废水处理新技术第一章

1第一章绪论第一节污水水质一、水质污染的类型水质污染的类型划分有4种类型：(1)生理性污染，指污染物排入天然水体后引起的嗅觉、味觉、外观、透明度等方面的恶化；(2)物理性污染，指污染物进入水体后改变了水的物理特性。如热，放射性物质，油、泡沫等污染。(3)化学性污染，指污染物排入水体后改变了水的化学特征。如酸碱盐，有毒物质，农药等造成的污染。(4)生物性污染，指病原微生物排入水体，直接或间接地传染各种疾病。二、水污染的危害有3个方面：(1)对环境的危害，导致生物的减少或灭绝，造成各类环境资源的价值降低，破坏生态平衡。(2)对生产的危害，被污染的水由于达不到工业生产或农业灌溉的要求，而导致减产。(3)对人的危害，人如果饮用了污染水，会引起急性和慢性中毒、癌变、传染病及其他一些奇异病症，污染的水引起的感官恶化，会给人的生活造成不便，情绪受到不良影响。三、水质污染指标（一）物理性指标温度：工业废水常引起水体热污染。色度：感官性指标，水的色度来源于金属化合物和有机化合物。嗅和味：感官性指标，水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质。固体物质：溶解物质和悬浮固体物质。（二）化学性指标1.有机物1）生化需氧量（BOD）2水体中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量。反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量主要污染特性（以mg/L为单位）。2）化学需氧量（COD）用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量。常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7（称CODCr)和高锰酸钾KMnO4(称CODMn或OC)3）总有机碳（TOC）与总需氧量（TOD）TOC:totalorganismcarbon，在950℃高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。测定中应该去除无机碳的含量。TOD:totaloxygendemand，在900~950℃高温下，将污水中能被氧化的物质（主要是有机物，包括难分解的有机物及部分无机还原物质），燃烧氧化成稳定的氧化物后，测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（TOD）。TOD测定方便而快速。4）油类污染物石油类：来源于工业含油污水。动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。5）酚类污染物来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、合成树脂等工业废水。原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒。2、无机性指标1）植物营养元素：过多的氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁殖，造成水中溶解氧急剧变化，影响鱼类生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展2）pH值：一般要求处理后污水的pH在6～9之间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。碱度指水中能与强酸定量作用的物质总量，按离子状态可分为三类：氢氧化物碱3度；碳酸盐碱度；重碳酸盐碱度。3）重金属：汞、镉、铅、铬、镍和类金属砷，以及有一定毒害性的一般重金属锌、铜、钴、锡等作为微量金属元素。重金属的主要危害：生物毒性，抑制微生物生长，使蛋白质凝固;逐级富集至人体，影响人体健康。（三）生物性指标1．细菌总数：水中细菌总数反映了水体有机污染程度和受细菌污染的程度。常以细菌个数/mL计。饮用水：100个/mL，医院排水：500个/mL。2．大肠菌群：大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。常以大肠菌群数/L计。饮用水：3个/L，城市排水：10000个/L。