化工環境保護概論Chapter4水體污染防治與化工廢水處理主編：楊永杰課件制作：涂鄭禹、柳琦化學工業出版社目錄環境污染及生態平衡大氣污染防治及化工廢氣治理水體污染防治與化工廢水處理固體廢物與化工廢渣處置環境保護措施與化工可持續開展目錄噪聲控制及其他化工污染防治總論§4水體污染防治與化工廢水處理認識水體污染一、水體污染物的來源定義：水污染是指水資源在使用過程中由于喪失了使用價值而被廢棄排放，并以各種形式使受納水體受到影響的現象。

主要指城市居民聚集地區所產生的生活污水

電器制造廢水輕工廢水電鍍工業廢水冶金工業廢水采礦廢水含熱廢水生活污染源01農業污染源02工業污染源農業污染源包括農業牲畜糞便、污水、污物、農藥、化肥、用于灌溉的城市污水、工業污水等。

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把向水體排放或釋放污染物的來源和場所稱為水體的污染源，根據來源不同分類，可以分為三類：

二、水體污染物的分類及其危害無機無毒污染物

有機無毒污染物

無機有毒污染物

有機有毒污染物

懸浮狀污染物酸、堿、無機鹽類污染物氮、磷等植物營養物

主要指碳水化合物、蛋白質、油脂、氨基酸等非重金屬的無機毒性物質：氰化物(CN－)、砷(As)重金屬毒性物質有機氯化合物：多氯聯苯(PCB)和有機氯農藥多環有機化合物：酚類，芳香烴類物質水體中的污染物大致分類如下：

三、水體污染的水質指標水體污染主要表現為水質在物理、化學、生物學等方面的變化特征。所謂水質指標就是指水中雜質具體衡量的尺度。水質指標的類型及含義如下：

色度水的感官性狀指標之一。當水中存在著某種物質時，可使水著色，表現出一定的顏色，即色度。規定1mg/L以氯鉑酸離子形式存在的鉑所產生的顏色，稱為1度。色度儀

濁度表示水因含懸浮物而呈渾濁狀態，即對光線透過時所發生阻礙的程度。水的濁度大小不僅與顆粒的數量和性狀有關，而且同光散射性有關，我國采用1L蒸餾水中含lmg二氧化硅為一個濁度單位，即1度。濁度儀

硬度水的硬度是由水中的鈣鹽和鎂鹽形成的。硬度分為暫時硬度(碳酸鹽)和永久硬度(非碳酸鹽)，兩者之和稱為總硬度。水中的硬度以“度”表示，lL水中的鈣和鎂鹽的含量相當于lmg/L的CaO時，叫做l度。

溶解氧溶解在水中的分子態氧，叫溶解氧。20℃時，0．1MPa下，飽和溶解氧含量為9×10-6。它來自大氣和水中化學、生物化學反應生成的分子態氧。溶解氧測定儀

化學需氧量是在一定的條件下，采用一定的強氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質多少的一個指標，以mg/L表示。目前應用最普遍的是酸性高錳酸鉀氧化法與重鉻酸鉀氧化法，但兩種氧化劑都不能氧化穩定的苯等有機化合物。它是水質污染程度的重要指標，COD的的數值越大表明水體的污染情況越嚴重。

化學需氧量測定儀

生化需氧量在好氧條件下，微生物分解水中有機物質的生物化學過程中所需要的氧量。目前，國內外普遍采用在20℃下，五晝夜的生化耗氧量作為指標，即用BOD5表示。單位以mg/L表示。生化需氧量測定儀

總有機碳水體中所含有機物的全部有機碳的數量。其測定方法是將所有有機物全部氧化成CO2和H2O，然后測定所生成的CO2量。總有機碳測定儀

總需氧量氧化水體中總的碳、氫、氮和硫等元素所需之氧量。測定全部氧化所生成的CO2、H2O、NO和SO2等的總需氧量。

殘渣和懸浮物在一定溫度下，將水樣蒸干后所留物質稱為殘渣。它包括過濾性殘渣(水中溶解物)和非過濾性物質(沉降物和懸浮物)兩大類。懸浮物就是非過濾性殘渣。

電導率是截面lcm2，高度為1cm的水柱所具有的電導。它隨水中溶解鹽的增加而增大。電導率的單位為s／cm。電導率儀

PH指水溶液中，氫離子(H＋)濃度的負對數，即：pH＝－1g[H＋]，為了便于書寫，如pH＝7，實際上是，n(H+)=0.000000l=10—7mol/L，pH的范圍從0到14。pH等于7時表示中性，小于7時表示酸性,大于7時，則為堿性。PH計四、化工廢水的來源與特點化工廢水分類主要來自根本有機原料、合成材料〔如合成塑料、合成橡膠、合成纖維〕、農藥、染料等行業排出的廢水如氯堿、感光材料、涂料等行業

