矿业环境工程四.pptx

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1、第一节 概述,第四章 废水处理,一、中国水资源特点 人均占有量少 淡水总量在全世界占第6位。 但人均占有量只有2340m3/人年（以12亿人口计）， 世界平均水准的1/4，占88位。空间分布不均 81的水资源分布在长江流域及其以南 东南地区降水量可达1600mm，造成涝灾 西北地区降水只有500mm，少的地区不到200mm 年内及年际变化大 6080降水集中在夏季，7，8，9月； 年际变化差36倍（大时）许多地区缺水严重 三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连） 在640个城市中，300多个城市缺水。,第一节 概述,第四章 废水处理,二、水污染现状 污水处理率低： 污水排放量接近400亿m

2、3。 工业废水处理率约80，达标排放的只有60 城市污水处理率15 90以上的城市水域受到污染，特别严重的水系： 三河：淮河、海河、辽河 湖泊富营养化严重：滇池、巢湖、太湖 50左右地下水水质受到污染 50以上的重点城镇饮用水源不符合标准,第一节 概述,第四章 废水处理,三、水污染源 1工业污染源 2. 生活污染源3. 养殖业 4. 面污染源,第一节 概述 四、水体污染的主要污染物类型 1）物理性污染 2）化学性污染 3）生物性污染 教材表3-1,第四章 废水处理,主要是指耗氧的有机物 如 碳氢化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等 常用表示废水有机物污染的指标是： 生化需氧量(BOD)、 化学需氧量

3、(COD)、 总需氧量(TOD) 总有机碳(TOC) 还有以有机物中某一主要元素的含量来表示有机物污染指标的, 如氮、磷等,五、废水中的有机污染物,第一节 概述,生化需氧量BOD： 废水中的有机物，在微生物作用下进行分解至稳定时所需要的氧量， mg/L,有机物在微生物作用下好氧分解至稳定，分成两个阶段进行： （1）有机物 +细菌 + O2 CO2、NH3、H2O+新的细菌细胞 (2) 硝化过程：NH3 亚硝化菌和硝化菌 亚硝酸盐和硝酸盐 因为NH3已经是无机物，所以一般采用的生化需氧量只是指第一 阶段生化反应所需的氧量 BOD的测定需时长，故在实际工作中规定以五天作为测定 BOD 的标准时间，

4、简称BOD5。 一般有机物的BOD5约为第一阶段BOD的70，但某些工业废水的 BOD5与第一阶段BOD相差很大或比较接近。,生化需氧量(BOD),常压下、20时水中含溶解氧：9.19mgL 饮用水要求溶解氧：5mgL 受到有机物质污染的水，BOD10mgL时，严重污染 对于一些不易被微生物降解的有机物来说，这个指标便不具有代表性,生化需氧量(BOD),废水中的有机物和一些还原性物质，在一定条件下被化学氧化剂氧化时所需要的氧化剂量,以氧的mg/L表示,化学需氧量 COD：,COD是表示水体被有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等还原性物质污染的重要标志。,数量上：化学需氧量生化需氧量 二者间的差反

5、映了废水中所含微生物不能降解的有机物 的量、被微生物利用合成细胞物质的一部分有机物的量 和废水中的还原性物质的含量 实际中，常用BODCOD比值来衡量工业废水是否适宜采用生物化学法进行处理 值得注意的是：对于同一种废水，COD值和BOD值之间有一定 的比例关系。 可从废水的COD值推算出BOD的近似值 若废水中含有毒物质，不能测定BOD时，也可通过测定COD值来弥补。,BOD与 COD的关系：,废水中有机污染物的总含碳量mg/L 这种用碳值表示有机物含量的方式,总需氧量(TOD)：,是指水中能被氧化的物质，主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量，结果以O2的mg/L表示。TOD值

6、能反映几乎全部有机物质经燃烧后变成CO2、H2O、NO、SO2所需要的氧量。它比BOD、COD和高锰酸盐指数更接近于理论需氧量值。,总有机碳(TOC)：,TOD 、TOC的测定比较方便，测定迅速，可自动化、连续化, 一个碳原子消耗两个氧原子，即 O2/C=2.67 对于含碳有机化合物, 从理论上说，TOD=2.67 TOC 若某水样的TOD/TOC为2.67左右，可认为主要是含碳有机物； 若TOD/TOC4.0，则应考虑水中有较大量含S、P的有机物存在； 若TOD/TOC2.6，就应考虑水样中硝酸盐和亚硝酸盐可能含量较大。它们在高温和催化条件下分解放出氧，使TOD测定呈现负误差。,TOD和TO

