09生化班工业水处理技术ppt

工业水处理技术四川职业技术学院杨丽华工业水处理本课程教学目标要求:1、了解水的自然循环过程及水污染状况2、知道我国水资源的现状及我国的水危机情况3、了解水的基本性质、水质指标及含义4、掌握工业水处理的常用方法及原理5、知道工业水处理的常用设备、工艺流程6、知道工业废水的一般处理方法填空、解释与简答（基础知识）重要设备、构筑物的功能及工作原理水处理过程的工艺流程简图教学任务呈现形式课题一绪论教学目的与要求：1、了解水的自然循环过程2、知道水的特性和水质指标及含义3、了解我国水资源的现状及水水污染情况4、知道工业水处理的主要任务教学任务清单：一、解释或简答:1.诠释下列水质指标的含义CODBOD5HpH2.什么叫水体污染？3.水在自然界是如何循环运动的？二、填空：1.工业水处理的内容主要包括———、———、——三个方面。2.评价水质的好坏的水质指标主要有———、———、———、———、———、———、———等几个方面。一、我国水资源情况1.水资源水是一种宝贵的自然资源；水是人类和一切生物赖以生存的物质基础；水是可以更新的自然资源,能通过自身的循环过程不断地复原。水资源包括一切可用于生产和生活的地表水与地下水,其中,海水占97.3%,淡水占2.7%,这些淡水中约有75%以冰冠和冰川的形式存在于地球的两极，可以直接被人类利用的淡水仅为0.3%。2.我国的水资源危机水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉。在3月18日，联合国发出警告，除非各国政府采取有力措施。到2025年，世界上就将有近1/3的人口(23亿人)无法获得安全的饮用水，其主要原因是这些地区的水资源短缺。目前，随着人类生产的发展和生活水平的提高，用水量以每年接近5%的速度递增，照此下去，每15年用水总量就翻一番，在2030年以前，地球上将有1/3以上的人面临淡水资源危机。中国淡水资源总量为2．8万亿立方米，居世界第6位，次于加拿大、巴西和俄罗斯，略多于美国和印尼，占世界水资源总量的7%，但中国人均水资源2304m3/人，处于缺水上下限(3000～1000m3/人)的中值，在世界银行近年做连续资源统计的13个国家中居第82位，只有世界平均水平的31%，属于水资源紧缺的国家(以上均按1998/99世界银行年度报告最新统计)。水危机产生的原因(1)自然条件的影响(2)城市与工业区集中发展(3)水体污染破坏了有限的水资源(4)用水浪费中国的水资源分布很不均匀：北方人均水资源仅为995.4立方米/人，属于严重缺水，并由于水污染和水土流失使情况更为恶化；南方人均水资源量虽然超过人均3000立方米/人的缺水上限，但由于分布不均(如上海仅为185立方米/人)和污染严重，使得工业、农业和人民生活将得不到按现模式发展的足够水资源供应。3.节水水资源短缺对于中国大部分地区都是最根本的问题。水资源供需矛盾解决的根本办法是节水。这里说的节水包括三方面的含义：（1）节约用水（2）提高水的重复利用率（3）污水资源化（1）节约用水节约用水指降低每公斤粮食的耗水量、万元工业产值的耗水量和每人的生活用水量。农业用水占工农业和生活用水的75%左右，节水工作应以农业节水灌溉为重点。目前我国的万元工业产值耗水量一般是发达国家的10～20倍，个别行业达45倍；我国每公斤粮食的耗水量是发达国家的2～3倍；我国城市人均耗水量已接近发达国家的中等水平。（2）提高水的重复利用率提高水的重复利用率指工业生产的循环用水。目前我国工业生产用水的重复利用率约为40%，远低于发达国家75%～85%的水平。（3）污水资源化污水资源化指通过污水处理提高水的类别，从而使该排放掉的污水分别达到生态、农业、工业或生活用水的标准，使其资源化，是跨类别的广义重复利用。4.水工业如果把20世纪称作石油世纪的话，那么21世纪很可能就是水世纪。与变幻莫测的通讯技术产业相比，水工业广阔的市场、巨额的产值和稳定的收益无疑更具吸引力。