污水处理技术

1、1 第第2章章 油田污水处理方法油田污水处理方法 2.1.12.1.1沉降法及其装置沉降法及其装置1）原理）原理 利用废水中悬浮颗粒或液滴密度比水大，利用废水中悬浮颗粒或液滴密度比水大，借助重力场作用产生下沉而实现固液分离的一种借助重力场作用产生下沉而实现固液分离的一种处理方法（一般适用于去除处理方法（一般适用于去除20100m以上的颗以上的颗粒）。粒）。当悬浮物密度大于水时，悬浮物下沉与水分离。当悬浮物密度大于水时，悬浮物下沉与水分离。 沉沉 淀淀当悬浮物密度小于水时，悬浮物上浮与水分离。当悬浮物密度小于水时，悬浮物上浮与水分离。 上上 浮浮2 2）沉降类型）沉降类型颗粒性质和浓度对沉降类型

2、的影响颗粒性质和浓度对沉降类型的影响 自由沉降自由沉降 絮凝沉降絮凝沉降 成层沉降成层沉降 压缩沉降压缩沉降3）间歇沉降实验）间歇沉降实验ABCDBACDAADD均匀悬浮液界面清晰临界沉降点过程表观沉降速度A澄清区；澄清区；B沉降区；沉降区；C过渡区；过渡区；D压缩区压缩区21181gdup Stokes公式公式Stokes公式说明公式说明18)(2dgulpStokes公式说明公式说明18)(2dgulpStokes公式说明公式说明18)(2dgulp挡板挡板液面液面溢流堰溢流堰出水出水沉降池沉降池排泥管排泥管污泥斗污泥斗刮泥机刮泥机进水进水平流式沉降装置平流式沉降装置挡板挡板水流水流溢流堰

3、溢流堰出水出水沉降池沉降池排泥管排泥管中心管中心管进水进水竖流式沉降装置竖流式沉降装置动画挡板挡板溢流堰溢流堰出水出水沉降池沉降池排泥管排泥管进水上升管（出水孔）进水上升管（出水孔）进水进水辐流式沉降装置辐流式沉降装置FLASHHVuuHVtVQ00AQLBHQHVQHu020 平流式隔油池平流式隔油池 FLASH21 波纹斜板式隔油池 自学内容自学内容沉 速 uuuxdxxxx+dxx1-x沉 速 u 的 颗粒 与 全 部 颗 粒的 重 量 比XdxuuxEx00001）（一一 气浮的基本原理气浮的基本原理亲水性颗粒气泡疏水性颗粒1.21.21.32.32.31.3CONCLUSION222

4、HeH2224OOHeOH 图 8-4 竖流式电解气浮池1-入流室；2-整流栅；3-电极组；4-出流孔；5-分离室；6-集水孔； 7-出水管；8-排沉泥管；9-刮渣机；10-水位调节器109432716855排泥出水进水 图 8 - 5 双 室 平 流 式 电 解 气 浮 池1 - 入 流 室 ； 2 - 整 流 栅 ； 3 - 电 极 组 ； 4 - 出 口 水 位 调 节 器 ； 5 - 刮 渣 机 ； 6 - 浮 渣 室 ； 7 - 排 渣 阀 ； 8 - 污 泥 排 除 口i8b12385674L2L2BLH1图 8-6 扩 散 板 曝 气 气 浮 法1-入 流 液 ； 2-空 气 进

5、 入 ； 3-分 离 柱 ； 4-微 孔 陶 瓷 扩 散 板 ； 5-浮 渣 ； 6-出 流 液34562121143556进水空气出水进水泡沫出水1097112368图 8-7 叶轮气浮设备构造示意1-叶轮；2-盖板；3-转轴；4-轴套；5-轴承；6-进气管；7-进水槽；8-出水槽； 9-泡沫槽；10-刮沫板；11-整流板FLASH 图 8-9 全溶气方式加压溶气浮上法流程1-原水进入；2-加压泵；3-空气加入；4-压力溶气罐 （含填料层）；5-减压阀；6-气浮池；7-放气阀； 8-刮渣机；9-集水系统；10-化学药剂出水浮渣96857423101FLASH 图 8-10 部分溶气方式浮上法

