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1、1,第三讲 化工废水处理,张永锋内蒙古工业大学化工学院,2,第三章 化工废水处理,第一节 化工废水的来源和特点第二节 化工废水处理方法概述第三节 物理处理法第四节 化学处理法第五节 物化处理法第六节 生物处理法,3,第一节 化工废水的来源及特点,一、废水的来源及特点二、水体污染物,4,一、废水的来源及特征,化学工业是一个多行业、多品种的工业部门：化学矿山石油化学工业煤炭化学工业酸碱工业化肥工业塑料工业,医药工业染料工业洗涤剂工业橡胶工业炸药和起爆药工业感光材料,5,一、废水的来源及特征,化工废水是从每一种化工产品生产过程中排放出来的废水(包括工艺废水、冷却水、废气洗涤水、设备及场地冲洗水等)。
2、化学工业废水都是在化工生产过程中产生的。不同行业、不同企业、不同原料、不同的生产方式和不同类型的设备、生产管理的好与坏、操作水平的高与低都对废水的产生数量和污染物的种类及浓度有很大的影响。,6,一、废水的来源及特征,（一）化工废水的主要来源(1)化工生产的原料和产品在生产、包装、运输、堆放的过程中因一部分物料流失又经雨水或用水冲刷而形成的废水。(2)化学反应不完全而产生的废料。(3)化学反应中副反应过程生成的废水。(4)冷却水。(5)一些特定生产过程排放的废水。如：焦炭生产的水力割焦排水，蒸汽喷射泵的排出废水，蒸馏和汽提的排水与高沸残液，酸洗或碱洗过程排放的废水，溶剂处理中排出的废溶剂，机泵冷
3、却水和水封排水等。(6)地面和设备冲洗水和雨水，因常夹带某些污染物，最终也形成废水。,7,一、废水的来源及特征,（二）化工废水分类第一类为含有机物的废水，主要来自基本有机原料、合成材料(含合成塑料、合成橡胶、合成纤维)、农药、染料等行业排出的废水；第二类为含无机物的废水，如无机盐、氮肥、磷肥、硫酸、硝酸及纯碱等行业排出的废水；第三类为既含有有机物又含有无机物的废水，如氯碱、感光材料、涂料等行业。如果按废水中所含主要污染物分则有含氰废水、含酚废水、合硫废水、含氟废水、台铬废水、含有机磷化合物废水、合有机物废水等。,8,一、废水的来源及特征,（三）化工废水的特点（）废水排放量大（）污染物种类多（）
4、污染物毒性大、不易生物降解（）废水中含有害污染物较多（）化工废水的水量和水质视其原料路线，生产工艺方法及生产规模不同而有很大差异（6）污染范围广,9,二、水体污染物,（一）固体污染物 固体污染物常用悬浮物和浊度两个指标来表示。悬浮物是一项重要的水质指标，它的存在不但使水质浑浊，而且易使管道及设备堵塞、磨损，干扰废水处理及回收设备的工作。由于大多数废水都有悬浮物，因此去除水中的悬浮物是废水处理的一项基本任务。浊度是对水的光传导性能的一种测量，其值可表征废水中的胶体和悬浮物的含量。主要是水体中含有泥沙、有机质胶体、微生物以及无机物质悬浮物和胶体物，产生的浑浊现象，以至于降低水的透明度，而影响感官甚
5、至影响水生生物的生活。,10,二、水体污染物,（一）固体污染物 固体污染物在水中以三种状态存在：溶解态(直径小于1nm)、胶休态(直径介于l200nm)和悬浮态(直径大于10Dnm)。水质分析中把固体物质分为两部分：能透过滤膜(孔径约310um)的叫溶解固体(DS)；不能透过的叫悬浮固体或悬浮物(SS)，两者合称为总同体(TS)。在水质监测中悬浮物(SS)是一个比较重要的指标。,11,二、水体污染物,（二）耗氧有机物 耗氧有机物种类繁多，组成复杂，因而难以分别对其进行定量、定件分析。因而，没有特殊要求，一般不对它们进行单项定量测定，而是利用其共性，间接地反映其总量或分类含量。在工程实际中，采用
6、以下几个综合水质污染指标来描述。,12,二、水体污染物,（二）耗氧有机物 1.化学需氧量（COD)化学需氧量是指在酸性条件下，用强的化学氧化剂将有机物氧化成CO2、H2O所消耗的氧量。以每升水消耗氧的毫克数表示(mg/L)。COD值越高，表示水中有机污染物的污染越严重。2.生化需氧量（BOD)在有氧条件下，由于微生物的话动，降解有机物所需的氧量，称为生化需氧量，以每升水消耗氧的毫克数(mg/L)。生化需氧量越高，表示水中耗氧有机物污染越严重。,13,二、水体污染物,（二）耗氧有机物 3.总需氧量（TOD)有机物主要元素是C、H、O、N、S等。在高温下燃烧后，将分别产生CO2、H2O、NO2和S
