污水处理方法物理化学篇

1、1 污水处理技术污水处理技术 2 3 以传质作用为基础的处理单元具有化学作用，而同时又有与之相关的以传质作用为基础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，所以称为物理化学法，即运用物理和化学的综合作用使污水得物理作用，所以称为物理化学法，即运用物理和化学的综合作用使污水得 到净化处理的方法。如萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和到净化处理的方法。如萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和 反渗透等。后两种处理单元又统称膜处理技术。反渗透等。后两种处理单元又统称膜处理技术。 采用本法前废水一般均需预处理，先除去水中的悬浮物、油渍、有害采用本法前废水一般均需预处理，先除

2、去水中的悬浮物、油渍、有害 气体等，有时还要调整气体等，有时还要调整pHpH，以便提高处理效果。以便提高处理效果。 4 ： 利用离子交换树脂对水中某种离子优先交换的性能而去除水中某些离利用离子交换树脂对水中某种离子优先交换的性能而去除水中某些离 子的方法。常用工艺形式有阳床、阴床、混床等；子的方法。常用工艺形式有阳床、阴床、混床等； 膜分离膜分离 微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等；微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等； 吸附吸附 分物理吸附、化学吸附、离子吸附三种类型，常用活性炭吸附塔分物理吸附、化学吸附、离子吸附三种类型，常用活性炭吸附塔、炉、炉 渣或粉煤灰吸附塔等；渣或粉煤灰吸附塔等； 萃

3、取、吹脱、气提萃取、吹脱、气提 5 ： 亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一 种方法。是通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中悬浮物黏附在一起，种方法。是通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中悬浮物黏附在一起， 靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离。靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离。 处理对象处理对象：靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度近于：靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度近于1 1的微的微 小悬浮颗粒。小悬浮颗粒。 气浮原理：实现气浮必须满足两个条件：气浮原理：实现气浮必须满足两个条

4、件： 一是必须向水中提供足够数量的微小气泡一是必须向水中提供足够数量的微小气泡 二是必须使分离的悬浮物黏附于气泡而达到分离。二是必须使分离的悬浮物黏附于气泡而达到分离。 6 V V 型型 滤滤 池池 7 ： 。 吸附类型：吸附类型： 交换吸附：交换吸附：溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上。溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上。 物理吸附：物理吸附：溶质与吸附剂之间由于分子间力（范德华力）而产生的吸附溶质与吸附剂之间由于分子间力（范德华力）而产生的吸附 化学吸附：化学吸附：是溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固的吸附化学键和表面是溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固

5、的吸附化学键和表面 配合物的过程。配合物的过程。 活性炭是目前应用最为广泛的吸附剂。活性炭是目前应用最为广泛的吸附剂。 8 微孔微孔 粒状活性炭粒状活性炭 大孔大孔 中孔中孔 微孔微孔 5E功能材料功能材料 中孔中孔 吸附相吸附相 吸附质吸附质 纤维本体纤维本体 5E功能材料吸附过程示意图功能材料吸附过程示意图 活性炭纤维环保领域应用 催化剂催化剂 载体载体 氧化还原氧化还原 剂剂 污染物污染物 吸附吸附 溶剂吸附溶剂吸附 回收回收 重金属吸重金属吸 附附 催化作用催化作用 可控的物理性状以及强可控的物理性状以及强 吸附能力吸附能力 多微孔结构多微孔结构 以以 及表面官能团及表面官能团 表面多

6、电子表面多电子键键 以及碱性基团以及碱性基团 将金属离子从将金属离子从 高价态还原为高价态还原为 低价态低价态 吸、脱附速度快吸、脱附速度快,吸附吸附 量大，周期短量大，周期短 大比表面积，大比表面积， 强吸附能力强吸附能力 10 ： 按离子交换的选择性：按离子交换的选择性： 阳离子交换树脂阳离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 按活性基团中酸碱的强弱分：按活性基团中酸碱的强弱分： 强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂 弱酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂 强碱性阴离子交换树脂强碱性阴离子交换树脂 弱碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂 11 12 13 通过一张平透膜，通过一

7、张平透膜，在一定的压在一定的压 力力下，将水分子压过去，而溶下，将水分子压过去，而溶 质被膜所截留，废水得到浓缩质被膜所截留，废水得到浓缩 ，而压过膜的水就是处理过的，而压过膜的水就是处理过的 水。水。 反渗透膜孔径小反渗透膜孔径小0.00030.0003 0.06m0.06m，适于分离分子量小于，适于分离分子量小于 500500以下分子和胶体。以下分子和胶体。 中东海水淡化厂中东海水淡化厂 14 它是在直流电场的作用下，利用它是在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离对溶液中阴、阳离 子的选择透过性子的选择透过性( (即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通

