化工废水.ppt
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1、CHEMICAL WASTEWATER TREATMENT 化学工业是一个多行业、多品种的工业部门,包括化学矿山、石油化学工业、酸碱工业、化肥工业、塑料工业、染料工业、洗涤剂工业等。化工废水是从每一种化工产品生产过程中排放出来的废水(包括工艺废水、冷却水、废气洗涤水、设备及场池冲洗水等)。化学工业废水都是在化工生产过程中产生的。不同行业、不同企业、不同原料、不同生产方式和不同类型的设备等都对废水的产生数量和污染物的种类及浓度有很大影响。化工废水的特点有以下几方面:1.有毒性和刺激性 化工废水中含有许多污染物,有些是有毒或有剧毒的物质,如氰、酚、砷、汞、镉和铅等,有的物质不易分解,在生物体内长期
2、积累会造成中毒,如有机氯化合物;有些据称是致癌物质,如多环芳烃化合物等;此外,还有一些有刺激性、腐蚀性的物质,如无机酸、碱类等;2.生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)都较高 化工废水(特别是石油化工生产废水),含有各种有机酸、醇、醛、酮、醚和环氧化物等,其特点是生化需氧量和化学需氧量都较高。这种废水一经排入水体,就会在水中进一步氧化分解,从而消耗水中大量的溶解氧,直接威胁水生生物的生存;3.pH不稳定 化工生产排放的废水,时而呈强酸性,时而呈强碱性,pH不稳定,对水生生物、构筑物和农作物都有极大危害;4.营养化物质较多 化工生产废水中有的含磷、氮量过高,造成水域富营养化,使水中藻类和微
3、生物大量繁殖,严重时还会形成“赤潮”,造成鱼类大批死亡;5.废水温度较高 由于化学反应常在高温下进行,排出的废水水温较高。这种高温废水排入水域后,会造成水体的热污染,使水中溶解氧降低,从而破坏水生生物的生存条件。6.油污染较为普遍 石油化工废水中一般都含有油类,不仅危害水生生物的生存,而且增加了废水处理的复杂性;7.恢复比较困难 受化工有害物质污染的水域,即使减少或停止污染物排出,要恢复到水域原来状态,仍需要很长时间,特别是对于可以被生物所富集的重金属污染物,停止排放后仍很难消除污染状态。化工废水污染来源如图所示:水源化工厂农药厂有机化工厂化肥厂石油化工厂无机化工厂冷却设备好氧物质有毒物质植物
4、营养物质油类物质酸碱物质高温废水1.化工产品在生产过程中工艺用水和冷却用水量很大,加之化工企业目前大多数为中小企业,生产工艺落后、设备陈旧,清污难以分流,耗水量大,水循环利用及回收利用率低;2.化工废水的水质复杂且污染物含量高;3.废水中的污染物大都具有毒性,如重金属、铅、镉等。以上特点可以看出化工废水的复杂性及其给治理带来的难度。化学工业废水按成分可分为三大类:第一类为含有机物的废水,主要来自基本有机原料、合成材料、农药、染料等行业排出的废水;第二类为含无机物的废水,如无机盐、氮肥、磷肥、硫酸、硝酸及纯碱等行业排出的废水;第三类为既含有有机物又含有无机物的废水,如氯碱、感光材料、涂料等行业。
5、化工废水中的污染物质是多种多样的,所以往往不可能用一种处理单元就能够把所有的污染物质去除干净。一般一种废水往往需要通过由几种方法和几个处理单元组成的处理系统处理后,才能够达到排放要求。(一)按作用原理划分 针对不同污染物质的特征,发展了各种不同的化工废水处理方法,这些处理方法按其作用原理划分为四大类:物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。1.物理处理法 通过物理作用,以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质(包括油膜和油珠)的废水处理法,根据物理作用的不同,又可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。与其他方法相比,物理法具有设备简单、成本低、管理方便、效果稳定等优点,主要用于
