工业废水处理技术指南

工业废水处理技术指南TOC\o"1-2"\h\u20392第1章工业废水处理概述 3292961.1工业废水来源与特点 3251881.2工业废水处理技术分类 3308041.3工业废水处理技术发展趋势 430992第2章物理处理技术 449692.1沉淀与浮选 45462.1.1沉淀技术 45982.1.2浮选技术 4193432.2过滤与离心分离 5178192.2.1过滤技术 5319382.2.2离心分离技术 5133392.3蒸发与结晶 5208872.3.1蒸发技术 5247652.3.2结晶技术 59705第3章化学处理技术 6169583.1中和与沉淀 678453.1.1概述 6221243.1.2中和 6257453.1.3沉淀 611223.2氧化与还原 6179533.2.1概述 6239343.2.2氧化 62683.2.3还原 669483.3化学混凝与絮凝 7147253.3.1概述 7265153.3.2混凝 751893.3.3絮凝 712878第4章生物处理技术 7209304.1活性污泥法 753564.1.1概述 7318184.1.2基本流程 7131334.1.3技术特点 720164.2生物膜法 767854.2.1概述 7312394.2.2基本流程 8317184.2.3技术特点 884204.3厌氧处理技术 8200454.3.1概述 8236364.3.2基本流程 8279404.3.3技术特点 820726第5章膜分离技术 8199495.1微滤与超滤 8236035.1.1微滤技术 8262615.1.2超滤技术 965955.2纳滤与反渗透 9295455.2.1纳滤技术 936665.2.2反渗透技术 94385.3膜生物反应器 9266575.3.1MBR的技术特点 931545.3.2MBR在工业废水处理中的应用 93544第6章高级氧化技术 1086196.1光催化氧化 10135536.1.1基本原理 1018056.1.2催化剂 10175026.1.3反应器 10110596.1.4影响因素 10115946.1.5应用实例 1026706.2超声氧化 10294986.2.1基本原理 10309406.2.2超声波发生器 1096846.2.3反应器 10111456.2.4影响因素 11250926.2.5应用实例 11244356.3低温等离子体氧化 11239216.3.1基本原理 11137646.3.2等离子体发生器 11220996.3.3反应器 11222076.3.4影响因素 11212836.3.5应用实例 1114641第7章固液分离技术 11145367.1污泥调理与浓缩 1167677.1.1污泥性质分析 11130987.1.2污泥调理 11212757.1.3污泥浓缩 1228947.2污泥脱水与干化 12223527.2.1污泥脱水 1280447.2.2污泥干化 12258237.3污泥处置与利用 1252797.3.1污泥处置 12145317.3.2污泥利用 1222298第8章废水处理工艺组合与优化 12115178.1工艺组合原则与策略 12258678.1.1原则 12272478.1.2策略 134018.2典型废水处理工艺案例 13303198.2.1针对不同行业废水的处理工艺案例 1362618.2.2针对不同污染物废水的处理工艺案例 13251398.3工艺优化与运行调控 1483188.3.1工艺优化 14210508.3.2运行调控 1431134第9章特殊工业废水处理技术 1416309.1重金属离子废水处理 