第三单元第部分废水处理

1、工业废水与生活污水的处理 1教学目的要求掌握内容：废水处理的概念、 分类及特点； 废水处理 的原则，废水的一级处理、二级处理的基本 原理、方法；熟悉内容：生活污水、医院污水及污泥处理。了解内容：废水的三级处理。2参考资料1 蔡宏道主编. 现代环境卫生学（第四版）. 人民卫生出版 社. 1995年9月 2 王琳，王宝贞编著.饮用水深度处理技术（第一版）.化学 工业出版社，2002年2月3 肖锦主编. 城市污水处理及回用技术（第一版）. 化学工 业出版社.2002年5月4 高吉喜，张林波，潘英姿.编著.21世纪生态发展战略. 贵州科技出版社.2001年8月.5 刘文详，耿世刚，刘金洁，等.编著.水

2、资源危机. 贵州 科技出版社.2001年9月.3作 业1、复习本章节内容2、查阅1篇有关废水处理的文章或1本专著，要 求了解作者、题目、杂志名称、卷、期、页， 或出版社名称、出版年月。 3、预习第五单元“公共场所卫生，家用化学品 和化妆品卫生”。4 讲课方法、要求 1.理清一个思路：废水、工业废水、生活污水的概念及各 自特点，废水、污水及污泥处理的原则要求，处理的基 本方法和基本原理。2.介绍一个背景：可持续发展观，我国可持续发展战略， 清洁生产的概念和要求。3.补充一些细节：基本方法和有关工艺流程、原理。4.要求：教材内容提示重点和要求，主要自学；补充内容 要记笔记，及时复习，预习下次课内容

3、。5一、废水的概念及分类、特点 废水、工业废水、生活污水的概念，及各自特点。6 净水被使用后， 理化性质发生改变，水质受到不同程度污染，称为废水(waste water)，也称为污水(sewage)。分生活污水(domestic sewage，sanitary sewage)和工业废水(industrial waste water）。 71.生活污水： 来源广，水质相似；杂质多，占总量的 0.1%-1%，其余99%以上是水。含大量有机物，占全部悬浮物 ( suspended solid, SS ) 的3/4以上，BOD300-500mg/l，主要包括纤维素、 油脂、肥皂、蛋白质及其分解产物。一

4、般不含毒物。 无机杂质以泥沙、矿物废料及溶解盐类居多。适于微生物繁殖，含大量细菌和病原体。肥效较高。水量水质与季节、居民生活状况、生活习惯(用水量有 关。年排放量约100亿吨，处理率约9%。82.工业废水：成分复杂，变化剧烈，不同工业废水的质和 量有明显差异，主要取决于工业生产的性质、工艺和规 模。年排放量约400-500亿吨，处理率小于30%。若年 排放量达800亿吨时，将使70%的水资源不能使用。冶金、建材、发电：主要含无机物。食品、石化、炼油：主要含有机物。焦化、化工、农药：大量有机物、大量无机物、毒物。 冷却水：温度升高，无化学污染，或轻度污染。 9二、废水处理的主要原则（一）基本原则

5、1.实行清洁生产2.加强污染物的回收利用3.对最终排放的废水进行处理。（二）废水处理的一般原则1.据有关法规、标准及受纳水体情况，经预实验，比较技 术、经济、效益，择优方案。2. 先大块垃圾漂浮物悬浮物胶体物和溶解物。3.含病原体的废水须经消毒合格后方可排放。4.重污染和轻污染分开处理，避免冲击深处理设备。10 Strategy of sustainable development： 背景 sustainable development is development that meets the needs of the present without compromising the abi

6、lity of future generations to meet their needs. Chinas agenda twenty-first White Paper on Chinas Population, Environment and Development in the 21st Century, which sets forth the guiding principles of holistic planning and coordinated development of economy, society, resources and environment. Outli