8、过即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过) )， 而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。 15 通过微生物的代谢作用，使废水中呈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溶液、胶体以及微细悬浮状态的的 有机性污染物质转化稳定、无害物质的废水处理方法。有机性污染物质转化稳定、无害物质的废水处理方法。 生物处理法还可去除营养元素氮和磷。生物处理法还可去除营养元素氮和磷。 16 17 p 废水生物处理的重要性：废水生物处理的重要性： 生物处理法可以同时去除多种有机物，流程简单且处理费用较低；生物处理法可以同时去除多种有机物，流程

9、简单且处理费用较低； 城市污水中约有城市污水中约有60%60%以上的污染物是有机物，采用生物法去除最为经济以上的污染物是有机物，采用生物法去除最为经济 ； 在较低浓度下，生物脱氮是最经济、有效的脱氮方法；在较低浓度下，生物脱氮是最经济、有效的脱氮方法； 目前世界上已建成的城市污水处理厂有目前世界上已建成的城市污水处理厂有90%90%以上采用生物处理法；以上采用生物处理法； 大多数工业废水处理厂也是采用以生物处理法为主体的处理工艺。大多数工业废水处理厂也是采用以生物处理法为主体的处理工艺。 18 p 是在有是在有溶解氧溶解氧的条件下，好氧微生物将有机物分解为的条件下，好氧微生物将有机物分解为CO

10、CO2 2和和H H2 2O O，并释，并释 放出能量的代谢过程。放出能量的代谢过程。 C C6 6H H12 12O O6 6+6O +6O2 26CO6CO2 2+6H+6H2 2O+2880kJO+2880kJ 优点：优点： 有机物的分解比较彻底，最终产物是含能量最低的有机物的分解比较彻底，最终产物是含能量最低的COCO2 2和和H H2 2O O，代谢速，代谢速 度快，时间短，代谢产物稳定。度快，时间短，代谢产物稳定。 缺点：缺点： 对于有机物浓度很高的废水，需要足够多的氧气，需要先对废水进行对于有机物浓度很高的废水，需要足够多的氧气，需要先对废水进行 稀释，因此需要大量稀释水和充氧，

11、从而提高了处理成本。稀释，因此需要大量稀释水和充氧，从而提高了处理成本。 19 p 是在无氧的条件下，利用厌氧微生物的作用，将有机物分解成低分子是在无氧的条件下，利用厌氧微生物的作用，将有机物分解成低分子 有机物或含氧化合物。如：有机物或含氧化合物。如：CH4CH4、H2SH2S、NH3NH3、CO2CO2等。等。 优点：不需供氧，动力消耗省，并能回收一定的甲烷气体做燃料。优点：不需供氧，动力消耗省，并能回收一定的甲烷气体做燃料。 缺点：有硫化物臭气产生，防爆。缺点：有硫化物臭气产生，防爆。 厌氧生物处理过程一般分为两段：厌氧生物处理过程一般分为两段： 第一个阶段是酸性发酵阶段，废水中复杂的有

12、机物在酸性细菌的作用第一个阶段是酸性发酵阶段，废水中复杂的有机物在酸性细菌的作用 下，分解成简单的有机酸、醇、氨、二氧化碳等；第二个阶段是碱性发酵下，分解成简单的有机酸、醇、氨、二氧化碳等；第二个阶段是碱性发酵 阶段，随着氨的生成，有机酸被氨中和，废水的阶段，随着氨的生成，有机酸被氨中和，废水的pHpH上升，同时有机酸和醇上升，同时有机酸和醇 等物质进一步被细菌分解为甲烷、硫化物和二氧化碳等。等物质进一步被细菌分解为甲烷、硫化物和二氧化碳等。 20 21 22 23 25 第五篇第五篇 26 v生活污水生活污水 v工业污（废）水工业污（废）水 v初期雨水初期雨水 v物理指标：水温、色度、嗅味（

13、臭味）、物理指标：水温、色度、嗅味（臭味）、SSSS v化学指标：化学指标：pHpH、BODBOD、CODCOD、TODTOD、TOCTOC v生物指标：细菌总数、总大肠菌群数、病毒生物指标：细菌总数、总大肠菌群数、病毒 27 固体污染物：固体污染物： 悬浮态：粒径大于悬浮态：粒径大于100nm100nm 胶体态：粒径介于胶体态：粒径介于1 1100 nm100 nm 溶解态：粒径直径溶解态：粒径直径1nm 1nm 有机污染物：具有可生物降解性；使水体发臭有机污染物：具有可生物降解性；使水体发臭 富营养污染物富营养污染物: : 主要指氮、磷等元素主要指氮、磷等元素 酸、碱、盐类污染物酸、碱、盐

14、类污染物 28 l 水质污染较轻，主要污染物为水质污染较轻，主要污染物为BODBOD、CODCOD、氨氮、氨氮、SSSS、TPTP； 水量和水质随季节和每天时段变化较大；水量和水质随季节和每天时段变化较大； 如果不经处理而直接排入周围水体，将产生严重的环境污染。如果不经处理而直接排入周围水体，将产生严重的环境污染。 目前，我国目前，我国99.399.3城市建有污水处理厂。截至城市建有污水处理厂。截至20102010年底，我国年底，我国 城镇生活污水设施处理能力已达到城镇生活污水设施处理能力已达到1.251.25亿立方米亿立方米/ /日，设市城市污水处日，设市城市污水处 理率已达理率已达77.5