7、C的比例关系可粗略判断污染物的种类:,水体受到废水污染后，逐渐从不洁净到变清的过程称之为水体的自净 水体的自净能力取决于物理、化学和生物化学三方面的作用能力，但通常主要考虑的是物理和生物化学的作用,六、水体的自净,第一节 概述,物理自净作用 由于扩散、稀释、混合、挥发和沉淀等作用使污染物浓度降低，属物理自净 稀释是最重要的自净因素，通过稀释可使废水中的各种污染质浓度大大地降低通常，若把lm3的污水稀释列无害程度，至少需要消耗掉6m3以上的净水，而对于工业废水，大约需20m3以上的净水 水体中污染物的挥发和悬浮物的沉淀，也能较明显地降低水体中污染质的浓度,六、水体的自净,第一节 概述,化学自净作

8、用 由于氧化还原，酸碱反应，分解、化合、吸附和凝聚而使污染物浓度降低，属化学净化生物的自净作用 由于生物活动使复杂的化合物逐渐氧化、分解而引起污染物浓度降低，属生物净化。,六、水体的自净,第一节 概述,一、矿山废水的特点 1排放量大，持续时间长 2污染范围大，影响地区广 3. 成分复杂，浓度不稳定,第四章 废水处理,第二节 矿山废水,二、矿山废水的来源 1矿坑水 高硬度 组成复杂 2矿山工业用水产生的废水,第四章 废水处理,第二节 矿山废水,地下水老窿水采矿生产废水地表水,第四章 废水处理,第二节 矿山废水,三、矿山废水的污染 1排放污染 2渗透污染 3. 渗流污染 4. 径流污染,第四章 废

9、水处理,第二节 矿山废水,四、矿山废水的主要污染物 1. 有机污染物 如 选矿捕收剂、起泡剂等 2. 无机污染物 酸、碱，重金属，氰化物， 氟化物，可溶性盐类 3. 油类污染物 4. 固体污染物 5. 生物污染物,第四章 废水处理,第二节 矿山废水,四、矿山废水的主要污染物几个矿山废水中pH值及其有害元素含量,第四章 废水处理,第二节 矿山废水,一、酸性矿山废水的来源 （1）废石场淋滤水 （2） 尾矿池产生的酸性渗流水 （3） 采矿场产生的酸性污水,第四章 废水处理,第三节 酸性矿山废水,二、酸性矿山废水的形成,第四章 废水处理,第三节 酸性矿山废水,a. 硫化物与氧的反应: 干燥时 FeS2

10、 + 3O2 FeSO4 + SO2 潮湿时 2 FeS2 + 2H2O + 7O2 2 FeSO4+ 2H2SO4,b. 细菌存在下，硫酸亚铁 硫酸铁 4 FeSO4 + 2H2SO4 + O2 2 Fe2(SO4)3+ 2H2SO4Fe2(SO4)3 + 6H2O 2 Fe(OH)3+ 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + FeS2 3FeSO4 + 2S0 S0 + 3O + H2O H2SO4,O2、Fe3+、微生物作用是酸性矿山废水产生的根源,三、酸性矿山废水的重金属危害和环境影响,第四章 废水处理,第三节 酸性矿山废水,三、酸性矿山废水的重金属危害和环境影响,第四章 废水处理,第三

11、节 酸性矿山废水,三、酸性矿山废水的重金属危害和环境影响,第四章 废水处理,第三节 酸性矿山废水,H与矿山废水中重金属的含量具有明显的负相关关系： 当矿山废水为酸性时，水中重金属的浓度较大，并且pH在23时浓度最高； 当矿山废水为碱性时，重金属的浓度较低。,四、酸性矿山废水的源头控制,第四章 废水处理,第三节 酸性矿山废水,1.中和法 中和法：将石灰等碱性物质与废矿堆混合，提高废矿堆的pH，从而使黄铁矿的生物氧化受到抑制。 碱性物质的作用：提高体系pH， 降低微生物活性，使 Fe(OH)3 等难溶性物质沉积在黄铁矿表面，抑制黄铁矿等的氧化。 中和法的问题：石灰性物质本身溶解度小，Fe(OH)3

12、难溶物质可在其表面沉积，导致石灰性物质钝化，中和能力下降。因此：1)需要大量的碱性物质;2)石灰性物质与矿物难以混合均匀；3）产生大量的反应污泥，对环境造成威胁。,中和法未能被大规模采用。,四、酸性矿山废水的源头控制,第四章 废水处理,第三节 酸性矿山废水,2.杀菌剂法 杀菌剂法：使用杀菌剂抑制黄铁矿氧化菌的生长，从而抑制生物氧化。 杀菌剂：十二烷基硫酸钠、直链烷基苯磺酸盐和有机酸等一些有机化合物是比较常用的杀菌剂。 例如，十二烷基硫酸钠和苯甲酸混合液做杀菌剂，有效地阻止了氧化亚铁硫杆菌的活性 存在问题：有效性不能维持长久、易被雨水淋失等，需要连续不断地施加杀菌剂。导致处理费用高，且有些杀菌剂

