工业废水与生活污水的处理

工业废水与生活污水的处理

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。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.水资源危机.贵州

科技出版社.2001年9月.

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”。

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。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。

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(wastewater)，也称为污水(sewage)。分生活污水(domesticsewage，sanitarysewage)和工业废水(industrialwastewater）。

1.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(suspendedsolid,

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%。

2.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。二、废水处理的主要原则

（一）基本原则

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。Strategyofsustainabledevelopment：背景

sustainabledevelopmentisdevelopmentthatmeetstheneedsofthepresentwithoutcompromisingtheabilityoffuturegenerationstomeettheirneeds.

China’sagendatwenty-first——WhitePaperonChina’sPopulation,EnvironmentandDevelopmentinthe21stCentury,whichsetsforththeguidingprinciplesofholisticplanningandcoordinateddevelopmentofeconomy,society,resourcesandenvironment.

Outline:Controlpopulationgrowth;

Develop

eco-friendlyagriculture;Promotecleanproductionprocesses;Setupsustainingsystemtopromotesustainableaggregatedecisionandcoordinativemanagement.Industrial

production

systems

requireresources:

Materials(fromwhichproductsaremade),Energy

(beingusedtotransportandprocessmaterials),WaterandAir.

清洁生产（cleanproduction）

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。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）。

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。三、废水处理的基本方法（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。

（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）两类。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。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。

★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。好氧处理厌氧处理微生物种群好氧微生物和兼性微生物先是厌氧菌和兼性菌，后是另一类厌氧菌产物CO2、H2O、NO3或NO2–、NO3–、PO43-、SO42-分解彻底，产能多；基本无害，出水无异臭。CH4、NH3、胺化物或N2、H2S等，氧化不彻底，产能少；产物复杂，出水异臭。反应速率有机物转化快，停留时间短，设备体积小。有机物转化慢，停留时间长，设备体积大。对环境要求要求充分供氧，对环境要求不太严。绝对厌氧，对环境pH、温度等要求严格。好氧处理与厌氧处理的区别三级处理：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。

2000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。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。

溶气罐浮选池混凝剂：细小纤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。

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

（二）生物处理

1.普通活性污泥法（activatedsludgeprocess）

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

优点：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

和工业废水。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）。

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4～22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。滤料滤料滤料进水沉淀池观察窗出水生物滤塔示意图

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。

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。剖面A-A双轴多级生物转盘AA进水出水生物转盘示意图

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。滤料空气进水出水分流式接触氧化池示意图

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10—20倍)。

16分钟内使普通污水BOD去除率达93%。

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）0.51～2.52.5～42～4.5

水力停留

时间（h）2～67～3030～502～10

有机负荷

(gBOD/M2•日）10～2015～4030～10020～30

BOD去处率

（%）85～9579～9050～8075～85

BOD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）10～20010～5000

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。

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，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。

了解内容

A.慢速渗滤系统，即污水灌溉农田系统(slowlandtreatment

systems，sewageirrigationsystems）：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（rapidinfiltrationsystems）：适用于透水

性非常好的土壤，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）（overlandflowsystems，flood

irrigationsystems)：适于透水性差的土壤和有坡度的田块。

D.湿地系统和地下灌溉系统

l湿地系统（wetlandsystems)：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(subsurfaceinfiltrationsystems)：

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