14279749.1.1概述 1439069.1.2处理技术 14273029.2高浓度有机废水处理 1510599.2.1概述 1596379.2.2处理技术 15256989.3难降解废水处理 15140319.3.1概述 15272079.3.2处理技术 152965第10章废水处理设施运行与维护 1618810.1设施运行管理 161267710.1.1运行原则与目标 162358110.1.2运行程序与操作规范 16728110.1.3监测与调控 163028610.2常见故障分析与排除 161807510.2.1故障分类 162885210.2.2故障分析与排除方法 161724210.3设施维护与防腐策略 161299910.3.1设施维护 162453610.3.2防腐策略 17第1章工业废水处理概述1.1工业废水来源与特点工业废水主要来源于工业生产过程中产生的液体废弃物，其成分复杂，涉及众多行业，包括化工、钢铁、食品、制药等。工业废水具有以下特点：（1）污染物种类繁多，成分复杂，包括有机物、无机盐、重金属、悬浮固体等；（2）污染物浓度差异大，部分工业废水含有高浓度的有害物质；（3）水质、水量波动大，给废水处理带来一定难度；（4）废水温度、pH值、色度等物理性质也存在较大差异。1.2工业废水处理技术分类根据工业废水处理的基本原理和方法，可将工业废水处理技术分为以下几类：（1）物理法：利用物理作用分离废水中的污染物，如沉淀、过滤、离心等；（2）化学法：利用化学反应转化废水中的污染物，如中和、氧化还原、混凝等；（3）生物法：利用微生物代谢作用降解废水中的有机污染物，如活性污泥、生物膜等；（4）物化法：结合物理和化学作用处理废水，如吸附、离子交换、膜分离等；（5）综合法：将以上几种方法进行组合，实现工业废水的综合治理。1.3工业废水处理技术发展趋势我国工业的快速发展，工业废水处理技术也在不断进步，未来发展趋势如下：（1）高效低耗：研发新型高效处理技术，降低能源消耗和运行成本；（2）集成化：将多种处理技术进行集成，实现工业废水的高效处理；（3）智能化：运用现代信息技术，实现废水处理过程的自动化、智能化控制；（4）资源化：将废水中的有价物质进行回收，实现废水的资源化利用；（5）生态化：结合生态工程，实现废水处理与生态环境的协同发展。第2章物理处理技术2.1沉淀与浮选2.1.1沉淀技术沉淀技术是利用重力作用使废水中的悬浮固体颗粒与水分离的一种方法。本节将介绍以下几种沉淀技术：（1）自然沉淀：通过设置沉淀池，使废水中的悬浮物在静止状态下自然沉淀，从而达到固液分离的目的。（2）絮凝沉淀：向废水中加入适量的絮凝剂，使悬浮颗粒聚集成絮体，加快沉降速度，提高沉淀效果。（3）气浮沉淀：利用微小气泡作为载体，将废水中的悬浮物黏附在气泡上，使其浮到水面，实现固液分离。2.1.2浮选技术浮选技术是利用气泡作为载体，将废水中的悬浮物、油脂等物质黏附在气泡上，使其浮到水面，从而实现分离。本节将介绍以下几种浮选技术：（1）溶解空气浮选：通过向废水中注入空气，形成微小气泡，使悬浮物黏附在气泡上，浮到水面。（2）电解浮选：利用电解产生的气泡，实现悬浮物的浮选。（3）絮凝浮选：先进行絮凝处理，再进行浮选，提高浮选效果。2.2过滤与离心分离2.2.1过滤技术过滤技术是利用过滤介质，使废水中的悬浮物被拦截，实现固液分离。本节将介绍以下几种过滤技术：（1）砂滤：利用石英砂、无烟煤等过滤介质，拦截废水中的悬浮物。（2）活性炭过滤：利用活性炭的吸附作用，去除废水中的悬浮物、有机物等。（3）膜过滤：利用微孔膜、超滤膜等，实现对废水中悬浮物的精细过滤。2.2.2离心分离技术离心分离技术是利用高速旋转产生的离心力，使废水中的悬浮物与水分离。