7、ne: Control population growth; Develop eco-friendly agriculture; Promote clean production processes; Set up sustaining system to promote sustainable aggregate decision and coordinative management. 11Industrial production systems require resources: Materials ( from which products are made ), Energy (

8、 being used to transport and process materials ), Water and Air. 清洁生产（ clean production ） 将综合预防污染的环境策略持续应用于生产过程和产品中，减少对人类和环境的风险。是工业实现可持续发展的重要手段。包括清洁能源、清洁生产过程和清洁产品。 要求节约能源、节约原材料，淘汰有毒原材料，在离开生产过程之前，减少排放物和废物的数量和毒性，减少整个生产过程对人类和环境的影响。12 主要手段是绿色设计、生态工艺。 设计时考虑产品的性能、质量、成本和对废旧产品的回收处理；生产时考虑节约能源、用水、原料或使用替代品，中间废

9、弃物能回收利用，终末废弃物对自然界无害或容易分解，对生产者、使用者无害等。 实行清洁生产就实行污染源头预防，而不是在污染发生之后进行治理（末端处理）。13 加强废水中污染物的回收利用 铁氧体法处理电镀含铬废水(含三氧化铬100mg/l） 1M3 生成0.6Kg铬铁氧体制造各种磁性元件 防止二次污染； 印染业漂炼工段废碱液浓缩回收再使用； 影片洗印（含银）、制版印刷（含锌）的回收； 上海一家化工原料利用商店，将全市含酸废水回收、 调度、重复使用，根据含酸浓度、杂质含量及用户 要求，调度能用废酸液的单位使用废酸液，不再供 应新酸 50个工厂的废酸液可供200个工厂使用。14三、废水处理的基本方法（

10、概况） 按作用原理划分：物理法、化学法、物理化学法、生物法。 按处理程度划分：一级处理、二级处理、三级处理。 15（1）物理法：分离和去除大块垃圾、悬浮固体。 利用筛滤截留、水质调节、重力分离（沉淀）、除 油（压力浮选）等。 （2）化学法：用化学反应作用分离、回收废水中处于各 种形态的污染物质。利用酸碱中和、混凝沉淀、氧 化还原、化学消毒等。（3）物理化学法：用物理和化学的综合作用净化废水， 常由二者组成处理系统。使用浮选、吹脱、结晶、 吸附、电解、电渗析、离子交换、反渗透、超过滤等。（4）生物法：用微生物代谢作用，使溶解及胶体状态的 有机物转为稳定、无害的物质。 分有氧氧化和厌氧还原（酵解）

11、两类。16一级处理：包含物理作用和一般化学作用。去除漂浮物和部分悬浮物，调节废水pH 。悬浮固体去除约70-80%，BOD去除约30%，达不到排放标准，一般作为预处理。 主要的作用有：筛滤、水质水量调节、沉淀、上浮、预曝气（10-20分钟）。调节池有调节水量、水质（pH）作用，还有预曝气作用。17二级处理：即生物处理，去除大量有机物。BOD去除75-95%， 出水浓度20mg/l-30mg/l，一般可排放。（1）好氧处理（原理即BOD概念）活性污泥法：传统法、阶段曝气法、渐减曝气法、生 物吸附法、延时曝气法、完全混合法等。生物膜法：普通生物滤池、生物滤塔、生物转盘、生 物接触氧化、生物流化床等

12、。自然生物处理法：氧化塘（好氧塘、兼性好氧塘、厌 氧塘、曝气塘）、土地处理（灌溉、渗滤、漫流、毛细 管净化等）。（2）厌氧处理：即生物还原处理法，主要用于处理高浓度有机废水和污泥，主要构筑物是消化池，或沼气池、三格化粪发酵池。18好氧处理与厌氧处理的区别19三级处理： 即高级处理、深度处理。进一步去除二级处理未能去除的污染物。如未能降解的有机物、可溶性无机物以及氮、磷等。 二级处理中的单一方法， 常不能去除废水中的氮、磷元素，需要用几种方法组合。此外，水体富营养化的关键在于流入水体的营养盐负荷量，其中，磷的作用远大于氮的作用。 关于深度处理废水中的氮、磷，将做补充介绍。现状及问题。 20 20