难怪纽约一家投资公司的首席专家伊丽莎白把水工业称之为“下一世纪最好的投资领域”。水处理工业由水工业企业、水工业制造业、水工业高新技术产业三部分组成。水工业企业：水工业企业将给水排水有机地统一起来。水是一种可再生资源，取水是对自然资源水的加工活动；排水是对废水进行处理的工业活动，不可偏废任何一方。水工业制造业：水工业制造业是由生产给水排水行业所需的机电、化工、生物、冶金、材料以及电子等技术装备产品的工业部门无形中组成的工业系统，它是给排水事业的支柱工业，必须与给排水事业同步发展。水工业高新技术产业：水工业高新技术产业是指在给排水行业中运用高新技术开发出来的产业。科技进步可以有效地为水工业可持续发展提供可靠的依据和手段，促进水工业管理水平的提高，提高水资源综合利用效率和经济效益，提供保护水资源和生态环境的有效手段。5.我国的水处理技术所面临的困境1．缺乏具有独立知识产权的产品2.生产规模小且分散，技术相对落后，质量不稳定，缺乏国际竞争力3.应用技术水平较低4.工程研究设计、生产、技术服务的配套方面未完全系统化，缺乏国际竞争的能力。5.缺乏大量的科研和软件开发的投入。二、水的循环1.水循环过程水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。大气海洋降水雨雪蒸发渗流径流冰川蒸发地下水江河湖泊植物对水的蒸腾作用及叶片吐水现象2.水体污染水体污染：由于某些物质介入水体，改变了水体的某些物理、化学、生物以及放射性等方面的特性，从而影响水的有效利用，危害人类健康，造成水质恶化，破坏生态环境的现象。水体中的污染物主要有化学性污染物、物理性污染物、生物性污染物三大类。三、水的特性和水质指标1.水的特性①水分子是极性分子呈三角型②水分子间存在氢键自然界的水有固、液、气三种状态，水沸点为1000C、水的凝固点是00C。水在40C时、密度最大，在其它温度时体积会膨胀。水的热稳定性高，广泛应用于动力、工业生产何民用取暖，工业上水还是一种价廉物美的热交换介质。2、水质指标（评价水的好坏的物理量）①悬浮物：指水中不溶解的悬浮固体、漂浮物等，常用比浊法进行测定，单位为mg/ml。②含盐量：指水中各种盐含量的总称。可由全分析法测定出的阴、阳离子的总和表示，单位为mg/ml。③硬度（H）：指水中含Ca2+、Mg2+的的总称。其中包括碳酸盐硬度（暂时硬度）和非碳酸盐硬度（永久硬度）两大类。④碱度（用OH-表示）：指水中各种碱性物质含量的总称。主要包括OH-、CO32-、HCO3-等，用酚酞作指示剂进行测定时，终点pH为8.3HCO3-不参与反应，测定出的叫酚酞碱度，用甲基橙作指示剂进行测定时，终点pH为4.2，可以测定出水中的总碱度。⑤酸度（用H+表示）：指水中各种酸性物质含量的总称。主要包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐。⑥化学需氧量(COD)：指用强氧化剂氧化水中各种有机物及其它还原性物质所消耗的氧量。反映水中有机物和其它还原性物质的总量。（常用氧化剂为KMnO4、K2CrO7）⑦五天生化需氧量(BOD5)：指在有氧条件下，水中微生物经过五天使有机物氧化分解时所消耗的氧量。反映水中有机物含量多少或表示水中受有机物污染的程度。四、工业水处理（包括用水处理、循环冷却水处理、污水处理三个方面）1.用水处理①预处理除去水中的悬浮物、颗粒污染物等，一般采用物理处理法。如：利用隔栅、筛网进行拦截较大的悬浮物、漂浮物等，利用沉淀、过滤等去除颗粒物。②软化处理硬水：含有较多Ca2+、Mg2+的水。软水：含有少量或不含Ca2+、Mg2+的水。（硬水又分为暂时硬水和永久硬水两大类。）硬水的危害主要有：会使锅炉结垢浪费燃料甚至引起锅炉爆炸；会使印染的色泽不均匀；会使造纸的纸张有斑点；……硬水的软化：去除硬水中Ca2+、Mg2+的水处理工艺叫硬水的软化，工业上广泛采用离子交换法。③除盐处理去除水中的其它阴、阳离子的过程。