15、%77.5%。 29 l 城市污水处理方法，按照处理程度可分为：城市污水处理方法，按照处理程度可分为： 一级处理一级处理 二级处理二级处理 三级处理三级处理 l 按照处理方法工作原理，可分为：按照处理方法工作原理，可分为： 物理处理法物理处理法 化学处理法化学处理法 物理化学法物理化学法 生物处理法生物处理法 30 l 城市污水的一级处理（物理处理）城市污水的一级处理（物理处理） 处理对象：悬浮物（处理对象：悬浮物（SSSS、无机砂砾）、无机砂砾） 处理方法：筛滤截留、重力分离处理方法：筛滤截留、重力分离 处理构筑物：处理构筑物： 格栅（粗格栅、细格栅、超细格栅）格栅（粗格栅、细格栅、超细格栅

16、） 沉砂池（曝气沉砂池、旋流沉砂池等）沉砂池（曝气沉砂池、旋流沉砂池等） 沉淀池（平流式、辐流式等）沉淀池（平流式、辐流式等） 31 l 城市污水的二级处理（生物处理）城市污水的二级处理（生物处理） 处理对象：胶体和溶解性有机物（处理对象：胶体和溶解性有机物（BODBOD、 COD COD、氨氮、氨氮、TPTP等）等） 处理方法：好氧生物法、厌氧生物法处理方法：好氧生物法、厌氧生物法 处理构筑物：处理构筑物： 活性污泥法（传统曝气池，氧化沟，活性污泥法（传统曝气池，氧化沟，SBRSBR工艺）工艺） 生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法） 32 l 城市污水的三

17、级处理（深度处理）城市污水的三级处理（深度处理） 33 进水进水 沉淀池沉淀池厌氧池厌氧池缺氧池缺氧池好氧池好氧池 剩余污泥剩余污泥 出水出水 内回流内回流 污泥回流污泥回流 进进 气气 管管 生物反应池由厌氧池、缺氧池、好氧池组成。生物反应池由厌氧池、缺氧池、好氧池组成。 原理：生物脱氮除磷原理：生物脱氮除磷 厌氧池：厌氧释磷；厌氧池：厌氧释磷； 缺氧池：缺氧反硝化；缺氧池：缺氧反硝化； 好氧池：好氧硝化。好氧池：好氧硝化。 增设选择区，称为增设选择区，称为A+AA+A2 2/O/O工艺，解决厌氧段工艺，解决厌氧段DODO问题；问题； 34 原理：原理：A/OA/O工艺的多级串联工艺的多级串

18、联 A A段：距曝气机下游较远的区域；段：距曝气机下游较远的区域； O O段：距曝气机下游较近的区域；段：距曝气机下游较近的区域； 特点：循环水流特点：循环水流混合条件好，混合条件好， 传质效果佳。传质效果佳。 35 空气空气 处处 理理 水水 进水进水时段时段 进水进水 曝气曝气时段时段沉淀时段沉淀时段排水排水时段时段闲置闲置时段时段 搅拌搅拌时段时段 l SBRSBR是序批式活性污泥法的简称。是序批式活性污泥法的简称。 工作周期由进水期、曝气期、搅拌工作周期由进水期、曝气期、搅拌 期、沉淀期、排水期、闲置期组成。期、沉淀期、排水期、闲置期组成。 与与A/OA/O相同，可实现生物脱氮相同，可

19、实现生物脱氮/ /除磷。除磷。 l (1)ICEAS(1)ICEAS法法 (2)DAT-IAT (2)DAT-IAT法法 (3)CASS (3)CASS法法 (4)UNITANK (4)UNITANK单元水池活性污泥处理系统单元水池活性污泥处理系统 (5)MSBR (5)MSBR一改良式间歇活性污泥法一改良式间歇活性污泥法 36 l ICEASICEAS工艺是间歇循环延时曝气活性污泥法的简称工艺是间歇循环延时曝气活性污泥法的简称 （1 1）在反应器的进水端增加了一个预反应区）在反应器的进水端增加了一个预反应区; ; （2 2）运行方式为连续进水、间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段。）运行方式为连续进水、间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段。 （3 3）脱氮除磷功能）脱氮除磷功能 37 l （1 1）在反应器入口处设一生物选择器）在反应器入口处设一生物选择器 （2 2）排水阶段停止进水，其他阶段都保持进水）排水阶段停止进水，其他阶段都保持进水 （3 3）脱氮除磷功能）脱氮除磷功能 38 l 由由A A2 2/O/O与后端与后端SBRSBR串联串联 而成的单池多格一体化工而成的单池多格一体化工 艺艺 39 l 为连续进水、连续为连续进水、连续 出水的处理工艺。主体出水的