13、00年底，全国已建成城市污水处理厂427座，其中二级处理厂282座，二级处理率约15%。 目前主要问题： l资金短缺，致使一些处理厂不能正常运转； l二次污染，臭气、污泥污染周遍环境； l再生水排放不合理，并入城市污水中，影响水资源利用 l工艺落后，不能有效治理氮、磷污染。21四、废水处理的方法及工作流程 （一）一级处理1.格栅：筛滤去除大块垃圾、漂浮物。2.调节池：废水储存、调节水量；废水中酸碱发生中和 反应、氧化还原反应，调节废水水质；进行预曝气； 添加混凝剂，进行初步沉淀等。3.浮选池：通过鼓气法、加压后常压释放法、离心分离 沉淀等，去除油脂、细小羽毛等。 22溶气罐浮选池混凝剂：细小纤

14、毛 易于粘附于气泡上空气压入废水，充分停留、混合中和池 （加混凝剂）加压水泵 （3-4个大气压）排气阀减气阀上浮纤毛压力溶气气浮流程示意图23污水粗格栅细格栅沉砂池沉淀池 格栅：去除粗、细垃圾 沉砂池：重力作用去除大于0.2mm的砂粒沉淀池：继续将砂水彻底分离，较大的悬浮物沉淀 沉淀是一种应用最广泛的利用重力进行固液分离的过程，在含悬浮物高的城市污水处理中得到普遍的应用。 24进水出水隔板导管配水池俯视图剖面图对角线型水量调节池示意图25 （二）生物处理1.普通活性污泥法（activated sludge process）初沉池曝气池二沉池废水出水回流污泥剩余污泥 普通活性污泥法工作流程26优

15、点：BOD和SS去除率高，可达90%95%，适于处理要求高、 水质稳的废水。缺点：对水质变化适应差；实际需氧前大后小，使前段氧少、后 段氧余；曝气池容积负荷低、占地面积大、基建费高。改进： 阶段曝气：克服前段氧少、后段氧余缺点，曝气池容积减少30%。 完全混合：承受冲击负荷强，适应工业废水特点，可处理高浓度 有机废水；污泥负荷高，需氧均匀，动力省；但连续 出水时，水质不理想、污泥膨胀。 延时曝气：低负荷运行，池容积大，耗时长，积污水和污泥处理 于一体，污泥氧化彻底，脱水迅速、无臭、水质稳定， 受低温影响小。但池容积大、曝气量大，部分污泥老 化。适于处理要求高、不便于污泥处理的小城镇污水 和工业

16、废水。27初沉池二沉池生物滤池出水废水生物膜法工作流程2.生物膜法28优点生物膜对水质、水量变化适应性强，稳定性好；无污泥膨胀，运转管理方便；生物膜中生物相丰富，生物种群呈一定分布； 有高营养级别微生物存在，产能多，剩余污泥少；自然通风供氧，省能耗。缺点运行灵活性差，难以人为控制；载体比表面积小，设备容积负荷小，空间效率低；处理效率差，BOD去除率约80%左右，出水BOD 28mg/l（活性污泥法BOD 90%，出水14mg/l）。 29 2.1 生物滤塔 又称滤式生物池，相当于几个滤池重叠，呈塔形，高422米，BOD负荷高，净化率也较高。一次投资较大，但经常运转费用较低。l分层，适应废水沿程

