污水处理基础知识精品文稿.ppt
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1、污水处理基础知识第1页,本讲稿共68页提纲o基础知识1、废水的定义2、常见指标o常见工艺1、物化处理工艺2、生化处理工艺常见工业污水处理1、食品工业废水处理2、制浆造纸工业废水处理3、轻工业废水处理4、纺织工业废水处理5、石油炼制和石化废水处理6、化学工业废水处理7、煤炭工业废水处理8、金属制品加工废水处理第2页,本讲稿共68页废水来源与特性o水资源在使用过程中由于丧失了使用价值而被废弃外排,并以各种形式使受纳水体受到影响,这种水就称为废水。o根据来源不同,废水可分为生活污水生活污水和工业工业废水废水两大类。o生活污水是人们在日常生活中所产生的废水,o工业废水是在工业生产过程中所排出的废水。第
2、3页,本讲稿共68页废水的特性o废水中的污染物种类大致可如下区分:固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染等。o为了表征废水水质,规定了许多水质指标。主要有有毒物质、有机物质、悬浮物、细菌总数、pH值、色度、温度等。一种水质指标可能包括几种污染物;而一种污染物也可以属于几种水质指标;第4页,本讲稿共68页常见水质指标o固体污染物固体污染物固体污染物常用悬浮物(悬浮物(SS)和浊度浊度两个指标来表示。悬浮物是一项重要水质指标,它的存在不但使水质浑浊,而且使管道及设备阻塞、磨损,干扰废水处理及回收设备的工作。o固体污染物在水中以三种
3、状态存在:溶解态(直径小于1nm)、胶体态(直径介于1100nm)和悬浮态(直径大于100nm)。水质分析中把固体物质分为两部分:能透过滤膜的叫溶解固体(DS);不能透过的叫悬浮固体或悬浮物,两者合称为总固体(TS)(103105蒸发)。根据挥发性分为VS和FS。第5页,本讲稿共68页需氧污染物需氧污染物o废水中能通过生物化学和化学作用而消耗水中溶解氧的物质,统称为需氧污染物。绝大多数的需氧污染物是有机物,无机物主要有Fe、Fe2+、S2-、CN-等。因而在一般情况下,需氧物即指有机物。o表征需氧污染物的指标有:化学需氧量(COD),生化需氧量(BOD),溶解氧(DO)。第6页,本讲稿共68页
4、化学需氧量化学需氧量(COD)o化学需氧量是指在酸性条件下,用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量,氧化剂一般采用高锰酸钾和重铬酸钾。o采用高锰酸钾作为氧化剂,测得的COD叫做高锰酸盐指数。o采用重铬酸钾作为氧化剂,由于重铬酸钾氧化作用很强,所以能够较完全地氧化水中大部分有机物和无机性还原物质(但不包括硝化所需的氧量),此时化学需氧量用CODCr表示。第7页,本讲稿共68页溶解氧(溶解氧(DO)o溶解于水中的分子态氧。o清洁地表水DO接近饱和。o一般规定水体中DO至少在4mg/L以上。当DO低于34mg/L时,许多鱼类呼吸困难;继续减少,则会窒息死亡。o当水体受到有机物质、无机还原
5、物质污染时,DO含量降低,甚至趋于零,此时厌氧细菌繁殖活跃,水质恶化。第8页,本讲稿共68页含氮化合物含氮化合物o氮的各种存在形态:氨氮(NH3-N、NH4+-N)、亚硝酸盐氮(NO2-N)、硝酸盐氮(NO3-N)、有机氮(ON)、总氮(TN)。o其中水体中含有过量的有机氮、氨氮是造成水体富营养化的重要原因之一。第9页,本讲稿共68页含磷化合物含磷化合物o磷是生物体中的重要元素之一,在生化处理中,磷同氮一样是微生物的营养,故在废水中对碳氮比、碳磷比有一定的要求。磷在生物处理中化合价不产生变化。在自然界中磷可在无机磷和有机磷之间、可溶性磷和不溶性磷之间相互转化。在水中磷含量过多,可引起水体富营养
6、化。o磷在水中可有以下多种形式存在:o(1)正磷酸盐;o(2)偏磷酸盐;o(3)有机磷。第10页,本讲稿共68页其他o1重金属类重金属类o不少工业废水中往往含有各种重金属离子,如汞、铬(六价)、铅等,它们进入环境后不会被降解,而是沉积、吸附于淤泥中或通过食物链被富集,并最终危及人体健康。o2酚、氰、石油类、表面活性剂、酸碱类酚、氰、石油类、表面活性剂、酸碱类(PH)、发色物质等)、发色物质等o它们在生活污水和某些工业废水中广泛存在,是对环境影响较大的一些污染物质,如在废水中存在,我们也应对它进行监测。o3特征性的污染成分特征性的污染成分o某些工业废水往往含本身所特有的、并对环境危害特别大的污染
