水处理及回用技术

水处理及回用技术第1页/共54页吊装式逆流冷却塔 吊装式逆流冷却塔的主要特点: 采用全新的设计思路，将普通冷却塔填料下面的支撑梁、托架等全部革除，实现冷却塔的有效换热空间最大化，将原来的肥梁胖柱改为不锈钢管、不锈钢丝、不锈钢Ｕ形调节螺栓等部件实现对全部填料的吊装和固定。收水器采用多波双功能型PVC收水器，配水系统采用轻型耐腐蚀塑料材料和玻璃钢复合制成，喷溅装置为蜗牛式喷头。第2页/共54页 吊装式逆流冷却塔与普通逆流冷却塔存在的明显区别：1、淋水密度大，可达16.75m3/(m2.h)。普通逆流冷却塔的淋水密度一般不超过12m3/(m2.h)[设计规范为10－15m3/(m2.h)]。淋水密度是衡量冷却塔出力的重要指标，淋水密度大，冷却塔的出力大，因而降低了循环水的每m3水费用，这是一个明显的节能指标。同时也可以看出，在出力相同的情况下，吊装塔的占地面积小，这样就能增大绿化面积，有利于环保，这种节能效果是无法用数字来衡量的。第3页/共54页2、气水比小,只有0.6622。普通逆流冷却塔的气水比一般不小于1，多在1.2左右。气水比是反映冷却塔耗能的重要指标，气水比大，风机的风量就大，能耗自然就大。而普通冷却塔的气水比若小于1时，出水温降小，难以满足使用要求。由此可见，吊装塔的风阻小，能耗低。这是一项长期节能的指标。3、配水管高度低。吊装塔与普通逆流冷却塔或其它塔型比，配水管高度低，这就表明了所需的供水压力低，可以减小循环水泵的扬程以达到节能目的。第4页/共54页自动加药系统 通过自主研发的自动加药系统，对循环水系统PH，电导率，ORP，余氯等在线监测，保证循环水系统的最佳投加量。第5页/共54页Fenton试剂氧化技术

Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合，Fenton试剂氧化是一种高级化学氧化法，常用于废水的高级处理，以去除COD、色度和泡沫等。Fenton试剂氧化原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂，在酸性条件下，反应过程中产生氢氧自由基(·OH)，反应式为：

此反应很快，·OH的氧化电位仅低于氟，可氧化大部分的有机物。·OH可使有机物发生碳链裂变，或通过羟基取代反应，将芳环上的基团取代下来，从而生成不稳定的羟基取代中间体，易于发生开环断裂，直到完全分解为无机物。同时，Fe2+被氧化为Fe3+，在一定条件下，生成氢氧化铁胶体，具有絮凝作用，可以去除废水中的大量悬浮物。Fenton试剂特别适用于生物难降解的或一般化学氧化难以奏效的有机废水的深度处理。

第6页/共54页吉林石化丁苯橡胶废水处理试验室研究采用Fenton试剂氧化法处理吉林石化丁苯橡胶废水，处理后废水COD在400以下，满足企业要求。第7页/共54页低压湿式催化氧化处理技术

湿式氧化处理技术是将待处理的污水置于密闭的容器中,在高温(125℃～320℃)和高压(0.5～10MPa)条件下用空气或纯度较高的氧作为氧化剂,通过水中燃烧的方式将污水中有机物降解的处理方法。较高的温度促使反应速度剧增,使有机物可以在数秒钟内被氧化分解,而较高的压力则保证反应在液相中进行。湿式氧化处理技术降解高浓度有机废水日益受到人们重视，但湿式氧化处理技术需要的高温、高压等苛刻条件导致工程投资、运行费用过高，管理困难，使企业难以承受。Fenton法处理有机废水具有反应速度快，条件温和等优点，但由于氧化剂的利用率低，处理成本也比较高。