17、水质变化，可提高废水中有毒物 质的容许浓度，且占地少；l滤料厚，水流大，通风好，氧化能力高，适应废水冲 击负荷；l水力负荷过大时处理效率低，BOD去除约60%85%。l适合处理含氰、酚、睛、醛等有毒污水，效果好，出 水符合要求。30滤料滤料滤料进水沉淀池观察窗出水生物滤塔示意图31 2.2 生物转盘 又称转盘式生物滤池，转盘运动时交替地与废水和空气接触，盘上附着的微生物使废水净化。 无滤料堵塞，生物膜与废水接触时间长而均匀，盘面利用率高，易控制，无沟流；处理负荷高于滤塔，充氧好；多层布置的占地与滤塔同，能耗低。 无污泥回流，无污泥膨胀；剩余污泥量小，污泥颗粒大，含水低，沉淀快，易分离脱水、干化

18、。 盘材贵，投资大。处理有毒挥发性废水时，空气污染重；转盘性能受环境气温影响大。 适于小规模的废水处理。32剖面A-A双轴多级生物转盘AA进水出水生物转盘示意图33 2.3 生物接触氧化法 又称浸没曝气式生物滤池，具生物滤池和活性污泥法的特征。微生物栖息在填料上，不需回流污泥，不产生污泥膨胀，耐冲击负荷，但填料价格昂贵且易堵塞。(1) 微生物浓度高，处理效率高；(2)生物膜内微生物种类、数量多，呈一稳定的生态系统；(3)氧利用率高（10%）；(4)比生物膜法能耗高（增加了人工曝气），投资较高；(5)布气、布水不易均匀，填料易堵塞。 用维纶软性纤维填料可避免堵塞，且价廉、耐用、加工方便。34滤料

19、空气进水出水分流式接触氧化池示意图35 2.4 生物流化床法 粒径小于1mm的砂、焦碳、活性炭等为载体，通过脉冲进水，污水自下而上经过载体， 使滤料呈流动状态（流化），然后，滤料自身缓慢落下，再次接触污水。 比表面积巨大，可达2000 3000M2/M3，污泥浓度达10g 40g/l（是普通活性污泥法的1020倍)。 16分钟内使普通污水BOD去除率达93%。 36 3.1 几种氧化塘的特征参数 好氧塘 兼性塘 厌氧塘 曝气塘水深(米） 0.5 12.5 2.54 24.5水力停留 时间（h） 26 730 3050 210有机负荷 (gBOD/M2日）1020 1540 30100 2030

20、BOD去处率 （%） 8595 7990 5080 7585BOD降解方式 耗氧 耗氧 厌氧 耗氧污泥分解方式 无 厌氧 厌氧 耗或厌氧光合作用 有 有 无 无藻类浓度 （mg/L） 10200 1050 0 037 氧化塘处理废水的特点优点：利用自然供氧，运行费用低，构造简单。缺点：气温、日照对净化能力影响大，占地面积大。 可联合应用厌、好氧塘(厌氧塘处理后，再经氧化塘处理),在塘中养鱼，可减少蚊蝇孳生。 38 3.2 废水的土地处理 利用土壤微生物和植物根系对污染物的综合协同作用来处理工业废水，循环利用废水中的营养物质和水，促进农作物、牧草或树木生长繁殖的工程系统。既支援农业，也净化废水，

21、还解决干旱缺水的农田用水问题。意义重大。 城市污水中工业废水比重过大时pH值、盐份、有毒有害物会影响农作物生长、破坏土壤结构、损害农作物质量和产量。此外，污灌区有臭气、蚊蝇孳生等问题，易引起疾病传播。故，应与居住区保持一定距离，采取多植树、建立卫生防疫地带等措施。39 了解内容A.慢速渗滤系统，即污水灌溉农田系统( slow land treatment systems，sewage irrigation systems）：适用于土壤渗水 性能良好的土壤和砂质土壤及蒸发量小、气候湿润的地区。B.快速渗滤系统（ rapid infiltration systems）：适用于透水 性非常好的土壤，

