化工废水处理技术课件.ppt
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1、化工安全生产与环保技术化工安全生产与环保技术 化学工程与工艺化学工程与工艺专业专业第一节第一节 化工废水概况化工废水概况化学工业包括有机化工和无机化工两大类,化化学工业包括有机化工和无机化工两大类,化工产品多种多样,成分复杂,排出的废水也多种多样。工产品多种多样,成分复杂,排出的废水也多种多样。多数有剧毒,不易净化,在生物体内有一定的积累作多数有剧毒,不易净化,在生物体内有一定的积累作用,易使水质恶化。有机化工废水则成分多样,包括用,易使水质恶化。有机化工废水则成分多样,包括合成橡胶、合成塑料、人造纤维、合成染料、油漆涂合成橡胶、合成塑料、人造纤维、合成染料、油漆涂料、制药等过程中排放的废水,
2、具有强烈耗氧的性质,料、制药等过程中排放的废水,具有强烈耗氧的性质,毒性较强,且由于多数是人工会成的有机化合物,因毒性较强,且由于多数是人工会成的有机化合物,因此污染性很强,不易分解。此污染性很强,不易分解。一、化工废水的特征一、化工废水的特征(1)水质成分复杂,副产物多,反应原料常为溶)水质成分复杂,副产物多,反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物,增加了废水的处理难度;剂类物质或环状结构的化合物,增加了废水的处理难度;(2)废水中污染物含量高,这是由于原料反应不)废水中污染物含量高,这是由于原料反应不完全和原料、或生产中使用的大量溶剂介质进入了废水完全和原料、或生产中使用的大量溶剂介质进
3、入了废水体系所引起的;体系所引起的;(3)有毒有害物质多,精细化工废水中有许多有)有毒有害物质多,精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的,如卤素化合物、硝基机污染物对微生物是有毒有害的,如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等;化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等;(4)生物难降解物质多,可生化性差;)生物难降解物质多,可生化性差;(5)废水色度高。)废水色度高。第二节第二节 化工废水处理技术化工废水处理技术一、一、12万吨万吨/年有机硅项目生产废水治理工年有机硅项目生产废水治理工程案例程案例(二)系统理论的发展美籍奥地利理论生物学家贝塔朗菲创立的。193
4、2年提出“开放系统理论”,揭示出了系统论的思想。1937年进一步提出了一般系统论原理,奠定了这门科学的理论基础。1968年贝塔朗菲发表了一般系统理论基础、发展和应用的专著,确立了他在这门科学领域的学术地位,该书被公认为是本学科的代表作。一、概述(一)系统的分类1、按人类对系统是否施加影响分类 自然系统和人为系统2、按系统与环境的关系分类 开放系统和闭合系统3、按组成系统的内容和要素的性质分类 实体系统和概念系统4、按系统状态是否随时间推移而变化分类 动态系统和静态系统二、一般系统理论的内容(二)系统的基本特征1、目的性2、相关性3、动态性 4、层次性5、整体性二、一般系统理论的内容(三)系统的
5、结构与功能1.系统的结构与功能是辩证的统一2.结构与功能的界限是相对的、可变的3.任何系统的功能都可概括为“对环境作出反应”二、一般系统理论的内容(一)用系统的观点看待人1、人是一个自然、开放、动态的系统2、人是具有主观能动性的系统三、一般系统理论与护理(二)用系统的观点看待护理1、护理是一个具有复杂结构的系统2、护理是一个开放系统3、护理系统是一个动态的系统4、护理系统是一个具有决策与反馈功能的系统三、一般系统理论与护理一、概述二、需要层次理论的内容三、需要层次理论与护理第二节 需要层次理论(一)需要的概念 需要(need)是主体对自身生存和发展的一切条件的依赖、指向和需求。需要是个体活动的