第8页/共54页低压湿式催化氧化处理技术

低压湿式催化氧化处理技术是在湿式空气氧化处理技术和Fenton试剂法的基础之上新发展起来的改进方法。在反应过程中以液态过氧化氢取代氧气作为氧化剂催化氧化高浓度有机废水中的污染物取得了良好的效果，使反应压力大幅度降低。该法与湿式空气氧化法相比，压力仅为0.1～0.6Mpa，而后者压力却高达3.5～10Mpa；反应所需温度小于180℃，降低了工程处理费用，并且以过氧化氢作为氧化剂不会引起水体的二次污染，有较好的发展前景。在低压湿式氧化处理技术上的基础上投加一定量的活性炭，活性炭比表面积大、表面粗糙，具有吸附和催化功能，过氧化氢在活性炭表面加速分解生成羟基自由基，提高了过氧化氢的利用率，取得较好的处理效果。

第9页/共54页湿式催化氧化反应装置示意图

第10页/共54页采用低压湿式催化氧化处理吉化双苯厂高浓度、难降解苯酚丙酮废水，进水COD为10000mg/L左右处理后污水COD小于500mg/L，满足企业要求。吉化双苯厂苯酚丙酮污水处理试验室研究第11页/共54页污水处理往往需要几种技术组合处理才能满足要求；需要根据不同的进水水质和排水的要求以及用途来具体确定工艺路线。第12页/共54页膜生物反应器（MBR）

第13页/共54页MBR工作原理第14页/共54页MBR化学清洗第15页/共54页MBR技术优势第16页/共54页结合SBR运行模式和MBR的特点，为了达到脱氮除磷的效果，采用序批式运行方式使膜生物反应器在除碳的基础上，兼有脱氮除磷的功能；用液位控制器和时间继电器控制搅拌机、鼓风机、进水提升泵和出水抽吸泵四个设备的开停方式和运行时间，在同一个反应池中实现好氧、缺氧、厌氧三种环境。新型膜生物反应器（SBMBR）第17页/共54页特征如下：（1）鼓风机与出水抽吸泵同步开停，由时间继电器控制；（2）进水提升泵与搅拌机同步启动，由时间继电器控制，提升泵的停止由反应池中液位控制器控制，搅拌机的停止由时间继电器控制；（3）鼓风机与搅拌机交替运行，鼓风机开，则搅拌机停，由时间继电器控制；（4）含磷剩余污泥排至污泥浓缩池，污泥在池底浓缩，上清液返回调节池再处理。第18页/共54页大庆炼化公司化工废水生化处理现场模拟第19页/共54页调节池内电解Fenton反应池SMBR大庆炼化现场模拟第20页/共54页试验用序批式MBR空气泵出水蠕动泵搅拌器加热棒进水水箱SMBR时间继电器膜组件膜丝第21页/共54页运行天数CODmg/L氨氮mg/L进水铁碳出水Fenton出水生化出水进水出水1102867836086858.52115276040496777.73104869236788767.64122272438592727.25114975840396747.46102067335885454.5795863333680565.68108071337990393.99109272138391110111010326813628612212.21110617003728913513.512109472238491969.613111773739293959.514108271437990757.515109572338491868.616100271738191636.31795373238993525.21892573739293757.51997684644987525.220111173339093767.621109872438592858.522109071938291454.52398965334783989.82495763133580939.32596263533780848.426100566335284898.92710857163809113113.12811037283879211511.529108371538090646.430109572338491757.531108671738191898.932106170037289535.333109972538592626.234109572338491787.835110072638692959.53610606283348010210.237101567035685565.638103663633881363.639101166735584494.940100566335284969.641106067135785858.542105669737088757.543108371538090444.444101266835585464.645103168136286858.546101466935585969.64799465634983636.348101567035685787.849100666435384656.55011007263869211611.65110126683558511311.35210376843648710510.553121871638191858.554125974339594979.755121874539694858.556107470937690787.857119273238993686.858115476140496595.959117075139995828.260113875139995868.6整套工艺连续运行结果第22页/共54页抗冲击负荷试验MSBR进水MSBR出水COD氨氮COD氨氮5月8日343841003.545月9日34396926.155月10日535881082.915月11日535881611.005月12日570126.532023.125月13日5月14日598119.661561.285月15日62498.34118.511.575月16日600106.32112.631.68第23页/共54页曝气生物滤池（BAF）