22、废水灌至土壤表面很快渗下进入地下水，以 补给地下水和废水再生回用为主要目的，对去除悬浮物、有机 物、磷及重金属有效。C.地表慢流系统（慢灌系统）（overland flow systems，flood irrigation systems)：适于透水性差的土壤和有坡度的田块。40D.湿地系统和地下灌溉系统 l湿地系统（wetland systems)： 利用低洼湿地和沼 泽地对废水处理，兼有改善当地水生态环境作用。通 过土壤渗滤作用，建立起水生生物生态系统，对悬浮 物、有机污染物、植物营养素进行净化，形成平衡的 水生生态系统。 l地下灌溉系统(subsurface infiltration s

23、ystems)： 仅限于小水量污水，通过城市独立污水系统经化粪池 处理后，将污水渗入地下，经土壤渗滤和微生物吸附、 降解作用，使污水净化。 41 4.厌氧生物化学法 对于高浓度有机废水及污泥，不宜直接采用好氧生物法处理，而用厌氧消化法预处理。在厌氧条件下，由兼性菌和厌氧菌分解有机物，产物主要是甲烷，可燃烧。副产物有硫化氢、臭气大，有硫化铁、呈黑色。废水停留时间长，设备容积要求大。 主要构筑物是厌氧消化池。 42调节池抽气厌氧消化池废水贮存沉淀应用污泥干化厌氧生物化学法工作流程43水封倒粪口轮流入粪口出粪渣口混凝土池顶第一池 (A)第三池 (C)第二池(B)设计要点：A池容纳10天以上产粪量，B

24、池容纳2天以上，C池容纳20-30天以上。使用要点：掏粪频率不能太快，每1-2月一次为宜。高40-50厘米，开口 20厘米三格式化粪池示意图44优点 了解内容适于高浓度废水和好氧难降解的有机废水。(好氧:中、低浓度) 能耗低：为ASP的1/10 。负荷高：好氧24KgBOD/M3d，厌氧210，可高达50。剩余污泥少：易浓缩、易脱水，污泥量为ASP的5%20%。 N、P需要少：好氧BOD:N:P为100:5:1，厌氧100:2.5:0.5， 对N、P缺乏的工业废水需投加的营养盐少。有一定杀菌作用（废水、污泥中的寄生虫卵、细菌、病毒等）。生产灵活、适应性强：可季节性、间歇性运转。可产生有价值的副

25、产物：如沼气。 缺点厌氧微生物生长繁殖慢，设备启动、处理时间长。出水水质达不到排放标准，需进一步好氧处理。操作控制因素比较复杂。45厌氧消化池特点 密闭、无氧，废水经贮存槽入池，在一定反应温度下，厌氧消化，所产甲烷由顶部集气罩输出，作燃料或化工原料。进出料呈间歇性，贮存气设备既平衡产气和用气，也平衡池内压力，防止出料时形成负压吸入空气，从而破坏无氧环境。厌氧消化池原理 在微生物作用下通过液化、酸性发酵和碱性发酵三个阶段后产生沼气的过程。 46影响因素：温度：中温甲烷菌(3035)，高温甲烷菌(50 55)，后者消化时间短、产气高，寄生虫卵杀灭率 90%。耗热，管理及保温费用高。污泥投配：生活污

26、泥过多，有机酸积累，pH下降， 消化不完全，产气少；太少，消化完全，产气高，利 用率低，基建费用高。 酸碱度：产气pH 6.87.2之间，产酸pH 4.58 之间。维持平衡，pH 在6.57.5之间。 搅拌：搅拌装置，消化率高，时间短。 碳、氮比：影响pH，C:N=1020:1较好。粪便多 则氮高、碳少，须投加杂草、秸杆，增加产气量。 有毒物质：严控工业废水比例。重金属和某些阴离 子可使甲烷菌的酶活性变化、沉淀，影响甲烷生产。47化粪池接触消毒池定量调节池效果：BOD降低2040%，悬浮物降低4070%。 适用：排入城市下水道、非饮用水源水体、非直接灌溉用水的沟渠。污水洗衣、化验、门诊等污水消