6、去除废水中的漂浮物、悬浮固体、砂和油类等物质。物理法包括过滤、重力分离、离心分离等。重力分离 废水中含有较多的无机砂粒或固体颗粒,须采用沉淀法除掉,沉淀下来的固体,可用机械进行消除。(1)沉淀法的分类自然沉淀:依靠废水中古提克里的自身重量进行沉降;混凝沉淀:在废水中投加电解质作为混凝剂,使废水中的微小颗粒与混凝剂结合成较大的胶团,加速在水中的沉降。(2)影响沉淀的因素污水流速悬浮颗粒的沉降速度沉淀池的尺寸(3)沉降设备 生产上用来对污水进行沉淀处理的设备成为沉淀池,根据池内水流的方向不同,沉淀池的形式大致可以分为五类:平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐射式沉淀池、斜管式沉淀池及斜板式沉淀池等。(4
7、)沉砂池 沉砂池用以分离废水中相对密度较大的无机悬浮物,如砂、煤粒、矿渣等,使这些悬浮物在池内沉降,以免进入后面的沉淀池污泥中给排除及处理污泥带来困难。沉砂池内流速也不宜过小,因为不能让相对密度较小的有机悬浮物沉降下来,以免造成沉砂池沉渣处理的困难。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池等。(5)隔油池 石油开采与炼制,煤化工及石油化工等工业生产过程中排出大量含油废水,此废水中油类一般以三种状态存在,即悬浮状态、乳化状态、溶解状态,只要去除前两部分油,则废水中的绝大多数油类物质被除去,一般能达到排放要求。对于悬浮状态的油类,一般用隔油池分离,对乳化油则用浮选法分离。常用的
8、油分离器有平流式、平板式和波纹板式。离心分离 含悬浮物的废水在高速旋转时,由于悬浮颗粒和废水的质量不同,所受到的离心力大小不同,质量大的被甩到外圈,质量小的则留在内圈,通过不同的出口将他们分别引导出来,利用此原理就可以分离废水中悬浮颗粒,使废水得以净化。离心分离设备按离心力产生的方式不同可以分为水力旋流器和高速离心机。过滤法 废水中含有的微粒物质和胶状物质可以采用机械过滤的方法加以去除。有时过滤方法作为废水处理的预处理法,用以防止水中的微粒物质及胶状物质破坏水泵,堵塞管道及阀门等。另外过滤法也常用在废水的最终处理,使滤出的水可以进行循环使用。常用的过滤方法有格栅过滤、筛网过滤、颗粒介质过滤、微
9、滤机过滤等。2.化学处理法 通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理法。可用来除去废水中的金属离子、细小的胶体有机物、无机物、植物营养素(氮、磷)、乳化油、色度、臭味、酸、碱等。化学法包括中和法、混凝法、氧化还原、电化学等方法。(1)中和法 在化工、炼油企业中,对于低浓度的含酸、含碱废水,在无回收及综合利用价值时,往往采用中和的方法进行处理。中和法也常用于废水的预处理,调整废水的pH。(2)混凝沉淀法 混凝法是在废水中投入混凝剂,因混凝剂为电解质,在废水中形成胶团,与废水中的胶体物质发生电中和,形成絮体沉降。絮凝沉淀不但可以去除废水中的粒
10、径为10-310-6的细小悬浮颗粒,而且还能够去除色度、油份、微生物、氮磷等富营养物质、重金属及有机物等。(3)氧化还原法 废水经过氧化还原处理,可使废水中所含的有机物质和无机物质转变为无毒或毒性不大的物质,从而达到废水处理的目的。常用的氧化法有:空气氧化法、氯氧化法、臭氧氧化法、湿式氧化法等。(4)电解法 电解是利用直流电进行溶解氧化还原反应的过程。一般,按照污染物的净化机理可以分为电解氧化法、电解还原法、电解凝聚法和电解浮上法。3.物理化学法 利用物理化学作用去除废水中的污染物质。废水经物理方法处理后,仍会含有某些细小的悬浮物以及溶解的有机物,为了进一步去除残存在水中的污染物,可进一步采用