7、O2,所消耗的氧量称为总需氧量TOD。TOD的测定仅需要几分钟。但TOD的测定在水质监测中应用比较少。4.总有机碳 总有机碳是近年来发展起来的一种水质快速测定方法，通过测定废水中的总有机碳量可以表示有机物的含量。,14,二、水体污染物,（三）富营养化污染物 废水中所含N和P是植物和微生物的主要营养物质。当废水排入受纳水体，使水中N和P的浓度分别超过0.2mg/L和0.02mg/L时，就会引起受纳水体的富营养化，促进各种水生生物(主要是藻类)的活性，刺激它们的异常繁殖，并大量消耗水中的溶解氧，从而导致鱼类等窒息和死亡。其次，水中大量的N03-、NO2-若经食物链进入人体，将危害人体健康或有致癌作
8、用。,15,二、水体污染物,无机无毒物质主要指排入水体中的酸、碱及般的无机盐类。酸主要来源于矿山排水、工业废水及酸雨带来。碱性废水主要来自碱法造纸、化学纤维制造、制碱、制革等工业的废水。酸碱废水的水质标准中以pH来反映其含量水平。酸性废水和碱性废水可相互中和产生各种盐类；酸性、碱性废水亦可与地表物质相互作用，生成无机盐类。所以，酸性或碱性污水造成的水体污染必然伴随着无机盐的污染。,（四）无机无毒物质（酸、碱、盐污染物）,16,二、水体污染物,1.无机有毒物质2.有机有毒 物质3.放射性物质,（五）有毒污染物,17,二、水体污染物,油类污染物包括“石油类”和“动植物油”两项。沿海及河口石油的开发
9、、油轮运输、炼油工业废水的排故、内河水运以及生活废水的大量排放等，都会导致水体受到油污染。油类污染物能在水面上形成油膜，影响氧气进入水体，破坏了水体的复氧条件。它还能附着于土壤颗粒表面和动植物体表，影响养分的吸收和皮物的排出。当水中含油0.010.1mg/L时，对鱼类和水生生物就会产生影响。当水中含油0.30.5mg/L时，就会产生石油气味，不适合饮用。同时，油污染还破坏了海滩休养地、风景区的景观等。,（六）油类污染物,18,二、水体污染物,（七）生物污染物生物污染物质是指废水中的致病性微生物，它包括致病细菌、病虫卵和病毒。未污染的天然水中的细菌含量很低，水中的生物污染物主要来自生活污水、医院
10、污水和屠宰肉类加工、制革等工业废水。主要通过动物和人排泄的粪便中含有的细菌、病菌及寄生虫类等污染水体，引起各种疾病传播。如生活污水中可能能有能引起肝炎、伤寒、霍乱、痢庆、脑炎的病毒和细菌以及蛔虫卵和钩虫卯等。生物污染物污染的特点是数量大、分布广、存活时间长、繁殖速度快，必须予以高度重视。,19,二、水体污染物,废水中能引起异色、浑浊、泡沫、恶臭等现象的物质，虽然没有严重的危害，但也引起人们感官上的极度不快，被称为感官性污染物。如印染废水污染往往使水色变红或其他染料颜色，炼油废水污染可使水色黑褐等。对于供游览和文体活动的水体而首，感官性污染物的危害则较大。各类水质标准中，对色度、臭味、浊度、漂浮
11、物等指标都作了相应的规定。,（八）感官性状污染物,20,二、水体污染物,废水温度过高而引起的危害，称为热污染。热电厂等的冷却水是热污染的主要来源。这种废水直接排入天然水体，可引起水温升高，产生的主要危害有以下几点。(1)由于水温的升高，使水中的溶解氧减少，相应的亏氧量随之减少，故大气中的氧向水中传送的速率减慢；另一方面，水温的升高会导致生物耗氧速度的加快，促使水体中的溶解氧进步耗尽，使水质迅速恶化，造成鱼类和其他水生生物死亡；,（九）热污染,21,二、水体污染物,(2)由于水温的升高，加快藻类繁殖，从而加快水体的富营养化进程；(3)由于水温的升高，导致水体中的化学反应加快，使水体中的物化性质如
12、离子浓度、电导串、腐蚀性发生变化，可能导致对管道和容器的腐蚀；(4)由于水温的升高，加速细菌生长繁殖，增加后续水处理的费用。如取该水体作为给水源，则需要增加混凝剂和氯的投加量，且使水中的有机氯含量增加。,（九）热污染,22,第二节 化工废水处理方法概述,废水中的污染物质是多种多样的，所以往往不可能用一种处理单元就能够把所有的污染物质去除干净。一般一种废水往往需要通过由几种方法和几个处理单元组成的处理系统处理后，才能够达到排放要求。采用哪些方法或哪几种方法联合使用需根据废水的水质和水量、排放标准、处理方法的特点、处理成本和回收经济价值等，通过调查、分析、比较后决定，必要时，耍进行小试、中试等试验
13、研究。,23,(一)按作用原理划分,物理处理法化学处理法物理化学法生物处理法,针对不同污染物质的特征，发展了各种不同的废水处理方法，特别是对化工废水的处理，这些处理方法可按其作用原理划分为四大类：,24,1.物理处理法,通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质(包括油膜和油珠)的废水处理法。根据物理作用的不问，又可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截流法等。属于重力分离法的处理单元有：沉淀、上浮(气浮、浮选)等，相应使用的处理设备是沉砂池、沉淀池、除油池、气浮池及其附属装置等。离心分离法本身就是种处理单元，使用的处理装置有离心分离机和水旋分离器等，筛滤戴流法截留和过滤两种处理单