一般可以采用两种工艺：即蒸馏法和离子交换法。2.循环冷却水处理工业循环水简称冷却水，它是用于带走工业生产中不需要的热量的冷却用水，按工业冷却水的不同系统一般分为两大类：即直流冷却水系统和循环冷却水系统，在循环冷却水系统中可分为敞开式和密闭式循环水系统。直流式冷却水系统的方式是水流过冷却设备或换热器经一次性热交换后，即被排放掉，这样的话，水源浪费太大，故此种方式很少采用，而在循环冷却水系统中，密闭式循环系统由于设备结构较为复杂，技术要求不适宜水量大的冷却装置，目前尚未广泛采用。但现在许多化工企业都将由原来的直流冷却水改为循环冷却水。采用化学处理法进行处理，即通过加入化学药品来防止冷却水系统的腐蚀、结垢何粘泥等问题，不仅提高了换热器的传热效率，又延长了设备的寿命。3.工业污水处理①物理处理法利用物理作用，分离或回收废水中的不溶性固体物质,主要方法有筛滤、沉降、气浮、过滤、离心分离等。②物理化学处理法利用物理化学性质对污染物进一步进行处理的方法，如：吸附、浮选、电渗析、反渗透等。3.工业污水处理③化学处理法利用化学反应和传质过程，分离或回收溶解态和胶体态的污染物，主要方法有中和、混凝、氧化还原、电解、离子交换等方法。④生物处理法利用微生物作用，降解胶体和有机污染物，主要方法有活性污泥法、生物滤池、厌氧生物处理法、土地处理系统等。在实际应用中，通常选择几种不同的处理方法组成一个废水处理系统进行有效净化，才能达标排放。课题二工业用水的预处理教学目的与要求：1、了解工业用水预处理的内容2、知道工业用水预处理的方法及原理3、熟悉工业用水预处理的工艺过程4、知道预处理的常用设备及功能教学任务清单：一、简答:1.简述石灰-纯碱法处理高硬度水的原理。2.自来水脱氯的方法有哪些？并用化学反应方程式加以说明。3.影响水的混凝处理效果的因素主要有哪些？二、填空：1.石灰处理法处理水中暂时硬度的反应主要有———、———、——、———四个。2.水中胶体稳定的原因主要是———、———、———三个方面。3.工业用水预处理中混凝处理的机理包括———、———、———三个方面的作用。是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。通过混凝法，可以去除废水中难以用沉降法去除的细小颗粒、乳状油及胶体物质、有机物、重金属离子、放射性物质等。“混凝”是凝聚和絮凝的总称（即混合和反应）胶体失去稳定性的过程脱稳胶体相互聚集注：胶体是指颗粒粒径在0.1μm～1nm之间的物质。一、混凝处理第一节天然水中不溶性杂质的去除（主要为悬浮物和胶体杂质）1.胶体的稳定性（指胶粒在水中能够长期保持悬浮分散的状态）其原因主要有以下几个方面：⑴微粒的布朗运动（指粒径极小的颗粒所作的不规则运动。）布朗运动是英国植物学家布朗通过实验发现的。1827年，布朗把花粉放入水中，然后取出一滴这种悬浮液放在显微镜下观察，发现花粉小颗粒在水中象着了魔似的不停运动，而且每个小颗粒的运动方向和速度都改变很快，不会停下来。这些小颗粒实际上是由上万个分子组成的分子团，由于受液体分子撞击不平衡，从而表现出无规则运动的情况.悬浮物和胶体杂质因为颗粒小，质量轻，在水中各个方向受到的水分子的撞击力不平衡，不停的作无规则高速运动并趋于均匀分散状态，故能够在水中稳定存在。⑵微粒之间的静电斥力胶体稳定的另一个原因是胶粒带有某种相同的电荷，微粒之间因为静电作用力能够互相排斥而稳定。但同时它又能够与溶液中带相反电荷的离子发生电性中和，而失去稳定性。⑶微粒的水化作用由于胶体微粒带电荷能够吸附具有极性的水分子，在其表面形成一层水化膜。2.混凝机理（在水中加入混凝剂的主要目的是消除胶体的稳定性）其混凝机理包括以下三个方面：⑴反离子的压缩作用及电性中和作用在水中加入某些电解质后，由于电离或水解作用形成带相反电荷的离子或聚合体对水中的扩散层起压缩作用、对胶体微粒的电荷进行电性中和，使胶粒之间的排斥力削弱，胶体颗粒通过吸附、碰撞产生凝聚而变大变重。⑵胶体吸附与混凝剂的架桥作用在水中加入混