污水处理基础知识培训教材

目录HYPERLINK\l"_Toc115850963"第一篇环保基本常识１HYPERLINK\l"_Toc115850964"第一章水污染状况１HYPERLINK\l"_Toc115850965"第一节水污染现状１HYPERLINK\l"_Toc115850966"第二节水污染分类２HYPERLINK\l"_Toc115850967"兆第繁二袋章齐常季用认环旗保遣术山语怜５HYPERLINK\l"_Toc115850968"冶第您三派章眼水周处羞理锐技研术务概陈述跌７HYPERLINK\l"_Toc115850969"葬第足二砌篇途废英水须处织理罗单失元枕技伞术宜９HYPERLINK\l"_Toc115850970"岩第年一阳章姑筛谦除常９HYPERLINK\l"_Toc115850971"毅第众二湿章驳水运质川水沿量常调豪节满９HYPERLINK\l"_Toc115850972"絮第恢三溉章嚷沉编淀病和柳气麻浮盲１思４HYPERLINK\l"_Toc115850973"孩第眯一岩节肺沉陷淀漂１菠４HYPERLINK\l"_Toc115850974"矿第丽二按节舍气值浮府１迷６HYPERLINK\l"_Toc115850975"摸第津四位章炮混葬凝机和份混千凝耽剂厦１高８HYPERLINK\l"_Toc115850976"凶第抹五体章黎中调和妙及悄p夏H隔值搏的邪控硬制猛２芬３HYPERLINK\l"_Toc115850977"肠第缘六释章昏膜华法比水核处孩理玻技椒术涌２阿７HYPERLINK\l"_Toc115850978"夺第娘一伙节节概注论娘２糟７HYPERLINK\l"_Toc115850979"馒第殖二雄节插膜突分朋离琴过嘴程页２洞８HYPERLINK\l"_Toc115850980"攀第尝三勤节稼膜佣组炸件娘３陪４HYPERLINK\l"_Toc115850981"更第员七蔑章摊废桂水沈生膛物卧处击理循技橡术崖３斥５HYPERLINK\l"_Toc115850982"痰第取一截节棍概执论弟３很５HYPERLINK\l"_Toc115850983"区第亿二拍节吊生笼物杆脱时氮晶工葵艺廉３庙５HYPERLINK\l"_Toc115850984"摔第靠三冬节践饿世崇M关B僻R术工卡艺漂３牌７HYPERLINK\l"_Toc115850985"总第欠三贵篇河水昏质众分检析恨３盟８HYPERLINK\l"_Toc115850986"纷第冬一阔章损水毅质焦分舱析渴的耻基乔本膊方阴法监３壶８HYPERLINK\l"_Toc115850987"慕第随二神章洽水雀样颗的碗采瘦集诊、甩保检存裤和厉预漫处拍理驼４优５HYPERLINK\l"_Toc115850988"浑第严三期章兄常肢用西监辩测川项求目有的历分日析睬方虹法鸣介沈绍雕５洒９HYPERLINK\l"_Toc115850989"双第皂一迟节咱化港学寿需沫氧皆量去５鹿９HYPERLINK\l"_Toc115850990"骗第仇二勾节允溶且解即氧跨５李９HYPERLINK\l"_Toc115850991"说第似三孕节控五铁日演生璃化沃需给氧描量横６鹅０HYPERLINK\l"_Toc115850992"挖第基四剩节籍氨显氮团６椅０HYPERLINK\l"_Toc115850993"棒第各五摇节床显膛微杨镜奔的且使酸用膀及旗微每生暑物颠形铁态冰的蛾观枯察煮６芒１生第库一符篇夸环制保吓基党本耍常怠识尚第帅一慕章峰水侍污妥染局状单况弹第弱一捷节孕水环污震染待现左状此水党是塌自耗然巧界耕最衣普钳遍烫的堆物览质抛，扛但涌又侨是含生专命赤存刮在均和构发枪展望的玻必闻要穷条催件影。日没粥有优水愈就粉没捕有吧生色命隆。只如友果映地益球蜓上躺没征有蹦水卧，蜻就邮会蛾和拼月挎球学一裂样繁，捕成备为握一秤个烤没印有毛生就命泊的俯死双寂砖球骄体仍。福所财以笼，砍水狼对优于麦人障类猎来怨说氏是创一肥种稳须椅臾赵也轻不抗能虎离寿开敌不伟可驾缺哑少说的宾重恋要摆物啄质营，腹它化是狱人纷类旨环宾境微的嫁一席个师重迅要产组垦成红部叨分异。常 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（6）油类污染物质：随着石油事业的发展，油类物质对水体的污染已日益增多。炼油和石油化工工业、海底石油开采、油轮压舱洗舱以及大气石油烃的沉降等都可使水体遭到严重的油污染，尤其海洋采油污染为最甚，影响水质、破坏海滩、危害水生生物，已受到各国关注。2.物理性污染 （1）悬浮物质污染：悬浮物质是指水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫等。它们是由生活污水、垃圾和一些工农业生产活动和采矿、采石、建筑、食品、造纸等产生的废物泄入水中或农田的水土流失所引起的。悬浮物质影响水质外观，妨碍水中植物的光合作用，减少氧气的溶入，对水生生物不利。如果悬浮颗粒上吸附一些有毒有害的物质，则更是有害。 （2）热污染：来自热电厂、原子能发电站及各种工业过程中的冷却水，若不采取措施，直接排入水体，可能引起水温升高，溶解氧含量降低。水内存在的某些有毒物质的毒性增加。危害鱼类及水生生物的生长，此称为热污染。 （3）放射性污染：大多数水体（特别是海洋）中在自然状态下都含有极微量的天然放射性物质，如钾40、铷87、铀238以及镭、氡等。本世纪四十年代以后，由于原子能工业的发展，放射性矿藏的开采、核爆炸的试验、核电站的建立以及同位素在医药、工业、研究等领域中的应用，使放射性废水、废物显著增加，其中对人体健康有重要意义的放射性物质有锶90、铯137、碘131等。 3.生物性污染 生活污水，特别是医院污水，和某些工业废水污染水体后，往往可带入一些病原微生物。例如某些原来存在于人畜肠道中的病原微生物，如伤寒、副伤寒、霍乱、细菌性痢疾等都可通过人畜粪便的污染而进入水体，随水流动而传播、传染。常见污染水体的病毒则有肠道病毒、腺病毒和肝炎病毒等。某些寄生虫病如阿米巴痢疾、血吸虫病等以及钩端螺旋体引起的钩端螺旋体病等，也都可通过水进行传播。防止病原微生物对水体的污染。是保护环境、保障人体健康的一大课题。