14、元，前者使用的处理设备足隔栅、筛网，而后者使用的砂滤池和微孔滤池等。,25,2.化学处理法,是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理法。在化学处理法中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元是：混凝、中和、氧化还原等：而以传质作用为基础的处理单元则有：萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗折和反渗透等。后两种处理单元又统称为膜处理技术。其中运用传质作用的处理单元具有化学作用，而同时又有与之相关的物理作用，所以也可以从化学处理法中分离出来，成为另种处理方法，称为物理化学法，即运用物理和化学的综合作用使污水得到净化的方法。,26,3.物理
15、化学法,是利用物理化学作用去除废水中的污染物质。主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法、气提法和吹脱法等。,27,4.生物化学处理法,是通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。根据起作用的微生物不同，生物处理法又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。,28,（二）按处理程度划分,一级处理二级处理三级处理,按处理程度划分，现代废水处理技术可分为：,29,1.一级处理,去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水pH、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的处理方法。污水经一级处理后，一般达不到排放标准。所以一般以一
16、级处理为预处理，以二级处理为主体，必要时再进行三级处理，即深度处理，使污水达到排放标准或补充工业用水和城市供水。,30,1.一级处理,筛滤法是分离污水中呈悬浮状态污染物质的方法。常用设备是格栅和筛网。格栅主要用于截留污水中大于栅条间隙的漂浮物，一般布置在污水处理场或泵站的进口处，以防止管道、机械设备以及其他装理的堵塞。格栅的清渣，可常用人工或机械力法，有的是用磨碎机将栅渣磨碎后，再投人格栅下游，以解决栅渣的处置问题。筛网的网孔较小，主要用以滤除废水中的纤维、纸浆等细小悬浮物，以保证后续处理单元的正常运行和处理效果。,（1）筛滤法,31,隔栅,32,筛网,33,1.一级处理,沉淀法是通过重力沉降
17、分离废水中呈悬浮状态污染物质的方法。沉淀法的主要构筑物有沉砂池和沉淀池，用于一级处理的沉淀池，通称初级沉淀池：其作用为：去除污水中大部分可沉的悬浮固体；作为化学或生物化学处理的预处理，以减轻后续处理工艺的负荷和提高处理效果。,（2）沉淀法,34,平流式沉砂池,35,曝气沉砂池,36,钟式沉砂池,37,1.一级处理,上浮法用于去除污水中相对密度小于1的污染物，或通过投加药剂、加压溶气等措施去除相对密度稍大于l的污染物质。在一级处理工艺中，主要是用于去除污水中的油类及悬浮物质。,（3）上浮法,38,1.一级处理,预曝气法是在污水进入处理构筑物以前，先进行短时间(10一20min)的曝气。其作用为：
18、可产生自然絮凝或生物絮凝作用，使污水中的微小颗粒变大以便沉淀分离；氧化废水中的还原性物质：吹脱污水中溶解的挥发物；增加污水中的溶解氧，减轻污水的腐化，提高污水的稳定度。,（4）预曝气法,39,2.二级处理,污水通过一级处理后，再加处理，用以除去污水中大量有机污染物，使污水进一步净化的工艺过程。相当长时间以来，主要把生物化学处理作为污水二级处理的主体工艺。近年来，采用化学或物理化学处理法作为二级处理主体工艺，并随着化学药剂品种的不断增加，处理设备和工艺的不断改进而得到推广。因此，二级处理原作为生化处理的同义词已失去意义。污水在经过筛滤、沉淀或上浮等一级处理之后，可以有效地去除部分悬浮物，生化需氧
