污水处理方法课件.pptx

1、污水处理XXX背景:水是生命之源，地球上的水环境对于人类和其他生物的生存和发展的重要性，不言而喻，水资源在社会的发展，经济的发展中起到的作用日渐引起了人们的重视，水的质量直接决定了我们生活的质量，社会的稳定，经济发展的速度，与我们每个人都息息相关。1.水污染是一个全球性的问题，其严重程度、性质和危害随着工业的发展和工业化程度的提升而不断加深。2.水资源是有限的：地球上人的饮用水资源十分有限。3.工业污染与生活废水的排放问题：保护环境，保护地球家园是全世界人民共同的责任。3.工业污染与生活废水的回收再利用：污水废水中常常存在一些可回收利用的物质，如若能将其回收利用，一方面降低成本，一方面满足节能

2、环保，符合绿色生产绿色生活的要求。水体污染自然污染：火山爆发时随之而出的有毒有害的物质进入了水系统。人为污染：人为污染就是人类活动造成的水体系统的污染，工业“三废”与生活废水，废水直接排入水体系统中，废气经过降雨也会进入水体系统。水体污染物理污染：水体的物理污染指的由于一些物理因素引起的水体系统的污染。固体尘埃造成的污染，一些不溶于水的源于生活垃圾、矿业开采产生的垃圾、建筑垃圾以及工业生产产生的固体物质，排入水中造成的污染。化学污染：水体的化学污染主要包括有机物污染与无机物污染。污染物的主要来源是工业废水废气、食品添加剂、农业所用的农药与化肥以及工业生产及矿业开采时产生的重金属污染。生物污染：

3、主要是病原体进入水体系统，如细菌和病毒进入水体系统造成的污染。这些微生物的主要来源是自然界的动植物死亡后的尸体没有及时清理，变质后滋生的细菌与病毒随同尸体进入水体系统造成污染。污水废水城市污水农村污水常见污水废水化学工业污水染料废水医院污水油田，煤化工污水染料废水具有水量变化大、有机物含量高、成分复杂、色度大、水质变化大、无机盐含量高、毒性大、可生化性差等特点污水处理方法物理方法化学方法生物方法工业废水是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。排污企业，主要分布在电子、塑胶、电镀、五金、印刷、食品、印染等行业。 从废水的排放

4、量和对环境污染的危害程度来看，电镀、线路板、表面处理等以无机类污染物为主的废水和食品、印染、印刷及生活污水等以有机类污染物为主的废水是处理的重点。医院污水中含有一些特殊的污染物如药物、消毒剂、诊断用荆、洗涤荆，以及大量病原性微生物、寄生虫卵及各种病毒，如蛔虫卵、肝炎病毒、结核菌和痢疾菌等。此外，在设有同位素诊疗室的医院污水中还含镭226、磷、金198、碘131等放射性物质。与工业废水和生活污水相比，它具有水量小，污染力强的特点。如任其排放，必然会污染水源，传播疾病。油田污水主要包括原油脱出水（又名油田采出水）、钻井污水及站内其它类型的含油污水。钻井污水的污染物主要包括钻屑、石油、粘度控制剂（如

5、粘土）、加重剂、粘土稳定剂、腐蚀剂、防腐剂、杀菌剂、润滑剂、地层亲和剂、油基解卡剂、消泡剂等，钻井污水中还含有重金属。污水废水城市污水农村污水常见污水废水化学工业污水染料废水医院污水油田，煤化工污水污水处理方法物理方法化学方法生物方法物理处理法物理方法对污水进行处理是采用物理的方法进行处理，可以利用污染物与水的密度不同，借助重力沉淀，与过滤自然分离污染物；利用特殊的半透膜，将废水中的污染物与溶剂水进行分离，常用的方法主要要有微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗析、电渗析、液膜等方法；利用溶质在不同溶剂中的溶解度不同，采用萃取的方法对废水进行处理；利用利用多孔物质的吸附作用对受到污染的水系统进行处理，例

6、如使用经过特殊加工的煤灰粉或石墨对废水中的污染物质进行吸附，来对污水进行处理；萃取法萃取法是利用与水不相溶懈或极少溶解的特定溶剂同废水充分混合接触，使溶于废水中的某些拷染物质重新进行分配而转入溶剂，然后将溶剂与除去污染物质后的废水分离，从而达到废水净化和回收有用物质的目的。萃取法具有处理水量大，设备简单，便于自动控制，操作安全，成本低等优点。吸附法吸附是用气体或液体流动相与多孔颗粒接触，使流动相中的组分被选择分离或滞留颗粒相的过程。使用吸附法处理废水，不但能够去除那些难分解的有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭，把废水处理到可重复利用的目的。膜分离法膜分离法是利用特殊的半透膜将废水分开进而