第二章常用环保术语一、环境 “环境”这个词是相对人类的存在而言的，是给环境于人类周围的所在物理因素。化学因素，生物因素和社会因素的总和，一般是指由大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈共同组成的自然界。二、环境污染 人类与环境构成体系是一个错综复杂的多元结构的平衡体系。人类改造自然的活动打乱原有的平衡，必然会引起一定的后果，虽然环境对一定的刺激有调节作用和缓冲能力，可以经过一系列的连锁反应，建立起新的动态平衡，但若超过了环境本身的缓冲能力，就会由量变而引起质变，从而改变了环境的性质和质量，导致人类的生活质量和生产能力下降，生产环境污染可分为两大：一类是工业生产、交通、运输和生活所排放的有毒有害物质超过了环境的自净能力而引起的环境污染。另一类是由于对自然资源不适当的开发活动引起的生态环境的破坏，主要表现为植被破坏、水土流失、土壤退化、沙漠化、气候异常等方面。三、微生物 微生物是一类形体微小、结构简单、必须借助显微镜才能看清它们面目的生物。它包括细菌、病毒、藻类、原生动物和后生动物等生物，不是分类学的概念，而是一切微小生物的总称。四、生化处理 生化处理也称为生物化学处理，简称为生化法。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将污水中有机物分解和向无机物转化，达到净化水质，消除其对环境污染和危害的目的。可分为好氧生化处理及厌氧生化处理两大类型。五、化学需氧量（COD） 化学需氧量（COD），是指在一定条件，用强氧剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。水中还原性物质包括有机物，亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，而水被有机物污染是很普遍、主要的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一。六、生化需氧量（BOD） 生化需氧量（BOD）是废水中可生物降解的那部分有机物在微生物作用下氧化分解所需的氧量。BOD5为五天生化需氧量，这相当于比较容易被微生物分解利用的有机物量，是指在温度20±1℃，培养5天，水中有机物被微生物降解所消耗的氧量，以氧的毫克/升（mg/L）表示。第三章水处理技术概述废水处理的目的，就是利用各种方法将污水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使污水得到净化。 按废水净化程度可将处理分成三级： 一级处理：除去油类、酸碱物质以及可以截留的悬浮物。 二级处理：除去可溶性有机物和部分可溶性无机物以及经一级处理残留的悬浮物。 三级处理：除去难降解的有机物和较高程度的除去可溶性N和P等无机物。 按废水处理时的作用性质，可分成物理法、化学法和生物法。 1.物理法 物理法主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在其处理过程中不改变污染物的化学性质。常用的物理法有采用格栅、筛网、砂滤等方法截留各类漂浮物、悬浮物等；利用沉淀、气浮等方法分离比重与水不同的各类污染物质；利用离心法分离各类悬浮物质等。2.化学法 化学法是利用化学反应的作用，去除污染物或改变污染物的性质。它包括向废水中投加各类絮凝剂，使之与水中的污染物起化学反应，生成不溶于水或难溶于水的化合物，析出沉淀，使废水得到净化的化学沉淀法；利用中和过程处理酸性或碱性废水的中和法；利用液氯、臭氧等强氧化剂氧化分解废水污染物的化学氧化法；利用电解的原理，在阴阳两极分别发生氧化和还原反应，使水体达到以净化的电解法等。3.生物法 生物法也称为生物化学法，简称为生化法。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将污水中有机物分解和向无机物转化，达到净化水质、消除其对环境污染和危害的目的。第二篇废水处理单元技术第一章筛除筛除设备通常是指由金属栅条构成的格栅和金属筛（网）设备，一般安置在废水处理流程的前端，用以去除废水中较大的悬浮物、飘浮物、纤维物质和固体颗料物质，从而保证后续处理构筑物的正常运行，减轻后续处理构筑物的处理负荷。一、筛除设备的类型（一）格栅按格栅形状，可分为平面格栅和曲面格栅；按栅条间隙，可分为粗格栅（50～100mm）、中格栅（10～40mm）和细格栅（3～10mm）；按栅渣清除方式，可分为人工清除格栅、机械清除格栅和水力清除格栅。（二）筛（网）筛网设备按孔眼大小可分为粗筛网和细筛网；按工作方式可分为固定筛和旋转筛。二、设备和装置（一）常用的机械格栅设备（1）链条式格栅除污机（2）循环齿耙除污机（3）转臂式弧形格栅（4）钢丝绳牵引式格栅除污机（二）常用的筛网设备（1）固定式筛网（2）旋转筒筛第二章水质水量调节无论是工业废水，还是城市污水或生活污水，水量和水质在24小时之内都有波动。一般说来，工业废水的波动比城市污水大，中小型工厂的波动就更大，甚至在一日内或班产之间都可能有很大的变化。这种变化对污水处理设备，特别是生物处理设备正常发挥其净化功能是不利的，甚至还可能遭到破坏。同样对于物化处理设备，水量和水质的波动越大，过程参数难以控制，处理效果越不稳定；反之，波动越小，效果就越稳定。在这种情况下，应在废水处理系统之前，设置均化调节池，用以进行水量的调节和水质的均化，以保证废水处理的正常进行。此外，酸性废水和碱性废水可以在调节池内中和；短期排出的高温废水也可通过调节以平衡水温。另外，调节池设置是否合理，对后需处理设施的处理能力、基建投资、运转费用等都有较大的影响。废水处理设施中调节作用的目的是：（1）提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负荷的急剧变化；（2）控制pH值，以减小中和作用中化学品的用量；（3）减小对物理化学处理系统的流量波动，使化学品添加速率适合加料设备的定额；（4）当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废水；（5）控制向市政系统的废水排放，以缓解废水负荷分布的变化；（6）防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。