本节将介绍以下几种离心分离技术：（1）沉降离心分离：利用离心力使悬浮物加速沉降，实现分离。（2）离心过滤：在离心力的作用下，使废水通过过滤介质，实现固液分离。（3）离心洗涤：在离心力的作用下，对悬浮物进行洗涤，提高分离效果。2.3蒸发与结晶2.3.1蒸发技术蒸发技术是利用热能将废水中的溶剂蒸发，使溶质浓缩或结晶，从而实现分离。本节将介绍以下几种蒸发技术：（1）多效蒸发：利用多个蒸发器，逐级加热，提高热能利用率。（2）强制循环蒸发：通过强制循环泵，使溶液在蒸发器内循环流动，提高蒸发效率。（3）薄膜蒸发：利用薄膜蒸发器，实现溶液的快速蒸发。2.3.2结晶技术结晶技术是利用溶质在溶剂中的溶解度差异，通过降温或减压等手段，使溶质结晶沉淀，从而实现分离。本节将介绍以下几种结晶技术：（1）冷却结晶：通过降低溶液温度，使溶质结晶沉淀。（2）减压结晶：通过降低溶液压力，使溶质结晶沉淀。（3）反应结晶：利用化学反应，使溶质结晶沉淀。第3章化学处理技术3.1中和与沉淀3.1.1概述中和与沉淀技术是工业废水处理中应用最广泛的方法之一，主要用于去除废水中的重金属离子、酸碱度及部分有机物。其原理是通过加入化学试剂使废水中的污染物不溶于水的沉淀物，从而实现分离和去除。3.1.2中和中和处理主要用于调节废水的酸碱度，使其达到排放标准。常用的中和剂有熟石灰、生石灰、氢氧化钠等。中和反应的原理是酸碱中和反应，水和相应的盐。3.1.3沉淀沉淀处理是通过加入化学沉淀剂使废水中的污染物形成沉淀物，从而去除污染物。常用的沉淀剂有氢氧化铁、氢氧化铝、硫酸钡等。根据沉淀剂的类型，沉淀技术可分为铁盐沉淀、铝盐沉淀、钡盐沉淀等。3.2氧化与还原3.2.1概述氧化与还原技术是利用氧化剂和还原剂对废水中的污染物进行化学转化，使其变为无毒或易于去除的物质。这种方法适用于处理含有有机物、氰化物、硫化物等污染物的废水。3.2.2氧化氧化处理是通过加入氧化剂使污染物氧化分解，从而降低其毒性或提高其生物降解性。常用的氧化剂有氯、次氯酸钠、过氧化氢等。氧化技术包括直接氧化、催化氧化和生物氧化等。3.2.3还原还原处理是利用还原剂将废水中的污染物还原为无毒或易于去除的物质。常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸钠等。还原技术适用于处理含重金属离子、硝酸盐等污染物的废水。3.3化学混凝与絮凝3.3.1概述化学混凝与絮凝是利用混凝剂和絮凝剂使废水中的悬浮物、胶体颗粒等污染物凝聚成较大的絮体，以便于后续的固液分离。3.3.2混凝混凝处理是向废水中加入混凝剂，通过电性中和、吸附架桥等作用，使污染物形成微絮体。常用的混凝剂有铝盐、铁盐、聚合硫酸铁等。3.3.3絮凝絮凝处理是向废水中加入絮凝剂，使微絮体进一步增大，形成易于沉淀的絮体。常用的絮凝剂有聚丙烯酰胺、聚合氯化铝等。絮凝技术适用于去除废水中的悬浮物、胶体颗粒和部分溶解性污染物。第4章生物处理技术4.1活性污泥法4.1.1概述活性污泥法是一种应用广泛的生物处理技术，主要通过微生物的新陈代谢作用去除废水中的有机污染物。其原理是利用好氧条件下微生物的代谢活动，将有机物转化为微生物细胞物质、二氧化碳和水。4.1.2基本流程活性污泥法的基本流程包括：进水、预曝气、主曝气、沉淀、污泥回流和出水。其中，预曝气是为了提高废水的溶解氧浓度，主曝气是为了满足微生物的好氧需求，沉淀是为了分离活性污泥和清水。4.1.3技术特点活性污泥法具有处理效果好、适应性强、操作简便等优点，但存在占地面积大、能耗较高、污泥处理处置困难等不足。4.2生物膜法4.2.1概述生物膜法是利用固定在载体上的生物膜微生物对废水进行处理的一种技术。