4 浮现法由于去除 s 接近或小于水的颗粒分别方法是通过通入微小气泡形成“ 水 汽 颗粒” 三相体系,使 “颗粒 +气泡 ”密度小于水上浮；4 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 条件 必需向水中供应足够量的微小气泡；必需使污水中的污染物质能形成悬浮状态；必需使气泡与悬浮的物质产生粘附作用；应用 石油、化工及机械制造业中的含油污水的油水分别 工业废水处理 污水中有用物质的回收 取代二次沉淀池,特殊是用于易于产生活性污泥膨 胀的情形 剩于活性污泥的浓缩 一、类型 电解浮现法 电解浮现法是将正负极相间的多组电极浸泡在废水中,当通以直流电时,废水电 解,正负两级间产生的氢和氧的细小气泡粘附于悬浮物上,将其带至水面而达到分 离的目的；电解浮现法产生的气泡小于其他方法产生的气泡,故特殊适用于脆弱絮状悬浮物；电解浮现法的表面负荷通常低于 4m3/m2· h；原理电解浮现法主要用于工业废水处理方面,处理水量约 1020m3/h；由于电耗高、操 作运行治理复杂及含有大量表面活性剂的污水；分散空气浮现法 真空浮现法真空造成污水上压力小,使溶气的水溶解度减小而自动释放气泡；缺点多：曝气在常压下,溶解度有限,释放也就有限,设备复杂,密闭,运行、修理困难；4.2.2 污水的化学处理4.2.2.1 中和法 方法 投加法：中和剂为为溶液或浆料时 滤过法：中和剂为粒料或块料时 塔式反应器：用烟道气和碱性废水中和酸水时可在反应器中接触中和 中和剂 石灰,石灰石,白云石,电石渣 废酸,粗制酸,烟道气1、投加法 中和剂可制成溶液合浆料时用此法 投加量 最好通过试验确定（各种中和剂有效成分含量不同）也可按公式运算：2、过滤法：升流式膨胀中和塔5 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.2.2.2 化学沉淀法 4.2.2.3 氧化仍原法 应用较少,在个别废水处理中可用含 CrO42-的废水 含 CN- 的废水 含 Hg 的废水 有机染料废水脱色 使用时的留意事项 依据氧化电位序列,某种物质的氧化性或仍原性式相对的,对电位比其高的式仍原剂,对电位低的式氧化剂；水处理中挑选氧化剂或仍原剂的考 虑因素是：对水中特定的杂质有良好的氧化-仍原作用 生成物应当无害,不需二次处理 价格合理,简洁获得 常温下反应快速,不需加热 反应时 PH（所需）不太高或太低 常用氧化 -仍原剂 氧化剂 中性的： O2,Cl2,O3 等（接受电子后仍原成带负电荷离子）如从 CN 处得 e 带正电荷得次氯酸根 OCl- ：Cl+ 2e Cl- 高锰酸盐 MnO4- ：Mn7+ 5e Mn2+ 仍原剂中性原子：铁屑,锌粉（失去电子后氧化成带正电的离子 带负电荷的离子：如 BH4- 中 B5- B3+ +8e 带正电荷的离子： Fe2+ Fe3+ +e SO32-中 S4+ S6+2e 举例 酚的氧化：用液氯或漂白粉Cl2 要过量,否就产生氯酚（取代反应结果）可见昂贵 印染废水脱色：液 Cl2 有较好的脱色成效但用量大且余 Cl2 多,常温下反应时间长,现发觉紫外光照耀加 Cl2 废水可 加速,原理如下4.2.3 废水的物理化学处理法4.2.3.1 吸附法 4.2.3.2 离子交换法 4.2.3.2 萃取法 4.2.3.4 膜析法 4.2.3.1 吸附法 一、原理：物理吸附化学吸附（范得华力）分子间力化学键力（化学反应）二、影响因素：6 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1、吸取才能：肯定量吸附剂所能吸附德最大量（饱和量）可视为素养潜力2、吸附速度：单位重量吸附剂在单位时间里所能吸附的物质量 