19、量(BOD)也可以去除25一40，但一般不能去除污水中呈溶解状态的和呈胶体状态的有机物和氧化物、硫化物等有毒物质，不能达到污水排放标准。因此需要进行二级处理。,40,2.二级处理,废水生物化学处理中的主要处理方法。以污水中有机污染物作为底物，在有氧的条件下，对各种微生物群体进行混合连续培养，形成活性污泥。利用这种活性污泥在废水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用过程，去除废水中有机污染物，从而得到净化。活性污泥法从开创至今已经有90年的历史，目前己成为有机工业废水和城市污水最有效的生物处理法，应用非常普遍。活性污泥法运行方式多种多样,如传统活性污泥法、阶段曝气法、生物吸附法、混合式曝气法、纯
20、氧曝气法、深井曝气法，以及近几年所发展的氧化沟(延时曝气活性污泥法)。,（1）活性污泥法,41,2.二级处理,生物膜法是使废水通过生长在固定支承物表面的生物膜，利用生物氧化作用和各相之间的物质交换，降解废水中有机污染物的方法。用这种方法处理废水的构筑物有生物滤他、生物转盘和生物接触氧化池以及最近发展起来的悬浮载体流化床，目前采用生物接触氧化法为多。污水二级处理可以去除污水中大量BOD和悬浮物，在较大程度上净化了污水，对保护环境起到了定作用。但随着污水量的不断增加，水资源的日益紧张，需要获取更高质量的处理水，以供重复使用或补充水源。为此，需要在二级处理基础上，再进行污水三级处理。,（2）生物膜法
21、,42,3.三级处理,污水三级处理又称污水深度处理或高级处理。为进一步去除二级处理未能去除的污染物质，其中包括微生物未能降解的有机物或磷、氯等可溶性无机物。三级处理是深度处理的同义词，但二者又不完全一致。三级处理是经二级处理后，为了从废水中去除某种特定的污染物质，如磷、氯等，而补充增加的一项或几项处理单元；至于深度处理则往往是以废水回收、复用为目的，在二级处理后所增设的处理单元或系统。三级处理耗资较大，管理也较复杂，但能充分利用水资源。,43,3.三级处理,完善的三级处理由除磷、除氮、除有机物(主要是难以生物降解的有机物)、除病毒和病原菌、除悬浮物和除矿物质等单元过程组成。根据三级处理出水的具
22、体去向，其处理流程和组成单元是不同的。如果为防止受纳水体富营养化，则采用除磷和除氮的三级处理；如果为保护下游饮用水源或浴场不受污染，则应采用除磷、除氮、除毒物、除病菌和病原菌等三级处理；如直接作为城市饮用水以外的生活用水，如洗衣、清扫、冲洗厕所、喷洒街道和绿化地带等用水，其出水水质要求接近于饮用水标准。,44,第三节 物理处理法,在工业废水的处理中，物理法占有重要的地位。与其他方法相比，物理法具有设备简单、成本低、管理方便、效果稳定等优点。它主要用于去除废水中的漂浮物、悬浮固体、砂和油类等物质。物理法一般用作其他处理方法的预处理或补充处理。物理法包括过滤、重力分离、离心分离等。,45,第三节
23、物理处理法,一、重力分离二、离心分离三、过滤法,46,一、重力分离,（一）沉淀法的分类（二）影响沉淀的因素（三）沉降设备（四）沉砂池（五）隔油池,47,（一）沉淀法的分类,从化工废水中除去悬浮固体的方法，一般常采用沉淀法。此法是利用固体与水两者相对密度差异的原理，使固体和液休分离，这是对废水预先进行净化处理的方法之一，被广泛采用作为废水的预处理。例如对化工废水进行生化处理之前，为保证生化处理顺利进行，先要从废水中除去砂粒固体颗粒杂质以及一部分有机物质，以减轻生化装置的处理负荷。因此，在生化处理前，废水先要通过沉淀池进行沉淀，设备在生化处理之前的沉淀池，称为初级沉淀池，或你为一次沉淀池。而在生化
24、处理后的沉淀池，称为二次沉淀池，其目的是进一步去除残留的固体物质，包括生化处理后多余的活性污泥。,48,（一）沉淀法的分类,1自然沉淀 自然沉淀是依靠废水中固体颗粒的自身重量进行沉降。此种仅对较大颗粒，以达到去除的目的，是属物理方法。2混凝沉淀 混凝沉淀的基本原理是在废水中投入电解质作为混凝剂，使废水中的微小颗粒与混凝剂能结成较大的胶团，加速在水中的沉降，此法实质为化学处理方法。,49,(二)影响沉淀的因素,影响废水或称污水悬浮颗粒沉降效率的主要因素有三个方面：污水的流速；悬浮颗粒的沉降速度；沉淀池的尺寸。,50,(二)影响沉淀的因素,在一定的污水流速下，对一定大小的沉淀池其沉降效率主要取决于
25、颗粒的沉降速度。自由沉降颗粒的沉降速度，与颗粒的形状以及颗粒与流体间的相对运功情况有关。通常是用雷诺数Re的大小，来判断颗粒在水中沉降的相对运动流动类型，对于球形颗粒：一般雷诺数Re1，即流体与颗粒相对运动呈滞流状态：此时，沉降速度Us，可以由斯拖克斯(stokes)公式来计算，即,51,(二)影响沉淀的因素,颗粒的沉降速度Us，有一个最小值，用Us表示。为了使悬浮颗粒，在从进沉淀池入口至沉淀池出口这段时间内，能沉降到池底，必须保证悬浮颗粒在沉淀池中有一定的停留时间。即 这表明：在Us一定时，随着沉淀池深度H的减少，沉淀时间Ts可以缩短。但是必须保持沉淀他有一定的深度H，才能防止已沉淀的颗粒再