均化池类型均化是用以尽量减少污水处理厂进水水量和水质波动的过程。其构筑物为均化池，亦称调节池。调节池的形式和容量的大小，随废水排放的类型、特征和后续污水处理系统对调节、均和要求的不同而异。主要起均化水量作用的均化池，称为水量均化池，简称均量池；主要起均化水质作用的均化池，称为水质均化池，简称均质池。一般常有一种误解，认为沉淀池也可起均量或均质的作用，实际上沉淀池的作用主要是分离固体，既不能均量，均质的作用也很小，且无保证。（一）均量池常用的均量池实际是一座变水位的贮水池，来水为重力流出水由泵抽。池中最高水位不高于来水管的设计水位，水深一般2m左右，最低水位为死水位。见图3-1。图3-2为本法的一种变化——旁通贮留方式。贮留池移到泵后的旁通线上，泵房主泵按平均流量配置，多余的水量用辅助泵抽入贮池，在来水量低于平均流量时再回流入泵房集水井。这种作法适用于例如工厂两班生产而污水处理厂24h运行的情况。优点是贮留池不受来水管高程限制，一般为半地上式，施工和维护排渣均较方便；缺点是贮留池水量需两次抽升，多耗了能源。图3-1均量池图3-2旁通贮留方式（二）均质池最常见的一种均质池可称异程式均质池，为常水位，重力流。与沉淀池主要不同之处在于沉淀池水流每一质点流程都相同；而均质池中水流每一质点的流程则由短到长，都不相同，再结合进出水槽的配合布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果。根据试验和工程实验，其效果是肯定的。这种均质池设在泵前、泵后均可。但应注意，这种池只能均质，不能均量。由于均质的机理有很大的随机性。故均质池的设计关键在于从构造上使周期内先后到达的废水，有机会充分混合。以下为几种常用的池型。1.同心圆平面布置方式见图3-3。2.矩形平面布置方式见图3-4。图3-3同心圆平面布置均质池图3-4矩形平面布置均质池3.方形平面布置方式见图3-5。以上均质池均有大量隔板，在水质清时，虽能保证均质作用，但当废水含杂质多时有维护问题，故隔板底宜距池底保持一定距离。根据试验及实践，在正方形及其他形式较小规模均质池中，隔板可以取消，而仍有明显均质效果。4.结合沉淀池的沿程进水式我国近年也有将沉淀池与均质池相结合的作法，见图3-6。在这种池中，均质作用主要靠池沿的沿程进水，使同时进池的污水转变为前后出水，达到与不同时序的污水混合的目的。池中设泥斗及刮泥机，与一般沉淀池相同。根据运行实测结果看，均质效果也相当好。图3-5方形平面布置均质池图3-6均质沉淀结合式5.回流式将均质池部分出水，用适当低扬程提升机械提升[图3-7（a）]，或用池后泵抽部分压力水[当泵的能力较大，有富余能力时，见图3-7(b)]回流至均质池端，重新沿程分配进水，可使均质效果提高。图3-7回流式均质池（三）均化池（均量、均质）均化池既能均量，又能均质，在池中设置搅拦装置，出水泵的流量用仪表控制。池前须设置格栅、沉砂池，以及（或）磨碎机，以去除砂砾及其他杂质。池后可接二级或三级处理。具体作法一般分为以下两种。1.线内设置池内在流程线内，见图3-8。图3-8线内设置均化池2.线外设置池设在旁通线上，见图3-9。线内设置的均量、均质效果最好，线外设置使泵抽水量大为减少，但均质效果降低。图3-9线外设置均化池（四）间歇式均化池（均量、均质）当水量规模较小时，可以设间歇贮水、间歇运行的均化池，池可分二或三格，交替使用。池中设搅拌装置。池的总容量可根据具体情况，按一至二个周期设置。沉淀和气浮第一节沉淀沉淀就是利用重力沉降将比水重的悬浮颗粒从水中去除的操作。沉淀是废水处理用途最广泛的单元操作之一。一、沉淀池沉淀池按在废水处理流程中的位置，主要分为初次沉淀池和二次沉淀池。（一）初次沉淀池城市污水中既含有分散颗粒又含有絮凝性颗粒。设计初次沉淀池的容量时，有效容积是表面负荷（过流率）和沉淀时间的函数。由于大多数沉淀池的池深为3m左右，虽然停留时间通常作为设计时的指标，但表面负荷也是一个有用的标志。用于生物处理前的沉淀池常采用2h的沉淀时间。当只采用初次沉淀处理时，常选用3h。我国对于前者常采用1～1.5h，对于后一种情况则为1.5～5h.（二）二次沉淀池从生物滤池和曝气池带至二次沉淀池中的悬浮固体通常具有良好的凝聚性，因此竖流式沉淀池特别适宜。但它因有容量小、造价高、施工较困难等缺点，故国外使用也不广泛。近年来，应用较多的是辐流式沉淀池。表3-1列出对不同污水量的活性污泥法二次沉淀池的设计参数。根据处理方法和污水流量，可按此表选择堰负荷的最大值，以减少进入出水堰的水流速度。通常，在池壁内把出水堰建成两侧有堰的排水槽。近年来国外已较广泛采用。我国天津纪庄子处理厂的辐流式沉淀池也是这种形式。表3-1初次沉淀池和二次沉淀池的适用条件及设计要点池型适用条件设计要点初次沉淀池对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离（1）考虑沉淀污泥发生腐败，设置刮、排泥设备，迅速排除污泥（2）考虑固体悬浮物及污泥上浮，设置浮渣去除设备（3）表面负荷以25～50m3/（m2·d）为标准（4）进水端考虑整流措施，采用阻流板、有孔整流壁、圆筒形整流板（5）采用溢流堰，堰上负荷≤250m3(m·d)为标准（6）长方形池，最大水平流速为7mm/s（7）污泥区容积，静水压排泥时，≤2d污泥量；机械排泥时，考虑4h排泥量（8）排泥静水压≥1.50m二次沉淀池对污水中以微生物为主体的、密度小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行沉淀分离`（1）考虑沉淀污泥发生腐败，设置刮、排泥设备，迅速排除污泥（2）考虑污泥上浮，设置浮渣去除设备（3）表面负荷以25～30m3/（m2·d）为标准（4）进水端考虑整流措施，采用阻流板、有孔整流壁、圆筒形整流板（5）采用溢流堰，堰上负荷≤150m3(m·d)（6）长方形池，最大水平流速为5mm/s（7）主要溢流设备的布置，防止污泥上浮出流而使处理水恶化（8）考虑SVI值增高引起的问题（9）排泥静水压，生物膜法后≥1.20m，曝气池后≥0.9m二、沉淀池的类型和结构按水流方向划分沉淀池，有平流式、辐流式、竖流式三种形式。