7、成分。如农药厂的农药等,它们进入环境后往往难以被降解,并对生态系统造成极大的危害,是“环境优先污染物质”。第11页,本讲稿共68页废水处理常见工艺o处理工艺分类处理工艺分类常见的废水处理工艺可分为物化学处理工艺物化学处理工艺和生化处理工生化处理工艺艺两大类。物化处理工艺物化处理工艺包括:格栅和筛网、混凝沉淀、重力沉淀、过滤、吸附、离子交换、萃取、中和和电解等;生化处理工艺生化处理工艺包括:厌氧生化处理法(包括:普通厌氧消化池、厌氧接触法、UASB上流式厌氧污泥床等);好氧生化处理法(包括:传统活性污泥法、生物膜法、生物滤池、AB两段活性污泥法、SBR序批式活性污泥法、生物接触氧化法等)。第12
8、页,本讲稿共68页格栅和筛网o格栅和筛网用户去除污水中含有的大颗粒污染物和丝状污染物。一般置于在进水泵站集水井的进口处,用于去除污水中含有的大颗粒物,保护泵等装置以避免堵塞。o格栅按照清渣方法分为:人工清渣和机械清渣;按照格栅栅间距分为:粗格栅和细格栅。第13页,本讲稿共68页第14页,本讲稿共68页混凝沉淀o混凝沉降法,即向水中投加化学药品,进而混凝沉降法,即向水中投加化学药品,进而产生絮状沉淀,达到去除水中污染物质的方产生絮状沉淀,达到去除水中污染物质的方法。法。o絮凝沉降机理有:絮凝沉降机理有:1 1、电荷的中和作用机理电荷的中和作用机理2 2、吸附架吸附架桥桥机理机理 3 3、双双电层
9、压缩电层压缩机理机理 4 4、卷卷扫扫作用机理作用机理 5 5、表面吸附机理表面吸附机理第15页,本讲稿共68页常用混凝剂常用混凝剂o凡是能将水溶液中溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质度叫做混凝剂。常用的絮凝剂主要包括:o硫酸铝Al2(SO4)3.18H2O;o聚合氯化铝(PAC)Al2(OH)nCl6-nm,式中n可取15,m10的整数;o硫酸亚铁FeSO4.7H2O;o聚合硫酸铁(PFS)Fe2(OH)n(SO4)3n/2m;o石灰Ca(OH)2;o常用的助凝剂有聚丙烯酰胺(PAM)。第16页,本讲稿共68页过滤o过滤是去除悬浮物,特别是去除浓度比较低的悬浊液中微小颗粒的一种有效方
10、法。过滤时,含悬浮物的水流过具有一定孔隙率的过滤介质,水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除.根据所采用的过滤介质不同,可将过滤分为下列几类。o格筛过滤,微孔过滤,膜过滤,深层过滤。第17页,本讲稿共68页慢滤池慢滤池 o滤速慢v0.10.3m/ho表面生长一层滤膜(12个星期后)o效果:浊度可降到0,可不消毒。滤膜滤膜第18页,本讲稿共68页快滤池快滤池o条件:滤速大于4m/h,可能需要先投加混凝剂。o作用:去除浊度,浊度5度,同时可去除一部分细菌、病毒。o机理:表层细砂层粒径为0.5mm,孔隙尺寸为80um,但进入滤池的颗粒大部分小于30um,但仍能被去除。o不仅仅是机械筛滤,还有接触粘附
11、的作用。o常用的快滤池有:普通快滤池、虹吸滤池、重力滤池、压力滤池和移动罩冲洗滤池。第19页,本讲稿共68页过滤过滤反冲洗反冲洗第20页,本讲稿共68页吸附o固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能,当某些物质碰撞固体表面时,受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上,这就是吸附。这里的固体称吸附剂。被固体吸附的物质称吸附质。吸附的结果是吸附质在吸附剂上浓集,吸附剂的表面能降低。o可将吸附分为三种基本类型:交换吸附,物理吸附和化学吸附。o目前在废水处理中应用的吸附剂有:活性炭、活化煤、白土、硅藻土、活性氧化铝,焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木屑、煤灰、腐殖酸等。第21页,本讲稿共68页离子交
12、换o离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法。在工业用水处理中,它占有极重要的位置,用以制取软水或纯水,在工业废水处理中,主要用以回收贵重金属离子,也用于放射性废水和有机废水的处理。o常用离子交换剂有:天然沸石、合成沸石、磺化煤和各种离子交换树脂等。第22页,本讲稿共68页萃取o用一种与水互不相溶的溶剂同废水混合,使废水中某些杂志溶入此溶剂中,再把溶剂与水分离,从而达到分离水中杂质的目的,这种过程叫做萃取。所用的专门溶剂叫做萃取剂。o常用的萃取剂有苯、重苯、磷酸三甲酚、醋酸丁酯、笨乙酮等。第23页,本讲稿共68页中和o中和处理的目的是利用酸、碱性