如無機鹽、氮肥、磷肥、硫酸、硝酸及純堿等行業排出的廢水

含有機物的廢水含有機、無機物的廢水含無機物的廢水化工廢水的主要來源

化工生產的原料和產品在生產、包裝、運輸、堆放的過程中因一部分物料流失又經雨水或用水沖刷而形成的廢水

化學反應不完全而產生的廢料。如殘余濃度低且成分不純的物料常常以廢水的形式排放出來化學反應中副反應過程生成的廢水

冷卻水，若采用冷卻水與反應物料直接接觸的直接冷卻方式，則不可避免地排出含有物料的廢水

地面和設備沖洗水和雨水，因常夾帶某些污染物最終形成廢水

化工廢水的特點廢水排放量大污染物種類多污染物毒性大、不易生物降解廢水中含有有害污染物較多化工廢水的水量和水質視其原料路線、生產工藝方法及生產規模不同而有很大差異污染范圍廣

物理法化學法生物處理法物理化學法一、物理法定義：通過物理作用和機械力別離或回收廢水中不溶解懸浮污染物質(包括油膜和油珠)，并在處理過程中不改變其化學性質的方法稱為物理處理法。1.均衡與調節設備-----調節池長方形調節池：特點-----在池內設有假設干折流隔墻，使廢水在池內來回折流。折流式調節池：優點-----調節池容積大小可視廢水的濃度、流量變化、要求的調節程度及廢水處理設備的處理能力來確定，做到既經濟又滿足廢水處理系統的要求。2.沉淀定義：沉淀是利用廢水中懸浮物密度比水大，可借助重力作用下沉的原理而到達液固別離目的的一種處理方法。分類：沉淀根據廢水中懸浮物的沉淀現象可分四種類型：自由沉淀、絮凝沉淀、擁擠沉淀和壓縮沉淀。設備-----沉淀池普通沉淀池斜板斜管沉淀池

平流式豎流式輻射式

優點是構造簡單、沉淀效果好、性能穩定。缺點是排泥困難、占地面積大。3.篩除與過濾定義：利用過濾介質截留廢水中的懸浮物，也叫篩濾截留法。篩濾截留法的實質----讓廢水通過一層帶孔眼的過濾裝置或介質，尺寸大于孔眼尺寸的懸浮顆粒那么被截留。過濾介質----鋼條、篩網、濾布、石英砂、無煙煤、合成纖維、微孔管等。常用的過濾設備----格柵、柵網、微濾機、砂濾器、真空濾機、壓濾機等(后兩種濾機多用于污泥脫水)。4.隔油定義：隔油主要用于對廢水中可浮油的處理，它是利用水中油品與水密度的差異與水別離并加以去除的過程。設備----隔油池平流式隔油池斜流式隔油池優點：構造簡單，運行管理方便，除油效果穩定。缺點：是體積大、占地面積大、處理能力低、排泥難，出水中仍含有乳化油和吸附在懸浮物上的油分，一般很難達到排放要求。

特點：該裝置結構簡單，占地面積小，易管理，能除去水中粒徑為15μm以上的油粒。5.離心分離定義----廢水中的懸浮物借助離心設備的高速旋轉，在離心力的作用下與水別離的過程叫離心別離。原理----含懸浮物的廢水在高速旋轉時，由于懸浮顆粒和廢水的質量不同，所受到的離心力大小不同，質量大的被甩到外圈，質量小的那么留在內圈，通過不同的出口將它們分別引導出來，從而使懸浮物與水別離。設備水力旋流器高速離心機

重力式壓力式

優點----體積小，單位容積的處理能力高，構造簡單，使用方便，易于安裝維護。缺點----水泵和設備易磨損，所以設備費用高，耗電較多。一般只用在小批量的、有特殊要求的廢水處理。二、化學法定義：化學法(或化學處理法)是利用化學作用處理廢水中的溶解物質或膠體物質，可用來去除廢水中的金屬離子、細小的膠體有機物、無機物、植物營養素(氮、磷)、乳化油、色度、臭味、酸、堿等，對于廢水的深度處理也有著重要作用。氧化還原法1234中和法混凝法電化學法1.中和法中和就是酸堿相互作用生成鹽和水，也即pH調整或稱為酸堿度調整。

