第六章化学制药与环境保护2.ppt

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1、第三节 废水的处理一、废水的污染控制指标（一）控制污染的基本概念1、水质指标 水质指标是表征废水性质的参数。对废水进行无害化处理，控制和掌握废水处理设备的工作状况和效果，必须定期分析废水的水质。表征废水水质的指标很多，比较重要的有pH值、悬浮物（SS）、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）等。2、清污分流 清污分流是指将清水（如间接冷却用水、雨水和生活用水等）与废水（如制药生产过程中排出的各种废水）分别用各自不同的管路或渠道输送、排放或贮留，以利于清水的循环套用和废水的处理。排水系统的清污分流是非常重要的。制药工业中清水的数量通常超过废水的许多倍，采取清污分流，不仅可以节约大量的清水，而

2、且可大幅度降低废水量，提高废水的浓度，从而大大减轻废水的输送负荷和治理负担。除清污分流外，还应将某些特殊废水与一般废水分开，以利于特殊废水的单独处理和一般废水的常规处理。例如，含剧毒物质（如某些重金属）的废水应与准备生物处理的废水分开；含氰废水、含硫化合物废水以及酸性废水不能混合等。3、废水处理级数一级处理通常是采用物理方法或简单的化学方法除去水中的漂浮物和部分处于悬浮状态的污染物，以及调节废水的pH 值等。通过一级处理可减轻废水的污染程度和后续处理的负荷。一级处理具有投资少、成本低等特点，但在大多数场合，废水经一级处理后仍达不到国家规定的排放标准，需要进行二级处理，必要时还需进行三级处理。因

3、此，一级处理常作为废水的预处理。二级处理主要指废水的生物处理。废水经过一级处理后，再经过二级处理，可除去废水中的大部分有机污染物，使废水得到进一步净化。二级处理适用于处理各种含有机污染物的废水。废水经二级处理后，BOD5可降至20-30mg/L，水质一般可以达到规定的排放标准。三级处理是一种净化要求较高的处理，目的是除去二级处理中未能除去的污染物，包括不能被微生物分解的有机物、可导致水体富营养化的可溶性无机物（如氮、磷等）以及各种病毒、病菌等。三级处理所使用的方法很多，如过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析、反渗透以及生物法脱氮除磷等。废水经三级处理后，BOD5可从20-30mg/L降

4、至5mg/L以下，可达到地面水和工业用水的水质要求。（二）废水的污染控制指标1、第一类污染物 指能在环境或生物体内积累，对人体健康产生长远不良影响的污染物。国家污水综合排放标准中规定的此类污染物有9种，即总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并（）芘。含有这一类污染物的废水，不分行业和排放方式，也不分受纳水体的功能差别，一律在车间或车间处理设施的排出口取样，其最高允许排放浓度必须符合表6-1中的规定。2、第二类污染物 指其长远影响小于第一类的污染物。在国家污水综合排放标准中规定的有pH值、化学需氧量、生化需氧量、色度、悬浮物、石油类、挥发性酚类、氰化物、硫化物、氟化物、硝基苯类

5、、苯胺类等共20项。含有第二类污染物的废水在排污单位排出口取样，根据受纳水体的不同，执行不同的排放标准。部分第二类污染物的最高允许排放浓度列于表6-2中。国家按地面水域的使用功能要求和排放去向，对向地面水域和城市下水道排放的废水分别执行一、二、三级标准。对特殊保护水域及重点保护水域，如生活用水水源地、重点风景名胜和重点风景游览区水体、珍贵鱼类及一般经济渔业水域等执行一级标准；对一般保护水域，如一般工业用水区、景观用水区、农业用水区、港口和海洋开发作业区等执行二级标准；对排入城镇下水道并进入二级污水处理厂进行生物处理的污水执行三级标准；对排入未设置二级污水处理厂的城镇污水，必须根据下水道出水受纳

6、水体的功能要求，分别执行一级或二级标准。二、废水处理的基本方法物理法是利用物理作用将废水中呈悬浮状态的污染物分离出来，在分离过程中不改变其化学性质，如沉降、气浮、过滤、离心、蒸发、浓缩等。物理法常用于废水的一级处理。化学法是利用化学反应原理来分离、回收废水中各种形态的污染物，如中和、凝聚、氧化和还原等。化学法常用于有毒、有害废水的处理，使废水达到不影响生物处理的条件。物理化学法是综合利用物理和化学作用除去废水中的污染物，如吸附法、离子交换法和膜分离法等。近年来，物理化学法处理废水已形成了一些固定的工艺单元，得到了广泛的应用。生物法是利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化