13、也对环境造成负面影响。,杀菌剂法未能在野外被大规模采用。,四、酸性矿山废水的源头控制,第四章 废水处理,第三节 酸性矿山废水,3.隔离法 隔离法包括水罩法和覆盖法。 水罩法：将尾矿库建在水底，由水来隔绝O2与矿物接触，使氧化反应不能进行。 该方法要求矿山附近必须有足够容量的湖泊。 覆盖法：使用沙砾、土壤、无硫尾矿、塑料膜、煤灰、城市下水道污泥堆肥等作为尾矿覆盖物，来隔绝O2与矿物接触，使氧化反应不能进行。 但其抑制效果不如水罩法，且该方法往往使尾矿处于次氧化环境，重金属元素可能更容易流失，此法的长期效果有待进一步观察。,四、酸性矿山废水的源头控制,第四章 废水处理,第三节 酸性矿山废水,4.表

14、面钝化处理法 表面钝化处理法：利用化学反应在矿物颗粒的表面形成一层惰性的、不溶的 和致密的膜，从而使O2和其他氧化剂无法侵袭尾矿。 该法具有成本低、操作简单的优点，是当下较具发展前景的方法之一。 目前研究最多的表面钝化法有：磷酸铁钝化法、有机盐钝化法和硅酸盐钝化法等。,上述方法在实验室条件下可不同程度地降低黄铁矿的化学和生物氧化活性。,第四章 废水处理,第四节 废水样品的采集、保存与检测,1. 废水样品的采集 （1）样品容器：带塞、洁净、不与废水发生反应 （2）取样量：因目的、水质复杂程度不同而异 单项化验501000ml, 全分析3L, 净化试验数百kg （3）采样点和取样位置：排污口，表面

15、至0.6m深或水深12处（排污 渠道深度1m） （4）采样方式和频度：由排污周期、废水种类性质、所需样品数量定 瞬时废水样、平均废水样、单独废水样 ,第四章 废水处理,2. 废水样品的保存 （1）要求：在存放期内，尽量减少样品组成和状态的变化 （2）方法：密封存放在低温阴暗处 预处理：加酸控制pH； 加化学药品抑制氧化还原反应和微生物的降解； 冷贮或冷冻 （3）保存时间： 未污染的水样 72小时 轻度污染的水样 48小时 严重污染的水样 12小时,第四节 废水样品的采集、保存与检测,第四章 废水处理,3. 流量测定 （1）流量堰计量法； （2）水表计量法； （3）定容测定法：适用于流量1m3/

16、min的水量测定 测定t时间内的水量V，由公式Q=V/t 计算出流量 （4）估算法； （5）浮标测量法：适用于水淺的直线状沟渠的流量测定 测定流速v和水流平均截面积A，由公式Q=v.A 计算出流量,第四节 废水样品的采集、保存与检测,第四章 废水处理,4. 物理性水质指标测定 （1）温度 （2）浊度 （3）色度 （4）臭味,第四节 废水样品的采集、保存与检测,第四章 废水处理,5. 无机物和有机物的测定 教材P90-91,第四节 废水样品的采集、保存与检测,第四章 废水处理,一、水质指标物理性指标：温度、色度、嗅味、浑浊度、悬浮固体等；化学性指标：pH、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、生

17、化需氧量（BOD）、氨氮、总磷、重金属、氰化物、多环芳烃，各种农药等；生物学指标，包括细菌总数、总大肠菌群数等。,第五节 水质指标与废水排放标准,第四章 废水处理,二、废水排放标准,第五节 水质指标与废水排放标准,第一类污染物： 指能在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响的污染物。 含有这类有害污染物质的污水，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或车间处理设施排出口取样，尾矿库出水口不能作为排出取样口。其最高允许排放量必须符合表3-3的规定。,第四章 废水处理,二、废水排放标准,第五节 水质指标与废水排放标准,第四章 废水处理,二、废水排放标准,第五节 水质