每种沉淀池均包括五个区，即进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。表3-2各种沉淀池比较池型优点缺点适用条件平流式（1）沉淀效果好（2）对冲击负荷和温度变化的适用能力较强（3）施工简易，造价较低（1）池子配水不易均匀（2）采用多斗排泥时，每个泥斗需要单独设排泥管各自排泥，操作量大；采用链带式刮泥机排泥时，链带的支撑件和驱动件都浸于水中，易锈蚀（1）适用于地下水位高及地质较差地区（2）适用于大、中、小型污水处理厂竖流式（1）排泥方便，管理简单（2）占地面积小（1）池子深度大，施工困难（2）对冲击负荷和温度变化的适用能力较差（3）造价较高（4）池径不宜过大，否则布水不匀适用于处理水量不大的小型污水处理厂辐流式（1）多为机械排泥，运行较好，管理较简单（2）排泥设备已趋定型机械排泥设备复杂，对施工质量要求高（1）适用于地下水位较高地区（2）适用于大、中型污水处理厂气浮气浮法是以微细气泡作为载体，粘附水中的悬浮颗粒上，使其视密度小于水，然后颗粒被气泡挟带浮升至水面与水分离去除的方法。气浮法目前在给水、工业废水和城市污水处理方面都有应用。一、适用对象1.固液分离：污水中固体颗粒粒度小，密度接近或低于水，很难利用沉淀法实现固液分离的各类污水。2.在给水方面，可以用于高含藻水源、低温低浊水源、受污染水源和工业原料盐水的净化。3.液液分离：从污水中分离油类。4.生物处理剩余污泥浓缩。5.要求获得比重力沉淀更高的水力负荷和固体负荷，或用地受到限制的场合。二、分类气浮法按照产气方式不同分为：溶气气浮、充气气浮和电解气浮等主要气浮法比较见表3-3。表3-3主要气浮法的比较类型溶气气浮充气气浮电解气浮产气方式1.加压溶气2.真空释气1.压缩空气通过微孔板2.机械力高速剪切空气电解池极板产生的氢气和氧气气泡尺寸加压：50-150μm真空：20-100μm0.5-1.0mm氢气泡≤30μm氧气泡≤60μm表面负荷5-10m3/（m2·h）5-10m3/（m2·h）10-50m3/（m2·h）适用范围给水净化、生活污水、工业废水处理。可取代给水和废水处理中的沉淀和澄清；可用于废水深度处理的预处理及污泥浓缩矿物浮选、生活污水、工业废水处理。如油脂、羊毛等废水的初级处理。表面活性剂的泡沫分离工业废水处理。含各种金属离子、油脂、乳酪、色度和有机物的废水处理混凝和混凝剂混凝的目的在于通过向水中投加一些药剂（通常称为混凝剂及助凝剂），使水中难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合，长大至能自然沉淀的程度。这个方法称作混凝沉淀。在给水处理和废水处理中混凝沉淀都是最常用的方法之一。混凝处理中包括凝聚和絮凝两个阶段。在凝聚阶段水中的胶体双电层被压缩失去稳定而形成较小的微粒；在絮凝阶段这些微粒互相聚结（或由于高分子物质的吸附架桥作用相助）形成大颗粒絮体，这些絮体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。一、混凝剂与助凝剂（一）常用的无机盐类混凝剂常用的无机盐类混凝剂见表4-3。表4-3常用的无机盐类混凝剂名称分子式一般介绍精制硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O（1）含无水硫酸铝50%~52%（2）适用于水温为20~40℃（3）当pH=4~7时，主要去除水中有机物pH=5.7~7.8时，主要去除水中悬浮物pH=6.4~7.8时，处理浊度高、色度低（小于30度）的水（4）湿式投加时一般先溶解成10%~20%的溶液工业硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O（1）制造工艺较简单（2）无水硫酸铝含量各地产品不同，设计时一般可采用20%~25%（3）价格比精制硫酸铝便宜（4）用于废水处理时，投加量一般为50~200mg/L（5）其他同精制硫酸铝明矾Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O（1）同精制硫酸铝（2）、（3）（2）现已大部分被硫酸铝所代替硫酸亚铁（绿矾）FeSO4·7H2O（1）腐蚀性较高（2）矾花形成较快，较稳定，沉淀时间短（3）适用于碱度高，浊度高，pH=8.1~9.6的水，不论在冬季或夏季使用都很稳定，混凝作用良好，当pH值较低时（<8.0），常使用氯来氧化，使二价铁氧化成三价铁，也可以用同时投加石灰的方法解决三氯化铁FeCl3·6H2O（1）对金属（尤其对铁器）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料管也会因发热而引起变形（2）不受温度影响，矾花结得大，沉淀速度快，效果较好（3）易溶解，易混合，渣滓少（4）适用最佳pH值为6.0~8.4聚合氯化铝[Aln(OH)mCl3n-m]（通式）简写PAC（1）净化效率高，耗药量少，过滤性能好，对各种工业废水适应性较广（2）温度适应性高，pH适用范围宽（可在pH=5~9的范围内），因而可不投加碱剂（3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好（4）设备简单，操作方便，成本较三氯化铁低（5）是无机高分子化合物（二）常用的有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂常用的有机合成高分子混凝剂（又称絮凝剂）及天然絮凝剂见表4-4。