6、基本动力,是个体行为动力的重要源泉。为了维持生命和保持健康,所有人都必须满足其基本需要。一、概述(二)需要的特征1、需要的对象性2、需要的发展性3、需要的无限性4、需要的独特性5、需要的历史制约性 一、概述(一)人的基本需要层次1、生理需要2、安全需要3、爱和归属的需要4、尊重的需要5、自我实现的需要 二、需要层次理论的内容 有机硅生产过程产生的氯甲烷合成单元废水、二甲有机硅生产过程产生的氯甲烷合成单元废水、二甲化合物水解和裂解及环体蒸馏废水中含有大量的化合物水解和裂解及环体蒸馏废水中含有大量的AOX(Absorbable Organic Halogen,可吸收有机卤素)、,可吸收有机卤素)、
7、COD、Zn2、盐分、硅醇、硅醚等污染物,具有组份复、盐分、硅醇、硅醚等污染物,具有组份复杂、盐分高、毒性大的特征。考虑到高浓度无机盐对微生杂、盐分高、毒性大的特征。考虑到高浓度无机盐对微生物生长的强烈抑制性,重金属、物生长的强烈抑制性,重金属、AOX的毒性,而聚硅氧的毒性,而聚硅氧烷由于具有硅烷由于具有硅-氧氧-硅结构,化学性质非常稳定,耐热、耐硅结构,化学性质非常稳定,耐热、耐水、耐氧化,需要针对性的采取预处理措施。水、耐氧化,需要针对性的采取预处理措施。(一)有机硅废水的主要成分(一)有机硅废水的主要成分依据公司提供的水质资料,甲基单体合成废水中依据公司提供的水质资料,甲基单体合成废水中
8、HCl含量在含量在1%3%,考虑中和后,废水中的,考虑中和后,废水中的NaCl含量含量将整体增加约将整体增加约14400 mg/L(废水中(废水中HCl以以3%计),后计),后续的生化工艺无法进行,为此,该部分废水必须做除盐续的生化工艺无法进行,为此,该部分废水必须做除盐处理。由于以上几种废水均具有盐分和有机物浓度较高处理。由于以上几种废水均具有盐分和有机物浓度较高的特征,采用三效蒸发器蒸发浓缩处理后废水中的盐分、的特征,采用三效蒸发器蒸发浓缩处理后废水中的盐分、重金属和硅氧烷基本被去除,出水中仅含重金属和硅氧烷基本被去除,出水中仅含AOX和其它和其它低沸点物质。车间地面冲洗废水和设备冲洗废水
9、低沸点物质。车间地面冲洗废水和设备冲洗废水CODcr浓度高,废水中含有少量的聚硅氧烷、浓度高,废水中含有少量的聚硅氧烷、AOX及重金属及重金属等物质,对微生物有强烈抑制作用的污染物,需要进行等物质,对微生物有强烈抑制作用的污染物,需要进行预处理后才可进入后续生化系统。预处理后才可进入后续生化系统。(二)公司提供的废水水质、水量如下表所示(二)公司提供的废水水质、水量如下表所示公司要求,废水经过处理后达到废水综合排放公司要求,废水经过处理后达到废水综合排放标准,出水水质标准如下表中所列数据标准,出水水质标准如下表中所列数据根据有机硅废水的水质特点,结合公司在该类废根据有机硅废水的水质特点,结合公
10、司在该类废水处理方面的工程经验,经过多方考虑,拟采用水处理方面的工程经验,经过多方考虑,拟采用“预预处理处理+生化处理生化处理”的方式处理本工程废水预处理选用的方式处理本工程废水预处理选用下列工艺:下列工艺:蒸发浓缩蒸发浓缩脉冲电凝脉冲电凝氧化反应氧化反应生化处理生化处理 经过预处理后废水采用生化法处理,处理流经过预处理后废水采用生化法处理,处理流程如下:程如下:脉冲厌氧脉冲厌氧M-UNITANK缺氧池缺氧池MBR在确定具体的废水处理工艺路线时,我们着重介在确定具体的废水处理工艺路线时,我们着重介绍一下高压脉冲电凝、脉冲厌氧、绍一下高压脉冲电凝、脉冲厌氧、M-UNITANK和和MBR四个工艺的
11、概况:四个工艺的概况:(三)废水处理工艺(三)废水处理工艺高压脉冲电凝法改变了传统电凝设备使用的低高压脉冲电凝法改变了传统电凝设备使用的低电压、大电流的直流电源方式,而采用高电压、小电压、大电流的直流电源方式,而采用高电压、小电流的脉冲电源,使设备的除污能力增强,电耗和电流的脉冲电源,使设备的除污能力增强,电耗和铁耗显著下降,不仅如此,改进后的高压脉冲电凝铁耗显著下降,不仅如此,改进后的高压脉冲电凝器比传统电凝设备更加安全可靠。器比传统电凝设备更加安全可靠。高压脉冲电凝器借助外加高电压作用产生电化学高压脉冲电凝器借助外加高电压作用产生电化学反应,把电能转化为化学能,经单一电凝设备即可对反应,把