来源：生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、SARS、寄生虫卵等；制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等；医院污水：各种病原体。危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧。第二节给水处理一、水处理的任务是根据水质指标，通过适当的处理方法，达到符合生活饮用、工业使用的目的或去污重复使用、达标排放的要求。可分为两个方面：1）给水处理：取水――给水处理――配水针对不同的水源水水质，经处理后满足工农业和生活的对水质与水量的要求。2）污水处理：废水收集（来源于生活、工业和农业）――废水处理――排放或回用4二者既有各自的独立特征(特定效果)，也有它们共同的内在联系(相向方法或机理)。二、给水处理的具体内容包括8个方面1）去除水中的悬浮固体。2）去除水中的溶解固体。3）去除水中有危害的某种或某几种溶解成分。4）去除水中溶解的有机物。5）去除水中溶解的气体。6）降低冷却水温度。7）对水质加以调理，改善其水质，以防止在使用过程中产生危害。8）对给水处理过程中所产生的废水或污泥加以相应的处理和处置。三、给水处理的基本方法1.处理对象：天然水源水。2.基本方法（1）去除颗粒物方法有：混凝、沉淀、澄清、气浮、过滤、筛滤（格栅、筛网、微滤机、滤网滤芯过滤器等）、膜分离（微滤、超滤）、沉砂（粗大颗粒的沉淀）、离心分离（旋流沉砂）等（2）去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体方法有：软化、离子交换、地下水除铁除锰、氧化还原、化学沉淀、膜分离（反渗透、纳滤、电渗析、浓差渗析等方法）、水质稳定（水中溶解离子的平衡，防止结垢和腐蚀等）、除氟（高氟水的饮用水除氟）、氟化（低氟水的饮用水加氟）、吹脱（去除游离二氧化碳、硫化氢等）、曝气（充氧）、除气（锅炉水除氧等）等（3）去除有机物方法有：粉状炭吸附、原水曝气、生物预处理、臭氧预氧化、高锰酸钾预氧化、过氧化氢预氧化、预氯化、臭氧氧化、活性炭吸附、生物活性炭、膜分离、大孔树脂吸附（用于工业纯水、高纯水制备中有机物的去除）等（4）消毒5方法有：氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒、电化学消毒、加热消毒等（5）冷却3.当前常用方法：处理方法应根据水源水质和用户对水质的要求确定，大体可分为以下四个方面：1）“混凝--沉淀--过滤--消毒”常规处理工艺流程又称“澄清和消毒”工艺，是以地表水为水源的生活饮用水的常规处理工艺。澄清工艺：一般包括混凝、沉淀和过滤，处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质，水中杂质通过加药，形成大颗粒的絮凝，而后经沉淀进行重力分离。澄清池是将絮凝和沉淀融为一体的构筑物。过滤则是利用粒状滤料的机械过滤作用，将难于沉淀的颗粒于以截留，使水的浊度进一步降低。通常，较为完善的常规处理工艺，不仅能有效地降低水的浊度，而且对某些有机物、细菌及病毒的去除也有一定的效果。依据原水水质和用户对水质要求的差异，上述处理工艺中的构筑物可适当增加或减少。例如，处理高浊度水时，往往要设置泥砂预沉池或沉砂池；原水浊度很低时，可省去沉淀而直接进行微絮凝接触过滤；但生活饮用水的处理，过滤是必不可少的。大多数工业用水也往往来用澄清工艺作为预处理过程。对澄清要求不高的工业水可以省去过滤，而仅设混凝、沉淀即可。消毒是在过滤之后的水中投加消毒剂，杀灭水中致病微生物。当前，我国大多采用的消毒剂有：氯、漂自粉、二氧化氯及次氯酸等。最常用的是氯消毒法。臭氧消毒在欧洲一些国家早巳广泛使用，我国也采用这一消毒方法。其它消毒方法还有紫外线、超声波等。上述处理方法是当前给水处理最基本的处理方法。2）水中溶解性物质的处理6水中溶解性物质的处理是在去除水中悬浮物质之后进行的。处理方法有：软化、除盐、除铁、除锰、控制垢蚀和除臭、除味等。当水的硬度较高，需要处理时即为软化处理；水的软化处理方法主要有：离子交换法和药剂软化法。当处理水中含有各种溶解盐类，包括阴、阳离子需要处理，制取纯水及高纯水的处理过程称为水的“除盐”。而海水及“苦咸水”的处理过程称为咸水“淡化”，主要方法有蒸馏法、离子交换法、电渗析法及反渗透法等。