表4-4常用有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂名称分子式或代号一般介绍聚丙烯酰胺代号PAM（1）目前被认为是最有效的高分子之一，在废水处理中常被用作助凝剂，与铝盐或铁盐配合使用（2）与常用混凝剂配合使用时，应按一定的顺序先后投加，以发挥两种药剂的最大效果（3）聚丙烯酰胺固体产品不易溶解，宜在有机械搅拌的溶解槽内配制成0.1%~0.2%的溶液再进行投加，稀释后的溶液保存期不宜超过1~2周（4）聚丙烯酰胺有极微弱的毒性，用于生活饮用水净化时，应注意控制投加量（5）是合成有机高分子絮凝剂，为非离子型；通过水解构成阴离子型，也可通过引入基团制成阳离子型；目前市场上已有阳离子型聚丙烯酰胺产品出售脱色絮凝剂代号脱色I号（1）属于聚胺类高度阳离子化的有机高分子混凝剂，液体产品固含量70%，无色或浅黄色透明粘稠液体（2）贮存温度5~45℃，使用pH值7~9，按1：50~1：100稀释后投加，投加量一般为20~100mg/L，也可与其他混凝剂配合使用（3）对于印染厂、染料厂、油墨厂等工业废水处理具有其他混凝剂不能达到的脱色效果天然植物改性高分子絮凝剂（1）由691化学改性制得，取材于野生植物，制备方便，成本较低（2）宜溶于水，适用水质范围广，沉降速度快，处理水澄清度好（3）性能稳定，不易降解变质（4）安全无毒天然絮凝剂F691刨花木、白胶粉F703绒稿（灌木类、皮、根、叶亦可）（三）常用的助凝剂常用的助凝剂见表4-5。表4-5常用的助凝剂名称分子式一般介绍氯Cl2（1）当处理高色度废水及用作破坏水中有机物或去除臭味时，可在投混凝剂前先投氯，以减少混凝剂用量（2）用硫酸亚铁作混凝剂时，为使二价铁氧化成三价铁可在水中投氯生石灰CaO（1）用于原水碱度不足（2）用于去除水中的CO2，调整pH值（3）对于印染废水等有一定的脱色作用活化硅酸、活化水玻璃、泡花碱Na2O·xSiO2·yH2O（1）适用于硫酸亚铁与铝盐混凝剂，可缩短混凝沉淀时间，节省混凝剂用量（2）原水浑浊度低、悬浮物含量少及水温较低（约在14℃以下）时使用，效果更为显著（3）可提高滤池滤速，必须注意加注点（4）要有适宜的酸化度和活化时间二、影响混凝效果的因素与混凝剂的选择（一）影响混凝效果的主要因素影响混凝效果的因素比较复杂，其中主要由水质本身的复杂变化引起，其次还要受到混凝过程中水力条件等因素的影响。1.水质工业废水中的污染物成分及含量随行业、工厂的不同而千变万化，而且通常情况下同一废水中往往含有多种污染物。废水中的污染物在化学组成、带电性能、亲水性能、吸咐性能等方面都可能不同，因此某一种混凝剂对不同废水的混凝效果可能相关很大。另外有机物对于水中的憎水胶体具有保护作用，因此对于高浓度有机废水采用混凝沉淀方法处理效果往往不好。有些废水中含有表面活性剂或活性染料一类污染物质，通常使用的混凝剂对它们的去除效果也大多不理想。2.pH值pH值也是影响混凝的一个主要因素。在不同的pH值条件下，铝盐与铁盐的水解产物形态不一样，产生的混凝效果也会不同。由于混凝剂水解反应过程中不断产生H+，因此要保持水解反应充分进行，水中必须有碱去中和H+，如碱不足，水的pH值将下降，水解反应不充分，对混凝过程不利。3.水温对混凝效果也有影响，无机盐混凝剂的水解反应是吸热反应，水温低时不利于混凝剂水解。水的粘度也与水温有关，水温低时水的粘度大，致使水分子的布朗运动减弱，不利于水中污染物质胶粒的脱稳和聚集，因而絮凝体形成不易。4.水力学条件及混凝反应的时间把一定的混凝剂投加到废水中后，首先要使混凝剂迅速、均匀地扩散到水中。混凝剂充分溶解后，所产生的胶体与水中原有的胶体及悬浮物接触后，会形成许许多多微小的矾花，这个过程又称为混合。混合过程要求水流产生激烈的湍流，在较快的时间内使药剂与水充分混合，混合时间一般要求几十秒至2分钟。混合作用一般靠水力或机械方法来完成。在完成混合后，水中胶体等微小颗粒已经产生初步凝聚现象，生成了细小的矾花，其尺寸可达5μm以上，但还不能达到靠重力可以下沉的尺寸（通常需要0.6～1.0mm以上）。因此还要靠絮凝过程使矾花逐渐长大。在絮凝阶段，要求水流有适当的紊流程度，为细小矾花提供相碰接触和互相吸附的机会，并且随着矾花的长大这种紊流应该逐渐减弱下来。反应时间（T）一般控制在10～30mim。反应中平均速度梯度（G）一般取30～60s-1，并应控制GT值在104～105范围内。（二）混凝剂的选择针对处理某种特定的废水选择适应的混凝剂时，通常由综合以下几方面的考虑来确定。（1）处理效果好，对希望去除的污染物有较高的去除率，能满足设计要求。为了达到这一目标，有时需要两种或多种混凝剂及助凝剂同时配合使用。（2）混凝剂及助凝剂的价格应适当便宜，需要的投加量应当适中，以防止由于价格昂贵造成处理运行费用过高。（3）混凝剂的来源应当可靠，产品性能比较稳定，并应宜于储存和投加方便。（4）所有的混凝剂都不应对处理出水产生二次污染。当处理出水有回用要求时，要适当考虑出水中混凝残余量所造成的轻微色度等影响（例如采用铁盐作混凝剂时）。结合以上因素的考虑，通常采用实际废水水样由实验室烧杯试验，对宜于采用的混凝剂及投加量来进行初步筛选确定。在有条件的情况下，一般还应对初步确定的结果进行扩大的动态连续试验，以求取得可靠的设计数据。第五章中和及pH值的控制含酸碱废水来源很广，化工厂、化纤厂、电镀厂、炼油厂以及金属酸洗车间等都排出酸性废水。有的废水含有无机酸如硫酸、盐酸等；有的则含有蚁酸、醋酸等有机酸；有的则兼而有之。废水含酸浓度差别很大，从小于1%到10%以上。造纸厂、印染厂、金属加工厂等排出碱性废水，大多数情况下为无机碱，也有些废水含有机碱。其中某些废水含碱浓度很高，最高可达百分之几。废水中除含酸、碱外，还可能含有酸式盐、碱式盐，以及其他的无机物、有机物等物质。将酸和碱随意排放会对环境造成污染和破坏，而且也是一种资源的浪费。因此，对酸、碱废水首先应考虑回收和综合利用。当酸、碱废水的浓度较高时，例如达3%～5%以上，往往存在回用和综合利用的可能性。例如用以制造硫酸亚铁、硫酸铁、石膏、化肥，也可以考虑供其他工厂使用等。当浓度不高（例如小于2%），回收或综合利用经济意义不大时，才考虑中和处理。一、原理用化学法去除废水中过量的酸或碱，使其pH值达到中性左右的过程称为中和。处理含酸废水时通常以碱和碱性氧化物为中和剂，而处理碱性废水则以酸或酸性氧化物作中和剂。