曝气生物滤池也叫淹没式曝气生物滤池。该技术在开发过程中，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。曝气生物滤池最初应用主要是用在污水的深度处理中，现在已经开始将其作为主要处理单元用在污水处理工艺中。第24页/共54页工艺原理：滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面附着生长生物膜，滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度的生物膜对污水进行快速净化，完成生物氧化降解过程；同时污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的悬浮物，并保证脱落的生物膜不会随水漂出，实现滤料对固体颗粒的截留作用。第25页/共54页曝气生物滤池具有以下主要优点：n

占地面积省，基建投资省。n

出水水质优。n

氧传输效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。n

抗冲击负荷能力强，耐低温。正常负荷的2-3倍短期运行，对出水的水质影响很小。n

易挂膜，启动快。

第26页/共54页外排污水经过调节后，通过二级气浮，去除水中的油和有机物；气浮出水再经过曝气生物滤池进一步去除水中的油、氨氮和有机物；曝气生物滤池出水再通过过滤、活性炭吸附把关二氧化氯消毒后回用工业循环水系统。调节气浮曝气生物滤池过滤＋活性炭系统工业循环水250吨/小时齐鲁石化堠皋地下水处理回用实例第27页/共54页高效气浮技术对于气浮处理技术而言，其根据气泡的产生方式不同，可分为电解凝聚气浮、散气气浮和溶气气浮等。其中部分加压式溶气气浮是国内外最常用的气浮法。目前对于部分加压式溶气气浮，在其处理过程中，不足之处在于：（1）气泡释放粒径比较大，去除效率受到水质污染物质粒径的影响较大；（2）进口悬浮物浓度受到限制，一般进水悬浮物浓度在1000mg/L以下；（3）采用空压机供气，噪音、能耗较大。第28页/共54页针对上述气浮处理技术出现的问题，结合微分消能释气原理以及吸附值理论我们开发出了具有多项专利技术组合而成的新一代高效气浮，其主要特点如下：高效：采用高效气泡发生器，在0.3MPa工作压力下，可以产生直径1微米、密度高常规1000倍以上且均匀性良好的微气泡。溶气利用率接近100％。每立方米溶气水能浮起的悬浮物的干重可达12kg。节能：较国内外常规气浮可节约30～50％。节地节资：较国内外常规气浮可节约25～50％第29页/共54页无噪音：采用水射器方式供气，可减少和避免空压机供气造成的噪音污染。操作方便：整个系统可连续进水、连续出水、连续排渣，可以不停机检修，且检修工作量少。负荷量大：可分离数百至上万mg/L的悬浮物。水量越大，悬浮物（SS）含量越高，节能越显著。以处理水量200m3/h的装置为例，当分离数百mg/L至5000mg/L以上的SS时，其耗电量为0.08～0.2度/m3。与常规传统溶汽气浮法的技术经济指标比较如下：第30页/共54页序列项目高效气浮常规气浮最优者1微气泡直径（微米）130～502气泡停留时间（min）5～6小于等于3.53气泡密度（个/L）10121084吸附值（kg/m3）大于12小于1.275溶气效率（％）以100％计10.86可分离悬浮物含量（mg/L）10000左右小于10007浮渣含固量（％）4～72～48喷头效能值（％）大于9990～959喷头效能时间（s）0.030.298～0.40510压力控制液控管、自控需人工仪表监控11供气方式非空压机式射流溶气、空压机等12投资占地（％）25～50以100％计13耗能10～50以100％计14溶气罐容积（m3）最大1.273～415喷头性能不需调节、不易堵需调、易堵16溶气压力（kg/cm2）2～34～617布水效率均匀、面积大不均匀、面积小18气浮池停留时间（min）20～306019加压方式部分全部或部分第31页/共54页获得的专利技术1、环隙式高效气浮喷头，实用新型专利，专利号31692、压力溶气罐液位自控管，实用新型专利，专利号256023、高效分离浓缩自动出料气浮池，实用新型专利，专利号25506第32页/共54页200m3/h唐山钢铁厂焦化废水除油装置200m3/h北京机车车辆厂含油废水处理装置第33页/共54页针对活性污泥法的不足，近年来不少科学家和学者进行了研究分析，用改善实验设备装置，提高活性污泥的活性和培养高效优势菌等方法，来提高活性污泥的处理效率，并由此开发出了许多新的活性污泥法如SBR、MBBR等处理技术。其中移动床生物膜反应器（MBBR）处理技术充分结合了活性污泥法和生物膜法的特点，而被广泛应用。移动床生物膜反应器（MBBR）第34页/共54页