26、被水的流动所扰动，而不重新被水带出沉淀池。所以，只有在保证池底沉淀物不受水流冲击和扰动的情况下，适当减小沉淀池深度，才能提高沉淀效果。,52,假定废水的流量为Q(m3/s),废水在沉淀池中的流速是U(m/s)，那么而废水在沉淀池中的停留时间T,(二)影响沉淀的因素,53,(二)影响沉淀的因素,对于某一沉淀他，其尺寸H、B、L固定，污水的流速U愈大，则废水实际在沉淀池停留时间T愈短；反之，流速U愈小，停留时间T愈长。为了保证污水中悬浮颗粒的沉降时间Ts，则污水停留时间T至少等于颗粒的沉降时间Ts，即 TTs 如果沉淀池的底面积为A，则 ABL 由上面的式子，解得 QAUs,54,(二)影响沉淀的
27、因素,通常将废水流量Q与沉淀池平面面积A之比称为表面负荷，亦称为过流率，用符号qo表不，单位m3(m3s)，即 与前式QAUs比较可知，在同一沉淀池内，过流率的大小，与颗粒的最小沉降速度Us相等。过流率愈小，沉淀效果愈好。反之，则沉淀效果差。对一定流量的废水，沉淀面积愈大，则过流率愈小，沉淀效率也愈好。,55,(二)影响沉淀的因素,实际上，由于污水在通过沉淀池的各过水断面上的流速分布是不均匀的，颗粒在沉淀池中的实际停留时间要比上面提到的停留时间Ts短；又由于受到水流本身的湍动影响，颗粒的实际沉降速度也要比上面提到的Us小。所以沉降效果实际上要比理论效果低一些。,56,(三)沉降设备,生产上用来
28、对污水进行沉淀处理的设备称为沉淀池。根据池内水流的方向不同，沉淀池的形式大致可以分为五种：平流式沉淀池竖流式沉淀池辐射式沉淀池斜管式沉淀池斜板式沉淀池,57,(三)沉降设备,沉淀池的操作区域可以分为水流部分和沉淀部分。(1)水流部分 废水在这部分内流动，悬浮固体颗粒也在这部分区域内进行沉降。为了使水流均匀的通过各个水断面，一般均在污水的入口处设置挡板，并且要使进水的入口置于池内的水面以下。另外在沉淀池的出水口前，设置浮渣挡板，用以防止漂浮在水面上的浮渣以及油污等流出沉淀池。(2)沉淀部分 沉降到池底的污泥需定期排放。采用机械排泥的沉淀池底是平底。也可以采用泥浆泵或利用水的压力将污泥排出，此时池
29、底应为锥形。另外还可以将两种排泥方式同时采用。,58,(三)沉降设备,（1）平流式沉淀池进入平流式沉淀池废水由进水槽（1）经进水孔（2）流入池中。进水挡板（3）的作用是降低水流速度，并使水流均匀分布于池中过水部分的整个断面。沉淀池出口为孔口或溢流堰，有时采用锯齿形(三角形)溢流堰，堰前设置浮渣管(或浮渣槽)及挡板（4），以拦阻和排除水面上的浮渣，使其不致流入出水槽（5）。在沉淀池前部设有污泥斗，池底污泥由刮泥机刮入污泥斗内，污泥借助池中静水压力从污泥管中排出，当有刮泥机时，池底坡度为0.010.02。当无刮泥机时，池底常做成多斗形，每个斗有一个排泥管，斗壁倾斜4560。,59,(三)沉降设备,
30、（1）平流式沉淀池 平流式沉淀他的优点是构造简单，效果良好，工作性能稳定，但排泥较为困难。,60,(三)沉降设备,（2）其他类型的沉淀池 当废水含大量无机悬浮物且水量又大时，宜采用辐射式沉淀池(见图33)；水量较小时，则采用乎流式沉淀池。当废水含大量有机悬浮物而水量又不大时，可以考虑采用圆形竖流式沉淀池(见图34)，如果废水量大，应采用平流式或辐射式沉淀池。,61,(三)沉降设备,用沉淀法处理废水已有很长的历史，但此法设备庞大，生产能力不高。近年来，由于浅层沉淀理论的发展，开始从多层沉淀向斜板沉淀发展。据统计，当二次沉淀池中采用斜板沉淀时，如斜板与水平方向的倾斜角为60，板间距为3.2cm时，
31、废水处理量可增加2.3倍。由于废水在管或板间处于层流状态，而且斜管(或斜板)还大大增加了沉淀池的沉淀面积，所以斜管(斜板)沉淀的效率也就提高了。,62,(四)沉砂池,沉砂池也是一种沉淀池，用以分离废水中相对密度较大的无机悬浮物，如砂，煤粒，矿渣等，使这些悬浮物在池内沉降，以免进入后面的沉淀池污泥中而给排除及处理污泥带来困难。在沉砂池内不能让相对密度较小的有机悬浮物沉降下来，以免造成进入后面的污泥中而给排除及处理污泥带来困难。但是，在沉砂池内不能让相对密度较小的有机悬浮物沉降下来，以免造成沉砂池沉渣处理的困难。废水流速不宜过大也不宜过小。沉砂池有平流式及坚流式两种。同内广泛应用的是平流式，平流沉
