化工废水处理教案

1、学习情境五 化工生产环境保护与清洁生产任务1：化工三废的处理化工废水的处理【案例引入】11·22青岛输油管道爆炸事件2013年11月22日凌晨3点，位于黄岛区秦皇岛路与斋堂岛路交汇处，中石化输油储运公司潍坊分公司输油管线破裂，事故发现后，约3点15分关闭输油，斋堂岛街约1000平方米路面被原油污染，部分原油沿着雨水管线进入胶州湾，海面过油面积约3000平方米。黄岛区立即组织在海面布设两道围油栏。处置过程中，当日上午10点30分许，黄岛区沿海河路和斋堂岛路交汇处发生爆燃，同时在入海口被油污染海面上发生爆燃。山东省青岛市“11·22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸特别重大事故认定为

2、责任事故，事故共造成62人遇难，136人受伤，直接经济损失7.5亿元。12014年1月9日，国务院对山东省青岛市2013年“11·22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸特别重大事故调查处理报告作出批复，同意国务院事故调查组的调查处理结果，认定是一起特别重大责任事故；同意对事故有关责任单位和责任人的处理建议，对48名责任人分别给予纪律处分，对涉嫌犯罪的15名责任人移送司法机关依法追究法律责任。化学工业是一个多行业、多品种的工业部门，包括化学矿山、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、感光材料等。化工废水是从每一

3、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)。 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。 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。由于反应条件和原料纯度的影响，任何反应都有一个转化率问题。一般的反应转化率只达到70%80%。未反应的原料虽然可以经分离或提纯后再使用，但在循环使用过

4、程中，由于杂质越积越多，积累到一定程度，就会妨碍反应的正常进行，如发生催化剂中毒现象。这种残余的浓度低且成分不纯的物料常常以废水形式排放出来。 (3)化学反应中副反应过程生成的废水。化工生产中，在进行主反应的同时，经常伴随着一些副反应，产生了副产物。这些副产物一般可回收利用。在某些情况下，如数量不大，成分比较复杂，分离比较困难，分离效率也不高，回收经济不合算等等，常不回收利用而作为废水排放。 (4)冷却水。化工生产常在高温下进行，因此，需要对成品或半成品进行冷却。采用水冷时，就排放冷却水。若采用冷却水与反应物料直接接触的直接冷却方式，则不可避免地排出含有物料的废水。 (5)一些特定生产过程排放

5、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，机泵冷却水5日水封排水等。 (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。二、化工废水分类 化学工业废水按成分可分为三大类：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，则有含氧废水、含酚废水

6、、含硫废水、含氟废水、含铬废水、含有机磷化合物废水、含有机物废水等。 三、化工废水的特点 化工废水是在化工生产过程中所排出的废水，其成分主要决定于生产过程中采用的原料以及应用的工艺。化工废水又可分为生产污水和生产废水。所谓的生产废水是指较为清洁，不经处理即可排放或因用的化工废水（例如化工生产中的冷凝水）。而那些污染较为严重，需经过处理后方可排放的化工废水就称之为生产污水。 化工废水的污染特点有以下几个方面。 (1)有毒性和刺激性 化工废水中含有许多污染物，有些是有毒或剧毒的物质，如氰、 酚、砷、汞、镉和铅等，这些物质在一定浓度下，大多对生物和微生物有毒性或剧毒性；有 的物质不易分解，在生物体内

7、长期积累会造成中毒，如六六六、滴滴涕等有机氯化物；有些据称是致癌物质，如多环芳短化合物、芳香族胶以及含氮杂环化合物等，此外，还有一些有刺激性、腐蚀性的物质，如无机酸、碱类等。 (2)生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)都较高 化工废水特别是石油化工生产废水，含有各种有机酸、醇、醛、酮、醚和环氧化物等，其特点是生化需氧量和化学需氧量都较高，有的高达几万毫克每升。这种废水一经排入水体，就会在水中进一步氧化分解， 从而消耗水中大量的溶解氧，直接威胁水生生物的生存。 (3) pH不稳定 化工生产排放的废水，时而呈强酸性，时而呈强碱性， pH很不稳定， 对水生生物、构筑物和农作物都有极大的危害。

8、(4)营养化物质较多 化工生产废水中有的含磷、氮量过高，造成水域富营养化，使水中藻类和微生物大量繁殖，严重时还会形成“赤潮”，造成鱼类窒息而大批死亡。 (5)废水温度较高 由于化学反应常在高温下进行，排出的废水水温较高。这种高温度 水排入水域后，会造成水体的热污染，使水中溶解氧降低，从而破坏水生生物的生存条件。有的鱼类在水温30以上就会死亡。 (6)油污染较为普遍 石油化工废水中 一般都含有油类，不仅危害水生生物的生存， 而且增加了废水处理的复杂性。 (7)恢复比较困难 受化工有害物质污染的水域，即使减少或停止污染物排出，要恢复到水域的原来状态仍需很长时间，特别是对于可以被生物所富集的重金属污

9、染物质，停止排放后仍很难消除污染状态。 化工水污染特点可用如图4-1所示的简图表示。图4-1 化工水污染特点示意图四、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，要进行小试、中试等试验研究。 (一)按作用原理划分 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，按作用原理可分为四大类:物理处

10、理法、化学处理法、物理化学法和生物化学处理法。 1.物理处理法 是通过物理作用，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。根据物理作用的不同，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一种处理单元，使用的处理装置有离心分离机和水旋分离器等，筛滤截流法截留和过滤两种处理单元，前者使用的处理设备是隔栅、筛网，而后者使用的是砂滤池和微孔滤池等。 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

11、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、电渗析和反渗透等。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，成为另一种处理方法，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。 3.物理化学法 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。 4.生物化学处理法 是通过微生物的代谢作用，使废水中

12、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。 (二)按处理程度划分 按处理程度划分，现代废水处理技术可分为一级处理、二级处理和三级处理。 1.一级处理 污水经一级处理后，一般达不到排放标准。所以一般以一级处理为预处理，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，一级处理的常用方法如下。 (1)筛滤法。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

13、泵站的进口处，以防止管道、机械设备以及其他装置的堵塞。格栅的清渣，可常用人工或机械方法，有的是用磨碎机将栅渣磨碎后，再投入格栅下游，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。 (2)沉淀法。沉淀法是通过重力沉降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。 (3)上浮法。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

14、措施去除相对密度稍大于1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。 (4)预曝气法。预曝气法是在污水进入处理构筑物以前，先进行短时间(1020min)的曝气。其作用为：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。 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

15、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，生化需氧量(BOD)也可以去除25%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，二级处理主要方法有如下: (1)活性污泥法。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

16、得到净化。活性污泥法从开创至今已经有90年的历史，目前已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)。 (2)生物膜法。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池、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池为多。近年来，有的国家正在研究和采用化学或物理化学处理法作为二级处理主体工艺，

17、预期这些方法将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。 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，对保护环境起到了一定作用。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，有时需要在二级处理基础上，再进行污水三级处理。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、氮等可溶性无机物。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、氮等，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