7、使某些溶质或溶剂渗透出来的方法的统称。常见的膜分离法主要有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(R0)、渗析(D)、电渗析(ED)、渗透蒸发(PV)、液膜(LM)等方法。化学沉淀法化学沉淀法是用易溶的化学药剂在废水中形成难溶的盐、氢氧化物或络合物以达到处理目的的一种方法。由于该法能使污染物形成难溶的盐、氢氧化物或络合物而较易分离，因此常用于TNT、RDX、阳离子染料废水、硫醇废水以及含酚、含醌废水的处理。生物处理法生物处理法是通过利用微生物的新陈代谢活动，把废水中的污染物当做微生物新陈代谢的原料，通过微生物的活动，将这些有害的污染物（污水中呈溶解或胶状的有机污染物质），转化为 CO

8、2 和水，或者其他的无害或低害的物质，减少水体的污染，通常用来处理有机污染物造成的水体污染，根据微生物的呼吸总要对氧气的需求，生物处理法又分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。好氧生物处理法好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。使用生物法处理废水，具有能耗少、处理效率高、二次污染少、成本底、出水水质好、污泥沉降性能好等优点，但对水质要求高、运行过程复杂、适用地区限制等缺点。厌氧生物处理法厌氧消化是指在无分子氧参与的条件下，通过多种微生物的协同作用，把有机

9、物最终分解为甲烷和C02的产物的过程。随着现代高速厌氧反应器的大规模开发和应用，各种厌氧工艺的成功应用层出不穷。化学处理法化学处理法分为化学沉淀法与高级氧化法，化学沉淀法是向污染的水体中投入包含带电离子溶液，与废水中的离子作用沉淀，对污染的水体进行处理；高级氧化法是以产生具有强氧化能力的羟基自由基(OH)为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。高级氧化法高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，简称AOPs)是近20年来水处理领域兴起的新技术，通常指在环境温度和压力下通过产生具有高反应活性的羟基自由

10、基(OH)来氧化降解有机污染物的处理方法。高级氧化技术的关键是产生高活性的羟基自由基，一般采用加入氧化剂、催化剂或借助紫外线、超声波等多种途径产生。湿式(催化)氧化法湿式氧化法(Wet Air Oxidation，简称WAO)是在高温(150 350)高压(0.520 MPa)的条件下，利用空气或氧气作为氧化剂，氧化水中呈溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，达到去除污染物的目的。超临界水(催化)氧化法超临界水氧化技术是把温度和压力升高到水的临界点(Tc=374.3 ，Pc=22.05MPa)以上时，使水成为一种具有高扩散性和优良传递特性的非极性介质，在此条件下，非极性的有机物和气体能和水以

11、任意比例互溶，实现对污染物的分解。化学(催化)氧化法和光(催化)氧化法化学氧化法是指通过03、H202、Cl02及KMn04等氧化剂，将废水中呈溶解状态的污染物氧化为微毒或无毒的物质，或者转化为容易与水分离的形态，从而达到处理的目的。化学催化氧化是在催化剂和氧化剂共同作用下氧化有机物。光化学氧化是通过氧化剂在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基而进行的。Esplugas等比较了化学氧化和光化学氧化中几种工艺对含酚废水的处理，结果表明，Fenton试剂的降解速率最快，03氧化处理费用最低。使用高级氧化技术处理有机废水，具有效率高，反应快，占地面积小，能够解决难降解废水的处理问题等优点，但是它也存在

12、处理费用高，反应条件要求严格，反应器制造复杂等缺点。电化学氧化电化学处理法电化学处理方法是利用电解的作用，通过电流使污染物进行化学反应，使水体中的污染物变为无害、低害或者固体可以经过沉淀作用滤去的物质。电化学处理法包括电絮凝法、电化学氧化法、电沉积法、电解气浮法等等。电化学氧化法可分为直接氧化法和间接氧化法。直接氧化法是利用阳极的高电势氧化降解废水中污染物，使之转化为无害物质。间接氧化法则是通过阳极反应产生具有强氧化作用的中间物质，如超氧自由基(02)、H202和羟基自由基(OH)等活性自由基，自由基的强氧化性直接氧化水体中的有机污染物，最终达到氧化降解污染物的目的。电凝聚该法采用可溶性阳极，

13、如Fe、Al等金属板，在外加直流电压的作用下，金属阳极氧化溶解，生成金属离子Fe2+、Fe3+、Al3+，这些离子与水中OH-。作用生成氢氧化物沉淀物，沉淀物再吸附、絮凝废水中的污染物。在废水中有有机酸时，则能生成铁、铝等的有机酸化合物，同样能起絮凝作用。电解气浮法电气浮采用不溶性阳极，如石墨、铂及二氧化铅等金属氧化物电极，电解时电极上析出大量微小的气泡(阳极上析出氧气，阴极上析出氢气)，这些气泡分散度高，并以1.54 cms-1的速度上升，具有较大的浮载力，可将水中的油粒及悬浮物质携带到液体表面而除去。为了提高该法的处理效果，有时还加入少量的混凝剂，以利于絮凝物的生成。Fenton 法简介1