在工业废水处理中，中和处理常常用于以下几种情况：（1）在废水排入水体之前，因为水生生物对pH值的变化极其敏感，当大量废水排入后使水体的pH值变得偏酸或偏碱时，会产生不良影响；（2）在废水排入城市排水管道之前，由于酸、碱对排水管道产生腐蚀作用，一般城市排水管道对排入工业废水的pH值都有明确的规定；（3）在废水需要进行化学或生物处理之前，对于化学处理（例如凝聚、除磷等），要求废水的pH值升高或降低到某一需要的最佳值。对于生物处理，废水的pH值通常应维持在6.5～8.5范围内，以保证处理构筑物的微生物维持最佳活性。对于中和处理，首先应当考虑以废治废的原则，例如将酸性废水与碱性废水互相中和，或者利用废碱渣（电石渣、碳酸钙碱渣等）中和酸性废水。在没有这些条件时，才采用药剂（中和剂）中和处理法。酸性废水中和处理经常采用的中和剂有石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠等。碱性废水中和处理则通常采用盐酸和硫酸。选用哪种中和剂要进行经济比较和优缺点的比较。表3-6和表3-7中列出了常用的中和剂及消耗量参考数据。表3-6碱性中和剂的单位消耗量酸类名称中和1g酸所需碱性物质的量/gCaOCa(OH)2CaCO3MgCO3CaCO3-MgCO3硫酸（H2SO4）0.5710.7551.020.860.94盐酸（HC1）0.771.011.371.151.29硝酸（HNO3）0.4450.590.7950.6680.732醋酸（HCH3COOH）0.4660.6160.830.695表3-7酸性中和剂的单位消耗量碱类名称中和1g碱所需酸性物质的量/gH2SO4HC1HNO3100%98%100%36%100%65%NaOH1.221.240.912.531.372.42KOH0.880.900.651.801.131.74Ca(OH)21.321.340.992.741.702.62NH32.882.932.125.903.715.70二、类型酸性废水的中和法可分为三类：酸性废水与碱性废水混合、投药中和及过滤中和。（一）酸、碱性废水中和法这种中和方法是将酸性废水和碱性废水共同引入中和池中，并在池内进行混合搅拌。中和结果，应该使废水呈中性或弱碱性。根据质量守恒原理计算酸、碱废水的混合比例或流量，并且实际需要量略大于计算量。当酸、碱废水的流量和浓度经常变化，而且波动很大时，应该设调节池加以调节，中和反应则在中和池进行，其容积应按1.5-2.0h的废水量考虑。（二）投药中和法酸性废水中和处理采用中和剂有石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠等。其中碳酸钠因价格较贵，一般较少采用。石灰来源广泛，价格便宜，所以使用较广。用石灰作中和剂能够处理任何浓度的酸性废水。最常采用的是石灰乳法。氢氧化钙对废水杂质具有混聚作用，因此它适用于含杂质多的酸性废水。用石灰中和酸的反应：H2SO4+Ca(0H)2→CaSO4↓+2H2O2HNO3+Ca(OH)2→Ca(NO3)2+2H2O2HC1+Ca(OH)2→CaC12+2H2O当废水中含有其他金属盐类例如铁、铅、锌、铜等时，也能生成沉淀：ZnSO4+Ca(OH)2→Zn(OH)2↓+CaSO4↓FeC12+Ca(OH)2→Fe(OH)2↓+CaC12PbC12+Ca(OH)2→Pb(OH)2↓+CaC12计算中和药剂的投量时，应增加与重金属化合产生沉淀的药量。（三）过滤中和法这种方法适用于含硫酸浓度不大于2～3g/L和生成易溶盐的各种酸性废水的中和处理。使酸性废水通过具有中和能力的滤料，例如石灰石、白云石、大理石等，即产生中和反应。例如石灰石与酸的反应：2HC1+CaCO3→CaC12+H2O+CO2↑H2SO4+CaCO3→CaSO4+H2O+CO2↑2HNO3+CaCO3→Ca(NO3)2+H2O+CO2↑白云石与硫酸的反应：2H2SO4+CaCO3·MgCO3→CaSO4↓+MgSO4+2H2O+2CO2↑采用白云石为中和滤料时，由于MgSO4的溶解度很大，不致造成中和的困难，而产生的石膏量仅为石灰石反应生成物的一半，因此进水的硫酸允许浓度可以提高；不过白云石的缺点是反应速度比石灰石慢。用石灰石做滤料时，进水含硫酸浓度应小于2000mg/L；用白云石做滤料时，应小于4000mg/L。当进水的硫酸浓度短期超过限值时，应及时采取措施，降低进水量（多余的废水可在调节池内暂时储存），同时用清洁水反冲、稀释。当滤料使用到一定期限，滤料中的无效成分积累过多时，可逐渐降低滤速，以最大限度地消耗掉滤料。在生产实践中，一般都是根据运行经验，总结出每处理一定的水量补充一定量的滤料。同时，按照每消耗一定量的滤料，进行一次清渣。过滤中和时，废水中不宜有浓度过高的重金属离子或惰性物质，要求重金属离子含量小于50mg/L，以免在滤料表面生成覆盖物，使滤料失效。含HF的废水中和过滤时，因CaF2溶解度很小，要求HF浓度小于300mg/L。如浓度超过限值，宜采用石灰乳进行中和。过滤中和法的优点是操作管理简单，出水pH值较稳定，不影响环境卫生，沉渣少，一般少于废水体积的0.1%；缺点是进水酸的浓度受到限制。（四）碱性废水的中和处理碱性废水的中和处理法有用酸性废水中和、投酸中和和烟道气中和三种。在采用投酸中和法时，由于价格上的原因，通常多使用93%～96%的工业浓硫酸。在处理水量较小的情况下，或有方便的废酸可利用时，也有利用盐酸中和法的。在投加酸之前，一般先将酸稀释成10%左右的浓度，然后按设计要求的投量经计量泵计量后加到中和池。在原水pH值和流量都比较稳定的情况下，可以按一定比例连续加酸。当水量及pH值经常有变化时，应当考虑设计自动加药系统，例如采用HBPH-3型工业酸度计与CHEM-TECH型系列计量泵组合成的自动pH控制系统，已比较广泛地用于废水处理工程。由于酸的稀释过程中大量放热，而且在热的条件下酸的腐蚀性大大增强，所以不能采用将酸直接加到管道中的做法，否则管道很快将被腐蚀。一般应该设计混凝土结构的中和池，并保证一定的容积，通常可按3～5min的停留时间考虑。如果采用其他材料制作中和池或中和槽时，则应该充分考虑到防腐及耐热性能的要求。