32、砂池的效率较高。,63,(四)沉砂池,（1）平流式沉砂池,平流式沉砂池的过水部分是一条明渠，渠的两端用闸板控制水量，渠底合贮砂斗，斗数一般为两个。贮砂斗下部设带有闸门的排砂管，以排除贮砂斗内的积砂。也可以用射流泵或螺旋泵排砂。为了保证沉砂池能很好地沉淀砂粒，又使密度较小的有机悬浮物颗粒不被截留，应严格控制水流速度。一般沉砂池的水平流速在0.150.3m/s之间为宜，停留时间不少于30s。沉砂池应不少于两个，以便可以切换工作。池内有效水深不大于1.2m，合格沉砂池渠宽不小于0.60m，池内超高为0.30m。设计时应采用最大过流量，用最小流量作校核。,64,(四)沉砂池,一般平流沉砂池的最大缺点，
33、就是尽管控制了水流速度及停留时间，废水中一部分有机悬浮物仍然会在沉砂池内沉积下来，或者由于有机物附着在砂粒表面，随砂粒沉淀而沉积下来。为了克服这个缺点，目前广泛采用曝气沉砂池，即在沉砂池的侧壁下部鼓入压缩空气，使池内水流呈螺旋状态运动。由于有机物颗粒的密度小，故能在曝气的作用下长期处于悬浮状态，同时，在旋流过程中，砂粒之间相互摩擦、碰撞，附在砂粒表面的有机物也能被洗脱下来。通常曝气沉砂池采用穿孔管曝气。,（2）曝气沉砂池,65,(五)隔油池,（1）含油废水的来源 石油开采与炼制：煤化工、石油化工及轻工业行业的生产过程排出大量含油废水。油品相对密度一般都小于1，只有重油相对密度大于l。（2）含油
34、废水中油类存在的状态 化工、炼油废水中的油类一般以三种状态存住，即：悬浮状态，这部分油在废水中分散颗粒较大，易于上浮分离，占总含油量的80一90；乳化状态，油珠颗粒较小，直径一般在0.0525 m之间,不易上浮去除，约占总合油量的l015；溶解状态，这部分油仅占总合油量的0.220.5。只要去除前两部分油，则废水中的绝大多数油类物质被去除。一般能够达到排放要求。（3）含油废水的处理方法 对于悬浮状态的油类，一般用隔油池分离；对于乳化油则采用浮选法分离。,66,(五)隔油池,（4）隔油池的类型常用的隔油池有平流式、竖流式及斜板式。国内多采用平流式隔油池，其构造于平流式沉淀池相似，在实际运行中主要
35、起隔油作用，但也有一定的沉淀作用。国外常用的油分离器有平流式、平行板式和波纹板式等类型。,67,(五)隔油池,(5)波纹板隔油池波纹板式油分离器示于图38。池内斜板大多数采用聚酯玻璃钢波纹板，板间距为2050mm，倾角不小于45，斜板采用异向流形式，废水自上而下流入斜板组，油航沿斜板上浮。实践表明，斜板隔油池需停留时间仅为平流隔油池的（1/2)(14)，约30min。斜板隔油池去除油滴的最小直径为60m。,68,(五)隔油池,（6）斜板隔油池 壳牌石油公司研制的斜板隔油池如图39所示。该装置可去除大于60 m的油珠。,69,二、离心分离,（一）离心分离的原理（二）离心分离方式,70,（一）离心
36、分离的原理,含悬浮物的废水在高速旋转时，由于悬浮颗粒和废水的质量不同，所受到的离心力大小不问，质量大的被甩到外圈，质量小的则留在内圈，通过不同的出口将它们分别引导山来，利用此原理就可分离废水中悬浮颗粒，使废水得以净化。当废水高速旋转时，水中的颗粒物所受的离心力表示如下：按照,71,（一）离心分离的原理,又已知分离系数是表示离心力Fc与重力G之比，即如果旋转半径r0.5m，转数n300rmin，则a50。因此离心力远超过重力的大小，显然，废水进行离心分离时，加大废水的旋转速度，能提高离心分离效率，又离心力Fc与r成反比，所以离心分离设备的直径不宜过大，一般小于500mm。,72,（二）离心分离方
37、式,离心分离设备按离心力产生的方式不同可分为水力旋流器和高速离心机两种类型。水力旋流器(或称旋液分离器)有压力式(见图310)和重力式两种，其设备固定、液体靠水泵压力或重力(进出水头差)由切线方向进入设备，造成旋转运动产生离心力。高速离心机依靠转鼓高速旋转，使液体产生离心力，压力式水力旋流器，可以将废水中所含的粒径5m以上的颗粒分离出去、进水浓度的流速一般应在610m/s，进水管稍向下倾35，这样有利于水流向下旋转运动。,73,（二）离心分离方式,压力水力旋转器具有体积小，单位容积的处理能力高，处理能力可达1000m3/m2。此时沉淀池的生产能力约为12.5m3/(m2h)，其次构造简单，使用