酸、堿廢水的中和方法有：酸、堿廢水互相中和:以廢治廢、既簡便又經濟；投藥中和:可以處理任何濃度、任何性質的酸堿廢水;過濾中和：可以進行廢水的pH調整。

定義：混凝法是廢水處理中一種經常采用的方法，它處理的對象是廢水中利用自然沉淀法難以沉淀除去的細小懸浮物及膠體微粒，可以用來降低廢水的濁度和色度，去除多種高分子有機物、某些重金屬和放射性物質；此外，混凝法還能改善污泥的脫水性能。----優點：設備簡單，操作易于掌握，處理效果好，間歇或連續運行均可以；----缺點：運行費用高，沉渣量大，且脫水較困難；2.混凝法混凝原理雙電層作用原理------這一原理主要考慮低分子電解質對膠體微粒產生中和作用，以引起膠體微粒凝聚。化學架橋作用原理------當廢水中參加少量的高分子聚合物時，聚合物即被迅速吸附結合在膠體微粒外表上。開始時，高聚物分子鏈節的一端吸附在一個微粒外表上，該分子未被吸附的一端就伸展到溶液中去，這些伸展的分子鏈節又會被其它的微粒所吸附，于是形成一個高分子鏈狀物同時吸附在兩個以上的膠體微粒外表的情況。各微粒依靠高分子的連接作用構成某種聚集體，結合為絮狀物這種作用稱為吸附架橋作用。由高分子架橋形成的聚集體中，各微粒并未到達直接接觸，而且也未到達電中和脫穩狀態，因此，吸附架橋實質上仍是一種聚合物過量狀態。混凝過程及投藥方法沉淀混合反應投藥干法是把經過破碎、易于溶解的藥劑直接投入廢水中。濕法是將混凝劑和助凝劑配成一定濃度的溶液，然后按處理水量大小定量投加。將藥劑迅速、均勻地投加到廢水中，以壓縮廢水中的膠體顆粒的雙電層，降低或消除膠粒的穩定性，使廢水中膠體能互相聚集成較大的微粒促使失去穩定的膠體粒子碰撞結合，成為可見的礬花絨粒混凝沉淀處理流程3.氧化還原法定義：通過藥劑與污染物的氧化復原反響，將廢水中有害的污染物轉化為無毒或低毒物質的方法。廢水處理中最常采用的氧化劑是空氣、臭氧、二氧化氯〔ClO2〕、氯氣〔Cl2〕、高錳酸鉀〔KMnO4〕等。藥劑復原法在廢水處理中應用較少，只限于某些廢水〔如含鉻廢水〕的處理，常用的復原劑有硫酸亞鐵〔FeSO4〕、亞硫酸鹽、氯化亞鐵〔FeCl2〕、鐵屑、鋅粉、硼氫化鈉等。三、物理化學法1.吸附法吸附過程原理：吸附是利用多孔固體吸附劑的外表活性，吸附廢水中的一種或多種污染物，到達廢水凈化的目的。根據固體外表吸附力的不同，吸附可分為以下三種類型：1物理吸附：吸附劑和吸附質之間通過分子間力產生的吸附為物理吸附。它是可逆的。2化學吸附：吸附劑和吸附質之間發生由化學鍵力引起的吸附為化學吸附。它是不可逆的。3離子交換吸附：是通常所指的離子交換。2.萃取法定義：利用與水不相溶解或極少溶解的特定溶劑同廢水充分混合接觸，使溶于廢水中的某些污染物質重新進行分配而轉入溶劑，然后將溶劑與除去污染物質后的廢水別離，從而到達廢水凈化和回收有用物質的目的。采用的溶劑稱為萃取劑，被萃取的物質稱為溶質，萃取后的萃取劑稱萃取液〔萃取相〕，殘液稱為萃余液〔萃余相〕。特點：萃取法具有處理水量大，設備簡單，便于自動控制，操作平安、快速、本錢低等優點，因而該法具有廣闊的應用前景。目前僅用于為數不多的幾種有機廢水和個別重金屬廢水的處理。萃取工藝設備萃取工藝包括混合、別離和回收三個主要工序。根據萃取劑與廢水的接觸方式不同，萃取操作有間歇式----工藝及計算與間歇吸附相同。連續式----設備常用的有填料塔、篩板塔、脈沖塔、轉盤塔和離心萃取機。①往復葉片式脈沖篩板塔②離心萃取機3.浮選法定義：利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的污染物，使其密度小于水而上浮到水面，實現固液或液液別離的過程。根本原理：浮選法的根據是外表張力的作用原理。當液體和空氣相接觸時，在接觸面上的液體分子與液體內部液體分子的引力，使之趨向于被拉向液體的內部，引起液體外表收縮至最小，使得液珠總是呈圓球形存在。4.其他方法超過濾法是利用半透膜對溶質分子大小的選擇透過性而進行的膜別離過程。超過濾法所需的壓力較低，一般為0.1～0.5MPa，而反滲透的操作壓力那么為2～10MPa。因化工廢水中含有各種各樣的溶質物質，所以只采用單一的超濾方法，不可能去除不同分子量的各類溶質，一般多是與反滲透法聯合使用，或者與其他處理法聯合使用，多用于物料濃縮。四、生物處理法定義：廢水的生物處理法就是利用微生物新陳代謝功能，使廢水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物被降解并轉化為無害的物質，使廢水得以凈化。分類：生物處理法的工藝根據參與的微生物種類和供氧情況，分為好氧生物處理和厭氧生物處理。1、好氧生物處理活性污泥法

活性污泥是活性污泥中曝氣池的凈化主體，生物相較為齊全，具有很強的吸附和氧化分解有機物的能力。生物膜法是靠生物濾池實現的。普通生物濾池的工作原理是：廢水通過布水器均勻地分布在濾池外表，濾池中裝滿濾料，廢水沿濾料向下流動，到池底進入集水溝、排水渠并流出池外。在濾料外表覆蓋著一層粘膜，在粘膜上長著各種各樣的微生物，這層膜被稱為生物膜。生物濾池的工作實質，主要靠濾料外表的生物膜對廢水中有機物的吸附氧化作用。2、厭氧生物處理水解酸化階段

產氫產乙酸階段

產甲烷階段

基本原理是指在無分子