14、894年法国科学家Fenton发现亚铁离子跟双氧水的共存体系具有超强的氧化能力,它可以将酒石酸完全氧化为无机产物。1964年, 首次将Fenton试剂用于处理苯酚及烷基苯废水,从而开创了 Fenton试剂在环境污染物处理中应用的先例。传统的均相Fenton法就是利用亚铁离子与双氧水作用产生具有较高氧化能力的羟基自由基。由于羟基自由基的电子亲和能力为569.3 kJ,极易在溶液中发生加成反应,容易去除废水中的有机污染物但是均相Fenton法采用可溶性铁盐作为催化剂,反应结束之后的溶液中会有大量的铁离子或者亚铁离子存在,直接排放会造成二次污染,回收再利用的成本又较为昂贵。为了解决这些困难,人们始研

15、究使用固体催化剂代替可溶性铁盐催化双氧水产生经基自由基,也就是后来的非均相Fenton反应。Fenton试剂及其各种改进系统在废水处理中的应用可分为两个方面，一是单独作为一种处理方法氧化有机废水；二是与其他方法，如混凝沉降法、活性炭法、生物法、光催化法等联用。微电解法铸铁屑是纯铁和碳化铁的合金，碳化铁和杂质以极小的颗粒形式分散在铸铁中。当铸铁屑浸没在废水溶液中时，就构成一个完整的微电池回路，形成了无数个腐蚀微电池，而在铸铁屑中再加入惰性碳（如石墨、焦碳、活性炭、煤等）颗粒时，铁屑与碳颗粒接触，则可形成大原电池。使得铸铁在受微电池腐蚀的基础上，又受到大原电池的腐蚀，这就加速了铸铁屑的腐蚀。电极反

16、应生成的产物(如新生态的H+)具有很高的活性，能够跟废水中多种组分发生氧化还原反应，许多难生物降解和有毒的物质都能够被有效地降解；同时，金属铁能够和废水中金属活动顺序排在铁之后的重金属离子发生置换反应。其次，经铁碳微电解处理后的废水中含有大量的Fe2+，将废水调至中性经曝气之后则生成絮凝性极强的Fe(OH)3，能够有效吸附废水中的悬浮物及重金属离子如Cr3+ 。铁碳微电解就是通过以上各种作用达到去除水中污染物的目的。（1）氧化还原作用：铁碳微电解是基于电化学中的电池反应，当将铁和碳浸入电解质溶液中时，阳极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力，可使某些有机物的发色基团NO 2 、NO 还

17、原成NH 2 ,胺基类有机物的可生化性明显高于硝基类有机物；同样其也可使某些不饱和发色基团(如羧基COOH、偶氮基-NN-)的双键打开，破坏发色基团而除去色度，将部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性；阴极反应产生大量新生态的H和O，在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，从而消除了有机废水的色度，提高了废水的可生化性。（2）铁离子的絮凝沉淀作用：微电解反应体系中产生大量二价和三价铁离子，特别是二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性，在有氧或碱性条件下可形成氢氧化物，Fe(OH) 3 水解产生的 Fe(OH)

18、2+ 、Fe(OH) 2+ 等络合离子，吸附废水中的悬浮或胶体状态的小颗粒及有机高分子，可进一步降低废水的色度，同时去除部分有机污染物质，使废水得到净化。微电解法机理与特点（3）微电场作用：在微电解反应体系中，由于 Fe 和 C 之间存在 1.2V 的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场，并且两极间的电位差越大微电场作用越明显。在微电场作用下，废水中分散的不溶性的胶体颗粒、极性分子及微小污染物聚集在电极上，形成大颗粒后沉淀。（4）物理吸附作用：活性炭是多孔吸附剂，具有巨大的比表面积，铁屑也具有多孔的结构，二者都具有较强的活性，能吸附废水中的有机污染物和多种重金属离子

19、，达到净化废水的目的。（5）气浮作用：在酸性或微酸性的溶液中，阴极产生的 H 2 使的废水中有大量的微小气泡产生，使得废水中的微小悬浮污染物依附到气泡之上并上浮至水表面，另外还可以起到搅拌的作用，加速各种反应的进行。微电解法机理与特点微电解技术存在的问题(1)运用该技术进行废水处理，长时间运行后会有有机物在铁电极上沉积，形成一层钝化膜，阻碍了铁电极与碳形成稳定的原电池。此外，铁碳填料容易板结，阻碍了废水与填料的有效接触，形成短流，从而降低了废水的处理效果。(2) 铁碳电极反应在酸性条件下进行才能达到较好的效果，因此在反应之前需将废水pH值调至34，反应结束后pH值为5.7左右，一般为了除去废水中存在的Fe2+和Fe3+，需要加碱将出水pH值调至弱碱性，并利用形成的Fe(OH)3，对水中有机物进一步地吸附去除。因此，大大提高了废水处理的成本。此外，铁碳微电解反应器的填料需要及时补充反应消耗的铁，也进一步增加了劳动力成本。微电解法-Fenton联用铁基非晶对于铁基（Fe78Si9B13）块体非晶的污水处理性能，山东大学边秀房教授课题组已有相关研究。