生物膜法具有较高的污染物去除效率和较好的耐冲击负荷能力。4.2.2基本流程生物膜法的基本流程包括：进水、预处理、生物膜固定、生物降解、沉淀（或过滤）和出水。其中，预处理是为了提高废水的可生化性，生物膜固定是为了增加微生物数量和种类。4.2.3技术特点生物膜法具有处理效果好、适应性强、运行稳定等优点，但存在载体成本高、易堵塞、清洗困难等不足。4.3厌氧处理技术4.3.1概述厌氧处理技术是利用厌氧微生物在无氧或微氧条件下，将有机物转化为甲烷和二氧化碳的一种生物处理方法。该技术具有能耗低、污泥产量小、可回收能源等优点。4.3.2基本流程厌氧处理技术的基本流程包括：进水、预处理、厌氧反应、固液分离和气体处理。其中，预处理是为了提高废水的可生化性，厌氧反应是实现有机物降解和能源回收的关键步骤。4.3.3技术特点厌氧处理技术具有处理效率高、能耗低、可回收能源等优点，但存在启动慢、运行条件要求严格、对废水成分敏感等不足。在实际应用中，需根据废水特性及处理要求，选择合适的生物处理技术。第5章膜分离技术5.1微滤与超滤微滤（Microfiltration,MF）与超滤（Ultrafiltration,UF）作为膜分离技术的两种重要形式，在工业废水处理领域具有广泛应用。这两种技术均基于孔径大小实现粒子与溶液的分离。5.1.1微滤技术微滤是一种利用孔径为0.1~10μm的膜对悬浮颗粒、细菌、浮游生物等较大粒子进行截留的技术。其主要特点为操作压力低、设备简单、易于清洗和再生。在工业废水处理中，微滤技术可用于去除废水中的悬浮物、浮游生物和部分细菌等。5.1.2超滤技术超滤采用孔径为0.01~0.1μm的膜，能够有效截留病毒、大部分细菌以及高分子量的溶解性有机物。在工业废水处理中，超滤技术主要应用于去除废水中的微生物、胶体和部分溶解性有机物。5.2纳滤与反渗透纳滤（Nanofiltration,NF）与反渗透（ReverseOsmosis,RO）是两种具有较高分离效果的膜分离技术，广泛应用于工业废水处理领域。5.2.1纳滤技术纳滤采用孔径为1~10纳米的膜，介于反渗透和超滤之间。纳滤能够有效截留二价离子、多价离子和部分一价离子，同时去除部分有机物和微生物。在工业废水处理中，纳滤技术主要用于去除废水中的硬度、总溶解固体和部分有机物。5.2.2反渗透技术反渗透采用孔径小于1纳米的膜，能够实现对一价离子、二价离子、多价离子、有机物和微生物的高效截留。反渗透技术在工业废水处理中的应用包括深度脱盐、废水回用和有机物去除等。5.3膜生物反应器膜生物反应器（MembraneBioreactor,MBR）是将膜分离技术与生物处理技术相结合的一种废水处理技术。MBR利用膜对生物反应器中的微生物和有机物进行分离，实现高效去除污染物。5.3.1MBR的技术特点MBR具有以下技术特点：（1）分离效率高，出水水质稳定，可直接回用；（2）生物降解性好，抗冲击负荷能力强；（3）占地面积小，自动化程度高；（4）易于实现模块化设计，可根据需求调整处理规模。5.3.2MBR在工业废水处理中的应用MBR在工业废水处理中的应用广泛，包括但不限于食品加工废水、制药废水、化工废水等领域。MBR能够实现对废水中有机物、悬浮物、微生物等的高效去除，满足严格的废水排放标准。本章主要介绍了微滤、超滤、纳滤、反渗透和膜生物反应器等膜分离技术在工业废水处理中的应用及其特点。这些技术为工业废水处理提供了高效、可靠的解决方案，有助于实现废水的资源化利用和环境保护。第6章高级氧化技术6.1光催化氧化6.1.1基本原理光催化氧化技术是利用光能激发催化剂产生强氧化性自由基，对有机污染物进行降解的一种方法。该技术具有无污染、低能耗、操作简便等优点。