v 越快,吸附剂与吸附物质接触时间越短,吸附设备的容积越小 三、吸附剂1、活性炭 粉末活性炭：制备易,价格低,但再生难 颗粒活性炭：制备易,价格贵,可再生,使用多（劳动条件好）再生方法 再生概念：不转变结构情形下,使吸附质脱离吸附剂（1）加热：加热提高吸附质能量,使脱离吸附点（放热反应的逆向）并在少量 O2 供应 条件下氧化分解,汽化溢出（2）化学再生：化学吸取；用于粉末活性炭 例如：苯酚可用 NaOH 溶液浸泡产生酚钠盐而吸取2、腐植酸类：自然此类吸附剂：风化煤,泥煤,褐煤 加工的此类吸附剂：富含腐植酸物 +粘合剂形成腐植酸树脂 腐植酸有阳性离子吸附功能H2SO4,HCl ,NaCl 可吸取 应用尚处于试验讨论阶段 四、吸附工艺和设备1、间歇式：两个以上吸附池,池中搅拌混合 30min 左右 静置沉淀,多池轮换工作；此法只适用于小量废水的处理或试验讨论2、连续式（常用）固定床连续式：吸附塔（柱）中固定填放（水动剂不动,水自上而下）移动床连续式：同固定床,但定期从柱中移走近 饱和的吸附剂,换新剂（水至上而下）流化床连续式：吸附剂在柱内悬浮于废水中 操作难很少用 固定的参数 总厚度 35m,分数个柱, 12m/柱 接触时间 3060min ,滤速 15m/h 以肯定的出水水质为标准,规定是否 五、应用1、除汞 先化学除汞（沉淀法）再吸附除汞（池 1、池 2 轮换使用）2、除酚、氰、 COD（深度处理）4.2.3.2 离子交换法 一、离子交换剂“穿透 ” ,从而打算更换和再生7 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 离子交换树脂 =母体 +活性基团 二、离子交换剂的选用 靠试验,不同废水又不同要求,是商品1、有效 PH 2、交换容量：主要性能；mol/kg 干 mol/l （湿）全交换容量：理论容量；靠滴定,也可估算 指高分子基团中交换离子的数量 工作交换容量：给定工作条件下实际的交换容量3、交联度 交联剂占树脂的比例,一般 >710% 影响 大：孔隙度小,扩散慢, 大的离子交换量小 外形小,密度大,不易粉裂 三、工艺设备 单层固定床最常用 四、应用 主要用于水的软化,除盐,废水去除重金属1、电镀含铬废水的处理：4.2.3.3 萃取法 一、萃取剂对萃取剂溶解度高：即安排系数 萃取剂与水易分别,不乳化 萃取剂易再生 萃取剂价格低,供应充足 二、萃取过程：三、萃取设备：罐式,塔式,离心机式 通常式间歇式,完成混合（萃取）和分别 进程是装料搅拌静澄出料 有单级和多级萃取,可多个单级器并联进行单级萃取 需多级时候再串联 四、应用 含酚废水的处理：污水： 13g/l 净化水： 0.1g/l（与其他废水混合后再生物处理）萃取剂：重苯 再生液： NaOH 20% 溶液 工艺：脉冲筛板塔（来水先行焦油过滤）4.2.3.4 膜析法 一、渗析法 半透膜：起作用的薄膜因对溶质的渗透性有挑选进行作用故称半透膜 半透膜的发觉：食盐透过羊皮纸；糖、淀粉等就不能 就糖盐混合物可分别 渗析作用类型8 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 靠“ 孔道 ” 大分子分别 靠膜挑选性溶解某物使之透过 靠膜的离子结构,分别性质不同的离子（离子交换法）是水处理重最主要的形式 渗透的动力分子扩散：扩散渗析法（简称渗析法）电力：电渗析 压力：反渗透法和超滤法 三、反渗透 四、超滤法9 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页