化工废水处理技术课件

1、化工安全生产与环保技术第十章 化工废水处理技术 化学工程与工艺专业第一节 化工废水概况一、化工废水的特征化学工业包括有机化工和无机化工两大类，化工产品多种多样，成分复杂，排出的废水也多种多样。多数有剧毒，不易净化，在生物体内有一定的积累作用，易使水质恶化。有机化工废水则成分多样，包括合成橡胶、合成塑料、人造纤维、合成染料、油漆涂料、制药等过程中排放的废水，具有强烈耗氧的性质，毒性较强，且由于多数是人工会成的有机化合物，因此污染性很强，不易分解。化工废水的基本特征为：（1）水质成分复杂，副产物多，反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，增加了废水的处理难度；（2）废水中污染物含量高，这是由于原

2、料反应不完全和原料、或生产中使用的大量溶剂介质进入了废水体系所引起的；（3）有毒有害物质多，精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等；（4）生物难降解物质多，可生化性差；（5）废水色度高。第二节 化工废水处理技术一、12万吨/年有机硅项目生产废水治理工程案例（二）系统理论的发展美籍奥地利理论生物学家贝塔朗菲创立的。1932年提出“开放系统理论”，揭示出了系统论的思想。1937年进一步提出了一般系统论原理，奠定了这门科学的理论基础。1968年贝塔朗菲发表了一般系统理论基础、发展和应用的专著，确立了他在这门科学领域的学术地位，

3、该书被公认为是本学科的代表作。一、概述（一）系统的分类1、按人类对系统是否施加影响分类 自然系统和人为系统2、按系统与环境的关系分类 开放系统和闭合系统3、按组成系统的内容和要素的性质分类 实体系统和概念系统4、按系统状态是否随时间推移而变化分类 动态系统和静态系统二、一般系统理论的内容（二）系统的基本特征1、目的性2、相关性3、动态性 4、层次性5、整体性二、一般系统理论的内容（三）系统的结构与功能1.系统的结构与功能是辩证的统一2.结构与功能的界限是相对的、可变的3.任何系统的功能都可概括为“对环境作出反应”二、一般系统理论的内容(一)用系统的观点看待人1、人是一个自然、开放、动态的系统2

4、、人是具有主观能动性的系统三、一般系统理论与护理(二)用系统的观点看待护理1、护理是一个具有复杂结构的系统2、护理是一个开放系统3、护理系统是一个动态的系统4、护理系统是一个具有决策与反馈功能的系统三、一般系统理论与护理一、概述二、需要层次理论的内容三、需要层次理论与护理第二节 需要层次理论（一）需要的概念 需要(need)是主体对自身生存和发展的一切条件的依赖、指向和需求。需要是个体活动的基本动力，是个体行为动力的重要源泉。 为了维持生命和保持健康，所有人都必须满足其基本需要。一、概述（二）需要的特征1、需要的对象性2、需要的发展性3、需要的无限性4、需要的独特性5、需要的历史制约性 一、概

5、述（一）人的基本需要层次1、生理需要2、安全需要3、爱和归属的需要4、尊重的需要5、自我实现的需要 二、需要层次理论的内容（一）有机硅废水的主要成分 有机硅生产过程产生的氯甲烷合成单元废水、二甲化合物水解和裂解及环体蒸馏废水中含有大量的AOX（Absorbable Organic Halogen，可吸收有机卤素）、COD、Zn2、盐分、硅醇、硅醚等污染物，具有组份复杂、盐分高、毒性大的特征。考虑到高浓度无机盐对微生物生长的强烈抑制性，重金属、AOX的毒性，而聚硅氧烷由于具有硅-氧-硅结构，化学性质非常稳定，耐热、耐水、耐氧化，需要针对性的采取预处理措施。依据公司提供的水质资料，甲基单体合成废水

6、中HCl含量在1%3%，考虑中和后，废水中的NaCl含量将整体增加约14400 mg/L（废水中HCl以3%计），后续的生化工艺无法进行，为此，该部分废水必须做除盐处理。由于以上几种废水均具有盐分和有机物浓度较高的特征，采用三效蒸发器蒸发浓缩处理后废水中的盐分、重金属和硅氧烷基本被去除，出水中仅含AOX和其它低沸点物质。车间地面冲洗废水和设备冲洗废水CODcr浓度高，废水中含有少量的聚硅氧烷、AOX及重金属等物质，对微生物有强烈抑制作用的污染物，需要进行预处理后才可进入后续生化系统。（二）公司提供的废水水质、水量如下表所示公司要求，废水经过处理后达到废水综合排放标准，出水水质标准如下表中所列数