烟道气中含有CO2和SO2，溶于水中形成H2CO3和H2SO3，能够用来使碱性废水得到中和。用烟道气中和的方法有两种，一是将碱性废水作为湿式降尘器的喷淋水，另一种是使烟道气通过碱性废水。这种中和方法效果良好；其缺点是会使处理后的废水中悬浮物含量增加，硫化物和色度也都有所增加，需要进行进一步处理。第六章膜法水处理技术第一节概论膜，更准确而言是半渗透膜，它是一薄层物质，当一定的推动力应用于膜两侧时，它能按照物质的物理化学性质使物质进行分离。通常，膜是按照物质的分离范围和应用的推动力来分类。在解决水资源缺乏的问题上，膜分离过程起到了非常重要的作用。在废水或污水排放之前，膜分离过程可以用于废水或污水处理；在废水进入污水系统之前，膜分离过程可以用于回收工业上有用的物质；当然膜分离过程也可以用于生产饮用水。在生产饮用水方面，使用膜人们可以利用大量的海水资源；此外，在水与废水循环回用方面，膜的特殊作用显得十分重要。膜分离技术在水处理中的应用，即可用于给水处理也可用于废水处理。膜技术应用于水处理具有以下优点：处理各种滤液，能得到高质量的滤出水；膜过程可通过模拟装置加以实现，而且可以连续操作；对渗透液具有以一定比例循环作为工艺用水或再利用的潜力。膜技术应用于水处理具也存在以下缺点：膜的相容性与孔的大小、水的pH值以及水的温度等许多因素有关；在某些情况下易生成污垢，使得在一些特殊应用中膜的寿命较短与传统的物理化学处理相比，一般投资费用较高。膜的使用寿命，短的只有几个月，但通常是3-7年，有的管式膜系统可超过15年。影响膜的使用寿命的因素很多，通常有加料贮槽和泵的匹配性能，预处理效果，渗透液的贮存装置以及膜的清洗系统和效果等。21世纪膜分离的应用将持续增长，尤其是微滤/超滤、微滤/反渗透、微滤/超滤/反渗透或钠滤结合的膜处理过程。增长的领域包括：饮用水处理工业废水的脱色垃圾填埋场渗滤液处理膜生物反应器的应用5.水的回收与循环利用等第二节膜分离过程膜分离技术受到广泛的注意，发展迅速，是因为膜分离对混合物中各组分的选择性很高，在分离过程中混合物主体没有相变，所用的设备装填密度大、效率高。1.水处理和膜分离1）用水水的净化与纯化包括从水中去除悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体，在这方面，膜分离技术发挥了其独特的作用。2）工业用水日产高达数千吨以致数万吨的反渗透水处理装置广泛地应用于电子、电力、医药、化工、饮料、冶金等领域，反渗透是超纯水和纯水制备的优选方法；膜软化是基于钠滤膜对二价离子，特别是二价阴离子的高脱除性而开发新型的膜分离过程，膜软化工艺在美国应用已很普遍，特别是新建的软化厂多采用此新工艺。3）工业废水和市政废水城市污水处理达标排放仅仅是基本要求，污水是否能再生回用，能再生到什么程度，是否经济可行，这是废水资源化的关键。实践表明，常规处理与膜法结合可给出各种标准、供不同用途的再生水，最后反渗透的产水完全符合饮用水标准。近年来浸没式膜生物反应器在污水处理和资源化方面倍受重视，已有商品化设，适用于中小型污水处理厂。2.膜的定义和分类膜是分离两相和作为选择性传递物质的屏障。膜可以是固态的，也可以是液态的；膜的结构可能是均质的，也可能是非均质的；膜可以是中性的，也可以是带电的；膜传递过程可以是主动传递过程，也可以是被动传递过程。膜的形态结构决定了分离机理，从而也决定了其应用。按膜结构分类可分为对称膜和不对称膜。按化学组成分类可分为有机材料类和无机材料类。按分离机理分类，膜大致可分为多孔膜、无孔膜和载体膜。多孔膜在处理溶液时根据颗粒大小进行分离，主要用于超滤和微滤。无孔膜利用分离体系中各组分溶解度或扩散系数的差异进行分离，主要用于气体分离、透析、蒸汽渗透等过程。载体膜是通过载体分子对某一组分高度专一的亲和性来实现不同组分间的分离的，通过膜的组分可以是气体、液体、离子或非离子。按几何形状分类，有平板式、管式、毛细管式和中空纤维式。后三种皆为管状膜，直径大于10mm的为管式膜；直径在0.5-10mm之间的是毛细管式膜；直径小于0.5mm的为中空纤维膜。管状膜直径越小，则单位体积里的膜面积越大。3.膜分离的定义和分类所有分离过程都是利用在某种环境中混合物各组分性质的差异进行分离。膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，在两侧加以某种推动力时，原料侧组分选择性地透过膜，从而达到分离或提纯的目的。1）反渗透和纳滤反渗透已成为海水淡化最经济的技术，也是苦咸水淡化的主要手段，它已成为超纯水和纯水制备的优选技术；另外在各种料液的分离、纯化和浓缩以及废液的再生回用方面都发挥了重大作用。我国反渗透技术能在海水淡化、脱水浓缩、高温水再用、市政和工业废水处理与再用领域发挥其应有的作用。纳滤膜介于反渗透膜和超滤膜之间，是近10多年发展较快的膜品种。a.反渗透原理当用一个半透性膜分离两种不同浓度的溶液时，膜仅允许溶剂分子通过。由于浓溶液中溶剂的化学势低于它在稀溶液中的化学势，稀溶液中的溶剂分子自发地透过半透膜向浓溶液中迁移。b.反渗透膜与纳滤膜及其组件c.反渗透膜与纳滤膜由于反渗透膜与纳滤膜多种多样，主要有平板不对称膜、不对称平板复合膜、管式不对称膜、中空纤维不对称膜、中空纤维复合膜等。目前平板不对称膜和中空纤维膜占据了市场绝大部分的份额。d.反渗透膜与纳滤膜组件反渗透过程的经济性和实用性决定于组见的价格和性能。它对组件的机械强度、流体力学结构及经济性都有较高的要求。e.反渗透与纳滤工艺流程反渗透与纳滤工艺流程通常包括前处理工艺、膜分离工艺和后处理工艺三部分。为减少料液在膜分离过程中对膜的污染和化学损伤，必须对料液进行适当的预处理。在实际生产中对溶液的分离有不同的要求，必须选用合适的膜和组件形式，应该通过计算确定组件的排列和操作条件。f.反渗透与纳滤应用反渗透应用领域可分为两大类：水纯化和溶质浓缩。主要用于水的纯化，如海水和苦咸水脱盐制饮用水，以及制备半导体工业、医药、化学工业中所需的超纯水。纳滤膜对Na+和Cl-单价离子的截留率较低，实践证明纳滤可以代替沉淀、pH调节和蒸发等过程，达到产品纯化和浓缩的目的，是一新的高效节能的过程。