6、流程1-原水进入；2-加压泵；3-空气加入；4-压力溶气罐 （含填料层）；5-减压阀；6-气浮池；7-放气阀； 8-刮渣机；9-集水系统；10-化学药剂压力表11032475869浮渣出水FLASH 图 8-11 回 流 加 压 溶 气 方 式 流 程 示 意 图1-原 水 进 入 ； 2-加 压 泵 ； 3-空 气 进 入 ； 4-压 力 溶 气 罐 （ 含 填 料 层 ） ； 5-减 压 阀 ； 6-气 浮 池 ； 7-放 气 阀 ； 8-刮 渣 机 ； 9-集 水 管 及 回 流 清 水 管6回流13247589出水FLASH图 8-17 有回流的平流式气浮池1-溶气水管；2-减压释放及

7、混合设备；3-原水管；4-接触区；5-分离区；6-集水管；7-刮渣设备；8-回流管；9-集渣槽；10-出水管1097654321860图 8-18 竖 流 式 气 浮 池879546321QRQ1-溶 气 水 管 ； 2-减 压 释 放 器 ； 3-原 水 管； 4-接 触 区 ； 5-分 离 区 ； 6-集 水 器 ； 7-刮渣 机 ； 8-水 位 调 节 器 ； 9-排 渣 器图 8 - 1 9 平 流 式 气 浮 池 （ 反 应 - 气 浮 ）原 水溶气水排 渣出 水图 8-20 组 合 一 体 化 气 浮 池原 水集水溶气水排渣(反 应 -气 浮 -沉 淀 ）排 泥图 8-21 组 合

8、 式 一 体 化 气 浮 池 （ 反 应 -气 浮 -过 滤 ）溶气水原水砂泵排渣出 水过滤法及其装置过滤法及其装置1）过滤的分类过滤的分类 过滤是利用过滤介质将固体和液体分离的操作，过滤是利用过滤介质将固体和液体分离的操作， 可分为可分为滤饼过滤滤饼过滤和和深层过滤深层过滤两大类别。两大类别。两种不同的过滤方式示意图两种不同的过滤方式示意图a.滤饼过滤；滤饼过滤； b.深层过滤深层过滤1滤饼；滤饼；2过滤介质过滤介质悬浮液悬浮液清液清液悬浮液悬浮液清液清液2）过滤机理）过滤机理（1）迁移机理）迁移机理 悬浮颗粒脱离流线而与滤材颗粒接触的过程就是悬浮颗粒脱离流线而与滤材颗粒接触的过程就是迁移迁

9、移过程过程。在迁移过程中，与物理的或水力学的各种因素有关。在迁移过程中，与物理的或水力学的各种因素有关的作用：拦截作用、惯性作用、扩散作用、沉降作用、水的作用：拦截作用、惯性作用、扩散作用、沉降作用、水力作用。力作用。（2）附着机理）附着机理 由于上述迁移过程而与滤材颗粒接触的悬浮颗粒，不由于上述迁移过程而与滤材颗粒接触的悬浮颗粒，不再从滤材表面脱离，而达到去除水中悬浮颗粒的过程就是再从滤材表面脱离，而达到去除水中悬浮颗粒的过程就是附着过程附着过程。它主要是通过以下几种机理来实现的。絮凝作。它主要是通过以下几种机理来实现的。絮凝作用、范德华引力、水合作用、互相吸附。用、范德华引力、水合作用、互