移动床生物膜反应器（MovingBedBiofilmReactor，MBBR）其工艺原理为：在生物反应器中装填一种由聚乙烯或聚丙稀塑料制成的填料，该填料比重略小于水且具有巨大的比表面积，填料内外表面可形成大量的生物膜，污水中的有机污染物被生物膜上的微生物摄取转化，从而使污水得到净化。它是悬浮生长的活性污泥法和附着生长的生物膜法相结合的一种生物处理工艺。第35页/共54页

好氧MBBR厌氧/缺氧MBBR

生物移动床工艺原理示意图MBBR可在好氧和厌氧条件下运行，在好氧反应器中通过曝气作用、在厌氧反应器中通过机械搅拌，为填料提供回旋力使其移动。第36页/共54页生物移动床工艺的主要优点：1、处理能力大，净化功效显著；2、剩余污泥产量少，且沉降性能好；3、容积负荷高；4、微生物耐冲击负荷强，生物活性易恢复；5、占地面积小，基建投资省6、MBBR设计灵活，采用模块化结构，便于后期改、扩建。7、操作管理简单第37页/共54页悬浮填料是MBBR技术的关键与核心,本公司为MBBR法所开发的悬浮填料具有如下特点：1、悬浮填料在不曝气时浮于水的表面，无须固定支架支撑，这使反应池的安装和维修方便；填料依靠曝气的搅拌作用，处于流化状态，这不仅使污水与填料上的生物膜广泛而频繁多次地接触，而且填料在流化过程中切割分散气泡，使布气趋于均匀，氧利用率也得到了提高,由此产生的固、液、气三相的充分接触混合和碰撞，增大了传质面积，提高了传质速率，强化了传质过程，因此，在达到一定污染物去除率情况下，污水在池内的停留时间更短；同时，即使有冲击负荷，也可以很快地恢复处理效果。第38页/共54页