38、方便等优点。并易于安装维护，其分离效果与自然沉淀池相近；缺点是水泵和设备易磨损，所以设备费用高，耗电较多。高速离心机处理废水，也称为机械旋转的离心分离方法，离心机的种类很多，按分离系数a的大小进行分类，离心机可以分为：常速离心机，a3000；高速离心机，2000a12000；超高速离心机，a12000。因为离心机的转速高，所以分离效率也高，但设备复杂，造价比较昂贵。一般只用在小批量的、有特殊要求的难处理废水方面。,74,三、过滤法,废水中合有的微粒物质和胶状物质，可以采用机械过滤的方法加以去除。有时过滤方法作为废水处理的预处理方法，用以防止水中的微粒物质及胶状物质破坏水泵，堵塞管道及阀门等。另
39、外过滤法也常用在废水的最终处理，使滤出的水可以进行循环使用。,75,三、过滤法,（一）隔栅过滤（二）筛网过滤（三）颗粒介质过滤（四）微滤机过滤,76,（一）隔栅过滤,（1）隔栅的作用,格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处。它本身的水流阻力并不大，只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条。一般当格栅的水头损失达到1015cm时就该清洗。,77,（一）隔栅过滤,（2）隔栅的分类,格栅按形状，可分为平面格栅和曲面格栅两种。按格栅栅条的间隙，可分为粗格栅(501DDmm)、中隔栅(1040mm)、细格栅(340mm)三种。新设计的废水处理厂般都采用粗、中两道隔栅，甚至采用粗、中、细三道格栅。,78,（
40、一）隔栅过滤,（3）隔栅的设计,格栅的去除效率，跟格栅的设计很有关系。格栅的设计内容包括尺寸计算、水力计算、栅渣量计算。图3-11是格栅的示意图。1.格栅的间隙数量n可由下式确定：,当栅条的间隙数为n时，则格栅的数目应为n+1。,79,（一）隔栅过滤,（3）隔栅的设计 2.格栅的建筑宽度B可由下式决定：BS(n+1)+bn 3.过栅的水头损失h2由下式决定：,80,（一）隔栅过滤,（3）隔栅的设计 4栅后槽的总高度由下式决定：H=h+h1+h2,5栅槽总长度计算公式：,81,（一）隔栅过滤,（3）隔栅的设计 6每日栅渣量计算：,82,（二）筛网过滤,一些工业废水中含有细小的纤维、纸浆、藻类等物
41、质，选择不同尺寸的筛网，能有效的去除这类物质。筛网过滤装置很多，有振动筛网、水力筛网，转鼓式筛网、转盘式筛网、微滤机等。,83,（三）颗粒介质过滤,颗粒状介质过滤适用于去除废水中的微粒物质相胶状物质，常用做离子交换和活性炭处理前的预处理，也能用做废水的三级处理。颗粒介质过滤器可以是圆形池或方形池。过滤器无盖的称为敞开式过滤器，一般废水自上流入，清水由下流出。有盖而且密闭的，称为压力过滤器，废水用泵加压送入，以增加压力。过滤介质的粒度及材料，取决于所需滤出的微粒物粒子的大小、废水性质、过滤速度等因素。在废水处理中常用的滤料有石英砂、无烟煤粒、石榴石粒、磁铁矿粒、白云石粒、花岗岩粒以及聚苯乙烯发泡
42、塑料球等。其中以石英砂使用最广。,84,（四）微滤机过滤,微滤机是一种机械过滤装置，其构造包括水平转鼓和金属滤网。转鼓和滤网安装在水池内，水池内还设有隔板。转鼓转动的圆周速度为30mmin，三分之二的转鼓浸在池水中。滤网为含钼的不锈钢丝织成，孔径有60m、35 m、23 m等三种，亦有采用100孔径的金属丝网。微滤机的工作原理是废水通过金属网细孔进行过滤。废水从转鼓的空心轴管，通过金属网孔过滤后流入水池。截留在网上的悬浮物，随着转鼓转动到上面时，被冲洗水冲下，收集在转鼓内，随同冲洗水一起，从空心轴出口排出。微滤机的过滤及冲洗过程均为自动进行。,85,小结物理处理法,重力分离离心分离过滤法,86
43、,第四节 化学处理法,化学法是废水处理的基本方法之一。它是利用化学作用来处理废水中的溶解物质或胶体物质，可用来去陈废水中的金属离子、细小的胶体有机物、无机物、植物营养素(氮、磷)、乳化油、色度、臭味、酸、碱等，对于废水的深度处理有着重要作用。化学法包括中和法、混凝法、氧化还原、电化学等方法。,87,一、中和法,在化工、炼油企业中，对于低浓度的含酸、含碱废水，在无回收及综合利用价值时，往往采用中和的方法进行处理。中和法也常用于废水的预处理，调整废水的pH。对含酸或含碱废水、浓度在4(含酸浓度；含碱浓度为2)以下时，如果不能进行经济有效的回收、利用，则应经过中和，将废水的pH调整到呈中性状态，才能
44、够排放。而对含酸、含碱浓度高的废水，则必须考虑回收及开展综合利用的方法。,88,（一）中和酸性或碱性废水的方法,1酸性废水的中和处理方法 对酸性废水进行中和时，可采用以下一些方法。(1)使酸性废水通过石灰石滤床；(2)与石灰乳混合；(3)向酸性废水中投加烧碱或纯碱溶液；(4)与碱性废水混合，使废水pH近于中性；(5)向酸性废水中投加碱性废渣，如电石渣、碳酸钙、碱渣等。通常，尽量选用碱性废水或废渣来中和酸性废水，以达到以废治废的目的。而烷碱或纯碱不仅价格很贵，而且又是重要的工业原料，货源亦紧张，放不应轻易选用。,89,（一）中和酸性或碱性废水的方法,1酸性废水的中和处理方法采用中和法时，中和时间