10、相吸附。（3）脱落机理）脱落机理 当颗粒或颗粒团与过滤介质表面的结合力较弱时，它当颗粒或颗粒团与过滤介质表面的结合力较弱时，它们就会从滤材表面是脱落下来。因此，附着及迁移是可逆们就会从滤材表面是脱落下来。因此，附着及迁移是可逆的。致使颗粒脱落的主要原因是流体对附着的颗粒的剪切的。致使颗粒脱落的主要原因是流体对附着的颗粒的剪切作用及运动的颗粒对附着的颗粒的碰撞。作用及运动的颗粒对附着的颗粒的碰撞。 反冲洗水反冲洗水排水排水排水排水出水出水进水进水EDCBA滤料层滤料层承托层承托层配水系统配水系统水水渠渠3）过滤装置）过滤装置快滤池快滤池快滤池构造示意图快滤池构造示意图滤料及其级配滤料及其级配 常

11、用的过滤介质：常用的过滤介质： 石英砂、无烟煤、大理石、白云石、花岗石，石英砂、无烟煤、大理石、白云石、花岗石，石榴石、磁铁矿和钛铁矿等石榴石、磁铁矿和钛铁矿等 滤料的滤料的级配级配（滤料的粒径分布）（滤料的粒径分布）单一滤料单一滤料多级滤料多级滤料承托层承托层承托层承托层承托层承托层出水出水出水出水出水出水石英砂石英砂石英砂石英砂石英砂石英砂无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤铁磁矿铁磁矿小小大大压力压力滤池滤池 使用核桃壳过滤器处理含油污水是污水处理技术发展的一使用核桃壳过滤器处理含油污水是污水处理技术发展的一种趋势。与石英砂过滤器比较种趋势。与石英砂过滤器比较,有更为突出的优点有更为突出的优点:核桃

12、壳过滤器属于核桃壳过滤器属于轻质滤料过滤器轻质滤料过滤器;这种过滤器的基本结构和这种过滤器的基本结构和过滤原理与石英砂过滤器相同过滤原理与石英砂过滤器相同,区别是作为滤料的核桃壳的密区别是作为滤料的核桃壳的密度较小度较小,一般在一般在1. 2g/cm3 左右左右;由于滤料较石英砂滤料轻由于滤料较石英砂滤料轻,反冲反冲洗时在水流作用下滤层成为沸腾床洗时在水流作用下滤层成为沸腾床,由滤料间隙形成的微孔被由滤料间隙形成的微孔被解除解除,吸附的悬浮物得以脱附。因此吸附的悬浮物得以脱附。因此,这种过滤器属于非固定孔这种过滤器属于非固定孔隙过滤器隙过滤器,反洗再生能力较强反洗再生能力较强,过滤性能稳定过滤

13、性能稳定,适合于中高渗透适合于中高渗透率地层水质要求的采出水过滤。率地层水质要求的采出水过滤。 但目前广泛应用的搅拌式核桃壳过滤器存在以下一些问题但目前广泛应用的搅拌式核桃壳过滤器存在以下一些问题,如反洗压力过高如反洗压力过高,对过滤器内部结构冲击较大对过滤器内部结构冲击较大;滤料反洗不彻底滤料反洗不彻底,使出水水质受到影响使出水水质受到影响,容易出现堵罐和跑料等现象。容易出现堵罐和跑料等现象。核桃壳过滤器处理含油污水核桃壳过滤器处理含油污水泵循环再生式过滤器泵循环再生式过滤器 内循环方式是利用泵将内循环方式是利用泵将核桃壳滤料送入过滤器内的搓洗器中核桃壳滤料送入过滤器内的搓洗器中,直接在过直

14、接在过滤器内完成对滤料的再生处理。该循环方式的滤器内完成对滤料的再生处理。该循环方式的特点特点是反洗再生充分是反洗再生充分,出水出水质量稳定且结构简单质量稳定且结构简单,没有附加的管路和阀件没有附加的管路和阀件,简化了控制系统简化了控制系统,使得设备使得设备的使用、维护方便的使用、维护方便,节省了设备投资。启动循环再生泵节省了设备投资。启动循环再生泵,使得罐内液体经过使得罐内液体经过循环再生泵进入再生器中心喷管对滤床进行喷射循环再生泵进入再生器中心喷管对滤床进行喷射,将滤料翻起将滤料翻起“液化液化”,使使油和杂质与滤料分离。再生器的独特设计可使含油及杂质的滤料在高速油和杂质与滤料分离。再生器的