6.1.2催化剂光催化氧化技术中常用的催化剂有TiO2、ZnO、Fe2O3等。其中，TiO2因其具有较高的光催化活性、低成本、低毒性等优点而被广泛应用。6.1.3反应器光催化氧化反应器主要包括固定床、悬浮床和流动床等类型。根据光源的不同，反应器可分为紫外光、可见光和太阳光等类型。6.1.4影响因素光催化氧化效果受到催化剂种类、光源强度、反应时间、污染物浓度、温度等多种因素的影响。6.1.5应用实例光催化氧化技术在工业废水处理中已成功应用于印染、制药、化工等行业。6.2超声氧化6.2.1基本原理超声氧化技术利用超声波在液体中产生的空化效应，使液体中的有机污染物在极端条件下发生氧化降解。6.2.2超声波发生器超声波发生器是超声氧化技术的核心部件，主要包括压电式、磁致伸缩式和电磁式等类型。6.2.3反应器超声氧化反应器主要包括槽式、浸没式和流动式等类型。反应器的设计应考虑超声波的传播和分布。6.2.4影响因素超声氧化效果受到超声波强度、频率、反应时间、污染物浓度、温度等因素的影响。6.2.5应用实例超声氧化技术在工业废水处理中已应用于食品、农药、石油等行业。6.3低温等离子体氧化6.3.1基本原理低温等离子体氧化技术通过电场或电磁场激发气体产生低温等离子体，利用等离子体中的高能电子、自由基等活性粒子对有机污染物进行氧化降解。6.3.2等离子体发生器低温等离子体发生器主要有电晕放电、辉光放电和介质阻挡放电等类型。6.3.3反应器低温等离子体氧化反应器主要包括直接放电式、间接放电式和耦合式等类型。6.3.4影响因素低温等离子体氧化效果受到放电参数、反应器结构、污染物性质等多种因素的影响。6.3.5应用实例低温等离子体氧化技术在工业废水处理中已成功应用于皮革、涂料、电子等行业。第7章固液分离技术7.1污泥调理与浓缩7.1.1污泥性质分析在对工业废水进行处理过程中，固液分离技术是关键环节之一。污泥调理与浓缩是对污泥进行处理的第一步。需对污泥的性质进行分析，包括污泥的来源、成分、浓度、粘度等，为后续处理提供依据。7.1.2污泥调理污泥调理旨在改善污泥的脱水功能，降低污泥的粘度，便于后续脱水与干化。调理方法主要包括化学调理、物理调理和生物调理。化学调理采用絮凝剂、助凝剂等物质，使污泥颗粒絮凝成较大的絮体；物理调理主要包括加热、冷却、搅拌等操作；生物调理则是利用微生物对污泥进行分解和转化。7.1.3污泥浓缩污泥浓缩是通过降低污泥中水分含量，减小污泥体积，降低处理成本。常用的浓缩方法有重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩等。在实际应用中，可根据污泥性质和实际需求选择合适的浓缩方法。7.2污泥脱水与干化7.2.1污泥脱水污泥脱水是将浓缩后的污泥进一步降低水分含量，以便于运输和处置。常用的脱水方法有压滤、真空过滤、离心脱水等。在选择脱水方法时，需考虑污泥的性质、处理成本和设备条件等因素。7.2.2污泥干化污泥干化是将脱水后的污泥进一步降低水分，实现污泥的减量化、无害化和资源化。干化方法有自然干化、热干化和微波干化等。干化过程中应注意控制温度和湿度，避免对环境造成污染。7.3污泥处置与利用7.3.1污泥处置污泥处置包括土地利用、焚烧、填埋等方法。土地利用是将符合标准的污泥用作肥料、土壤改良剂等；焚烧是将污泥进行高温处理，实现减量化；填埋是将污泥运至指定地点进行安全填埋。7.3.2污泥利用污泥中含有一定的有机物、氮、磷等资源，可通过生物发酵、提取等方法进行资源回收和利用。污泥还可以作为建筑材料、燃料等，实现污泥的资源化利用。注意：在实际操作中，应根据国家相关法律法规和标准，结合企业实际情况，选择合适的固液分离技术，保证工业废水处理的安全、高效和环保。