45、一般要长。例如对含有弱酸的废水，选用碳酸盐，反应时间很慢；如含醋酸废水，适宜选用氢氧化物碱炎进行中和；中和后、应避免生产大量沉渣，否则会影响处理效果同时又带来沉渣的处理问题，故生成的盐要有一定大小的溶解皮。例如含硝酸、盐酸的废水，中和后生产的盐，一般多易溶于水，不产生沉淀。又如含硫酸的废水，如果用石灰石中和时，则耍产生大量的硫酸钙沉淀，因为硫酸钙在水中的溶解度比较小。,90,（一）中和酸性或碱性废水的方法,2碱性废水处理方法 对碱件废水，一般可以采用以下途径进行中和：(1)向碱性废水中鼓人烟道废气；(2)向碱件废水注入压缩的二氧化碳气体；(3)向碱性废水投入酸或酸性废水等；(4)在碱件废水中产
46、生二氧化碳。,91,（一）中和酸性或碱性废水的方法,2碱性废水处理方法 对碱性废水进行中和时，可首先考虑采用酸性废水的中和处理。若附近没有酸性废水时可采用投加酸进行中和。工业用硫酸是在碱性废水中和中应用比较多的酸。用烟道气中和碱性废水，主要是利用烟道气中的CO2和SO2两种酸性气体对碱性废水进行中和。这是一种以废治废，开展综合利用的很好办法既可以降低废水的pH又可以去除烟道气中的灰尘，并使烟谊气中的CO2及SO2气体从烟气中分离出去，防止烟道气污染大气。湖南省长沙印染厂等单位的运行情况证明，烟道气中和法对降低碱性废水pH效果明显，pH一般可由1012降至57左右。存在的问题是废水经中和后，废水
47、中硫化物、色度、耗氧量都有所增加，今后仍需加以研究解决。,92,（二）酸性废水中和处理的方式和设备,酸性废水和碱性废水混合投药中和过滤中和,93,1.酸性废水与碱性废水混合,若有酸性与碱性两种废水同时均匀的排出时，并两者各自所含的酸、碱量又能够相互平衡。那么，两者可以直接在管道内混合，不需设中和池，但是对于排水情况经常波动变化时，则必须设置中和池，在中和池内进行中和反应。中和池一般应是平行设计两套进行交替使用。设计时应考虑废水在中和池内停留的时间为15min左右，根据具体情况，控制经中和以后的出水pH在58的范围内。,94,1.酸性废水与碱性废水混合,95,2.投药中和,投药中和就是将碱性中和
48、药剂如石灰、石灰石、电石渣、苏打等，投入到酸性废水中，经过充分中和反应，使废水得以治理。投药中和又分为干投法和湿投法两种。,96,2.投药中和,（1）干投法干投法是将固体的中和药剂按理论投加量的1415倍，均匀连续地投入到酸性废水中。干法可采用利用电磁振荡原理的石灰振荡设备投加，以保证投加量的均匀；它设备简单，但反应较慢，而且反应不易彻底，投药量大。,97,2.投药中和,（2）湿投法当石灰成块状时，则不宜采用干投法可采用湿投法。即先在石灰消化槽里将石灰加水消化，制成40一50浓度的乳液，投入乳液槽，再加水搅拌调配成5一10浓度的石灰水，然后用泵送到投配槽,经投加器投入渠道，与酸性废水共同流入中
49、和反应池，发生中和反应后进行澄清，使水与沉淀物进行分离。,98,3.过滤中和,过滤中和就是利用石灰石、大理石、白云石等作滤料，使酸性废水通过滤料得到中和。采用过滤中和时，要求对废水中的悬浮物、油脂等进行预处理，以便于中和的进行、并防止滤料的堵塞。,99,3.过滤中和,100,3.过滤中和,以石灰石作滤料时，中和反应速率较使用其他滤料时要快，故从经济上考虑，一般选用石灰石最合适。但过滤中和含硫酸废水如用石灰石作滤料，则中和后产生的硫酸钙会覆盖滤料使之堵塞，而影响中和反应的继续进行。因此，一般采用白云石滤料对含硫酸废水进行过滤中和；此时，中和反应产生的硫酸镁易溶于水，不会影响中和反应的继续进行，但
50、相对的处理成本比较高。最近，为了克服硫酸钙沉淀覆盖滤料这一缺点，利用石灰石作滤料处理含硫酸废水出现了新型的过滤中和反应器，即流化床中和反应器(见图321升流式膨胀中和滤池)。在石灰石膨胀过程中颗粒间的相互摩棕，破坏硫酸钙覆盖层，而脱下的硫酸钙随水带走。,101,3.过滤中和,102,(三)碱性废水中和处理的方式和设备,1利用废酸性物质中和法2.药剂中和法,103,1利用废酸性物质中和法,废酸性物质包括含酸废水、烟道气等。烟道气中CO2含量可高达24，此外有时还含有高浓度的SO2和H2S等酸性气体，故可用来中和碱性废水。用烟道气中和碱性废水一般在喷淋塔中进行。废水从塔顶布水器均匀喷出，烟道气则从