15、独特设计可使含油及杂质的滤料在高速水流的作用下水流的作用下,从切线方向进入再生器从切线方向进入再生器,在再生器狭小的空间内高速碰撞摩在再生器狭小的空间内高速碰撞摩擦擦,保证介质在无任何化学药剂辅助的情况下达到充分的再生保证介质在无任何化学药剂辅助的情况下达到充分的再生,其内部高能其内部高能流化的水流场可以使溶解物、油与核桃壳高效分离。流化的水流场可以使溶解物、油与核桃壳高效分离。 过滤后的污水经循环再生泵进入中心喷管的油和杂质通过中心滤网过滤后的污水经循环再生泵进入中心喷管的油和杂质通过中心滤网,从从排污口排出排污口排出,而进入中心喷管的滤料而进入中心喷管的滤料,由于中心滤网的截留由于中心滤网

16、的截留,被保留在过滤被保留在过滤器内。再生泵停止工作后器内。再生泵停止工作后,分散的滤料由于重力的作用而沉降聚集成床。分散的滤料由于重力的作用而沉降聚集成床。排除过滤器中的残留污水排除过滤器中的残留污水,并用滤后水冲洗过滤器并用滤后水冲洗过滤器,从而滤床得以恢复。再从而滤床得以恢复。再生过程完成后生过程完成后,过滤器进入正常的过滤过程。过滤器进入正常的过滤过程。泵循环再生式过滤器泵循环再生式过滤器2.2 化学法处理技术与设备化学法处理技术与设备 化学法处理技术：化学法处理技术：利用化学反应原理及方法分离废利用化学反应原理及方法分离废水中的污染物，或改变其性质，使之无害化的处理水中的污染物，或改

17、变其性质，使之无害化的处理方法。方法。 处理对象：处理对象：可溶解的无机物可溶解的无机物 难以生物降解的有机物难以生物降解的有机物 胶体物质胶体物质 化学法处理技术包括化学法处理技术包括中和、混凝、氧化还原法中和、混凝、氧化还原法等。等。 2.2.1 中和法及其装置中和法及其装置1）中和原理）中和原理 HOHH2O2）中和方法）中和方法酸碱废水相互中和酸碱废水相互中和投药中和投药中和过滤中和过滤中和u酸碱废水相互中和法及设备酸碱废水相互中和法及设备 若酸、碱废水均为均匀排出，且所含酸碱能相互平若酸、碱废水均为均匀排出，且所含酸碱能相互平 衡，可直接在管道内混合反应，不需设中和池。衡，可直接在管

18、道内混合反应，不需设中和池。 若排出的酸碱浓度和流量经常波动变化，则应设置中若排出的酸碱浓度和流量经常波动变化，则应设置中 和池以进行中和反应；和池以进行中和反应； 如果废水本身的酸、碱含量很难平衡，往往还需要补如果废水本身的酸、碱含量很难平衡，往往还需要补 加中和剂；加中和剂； 当出水水质要求很高，或废水中含有其他杂质或重金当出水水质要求很高，或废水中含有其他杂质或重金 属离子时，连续流无法保证出水水质，较稳妥可靠属离子时，连续流无法保证出水水质，较稳妥可靠 的方法是采用间歇式中和池。的方法是采用间歇式中和池。u投药中和法及设备投药中和法及设备 常用药剂常用药剂酸性废水的处理酸性废水的处理石

19、灰石灰石灰石石灰石苛性钠苛性钠苏打苏打碱性废渣碱性废渣废碱液废碱液碱性废水的处理碱性废水的处理含酸废水含酸废水酸酸酸性废气酸性废气u投药中和法及设备投药中和法及设备 工艺过程及设备工艺过程及设备 混合混合 反应池反应池沉淀池沉淀池脱水或干化床脱水或干化床酸（碱）性废水投药中和流程酸（碱）性废水投药中和流程 投药投药出水出水酸（碱）性废水酸（碱）性废水搅拌搅拌出渣出渣中和剂中和剂制备制备u过滤中和法及设备过滤中和法及设备 过滤中和法：过滤中和法： 将酸性废水通过反应器中具有中和能力的碱性滤料层，将酸性废水通过反应器中具有中和能力的碱性滤料层，在过滤的同时达到中和的目的。在过滤的同时达到中和的目的