27、毒排放污泥医院污水处理（一级处理消毒）48医院污水处理（二级处理消毒）初沉池生物处理构筑物二沉池接触消毒池废水污泥消毒排放堆放或合理利用污泥49效果：BOD下降超过60%适用：可排入饮用水源、渔业养殖场、重要风 景区、游泳场等水体，或用于污水水质 差、受纳水体自净能力下降，而排放要 求又高的情况。 50 医院废水中放射性核素的特殊处理 浓度高、半衰期长的常储存于容器内（自然衰变)。如医院同位素室用过的注射器及多余剂量的放射性同位素均按此处理。 浓度低、半衰期短的排入地下储存衰变池一定时间（该核素的10个半衰期)，自然衰变，当降低到国家排放管理限值时排放。 储存、衰变池一般分为两种型式：间歇式和

28、连续式。511.间歇式衰变池 了解 分为2-5格 ( 分格越多, 总设计容积就越小 )。含放射性同位素的污水一般呈酸性，储存池、管道、闸阀等均应防酸处理或用耐酸材料。储存池经严格防水处理，不渗不漏。该法设备简单、管理方便、安全可靠，但储存池容积大、占地多，仅适于少量放射性污水的处理。 2.连续流动式衰变池 常设计为推流式，池内设置导流墙，废水从一端进入，经过缓慢流动至出水口排出，池内废水呈推流状态，尽量减少短路。总体积较小，操作简单，基本不需管理。52污泥处理 污泥是污水处理的副产品，也是必然产物。在城市污水和工业废水处理过程中，产生很多沉淀物与漂浮物。污泥的成分非常复杂，若不加妥善处理，就会

29、造成二次污染。所以污泥在排入环境之前必须进行处理，使有毒物质得到及时处理，有用物质得到充分利用。（1）脱水与干化：是当前污泥处理方法中较为主要的方法。包括自然干化、机械脱水。53（2）消化厌氧消化： 将污泥置于密闭消化池，厌氧微生 物使有机物分解、稳定，称为发酵。 最终产物是沼气 (消化池又称沼气池 )，可用作燃料和作为制造CCL4等化工产品的原料。 适于大型污水厂污泥量大，回收沼气量多的情况。54好氧消化：在污泥处理系统中曝气供氧，好氧 和兼氧微生物分解可降解的有机成 分及细胞原生质，并从中获得能量。 适于小型污水厂污泥量不大、回收沼气量少的场合。污泥受工业废水影响、厌氧消化有困难时，也可采

30、用好氧消化法。最终处理：污泥脱水后，可进行干燥处理或加 以焚烧以进一步降低其含水率。55 废水中的生物脱氮与除磷 补充1、来源 城市污水中的氮、磷主要来自生活污水及部分含氮、磷的工业废水。 生活污水中，有机氮占总氮含量的60%，主要有蛋白氮、多肽、氨基酸、尿素等，主要来源于生活污水和农业废弃物（植物秸杆、牲畜粪便等）和某些工业废水（羊毛加工、制革、印染、食品加工等），经微生物分解后转为无机氮。 无机氮是氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。部分来自有机氮分解，部分来自施用氮肥的农田排水、地表径流和某些工业废水（炼焦、化肥厂等）。56 废水中常见的磷有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。生活污水中磷含量一般在10 mg/l15mg/l，70%可溶。传统二级处理出水中有90%左右以磷酸盐形式存在。 磷在生物处理过程中化合价不变。 572、危害(1)过量氮、磷导致水体富营养化(2)氨氮消耗溶解氧(3)增加水处理成本(4)氮化合物对人和生物有害。亚硝酸盐超过1mg/l，水生生物血氧结合力下降；3mg/l，可在2496h内使金鱼、鳊鱼死亡；亚硝酸氮与胺作用生成亚硝胺，有三致作用；硝酸盐10mg/l，转化为亚