7、据（三）废水处理工艺1、处理工艺选择根据有机硅废水的水质特点，结合公司在该类废水处理方面的工程经验，经过多方考虑，拟采用“预处理+生化处理”的方式处理本工程废水预处理选用下列工艺： 蒸发浓缩脉冲电凝氧化反应生化处理 经过预处理后废水采用生化法处理，处理流程如下：脉冲厌氧M-UNITANK缺氧池MBR在确定具体的废水处理工艺路线时，我们着重介绍一下高压脉冲电凝、脉冲厌氧、M-UNITANK和MBR四个工艺的概况：（1）高压脉冲电凝法高压脉冲电凝法改变了传统电凝设备使用的低电压、大电流的直流电源方式，而采用高电压、小电流的脉冲电源，使设备的除污能力增强，电耗和铁耗显著下降，不仅如此，改进后的高压脉

8、冲电凝器比传统电凝设备更加安全可靠。高压脉冲电凝器借助外加高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，经单一电凝设备即可对废水中的有机或无机物进行氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离；高压脉冲电凝可将对微生物有毒害作用的“有机卤化物”进行脱卤，同时去除废水中绝大部分的重金属和悬浮类固体以及部分CODcr。（2）脉冲厌氧工艺脉冲厌氧工艺是在UASB工艺特点的基础上进行的改进，采用脉冲进水方式进水、搅拌，不仅提高了泥水混合效果，同时，克服了厌氧布水器易堵塞的矛盾，方便日常操作、管理，降低了后续的维修费用；大量工程研究及工程实践表明，在缺氧水解条件下，水解酸化细菌能够将大分子聚合物水

9、解成好氧微生物可以利用的小分子有机物，从而提高废水的可生化性。我们通过多次试验确定了该种废水的最佳水解条件下的水力停留时间和搅拌强度等参数。经过脉冲厌氧处理后废水CODcr去除率在50%以上，这对于后续处理单元非常重要。a、脉冲厌氧工艺设备简单，日常操作、管理方便b、脉冲厌氧工艺可根据不同水质和水温条件，对污染物的去除率可达到40-85%之间，对废水处理将达到较高的去除率。（3）M-UNITANK工艺M-UNITANK工艺是连续进水、排水交替式活性污泥法处理工艺，它具有工艺结构形式简单、运行方式灵活多变、空间上完全混合、时间上理想推流的生物处理方法。其优越性日益受到重视，该工艺近年来在我国得到

10、了广泛的应用，它是活性污泥法的一种变革，它将传统的初沉、曝气、二沉、生物脱氮及污泥好氧稳定化处理等过程都在两个反应池内交替进行、完成。该工艺具有以下特点：a、构筑物简单，集生化反应与泥水分离于一身，无需另建二沉池和污泥回流系统，由于无污泥回流和间歇曝气，减少动力消耗，节约运行成本；b、M-UNITANK系统经历好氧、兼氧和厌氧过程，具有硝化和反硝化功能，因此系统能有效地去除BOD5、CODcr等污染物质，出水水质好；c、三矩形池之间水力相通，中间池壁无单相水压，所以结构紧凑，土建费用相对较低，占地面积省；d、各池之间采用渠道配水，并在恒水位下交替运行，减少管路、阀门、水泵等设备数量，水头损失小

11、；e、M-UNITANK系统反应池为连续使用，不需设置闲置阶段，出水由PLC程序控制；通过气动阀门、固定出水堰来完成，管理简单、方便。（4）MBR工艺膜生物反应器（MBR）是把膜技术与废水处理中的生化反应结合起来的一门新兴技术，也称作膜分离活性污泥法。膜生物反应器（MBR）用膜对生化反应池内的含泥废水进行过滤，实现泥水分离。一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大大增加，达到很高的水平，使降解废水的生化反应进行得更迅速更彻底， MBR的共同特点是：有机物与营养物质的高速度和高效率去除，该技术具有以下特点：a、出水水质优质稳定由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出

12、水极其清澈，悬浮物和浊度低，细菌和病毒被大幅去除，出水可以直接回用。b、污染物去除效率高、耐冲击负荷强膜分离也使微生物被完全截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。c、剩余污泥产量少该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。d、脱氮效果好由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。由于膜的截