20、。 该法适用于处理：该法适用于处理：1）较清洁的、低浓度的酸性废水；）较清洁的、低浓度的酸性废水；2）生成易溶盐的酸性废水。）生成易溶盐的酸性废水。 常用滤料常用滤料常用碱性滤料常用碱性滤料石灰石石灰石（CaCO3） 大理石大理石（CaCO3） 白云石白云石（MgCO3CaCO3） u过滤中和法常用设备过滤中和法常用设备固定床中和滤池固定床中和滤池a.升流式升流式 b.下降式下降式固定床中和反应器固定床中和反应器1.穿孔底板穿孔底板 2.配水管配水管 3.滤料滤料 4.集水槽集水槽u过滤中和法常用设备过滤中和法常用设备升流膨胀式中和滤池升流膨胀式中和滤池升流膨胀式中和滤池示意图升流膨胀式中和滤

21、池示意图 变速升流膨胀式中和滤池变速升流膨胀式中和滤池 1出水；出水；2进水管进水管80；3穿孔底板穿孔底板 2.2.2 氧化还原法及其装置氧化还原法及其装置v氧化还原法：氧化还原法： 利用氧化还原反应将废水中的有害物质转化为不溶利用氧化还原反应将废水中的有害物质转化为不溶解的或无毒的新物质，达到无害化的目的。解的或无毒的新物质，达到无害化的目的。 v处理对象：处理对象：氧化法氧化法 有机污染物（如色、嗅、味、有机污染物（如色、嗅、味、COD） 还原性无机离子（如还原性无机离子（如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等）等）还原法还原法 废水中的重金属离子（如汞、镉、铜、铬、镍等）废水中的重金属

22、离子（如汞、镉、铜、铬、镍等）v方法分类：方法分类： 药剂法药剂法 光化学法光化学法 电化学法电化学法 药剂氧化药剂氧化空气、空气、臭氧臭氧、次氯酸钠、高锰酸钾、次氯酸钠、高锰酸钾药剂还原药剂还原活泼金属置换活泼金属置换 1）臭氧氧化原理）臭氧氧化原理 臭氧是由三个氧原子组成的氧的同素异构体。通臭氧是由三个氧原子组成的氧的同素异构体。通常为淡蓝色气体，高压下可变成深褐色液体。臭氧常为淡蓝色气体，高压下可变成深褐色液体。臭氧在化学上极不稳定，易分解，其反应式为：在化学上极不稳定，易分解，其反应式为： 臭氧在空气中的分解速度随温度升高而加快，臭氧在空气中的分解速度随温度升高而加快，在在270时立即

23、分解。分解时放出的时立即分解。分解时放出的初生态氧初生态氧O，很快就能和被氧化的物质起反应，所以臭氧是一种很快就能和被氧化的物质起反应，所以臭氧是一种很强的氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及很强的氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高锰酸盐等常用的氧化剂都高。臭氧在纯水中的分高锰酸盐等常用的氧化剂都高。臭氧在纯水中的分解速度比在空气中快得多。解速度比在空气中快得多。kJOO5 .1422323臭氧与水中有机物反应机理臭氧与水中有机物反应机理 D反应反应直接反应直接反应直接氧化有机物、微生物等，可直接氧化有机物、微生物等，可产生直接氧化产物，反应速度慢，产生直接氧化产物，反应速度慢，有选择