12、电能转化为化学能,经单一电凝设备即可对废水中的有机或无机物进行氧化还原反应,进而凝聚、废水中的有机或无机物进行氧化还原反应,进而凝聚、浮除,将污染物从水体中分离;浮除,将污染物从水体中分离;高压脉冲电凝可将对微生物有毒害作用的高压脉冲电凝可将对微生物有毒害作用的“有机有机卤化物卤化物”进行脱卤,同时去除废水中绝大部分的重金进行脱卤,同时去除废水中绝大部分的重金属和悬浮类固体以及部分属和悬浮类固体以及部分CODcr。脉冲厌氧工艺是在脉冲厌氧工艺是在UASB工艺特点的基础上进行的改工艺特点的基础上进行的改进,采用脉冲进水方式进水、搅拌,不仅提高了泥水混进,采用脉冲进水方式进水、搅拌,不仅提高了泥水
13、混合效果,同时,克服了厌氧布水器易堵塞的矛盾,方便合效果,同时,克服了厌氧布水器易堵塞的矛盾,方便日常操作、管理,降低了后续的维修费用;大量工程研日常操作、管理,降低了后续的维修费用;大量工程研究及工程实践表明,在缺氧水解条件下,水解酸化细菌究及工程实践表明,在缺氧水解条件下,水解酸化细菌能够将大分子聚合物水解成好氧微生物可以利用的小分能够将大分子聚合物水解成好氧微生物可以利用的小分子有机物,从而提高废水的可生化性。我们通过多次试子有机物,从而提高废水的可生化性。我们通过多次试验确定了该种废水的最佳水解条件下的水力停留时间和验确定了该种废水的最佳水解条件下的水力停留时间和搅拌强度等参数。经过脉
14、冲厌氧处理后废水搅拌强度等参数。经过脉冲厌氧处理后废水CODcr去除率去除率在在50%以上,这对于后续处理单元非常重要。以上,这对于后续处理单元非常重要。a、脉冲厌氧工艺设备简单,日常操作、管、脉冲厌氧工艺设备简单,日常操作、管理方便理方便b、脉冲厌氧工艺可根据不同水质和水温条、脉冲厌氧工艺可根据不同水质和水温条件,对污染物的去除率可达到件,对污染物的去除率可达到40-85%之间,对之间,对废水处理将达到较高的去除率。废水处理将达到较高的去除率。M-UNITANK工艺是连续进水、排水交替式活性污工艺是连续进水、排水交替式活性污泥法处理工艺,它具有工艺结构形式简单、运行方式灵泥法处理工艺,它具有
15、工艺结构形式简单、运行方式灵活多变、空间上完全混合、时间上理想推流的生物处理活多变、空间上完全混合、时间上理想推流的生物处理方法。其优越性日益受到重视,该工艺近年来在我国得方法。其优越性日益受到重视,该工艺近年来在我国得到了广泛的应用,它是活性污泥法的一种变革,它将传到了广泛的应用,它是活性污泥法的一种变革,它将传统的初沉、曝气、二沉、生物脱氮及污泥好氧稳定化处统的初沉、曝气、二沉、生物脱氮及污泥好氧稳定化处理等过程都在两个反应池内交替进行、完成。该工艺具理等过程都在两个反应池内交替进行、完成。该工艺具有以下特点:有以下特点:a、构筑物简单,集生化反应与泥水分离于一身,、构筑物简单,集生化反应
16、与泥水分离于一身,无需另建二沉池和污泥回流系统,由于无污泥回流和无需另建二沉池和污泥回流系统,由于无污泥回流和间歇曝气,减少动力消耗,节约运行成本;间歇曝气,减少动力消耗,节约运行成本;b、M-UNITANK系统经历好氧、兼氧和厌氧过程,系统经历好氧、兼氧和厌氧过程,具有硝化和反硝化功能,因此系统能有效地去除具有硝化和反硝化功能,因此系统能有效地去除BOD5、CODcr等污染物质,出水水质好;等污染物质,出水水质好;c、三矩形池之间水力相通,中间池壁无单相水压,、三矩形池之间水力相通,中间池壁无单相水压,所以结构紧凑,土建费用相对较低,占地面积省;所以结构紧凑,土建费用相对较低,占地面积省;d
17、、各池之间采用渠道配水,并在恒水位下交替运行,、各池之间采用渠道配水,并在恒水位下交替运行,减少管路、阀门、水泵等设备数量,水头损失小;减少管路、阀门、水泵等设备数量,水头损失小;e、M-UNITANK系统反应池为连续使用,不需设置系统反应池为连续使用,不需设置闲置阶段,出水由闲置阶段,出水由PLC程序控制;通过气动阀门、固定程序控制;通过气动阀门、固定出水堰来完成,管理简单、方便。出水堰来完成,管理简单、方便。膜生物反应器(膜生物反应器(MBR)是把膜技术与废水处理中)是把膜技术与废水处理中的生化反应结合起来的一门新兴技术,也称作膜分离的生化反应结合起来的一门新兴技术,也称作膜分离活性污泥法
