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1、污水处理课程讲解一、概述一、概述水是自然界最多的一种资源,是普通而珍贵的一种物质,但由人类直接利用且易于取得的淡水资源只占全球总水量的3%,十分有限.水是很好的溶剂,在自然界循环时天然水获得了大量物质,这些物质以溶解,胶体,悬浮的状态存在于天然水中,从而构成了天然水的主要成分.水体的污染主要是人为因素造成，最显著的是化工业废水的排放，化工生产的原料和化学反应不完全所产生的废料常以废水形式排放出来，使得一些化学有毒物质进入水体参与水的循环，对环境及人体健康带来危害。硅片部污水主要来源于硅粉、砂浆及切割液。污水处理的心态污水处理的心态l在这日益发展的中国社会，很多企业都是以破坏环境来创造更多的利益
2、，在此，我希望每一个听取这堂课程的人都要有一份虔诚的心，尽自己最大的努力为世界的环保事业做贡献，为我们的子孙后代留更多能喝的水，留更多能呼吸的空气，留更明亮的蓝天。l增强环保意识并投身到环保事业中来是对后代最好的礼物！图片图片l污水经处理后达污水综合排放标准（GB8978-1996）中一级排放标准，即：COD 100 mg/l SS 70 mg/l F- 10 mg/l pH 69排放指标名词解释名词解释lCOD：化学需氧量又称化学耗氧量，简称COD。是利用化学氧化剂（如高锰酸钾）将水中可氧化物质（如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等）氧化分解，然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量。它和生
3、化需氧量（BOD）一样，是表示水质污染度的重要指标。COD的单位为ppm或毫克升，其值越小，说明水质污染程度越轻。lSS：悬浮物含量lPH：酸碱度l 污水的处理是复杂的，一般要通过三种方法（物理方法、生物方法、化学方法）获得净化。l不利用任何化学药品，仅用物理的方法对污水进行初步的处理。除去自然沉淀物、杂物等较大悬浮物。 具体方法有自然沉淀、格栅除杂、初步过滤等。二二 、物理方法、物理方法 污水的化学处理是利用化学反应的作用以去除污水的化学处理是利用化学反应的作用以去除水中的杂质。水中的杂质。 处理对象主要是污水中无机的或有机的处理对象主要是污水中无机的或有机的(难于生难于生物降解的物降解的)
4、溶解物质或胶体物质。溶解物质或胶体物质。 常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化学沉淀法和氧化还原法。学沉淀法和氧化还原法。三三 、化学方法、化学方法化学混凝法化学混凝法l定义：中和胶体和悬浮物颗粒表面电荷，使其克服胶体和悬浮物颗粒间的静电排斥力，从而使胶体脱稳的过程称作絮凝沉降作用。混凝混凝/ 絮凝原絮凝原理理化学混凝化学混凝/絮凝絮凝处理的对象主处理的对象主要是水中的微要是水中的微小悬浮物和胶小悬浮物和胶体杂质。体杂质。1. 胶体的稳定性胶体的稳定性胶体所胶体所受影响受影响 由于上述的胶体带电现象，带相同电由于上述的胶体带电现象，带相同电荷的胶粒产
5、生静电斥力，而且荷的胶粒产生静电斥力，而且电位越高，电位越高，胶粒间的静电斥力越大胶粒间的静电斥力越大 受水分子热运动的撞击，使微粒在水受水分子热运动的撞击，使微粒在水中作不规则的运动，即中作不规则的运动，即“布朗运动布朗运动” 胶粒之间还存在着相互引力胶粒之间还存在着相互引力范徳范徳华引力华引力 胶体间的相互斥力不仅与胶体间的相互斥力不仅与电位有关，还与胶粒的电位有关，还与胶粒的间距有关，距离越近，斥力越大。而布朗运动的动能间距有关，距离越近，斥力越大。而布朗运动的动能不足以将两颗胶粒推进到使范徳华引力发挥作用的距不足以将两颗胶粒推进到使范徳华引力发挥作用的距离。因此，胶体微粒不能相互聚结而