7、为稳定、无害的物质，如H2O和CO2等。生物法能够去除废水中的大部分有机污染物，是常用的二级处理方法。在废水处理中，常常需要将几种处理方法组合在一起，形成一个处理流程。流程的组织一般遵循先易后难、先简后繁的规律，即首先使用物理法进行预处理，以除去大块垃圾、漂浮物和悬浮固体等，然后再使用化学法和生物法等处理方法。对于某种特定的制药废水，应根据废水的水质、水量、回收有用物质的可能性和经济性以及排放水体的具体要求等确定具体的废水处理流程。三、废水的生物处理法 根据生物处理过程中起主要作用的微生物对氧气需求的不同，废水的生物处理可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类，其中好氧生物处理又可分为活性污泥法

8、和生物膜法，前者是利用悬浮于水中的微生物群使有机物氧化分解，后者是利用附着于载体上的微生物群进行处理的方法。由于制药工业的废水种类繁多，水质各异，因此，必须根据废水的水量、水质等情况，选择适宜的生物处理方法。（一）生物处理的基本原理 1、好氧生物处理法是在有氧条件下，利用好氧微生物的作用将废水中的有机物分解为H2O和CO2，并释放出能量的代谢过程。好氧生物法处理有机废水的优点：基本上没有臭气产生，所需的处理时间比较短，在适宜的条件下，BOD5可除去80-90%左右，有时可达95%以上。在有机废水处理中得到了广泛应用，活性污泥法、生物滤池、生物转盘等都是常见的好氧生物处理法。好氧生物法的缺点是对

9、于高浓度的有机废水，要供给好氧生物所需的氧气（空气）比较困难，需先用大量的水对废水进行稀释，且在处理过程中要不断地补充水中的溶解氧，从而使处理的成本较高。2、厌氧生物处理法：是在无氧条件下，利用厌氧微生物，主要是厌氧菌的作用，来处理废水中的有机物。厌氧生物处理中的受氢体不是游离氧，而是有机物、含氧化合物和酸根，如SO4-、NO3-、NO2-等。因此，最终的代谢产物不是简单的CO2和H2O，而是一些低分子有机物、CH4、H2S和NH4+等。厌氧生物处理是一个复杂的生物化学过程，主要依靠三大类细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用来完成。厌氧生物处理过程可粗略地分为三个连续的阶

10、段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段，如图6-1所示。第一阶段为水解酸化阶段。在细胞外酶的作用下，废水中复杂的大分子有机物、不溶性有机物先水解为溶解性的小分子有机物，然后渗透到细胞体内，并分解产生简单的挥发性有机酸、醇类和醛类物质等。第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的或原来已经存在于废水中的各种简单有机物被分解转化成乙酸和H2，在分解有机酸时还有CO2生成。第三阶段为产甲烷阶段。在产甲烷菌的作用下，将乙酸、乙酸盐、CO2和H2等转化为甲烷。厌氧生物处理过程中不需要供给氧气（空气），故动力消耗少，设备简单，并能回收一定数量的甲烷气体作为燃料，因而运行费用

11、较低。目前，厌氧生物法主要用于中、高浓度有机废水的处理，也可用于低浓度有机废水的处理。该法的缺点是处理时间较长，处理过程中常有硫化氢或其它一些硫化物生成，硫化氢与铁质接触就会形成黑色的硫化铁，从而使处理后的废水既黑又臭，需要进一步处理。（二）生物处理对水质的要求1、温度温度是影响微生物生长繁殖的一个重要的外界因素。当温度过高时，微生物会发生死亡；而温度过低时，微生物的代谢作用将变得非常缓慢，活力受到限制。一般地，好氧生物处理的水温宜控制在20-40。而厌氧生物处理的水温与各种产甲烷菌的适宜温度条件有关。2、pH微生物的生长繁殖都有一定的pH值条件。对好氧生物处理，废水的pH值宜控制在6-9值的