13、留作用，使一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间增长，同时这也有助某些专性微生物的培养，提高有机物的去除效率。e、操作管理方便，易于实现自动控制该工艺实现了水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是废水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。综合考虑各方面的因素，该废水处理系统工艺流程如下图所示：（四）流程简述1、预处理单体合成废水、氯甲烷合成单元废水、二甲水解裂解废水、环体蒸馏废水及灌装站废水通过单独铺设的废水管；经固定格栅拦截废水中大颗粒物；自流进入车间排水口处的集水池，由泵送入废水处理站的隔油接收池。隔油接收池分

14、为隔油、接收两个区，废水经隔油区拦截浮油后、自流入接收区储存。废水中含有悬浮类物质，为提高设备的使用效率，废水先加药混凝、去除SS后再进入蒸发器作蒸发浓缩处理，浓缩液冷却结晶、经离心分离后的残渣另行处置；分离液入缓冲池循环蒸发处理；不凝气进入有机硅生产废气处理系统处理；冷凝水排入混合池。地面冲洗水单独敷设管道；经固定格栅拦截废水中大颗粒物后，流入混合池、混合池分为隔油、废水混合两个区，废水经隔油区截留浮油后，自流进入混合区与冷凝水混合；混合池内安装穿孔曝气管，对两部分废水进行混合、均质后再由废水泵抽入脉冲电凝A、反应池A和澄清滤器A分别处理，聚硅氧烷和AOX被去除。为强化对有机硅废水的处理，利

15、用生化系统的剩余污泥对废水进行生物絮凝，吸附，去除废水中不可生物降解的物质，同时达到降低废水毒性，生物絮凝沉淀池出水进入生化处理系统的调节池，进行后续的生化处理。2、生化处理预处理后的有机硅废水与生活废水全部排入调节池，调节池内安装穿孔曝气管对废水进行混合、均质；再由废水提升泵抽入脉冲厌氧池上部的ZJ进水器，送入脉冲厌氧池进行厌氧处理，在厌氧菌的作用下，废水中的大分子聚合物被分解成好氧微生物可以利用的小分子有机物，在缺氧池内，废水中的NO3-及NO2-在反硝化菌的作用下被还原为N2被去除；在M-UNITANK池和MBR池内，废水中铵态的氮在硝化细菌的作用下转化为硝态氮，通过内回流进入缺氧池得到

16、去除，其它有机物及磷在好氧菌的作用下得到去除；由于有机硅废水污染物质因素，活性污泥生长困难，终端沉淀后的泥水分离效果也不好，特别是SS出水指标波动大，因此，本系统将采用MBR进行泥水分离；同时截留废水中胶体物和其他非溶解性物质，MBR出水与净化后的循环冷却排废水混合外排；为控制由于水质波动或其他原因导致出水出水水质不能稳定达标排放，本设计考虑设置吸附塔作为最终把关措施。3、餐饮废水的隔油职工食堂生产间排出的废水中方含有较高的油脂，为了防止油污堵塞排水管网及影响废水处理系统的的处理效果，食堂生产间的废水排放口处必须安装隔油装置，清除废水中浮油后方可排入废水站处理。4、事故排放池根据公司要求，事故

17、排放池总容积按6000 m3设计，用于接收、储存事故废水。5、生化剩余污泥的处理废水生化处理后产生的剩余污泥，一部分用于有机硅废水生物絮凝；另一部分抽入脉冲厌氧反应池为其补充菌源，由于污泥在脉冲厌氧池中有足够的停留时间、经过较长时间的厌氧消化反应，剩余污泥总量减少。因此，本系统厌氧池具有双重作用，一是对废水进行生化预处理，改善和提高其可生化性，吸附、降解大部分有机物；二是对剩余污泥进行厌氧消化，剩余污泥量被减少，降低了污泥处理及运输费用。6、各主要单元处理效果第三节 农药废水处理技术草甘膦母液综合处理及资源化利用案例草甘膦是一种优良有机磷类非选择性除草剂，是一种高效、低毒、低残留、杀草谱广的芽

18、后灭生性高效除草剂，具有良好的内吸、传导性能。可以防除几乎所有一年生和多年生杂草及灌木丛，可有效杀死78种深根恶性杂草中的76种，药物被植物绿色部分吸收后，对多年生杂草的地下组织破坏力很强。可广泛用于果园、茶园、公路铁路沿线，排灌沟渠，油库及工厂空地，也可用于油菜等免耕田播种前除草以及作物行间定向喷雾处理，防除一年生和多年生单、双子叶杂草，加大用量也可对灌木有较好防效。该品种随着全球转基因作物的大面积推广而迅速崛起。因此，草甘膦为当今世界上用量最大，增长势头最猛也最具市场竞争力的除草剂品种之一。但同时草甘膦的生产也伴随着大量废水的产生，我国的生产企业主要在浙江、江苏、山东、四川、安徽等人口密度