18、指标与废水排放标准,第二类污染物： 指其长远影响小于第一类污染物质的，在排污单位排出口取样，其最高 允许排放量必须符合表3 -4的规定。,第四章 废水处理,二、废水排放标准,第五节 水质指标与废水排放标准,第五章 废水处理方法,第一节 废水处理的基本方法,一、废水污染控制 改革生产工艺与设备 提高水的循环利用率 科学管理统筹安排 充分利用水的自净作用 ,二、废水的处理方法 1. 物理治理法：最基本最常用的一类净化治理工业废水的技术， 在处理的过程中不改变污染物质的组成和化学性质 主要是用来分离或回收废水中的悬浮性物质 常用方法有：沉降与气浮，隔截与过滤，离心分离和蒸发浓缩等， ,第五章 废水处

19、理方法,第一节 废水处理的基本方法,二、废水的处理方法 2. 化学治理法 利用化学反应来分离或回收废水中的胶体物质、溶解性物质 目的：回收有用物质、降低废水中的酸碱度、去除金属离子、氧化 某些有机物等 常用的化学处理方法有：化学沉淀与混凝法、中和法、氧化还原法等 该方法的净化程度较物理处理法高：既可使污染物质与水分离，也能够改变污染物的性质,第一节 废水处理的基本方法,第五章 废水处理方法,二、废水的处理方法 3. 物理化学治理法 利用传质过程来分离废水中的溶解性物质 将污染性物质由一相转移到另一相，回收其中的有用成分，以使废水得到深度治理 常用的物理化学处理法有：吸附法、萃取法、电解法和膜分

20、离方法等 当需要从废水中回收某种特定的物质时，或是当工业废水有毒、有害，且不易被微生物降解时，采用物理化学处理方法最为相宜 ,第一节 废水处理的基本方法,第五章 废水处理方法,二、废水的处理方法 4. 生物治理法 利用自然界存在的大量微生物具有氧化分解有机物，井将其转化为无机物的功能，采取一定的人工措施，创造出有利于微生物生长繁殖的环境，使其大量繁殖，以提高分解氧化有机物效率的一种废水处理方法。 主要用来除去废水中溶解的或胶体状的有机污染物质 常用的生物处理法有：好氧的活性污泥法、生物膜法，厌氧的消化池法等 ,第一节 废水处理的基本方法,第五章 废水处理方法,三、废水的治理程度 1一级治理：

21、主要是预处理 用机械方法或简单的化学方法，使废水中的悬浮态或胶体态物质沉淀下来，以及初步中和酸碱度等 2二级治理： 主要是好氧性生物处理 用来降解溶解性的有机污染物或部分胶体性污染物 一般能够去除90左右的可被生物分解的有机物，9095的固体悬浮物 二级治理可以大大的改善水质，甚至可使出水达到排放标准,一级处理 二级处理 三级处理,第一节 废水处理的基本方法,第五章 废水处理方法,三、废水的治理程度 3. 三级治理：深度治理，只在有特殊要求时方才采用 它是将二圾治理后的污水，再进一步进行处理 目的：去除可溶性的无机物，不能分解的有机物，各种病毒、病菌、磷、氮和其他物质 达到要求：达到地面水、工

22、业用水或接近生活用水的水质标准,第一节 废水处理的基本方法,第五章 废水处理方法,废水的治理程度，决定于治理后污水的出路和欲利用的情况： 若废水用作(灌溉和)纳入城市污水的下水管道，一般着眼于一级治理或预处理 若废水就近排入水体，根据水体的不同要求，决定其治理程度，并应考虑到近期与远期的具体情况，分期实施 三级治理只是在严重缺水的地区，要求工业废水闭路循环或接纳废水的水体作为水源、旅游风景胜地时方才考虑,城市污水处理一般流程,BOD去除率/% SS去除率/%一级处理 2040 5070二级处理 7595 7595,四、废水处理方案的选择 1. 选择废水处理方案的步骤 （1）了解废水来源，划分废

23、水种类，掌握污染物负荷量及排放规律 （2）根据废水特征和水处理的目的要求，选定废水处理流程 （3） 根据污染物的负荷量和废水量，确定水处理设施的规模与设备类型 ,第一节 废水处理的基本方法,第五章 废水处理方法,四、废水处理方案的选择 2. 废水处理方案的确定原则 原则：先简单再复杂、进行方案比较 （1）有机废水：a. 过滤 b. 生化处理 c. 三级处理 （2）无机废水：a. 自然沉降 b. 混凝沉降 c. 调整pH （3） 含油废水：自然上浮除油，絮凝上浮试验 （4）性质复杂的废水：多方案比较，技术经济比较,第一节 废水处理的基本方法,第五章 废水处理方法,四、废水处理方案的选择 3. 水处理设备或设施的选择依据 设置面积 ； 投资和经营费； 维持管理的难易; 污泥发生量的多少以及污泥处理难易; 设备的可靠性。 ,第一节 废水处理的基本方法,第五章 废水处理方法,