24、性有选择性R反应反应间接反应间接反应 2）臭氧氧化特点）臭氧氧化特点 臭氧可使废水中的污染物氧化分解，常用于降臭氧可使废水中的污染物氧化分解，常用于降低低BOD、COD，脱色、除臭、除味，杀菌、杀藻，脱色、除臭、除味，杀菌、杀藻，除铁、锰、氰、酚等。臭氧氧化的优点是氧化能除铁、锰、氰、酚等。臭氧氧化的优点是氧化能力强；处理后废水中的臭氧易分解，力强；处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次不产生二次污染污染；制备臭氧用的空气和电不必贮存和运输，；制备臭氧用的空气和电不必贮存和运输，操作管理也较方便；处理过程中一般不产生污泥。操作管理也较方便；处理过程中一般不产生污泥。其缺点是造价和处理成本高。其缺

25、点是造价和处理成本高。3）主要设备）主要设备 臭氧发生器臭氧发生器 无声放电法制备臭氧无声放电法制备臭氧 管式（卧式）臭氧发生器管式（卧式）臭氧发生器1空气或氧气进口；空气或氧气进口；2臭氧出口；臭氧出口；3冷却水进口；冷却水进口；4冷却水出口；冷却水出口；5不锈钢管；不锈钢管；6放电间隙；放电间隙；7玻璃管；玻璃管；8变压器变压器 臭氧接触反应设备臭氧接触反应设备 多孔扩散板式鼓泡塔、填料塔、喷雾塔多孔扩散板式鼓泡塔、填料塔、喷雾塔1出水；出水；2布水器；布水器；3尾气；尾气；4尾气分解罐；尾气分解罐；5进水；进水；6微孔扩散板；微孔扩散板；7臭氧化气臭氧化气1臭氧化空气；臭氧化空气；2、3

26、、5、6废水；废水；4尾气尾气1尾气；尾气；2泡沫分离器；泡沫分离器；3进水；进水；4填料；填料；5支撑板；支撑板；6臭氧化空气；臭氧化空气；7出水出水 臭氧接触反应设备臭氧接触反应设备 塔板式反应器（筛板塔和泡罩塔）塔板式反应器（筛板塔和泡罩塔）(a)1尾气；尾气；2进水；进水；3塔板；塔板；4堰；堰；5降液管；降液管；6进气；进气；7出水；出水；(b)1塔板；塔板；2外壳；外壳；3、5液流；液流；4气流；气流；6液流堰；液流堰；7外壳；外壳；8将液管；将液管；(c)1升气管；升气管；2泡罩；泡罩；3、5液流；液流；4气流；气流； 6液流堰；液流堰；7外壳；外壳；8将液管；将液管；9塔板塔板

27、电化学污水处理技术的基本原理是使污染物在电电化学污水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学转化，即极上发生直接电化学反应或间接电化学转化，即直接电解和间接电解。直接电解和间接电解。 直接电解直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原是指污染物在电极上直接被氧化或还原 而从污水中去除。直接电解可分为阳极过程和阴极而从污水中去除。直接电解可分为阳极过程和阴极过程。阳极过程就是污染物在阳极表面过程。阳极过程就是污染物在阳极表面而转化而转化成毒性较小的物质或易生物降解的物质，甚至发生成毒性较小的物质或易生物降解的物质，甚至发生有机物无机化，从而达到削减、去除污染物的目的。有

28、机物无机化，从而达到削减、去除污染物的目的。阴极过程就是污染物在阴极表面阴极过程就是污染物在阴极表面而得以去除，而得以去除，主要用于卤代烃的还原脱卤和重金属的回收。主要用于卤代烃的还原脱卤和重金属的回收。 4）电化学污水处理技术）电化学污水处理技术间接电解间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性更小的为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性更小的物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程是指氧化还原物在电解过程中可电化学再逆过程是指氧化还原物在电解过程中可电化学再生和循环使用。不可逆过程是指利用不可逆电化生和循环使用。不可逆过程是指利用不可逆电化学反应产生的物质，如具有强氧化性的氯酸盐、学反应产生的物质，如具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、次氯酸盐、H2O2和和O3等氧化有机物的过程，还可等氧化有机物的过程，还可以利用电化学反应产生强氧化性的中间体，以利用电化学反应产生强氧化性的中间体， 包括包括溶剂化电子、溶剂化电子、HO、HO2、O2-等自由基。等自由基