13、物质调整废水的酸、碱度,使其呈中性或接近中性,达到下一步处理或外排的要求。o常用中和法有:投药中和法,过滤中和法和酸碱废水相互中和的方法。o投药中和法是应用广泛的一种中和方法,能处理任何浓度、任何性质的酸性废水,此法对水质和水量波动适应性强,中和药剂利用率高。第24页,本讲稿共68页电解o电解时利用电解槽中的废水在电流作用下除电极的氧化还原反应外,废水内部发生复杂的一系列氧化还原反应,从而达到去除污染物的目的。o电解常用于处理以下废水:含铬废水、含氰废水等。第25页,本讲稿共68页普通厌氧消化池o普通消化池又称传统或常规消化池,已有百余年的历史。消化池常用密闭的圆柱形池,如下图所示。第26页,
14、本讲稿共68页普通消化池的特点o可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液。o厌氧消化反应与因液分离在同一个池内实现,结构较简单。o缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置,消化器中难以保持大量的微生物细胞;o对无搅拌的消化器,还存在料液的分层现象严重,微生物不能与料液均匀接触,温度也不均匀,消化效率低等缺点。第27页,本讲稿共68页厌氧接触法o为了克服普通厌氧消化池不能持留或补充厌氧活性污泥的缺点,在消化池后设沉淀池,将沉淀污泥回流至消化池,形成了厌氧接触法,其工艺流程如右图所示。o该系统即使污泥不流失、出水水质稳定,又可提高消化池内污泥浓度,从而提高设备的有机负荷和处理效率。第28页,本讲稿
15、共68页厌氧接触法的特点o(1)通过污泥回流,保持消化池内污泥浓度较高;o(2)消化池的容积负荷较普通消化池高,中温消化时,一般为210kgCOD/m3.d;o(3)可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液,不存在堵塞问题;o(4)混合液经沉淀后,出水水质好,但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备。厌氧接触法还存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离的缺点。第29页,本讲稿共68页上流式厌氧污泥床反应器(UASB)o上流式厌氧污泥床反应器,简称UASB反应器,是由荷兰的GLettinga等人在70年代初研制开发的。污泥床反应器内没有载体,是一种悬浮生长型的消化器,其构造如右图所示。由反应区、沉淀
16、区和气室三部分组成。第30页,本讲稿共68页上流式厌氧污泥床反应器的特点o(1)反应器内污泥浓度高,一般平均污泥浓度为3040g/L,其中底部污泥床污泥浓度6080g/L,污泥悬浮层污泥浓度57g/L;o(2)有机负荷高,水力停留时间短,中温消化,COD容积负荷一般为1020kgCOD/m2d;o(3)反应器内设三相分离器,被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区,一般无污泥回流设备;o(4)无混合搅拌设备。投产运行正常后,利用本身产生的沼气和进水来搅动;o(5)污泥床内不填载体,节省造价及避免堵塞问题。o(6)反应器内有短流现象,影响处理能力。第31页,本讲稿共68页厌氧滤池o厌氧滤池又称厌氧固
17、定膜反应器,是60年代末开发的新型高效厌氧处理装置,其工艺如下图所示。第32页,本讲稿共68页厌氧生物滤池的特点o(1)可承受的有机容积负荷高,COD容积负荷为2l6kgCOD/m3d,且耐冲击负荷能力强;o(2)废水与生物膜两相接触面大,强化了传质过程,因而有机物去除速度快;o(3)微生物固着生长为主,不易流失,因此不需污泥回流和搅拌设备;o(4)启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。o(5)处理含悬浮物浓度高的有机废水,易发生堵塞,尤以进水部位更严重。滤池的清洗也还没有简单有效的方法。第33页,本讲稿共68页传统活性污泥法o活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水一类好氧生
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