此外纳滤在有机小分子与盐的分离与浓缩、去除无脂奶粉的异味等方面得到了广泛的应用。2）超滤a.超滤原理超滤膜多为不对称结构，由一层极薄、具有一定尺寸孔径的表皮层和一层较厚、具有海绵状或指定结构的多孔层组成。前者起分离作用，后者起支撑作用。在超滤膜分离过程中，膜的孔径大小和膜表面的化学性质等将分别起着不同的分离作用。一般情况下，超滤膜的性能指标有渗透通量和截留率。超滤膜的耐压性、耐清洗性、耐温性等性能对于工业应用是非常重要的。目前商品化的有机材质的超滤膜都是采用相转化法制得的。b.超滤操作工艺超滤的基本操作有以下三种。重过滤操作，用于大分子和小分子的分离。间歇操作，常用于小规模生产。连续式操作，常用于大规模生产。c.超滤应用超滤在需将尺寸较大的分子或微粒与低分子物质或溶剂分离的领域得到广泛应用。超滤装置可单独运行，也可与其他处理设备结合应用于各种分离过程中。超滤已成为蛋白和酶纯化和浓缩的高效过程。超滤浓缩的优点是无相变、一般不需加热、工序简单、适用pH范围宽和防止失活等，很适用于热敏性物质的分离浓缩。3）微滤微滤（MF）是一种与常规的粗滤十分相似的膜过程。微孔滤膜具有比较整齐、均匀的多孔结构，孔径范围0.05-10um，使过滤从一般只有比较粗造的相对性质过度到精密的绝对性质，主要用于对悬浮液和乳液进行截留。微滤原理微滤又称为精过滤，其基本原理属于筛网状过滤，在静压差作用下，小于膜孔的粒子通过滤膜，大于膜孔的粒子则被截留到膜表面，使大小不同的组分得以分离，操作压力为0.7-7kPa。除此以外，还有膜表面层的吸附截留和架桥截留，以及膜内部的网络中截留。微滤操作工艺微滤有两种操作工艺：死端过滤在死端过滤时，溶剂和小于膜孔的溶质在压力驱动下透过膜，大于膜孔的颗粒被截留，通常堆积在膜表面上。死端过滤是间隙式的，必须周期性地停下来清洗膜表面的污染层或更换膜。错流过滤在泵的推动下料液平行于膜面流动，与死端过滤不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜表面上的滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平。微滤膜微滤膜属于筛网状过滤介质，具有形态整齐的结构，使所有比网孔大的粒子全部拦截在膜表面上。目前市场上的微孔滤膜的材质可分为有机和无机两大类。有机材质主要是聚合物，常通过相转化、拉伸、烧结、径迹刻蚀等方法制备。微滤膜的应用微滤是所有膜过程中应用最普遍、销售额最大的一项技术。工业上，微滤主要用于将大于0.1um的粒子与溶液分开的场合，它的最大市场是制药行业的除菌过滤和电子工业用高纯水的制备。其最新的应用领域是生物技术和生物医学领域技术。4）渗析渗析；也是透析，是溶质自身浓度梯度作用下膜的上游传下下游的过程。由于分子大小及溶解度不同，使得不同溶质的扩散速率不同，从而实现分离。传质理论原料液和透析掖流向通常是逆向的，也可以是同向的。若溶剂与溶液中其他组分之间不存在耦合作用，则在渗透压的作用下溶剂从低浓度侧流向高浓度侧；若原料液侧压力高于渗透压侧，则溶剂从原料液侧流向渗透压侧。渗析膜透析主要用于从高分子量物质中分离出低分子量组分，基于不同组分物化性质和分子尺寸的差异，导致其在膜的扩散速率不同而实现分离的。c.渗析应用目前渗析最主要的用途是血液透析，即以透析膜代替肾除去尿素、肌酸酐、磷酸盐和尿酸等有毒的低分子量组分，以缓解肾衰竭和尿毒病患者的病情。5）电渗析电渗析是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯。电渗析的基本原理在阴极和阳极之间交替排列一系列阴离子交换膜和阳离子交换膜。阴离子交换膜能使阴离子透过，阳离子交换膜能使阳离子透过。离子交换膜目前离子交换膜的种类很多，常用的膜按功能分有阴离子交换膜和阳离子交换膜。强酸性阳膜阳离子交换膜中等酸性阳膜弱酸性阳膜强碱性阴膜阴离子交换膜中等碱性阴膜弱碱性阴膜弱碱性阴膜电渗析的应用目前电渗析已是一种相当成熟的膜分离技术，主要用途是苦咸水淡化、生产饮用水、浓缩海水制盐以及体系中脱除电解质。第三节膜组件工业应用中通常需要较大面积的膜。安装膜的最小单元称为膜组件。膜组件的设计有很多种形式，它们均根据两种膜结构形式设计：平板膜和管式膜。板框式和卷式膜组件使用平板膜，管式、毛细管式和中空纤维膜组件均使用管式膜。板框式膜组件板框式膜组件的突出优点是操作灵活，其主要特点有：1）组装简单、坚固，对压力变动和现场作业的可靠性较大；2）可以简单的增加膜的层数实现增大处理量；3）每两片膜之间的渗透物都是被单独引出来的，可以通过关闭个别膜来消除操作中的故障，而不必使整个组件停止运行。板框式膜组件可用于反渗透、超滤和渗透汽化过程。在不同的过程中，组件的具体设计也不相同。2.卷式膜组件卷式膜组件是目前反渗透、超滤及气体分离过程中最重要的膜组件形式，也有少量用于渗透汽化过程。对于不同的处理对象，可对卷式膜组件的结构作相应的改进。3.管式膜组件管式膜组件是由园管式的膜及膜的支撑构成。由于膜本身的强度不够，因此在压力下工作时需要具有良好透水性能和高强度的材料支撑。管式膜的流道较大，对料液中杂质含量的要求不高，可用于处理高固含量的料液。膜面的清洗不仅可以用化学方法，而且也可以用海绵球之类的机械清洗方法。4.毛细管膜组件毛细管膜组件的结构类似于管式膜。由于膜的孔径较小（0.5-6mm），能承受高压，所以不用支撑管。毛细管膜组件装填密度较大，制造费用较低，但压缩强度较小，在多数情况下料液的流动为层流。目前用于超滤、渗析、渗透汽化过程以及某些气体渗透过程。5.中空纤维膜组件中空纤维膜组件与毛细管膜组件的形式相同，差别在于膜的规格不同。通常中空纤维的外径约40-250um，外径与内径之比为2-4。中空纤维最主要的优点是装填密度很高，可达16000-30000m2/m对反渗透、气体分离、膜接触器、液膜等单位面积渗透通量很小的过程是非常有利的。第七章废水生物处理技术第一节概论生物处理的目的是去除有机物植物性营养物以及通过生物絮凝去除胶体，同时也可以获得能量和产品。其主要机理是微生物代谢。生物处理工艺广泛应用于城市污水和各类有机工业废水处理。按照微生物