第8章废水处理工艺组合与优化8.1工艺组合原则与策略8.1.1原则在进行工业废水处理工艺组合时，应遵循以下原则：（1）针对性：针对不同行业、不同性质的废水，选择具有针对性的处理工艺。（2）高效性：所选工艺应具有较高的处理效率，保证废水处理后达到排放标准。（3）稳定性：工艺组合应具备良好的抗冲击负荷能力，保证系统运行稳定。（4）经济性：在满足处理要求的前提下，力求降低投资和运行成本。（5）可扩展性：工艺组合应具备一定的扩展性，方便后期升级改造。8.1.2策略（1）预处理：针对废水中的悬浮物、油类、有机物等污染物，采用物理、化学或生物方法进行预处理，降低污染物浓度，为后续处理工艺创造条件。（2）主体处理：根据废水性质，选择合适的生物处理、化学处理或物理处理工艺，实现废水的深度处理。（3）深度处理：针对废水中的难降解有机物、氮磷等污染物，采用高级氧化、吸附、膜分离等技术进行深度处理，提高出水水质。（4）回用与资源化：对处理后的废水进行回用或资源化处理，实现废水的循环利用。8.2典型废水处理工艺案例8.2.1针对不同行业废水的处理工艺案例（1）印染废水：采用预处理（如格栅、调节池、气浮等）生物处理（如好氧、厌氧等）化学处理（如混凝、絮凝等）深度处理（如活性炭吸附、膜分离等）的工艺组合。（2）制药废水：采用预处理（如格栅、调节池、水解酸化等）生物处理（如好氧、厌氧等）化学处理（如高级氧化、离子交换等）深度处理（如活性炭吸附、膜分离等）的工艺组合。（3）食品废水：采用预处理（如格栅、调节池、气浮等）生物处理（如好氧、厌氧等）化学处理（如絮凝、脱色等）深度处理（如活性炭吸附、膜分离等）的工艺组合。8.2.2针对不同污染物废水的处理工艺案例（1）含油废水：采用预处理（如格栅、隔油池等）化学处理（如混凝、絮凝等）生物处理（如好氧、厌氧等）深度处理（如活性炭吸附、膜分离等）的工艺组合。（2）含氮磷废水：采用预处理（如格栅、调节池等）生物处理（如A2/O、SBR等）化学处理（如化学沉淀、絮凝等）深度处理（如膜分离、生物滤池等）的工艺组合。8.3工艺优化与运行调控8.3.1工艺优化（1）参数优化：根据废水性质和处理要求，调整各处理单元的操作参数，如pH值、溶解氧、回流比等。（2）设备选型与改造：根据实际运行情况，选择适合的设备，并对现有设备进行改造，提高处理效果。（3）工艺组合调整：根据废水处理效果，适时调整工艺组合，提高系统处理能力。8.3.2运行调控（1）实时监测：对废水处理系统进行实时监测，掌握各处理单元的运行状态。（2）预警与应急处理：建立预警机制，针对突发情况采取应急处理措施，保证系统稳定运行。（3）自动化控制：采用自动化控制系统，实现废水处理过程的智能化、自动化调控。（4）运行维护：定期对废水处理设备进行维护保养，保证设备正常运行。第9章特殊工业废水处理技术9.1重金属离子废水处理9.1.1概述重金属离子废水主要来源于电镀、化工、有色冶炼等行业，对环境及人体健康造成极大危害。本节主要介绍目前应用较为广泛的重金属离子废水处理技术。9.1.2处理技术（1）化学沉淀法：通过向废水中加入化学试剂，使重金属离子与试剂中的阴离子反应不溶性沉淀物，从而实现去除重金属离子的目的。（2）离子交换法：利用离子交换树脂对废水中的重金属离子进行吸附和去除。（3）吸附法：采用活性炭、生物质吸附剂等材料对重金属离子进行吸附。（4）膜分离法：采用纳滤、反渗透等膜技术，实现重金属离子的分离和去除。9.2高浓度有机废水处理9.2.1概述高浓度有机废水主要来源于食品、制药、化工等行业，具有COD浓度高、难以生物降解等特点。本节主要介绍高浓度有机废水的处理技术。9.2.2处理技术（1）预处理技术：包括调节pH值、絮凝、