12、范围内；对厌氧生物处理，废水的pH值宜控制在6.5-7.5的范围内。因此，在生物处理过程中常加入一些廉价的物质（如石灰等）以调节废水的pH值。3、营养物质微生物的生长繁殖需要多种营养物质，如碳源、氮源、无机盐及少量的维生素等。4、有毒物质废水中凡对微生物的生长繁殖有抑制作用或杀害作用的化学物质均为有毒物质。有毒物质对微生物生长的毒害作用，主要表现在使细菌细胞的正常结构遭到破坏以及使菌体内的酶变质，并失去活性。废水中常见的有毒物质包括大多数重金属离子（铅、镉、铬、锌、铜等）、某些有机物（酚、甲醛、甲醇、苯、氯苯等）和无机物（硫化物、氰化物等）。有些毒物虽然能被某些微生物分解，但当浓度超过一定限度

13、时，则会抑制微生物的生长、繁殖，甚至杀死微生物。5、溶解氧好氧生物处理需在有氧的条件下进行，溶解氧不足将导致处理效果明显下降，因此，一般需从外界补充氧气（空气）。而厌氧微生物对氧气很敏感，当有氧气存在时，它们就无法生长。因此，在厌氧生物处理中，处理设备要严格密封，隔绝空气。6、有机物浓度在好氧生物处理中，废水中的有机物浓度不能太高，否则会增加生物反应所需的氧量，容易造成缺氧，影响生物处理效果。而厌氧生物处理是在无氧条件下进行的，因此，可处理较高浓度的有机废水。此外，废水中的有机物浓度不能过低，否则会造成营养不良，影响微生物的生长繁殖，降低生物处理效果。（三）、好氧生物处理法1、活性污泥法活性污

14、泥是由好氧微生物（包括细菌、微型动物和其它微生物）及其代谢和吸附的有机物和无机物组成的生物絮凝体，具有很强的吸附和分解有机物的能力。活性污泥的制备可在一含粪便的污水池中连续鼓入空气（曝气）以维持污水中的溶解氧，经过一段时间后，由于污水中微生物的生长和繁殖，逐渐形成褐色的污泥状絮凝体，这种生物絮凝体即为活性污泥，其中含有大量的微生物。活性污泥法处理工业废水，就是让这些生物絮凝体悬浮在废水中形成混合液，使废水中的有机物与絮凝体中的微生物充分接触。废水中呈悬浮状态和胶态的有机物被活性污泥吸附后，在微生物的细胞外酶作用下，分解为溶解性的小分子有机物。溶解性的有机物进一步渗透到微生物细胞体内，通过微生物

15、的代谢作用而分解，从而使废水得到净化。按曝气方式不同，活性污泥法可分为普通曝气法、逐步曝气法、完全混合曝气法、纯氧曝气法和深井曝气法等多种方法。其中普通曝气法是最基本的曝气方法，其它方法都是在普通曝气法的基础上逐步发展起来的。我国应用较多的是完全混合曝气法。2、生物膜法生物膜法是依靠生物膜吸附和氧化废水中的有机物并同废水进行物质交换，从而使废水得到净化的另一种好氧生物处理法。生物膜不同于活性污泥悬浮于废水中，它是附着于固体介质（滤料）表面上的一层粘膜。同活性污泥法相比，生物膜法具有生物密度大、适应能力强、不存在污泥回流与污泥膨胀、剩余污泥较少和运行管理方便等优点，是一种具有广阔发展前景的生物净

16、化方法。根据处理的方式不同，生物膜法可分为生物滤池法、生物转盘法和流化床生物膜法等。（四）厌氧生物处理法废水的厌氧生物处理是环境工程和能源工程中的一项重要技术。与好氧生物处理相比，厌氧生物处理具有能耗低（不需充氧）、有机物负荷高、氮和磷的需求量小、剩余污泥产量少且易于处理等优点，不仅运行费用较低，而且可以获得大量的生物能沼气。1、传统厌氧消化池：传统消化池适用于处理有机物及悬浮物浓度较高的废水。2、厌氧接触法厌氧接触法是在传统消化池的基础上开发的一种厌氧处理工艺。与传统消化法的区别在于增加了污泥回流。厌氧接触法可直接处理含较多悬浮物的废水，而且运行比较稳定，并有一定的抗冲击负荷的能力。此工艺的缺点是污泥在池内呈分散、细小的絮状，沉淀性能较差，因而难以在沉淀池中进行固液分离，所以出水中常含有一定数量的污泥。此外，此工艺不能处理低浓度的有机废水。3、上流式厌氧污泥床上流式厌氧污泥床是70年代初开发的一种高效生物处理装置，是一种悬浮生长型的生物反应器，主要由反应区、沉淀区和气室三部分组成。四、各类制药废水的处理含悬浮物或胶体的废水酸碱性废水含无机物废水含有机物废水