19、大、环境容量小、国家重点保护的太湖、巢湖、长江等环境敏感水域的省市。草甘膦生产的污染问题主要表现为废水，特别是废母液难以处理，该废母液具有污染物浓度高、毒性大、含盐量高、难降解化合物含量高、治理难度大等特点。目前国内草甘膦母液的处理方法主要有两种：1、草甘膦母液蒸发浓缩后，将浓缩液高温焚烧，该技术处理成本高昂，焚烧布点困难，蒸发后的上清液夹带有较高浓度的有机磷化合物，同时蒸发出来的钠盐携带大量的浓缩液，二次污染严重。2、采用膜处理技术分离出浓缩液和淡液，然后向浓缩液中添加一定量草甘膦原粉配置成10%草甘膦水剂出售，该技术配制的水剂含盐量高，对土壤污染大;目前污染物治理技术的应用落后于产品的发展

20、。一、工艺技术方案工艺方案的选择草甘膦结晶母液加碱回收三乙胺后的母液，简称草甘膦碱母液，是甘氨酸技术路线生产草甘膦的伴生产物。处理该母液一般有以下几种方法：（一）传统蒸发工艺传统蒸发工艺一般是先通过调pH方法将三乙胺回收，在草甘膦酸性母液中加入大量的氢氧化钠中和，将pH调至10以上，此时三乙胺盐酸盐以三乙胺和母液分层，分离出三乙胺后将草甘膦母液蒸发浓缩到一定浓度，再加入草甘膦固体粉剂配成草甘膦水剂。采用现代液体膜分离技术处理草甘膦母液可以将母液中的草甘膦浓缩到24%以上，然后进一步处理，制成30%草甘膦水剂。草甘膦的总回收率高达90%以上。同时采用液体膜分离技术具有以下特点：1、装置紧凑，占地

21、空间小，能耗低，除消耗电能外，无需投入其它特殊药剂，无二次污染，运行成本较低。2、采用触摸屏自动控制系统，实现全自动连续运行。3、无污染，常温常压下进行分离，无化学变化，不会给环境带来任何污染。4、膜系统占地小，系统全封闭运行，无异味产生，维护简单，降低单元操作费用。（二）膜处理技术膜处理技术是将草甘膦废水经过加30盐酸调节pH值至酸性，经过滤器过滤后泵入特制的ECO(Electro-catalytic Oxidation有机物的电催化氧化)催化降解塔，催化降解塔内预装特殊结构设计的含金属涂层的多层催化极板，同时向塔内通入压缩空气，母液中的有机化合物在180-200，4.0Mpa-5.0Mpa

22、压力下，与空气混合，气-液混合物在经过催化极板表面时瞬间发生非均相催化氧化降解反应，过程中搅拌反应1小时，出水进入多维电催化反应器进行二次氧化还原反应。废水中的有机磷、亚磷等成份可以被氧化分解为正磷酸盐，从而得到去除。难降解有机物同时被分解为小分子的容易降解的有机物。电催化氧化的机理是通过阳极反应直接降解有机物，或通过阳极反应产生羟基自由基（OH）、臭氧一类的氧化剂降解有机物，这种降解途径使有机物分解更加彻底，不易产生毒害中间产物，更符合环境保护的要求。（三）FentonMg(OH)2法FentonMg(OH)2法处理草甘膦农药废水，利用预处理废水生产工业级CaCl2产品。二、草甘膦废水处理工

23、艺主要反应原理三、草甘膦废水处理工艺过程草甘膦碱母液用30盐酸调pH值至酸性，经过滤器过滤后泵入ECO催化降解塔，催化降解塔内预装含金属涂层的多层催化极板，同时向塔内通入压缩空气，并在压缩空气进口通入约9%的氧，使进入反应釜的氧含量达到30%左右。母液中的有机化合物在180-200，4.0Mpa-5.0Mpa压力下，与空气混合，气-液混合物在经过催化极板表面时瞬间发生非均相催化氧化降解反应。有机物分子链断裂，大分子变成小分子，小分子继续氧化成二氧化碳和水，将废水中有机磷99%以上转化为无机的正磷酸，其中的磷元素氧化生成正磷酸根存在于水相中，氮元素在液相催化条件下大部分被氧化成氮气，随尾气逸出，少量氧化成氨，氨在酸性水中以铵离子形式存在，少量以氨气形式被空气尾气带出反应体系