当溶解于地下水的铁、锰含量需要处理时，用于除铁、除锰的方法有；氧化法和接触氧化法。除臭、除味是饮用水净化水中的特殊处理。当水中的臭、味需要去除时，其方法取决于水中臭和味的来源。诸如：活性炭吸附法、药剂氧化法、曝气法等。3）水温的降低——冷却法在工业用水中，冷却用水约占70％。采用循环系统以节约大量用水。设置冷却构筑物、降低水温是循环系统的主要措施。4）预处理和深度处理随着我国水污染的加剧，对某些污染较为严重的水体，尤其当水中含有溶解性的有毒有害物质，特别是具有“三致”(即致癌、致畸、致突变的有机污染物)或“三致”前体物(如腐殖酸等)时，水的常规处理工艺(即混凝、沉淀、过滤、消毒)就难以解决。于是便在常规处理的基础上增加了预处理或深度处理。前者设在常规处理之前，后者置于常规处理之后。预处理和深度处理的主要对象是水中含有有机污染物，且多在饮用水处理或污水需回用时采用。预处理的主要方法有：粉末活性炭吸附法、臭氧或高锰酸钾氧化法；生物滤池、生物接触氧化池及生物转盘等生物氧化法等。这些方法有其各自的优缺点、对有机物去除外还兼有占除臭、味和色的作用。深度处理的主要方法有：粒状活性炭吸附法；臭氧一粒状活炭联用法或生物活性炭法；合成树脂吸附法；光化学氧化法；超滤法及反渗透法，等等。7污染水源的饮用水硕处理和深度处理自80年代开始，受到各国的广泛重视，当前仍处在研究和发展阶段。四、给水处理技术现状及发展趋势1.水源保护与水质监测；2.常规处理工艺的改进；3.在常规水处理的基础上进行预处理和深度处理；4.自动化程度的提高和监控设备的完善；5.水质检测技术更加快速可靠。第三节污水处理技术一、污水的三级处理按处理程度分为：1.一级处理（预处理阶段）处理对象：漂浮物、部分悬浮状态的污染物质、pH值；主要处理单元：物理法以及水质水量调节池；主要去除污水中呈悬浮状态的固体物质，物理处理法中的大部分方法只能完成一级处理的要求；经过一级处理的污水，BOD一般只能去除30％左右，仍然不能排放，必须进行二级处理：因此，一级处理又称为二级处理的预处理。2.二级处理（处理主体）处理对象：大量有机污染物。主要处理单元：生物化学法，化学或物理化学法；主要是大幅度地去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物(即BOD、COD物质)，去除率可达90％以上。一般地说，处理后的污水，有机污染物可达排放标准。3.三级处理（补充处理单元，深度处理/高级处理）处理对象：脱氮、除磷、去除难生物降解的有机物、病毒和病原菌、悬浮物和矿物质等主要处理单元：脱氮除磷单元、消毒、膜处理技术是在一级、二级处理后，进一步去除水中难降解的有机污染物、氮和磷等能导致水体富营养化的可溶性无机物等，主要处理方法有：生物脱氮除磷8法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法等：三级处理是深度处理的同义语，但二者又不完全相同。三级处理常设在二级处理之后用于污水的进—步处理，而深度处理则多以污水回收、再用为目的，是设在一级或二级处理后增加的处理工艺。污水经深度处理后作为工业上的重复利用、补给水源及生活用水等，应用范围极为广泛。4.污泥是污水处理过程的产物。污泥都含有大量的有机物，富有肥效，可以作为农肥使用、但其中也含有多种细菌和寄生虫卵以及生产污水中带来的重金属离子等，因此．在使用前应进行稳定与无害化处理。污泥处理的主要方法是减量处理(如浓缩、脱水等)、稳定处理(如厌氧消化、好氧消化等)、综合利用(如消化气利用、农业利用等)以及污泥的最终处置(如干燥焚烧、填地投海、建筑材料等)。对于某种污水，采取何种处理方法成出哪几种处理方法组成的处理系统，要根据污水的水质、水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水体的具体条件，并通过调查研究和经济技术比较后决定，必要时还需进行试验。9二、基本处理方法就是采用各种手段和技术，将污水中的污染物质分离去除、回收利用，或将其转化为无害物质，使污水得到净化。现代污水处理技术，按作用原理可分为物理处理法、化学处理法和生物化学处理法三种。1.物理处理法：利用物理作用分离污水中呈悬浮固体状态的污染物质，方法有：筛滤、沉淀、上浮、过滤和反渗透等方法。2.化学处理法：利用化学反应的作用，分离回收污水中处于各种形态的污染物质(包括悬浮的、胶体的、溶解的等)；主要方法有：中和、混凝、电解、氧