2、维护管理方便。由于填料比重与水相近,只需很小的气量即可使其均匀悬浮于水中。使用时无需填料支架，只需在曝气池出水处设置栅网拦截，靠曝气水流将其回流至池前端，可节省投资。另外，操作者不用像管理活性污泥法系统那样，担心污泥回流比、排除剩余污泥量及污泥膨胀等问题。3、填充率易选择。对于悬浮填料只要充氧能力许可并保证其自由悬浮，可以根据需要选择填充率。第39页/共54页100m3/h抚顺乙烯石化污水回用处理第40页/共54页地表水的除盐核心单元为反渗透系统，决定反渗透装置成败三个因素：1、料液的预处理；2、膜组件的选用与流程安排；3、膜污染的清洗处理。其中2和3两个因素膜的制造厂商已经标准化，按照相应的设计软件即可合理设计，但由于不同的原水水质对预处理的要求差别很大，不恰当的预处理将严重缩短反渗透装置的化学清洗周期，以及影响膜的使用寿命，预处理的产水SDI（污染指数）应控制在3以下。脱盐水处理工艺（双膜法）第41页/共54页反渗透预处理的主要目的是去除原水中的悬浮物、胶体、细菌、浊度、有机物等，保证反渗透的正常运行。目前用于反渗透系统的预处理根据水源不同有多种工艺，如“多介质过滤”、“纤维过滤”、“多介质过滤+活性炭”、“纤维过滤+活性碳”、“盘式过滤+超滤”、“多介质过滤+超滤”、“曝气生物滤池+超滤”和“混凝澄清+多介质过滤+超滤”等。前两种工艺多用于井水水源；第3-5种工艺多用于地表水水源，也可用于微污染水水源；后三种工艺可广泛用于微污染地表水、污水厂二级排放水、循环冷却排污水，特别适用于重度污染的地表水的反渗透的预处理。第42页/共54页国内的多个工程实例证明“过滤+活性炭”的预处理工艺用于回用污水和某些地表水，不能保证反渗透的进水要求，如山东济南某热电厂反渗透系统设计用地下水为水源，采用“多介质过滤+活性炭”工艺作预处理，还基本能保证反渗透进水要求，后改用地表水（黄河水）为水源，出水水质指标（SDI值等）不能保证反渗透进水要求，致使反渗系统污堵严重，清洗频繁以至不能正常运行，且活性炭过滤器滤料频繁更换也未解决问题，后将活性炭过滤取消，改用超滤，系统才正常运行；分析原因认为，这些水源的水质比较复杂，不同于一般的地表水—悬浮物的颗粒非常细小，常规的机械过滤方法不能去除。同时还含有较多胶体、有机物和藻类、细菌等，采用活性炭吸附不足之处是只用水反洗滤料再生不彻底，活性炭过滤器反而成了污染源，只有频繁更换活性炭，所以“多介质过滤+活性炭”工艺的工艺不能经济地保证反渗透的进水要求。第43页/共54页因为本项目反渗透系统的水源是黄河水，从水质标准来看属于典型的地表水，根据地表水性质分析，水中含有有机物、悬浮固体（SS）、铁锰等，故本项目反渗透系统的关键在于预处理。鉴于上述原因，并根据我公司的工程经验，以及已建的25万吨/年甲醇脱盐水处理装置的使用情况，在本技术方案中推荐采用“超滤”作为反渗透系统的预处理工艺。采用超滤膜分离技术，不仅能去除悬浮颗粒，还能去除胶体、藻类、细菌和大分子有机物等，保证出水水质达到反渗透的进水要求。采用超滤作为反渗透的预处理，本公司在地表水和污水回用工程应用上已经证明是十分可靠的预处理工艺。第44页/共54页原水→原水箱→原水泵→换热器→多介质过滤器→超滤装置→超滤水箱→提升泵

混合离子交换器←阴床←阳床←提升泵←反渗透水箱←反渗透装置←高压泵←保安过滤器

过滤器←凝结水泵←凝结水箱←换热器←凝结水除盐水箱→除盐水泵→外供工艺流程第45页/共54页双膜法工艺是将超滤与反渗透相结合形成的污水深度处理工艺，该工艺几乎可以完全去除污水中的细菌和悬浮物，具有系统稳定、占地小、化学品用量少、工艺简单、运行费用低等优点。将超滤与反渗透结合使用，可以使反渗透膜的清洗周期由传统预处理工艺的3-4周，延长到半年以上。

超滤处理

膜分离技术是一大类技术的总称。和水处理有关的主要包括微滤、超滤、钠滤和反渗透等几类。这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。

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其过滤的精度和滤膜本身的孔径大小有关。通常习惯把孔径较大的称为微滤（Microfiltration），而较小的称为超滤（Ultrafiltration），而“孔径”更小则是钠滤和反渗透。超/微滤膜材质的物化性质及特点

膜材料：聚醚砜PES应用：X-flow