11、物理化学方法进行处理。主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法、汽提法和吹脱法等。(1)吸附法 吸附法是利用多孔性固体物质作为吸附剂,以吸附剂的表面吸附废水中的某种污染物的方法。常用的吸附剂有活性炭、硅藻土、铝矾土、磺化煤、矿渣及吸附用的树脂等,其中以活性炭最为常用。(2)浮选法 浮选法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物,使其密度小于水而上浮到水面而实现固液分离或液液分离的过程。(3)电渗析 电渗析是在渗析法的基础上发展起来的一项废水处理新工艺,它是在直流电流电场的作用下,利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性,使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。(4)反
12、渗透 反渗透是利用半渗透膜进行分子过滤来处理废水的一种新的方法,又称为膜分离技术。利用它可以除去水中的溶解固体、大部分溶解性有机物和胶状物质。(5)超滤法 超滤法与反渗透法一样也靠推动力和半渗透膜实现分离,两种方法不同的是,超滤法所需的压力较低,一般约在0.10.5MPa压力下进行,而反渗透的操作压力为210MPa。超滤膜使用的半渗透膜是醋酸纤维素制成的,膜上的孔径约为0.00210m,超滤法适用于分离相对分子质量大于500,直径为0.00510m的大分子和胶体,如细菌、病毒、淀粉、树胶、蛋白质、粘土等。4.生物化学处理法 通过微生物的代谢作用,使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染
13、物质转化为稳定、无害的废水处理方法。生物处理过程的实质是一种由微生物参与进行的有机物分解过程,分解有机物的微生物主要是细菌,其它微生物如藻类和原生动物也参与该过程,但作用较小。(1)活性污泥法 活性污泥法是利用处理工业废水最常用的生物处理方法,这种生物絮体称为活性污泥,它由好氧微生物及其代谢和吸附的有机物、无机物组成,具有降解废水中有机污染物的能力,具生物化学活性。按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池中的混合方式,活性污泥法可分为推流式和完全混合式两大类。(2)生物膜法 生物膜法是通过废水同生物膜接触,生物膜吸附和氧化废水中的有机物并同废水进行物质交换,从而使废水得到净化的过程,常用的有生物
14、滤池、塔式生物滤池、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床等。生物膜法的设备可分为填充式和浸渍式两类。(3)厌氧生物化学处理法 废水的厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物(或兼性厌氧微生物)的作用下,将废水中的有机物分解转化为甲烷和二氧化碳的过程,所以又称为厌氧消化。近年来,开发了不少新的厌氧生物处理工艺和设备,如普通厌氧消化池、厌氧滤池、厌氧接触消化、上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧流化床(AFB)等。菌种选育技术菌种选育技术哈尔滨工业大学开展的人工固定化工程菌处理含油废水研究项目通过鉴定。含油废水主要来自于石化行业的采油、炼油环节。目前处理含油废水普遍使用“老三级”除油工艺,即隔
15、油-一级气浮和二级气浮-生化处理。人工固定化工程菌除油装置可用于替代二级气浮装置。“老三级”中的隔油阶段只能除去水中的重油,而无法去除不沉淀、不上浮的乳化油和溶解油,这时需要进行二次气浮处理,而二级气浮工艺复杂,投资运行费用高,管理不便。人工固定化工程菌除油装置是将工程菌人工投加到含油废水中,经过水循环,工程菌便吸附在活性炭上固定下来。这些工程菌以水中的油为养料,通过代谢作用将油分解为二氧化碳和水,最终达到除油目的。人工固定化工程菌除油装置优化了传统除油工艺,不仅效率高,运行效果稳定,而且较二级气浮节省基建投资36,节省运行费用33,具有广阔的应用前景。中国科学院成都生物所筛选出多株高效功能菌
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