18、。活性污泥法。膜生物反应器(膜生物反应器(MBR)用膜对生化反应池内的含)用膜对生化反应池内的含泥废水进行过滤,实现泥水分离。一方面,膜截留了泥废水进行过滤,实现泥水分离。一方面,膜截留了反应池中的微生物,使池中的活性污泥浓度大大增加,反应池中的微生物,使池中的活性污泥浓度大大增加,达到很高的水平,使降解废水的生化反应进行得更迅达到很高的水平,使降解废水的生化反应进行得更迅速更彻底,速更彻底,MBR的共同特点是:有机物与营养物质的的共同特点是:有机物与营养物质的高速度和高效率去除,该技术具有以下特点:高速度和高效率去除,该技术具有以下特点:a、出水水质优质稳定出水水质优质稳定由于膜的高效分离作
19、用,分离效果远好于传统沉由于膜的高效分离作用,分离效果远好于传统沉淀池,处理出水极其清澈,悬浮物和浊度低,细菌和淀池,处理出水极其清澈,悬浮物和浊度低,细菌和病毒被大幅去除,出水可以直接回用。病毒被大幅去除,出水可以直接回用。b、污染物去除效率高、耐冲击负荷强污染物去除效率高、耐冲击负荷强膜分离也使微生物被完全截流在生物反应器内,膜分离也使微生物被完全截流在生物反应器内,使得系统内能够维持较高的微生物浓度,不但提高了使得系统内能够维持较高的微生物浓度,不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率,保证了良好的出反应装置对污染物的整体去除效率,保证了良好的出水水质,同时反应器对进水负荷(水质及水量)
20、水水质,同时反应器对进水负荷(水质及水量)的各的各种变化具有很好的适应性,耐冲击负荷,能够稳定获种变化具有很好的适应性,耐冲击负荷,能够稳定获得优质的出水水质。得优质的出水水质。c、剩余污泥产量少剩余污泥产量少该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行,剩该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行,剩余污泥产量低(理论上可以实现零污泥排放),降低了余污泥产量低(理论上可以实现零污泥排放),降低了污泥处理费用。污泥处理费用。d、脱氮效果好脱氮效果好由于微生物被完全截流在生物反应器内,从而有利由于微生物被完全截流在生物反应器内,从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长,系统硝化于增殖缓慢的微生物
21、如硝化细菌的截留生长,系统硝化效率得以提高。效率得以提高。由于膜的截留作用,使一些难降解的有机物在系统由于膜的截留作用,使一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间增长,同时这也有助某些专性微生物中的水力停留时间增长,同时这也有助某些专性微生物的培养,提高有机物的去除效率。的培养,提高有机物的去除效率。e、操作管理方便,易于实现自动控制操作管理方便,易于实现自动控制该工艺实现了水力停留时间(该工艺实现了水力停留时间(HRT)与污泥停留)与污泥停留时间(时间(SRT)的完全分离,运行控制更加灵活稳定,)的完全分离,运行控制更加灵活稳定,是废水处理中容易实现装备化的新技术,可实现微机是废水处理中容易
22、实现装备化的新技术,可实现微机自动控制,从而使操作管理更为方便。自动控制,从而使操作管理更为方便。综合考虑各方面的因素,该废水处理系统工艺流综合考虑各方面的因素,该废水处理系统工艺流程如下图所示:程如下图所示:单体合成废水、氯甲烷合成单元废水、二甲水解单体合成废水、氯甲烷合成单元废水、二甲水解裂解废水、环体蒸馏废水及灌装站废水通过单独铺设裂解废水、环体蒸馏废水及灌装站废水通过单独铺设的废水管;经固定格栅拦截废水中大颗粒物;自流进的废水管;经固定格栅拦截废水中大颗粒物;自流进入车间排水口处的集水池,由泵送入废水处理站的隔入车间排水口处的集水池,由泵送入废水处理站的隔油接收池。油接收池。隔油接收池
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