6、长期保持稳定的离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。分散状态。 水化作用也使胶体不能相互聚结。水化作用也使胶体不能相互聚结。混凝原理混凝原理(1) 压缩双电层作用压缩双电层作用 混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至吸附层吸附层, 使使电位降低。当电位降低。当电位为零时电位为零时, 称为等电状称为等电状态。此时胶体间斥力消失态。此时胶体间斥力消失, 胶粒最易发生聚结。胶粒最易发生聚结。 实际上，实际上，电位电位只要降至某一程度而使胶粒电位电位只要降至某一程度而使胶粒间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就间排斥的能量小于胶粒布朗运
7、动的动能时，胶粒就开始产生明显的聚结，这时的开始产生明显的聚结，这时的电位称为临界电位。电位称为临界电位。 胶粒因胶粒因电位电位降低或消除以至失去稳定性的电位电位降低或消除以至失去稳定性的过程，称为胶体脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为过程，称为胶体脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。凝聚。(2) 吸附架桥作用吸附架桥作用 由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程。过程。(3) 网捕作用网捕作用 沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。胶体等微粒，使胶体粘结。 （4） 通过絮凝剂通过
8、絮凝剂/混凝剂的活性官能团与胶体微粒的活混凝剂的活性官能团与胶体微粒的活性官能团形成盐键结合，使胶体粘结。性官能团形成盐键结合，使胶体粘结。(5) 电荷中和作用电荷中和作用 通过絮凝剂通过絮凝剂/混凝剂的活性官能团与胶体微粒带相混凝剂的活性官能团与胶体微粒带相反电荷的官能团进行中和，使胶体粘结的过程。反电荷的官能团进行中和，使胶体粘结的过程。以硫酸铝为例讨论混凝过程以硫酸铝为例讨论混凝过程 硫酸铝硫酸铝Al2(SO4)318H2O溶于水后，离解出溶于水后，离解出Al3+，并结合有并结合有6个配位水分子，成为水合铝离子个配位水分子，成为水合铝离子Al(H2O)63+。 水合铝离子进一步水解，形成
9、单羟基单核络合水合铝离子进一步水解，形成单羟基单核络合物：物：OHO)Al(OH)(HOHO)Al(H32522362 单羟基单核络合物又进一步水解：单羟基单核络合物又进一步水解：OHO)(HAl(OH)OHO)Al(OH)(H34222252OHO)(HAl(OH)OHO)(HAl(OH)33232422 上述反应中，降低水中上述反应中，降低水中H+(或或H3O+)浓度或提高浓度或提高pH，使反应趋向右方，水合羟基络合物的电荷逐渐，使反应趋向右方，水合羟基络合物的电荷逐渐降低，最终生成中性氢氧化铝难溶沉淀物。降低，最终生成中性氢氧化铝难溶沉淀物。中和法 l中和处理的目的是利用酸、碱性物质调整
10、废水的酸、碱度，使其呈中性或接近中性，达到下一步处理或外排的要求。中和法适用的废水处理范围中和法适用的废水处理范围 :l1、废水排入受纳水体前，其pH值指标超过排放标准；l2、工业废水排入城市下水道系统前，以免对管道系统造成腐蚀。在排入前对工业废水进行中和，比之对工业废水与其他废水混合后的大量废水进行中和要经济的多；l3、中和法一般在废水进行化学处理或生物处理之前进行。对生物处理而言，需将处理系统的pH维持在6.58.5范围，以确保最佳的生物活力。 用易溶的化学药剂用易溶的化学药剂(可称沉淀剂可称沉淀剂)使溶液中某种使溶液中某种离子以它的一种难溶的盐和氢氧化物形式从溶液中离子以它的一种难溶的盐
11、和氢氧化物形式从溶液中析出，在化学上称沉淀法，在化工和环境工程上称析出，在化学上称沉淀法，在化工和环境工程上称化学沉淀法。化学沉淀法。 废水处理中，常用化学沉淀法去除废水中的有废水处理中，常用化学沉淀法去除废水中的有害离子，阳离子如害离子，阳离子如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+，阴离子如，阴离子如SO42-、PO43-。 难溶盐和难溶氢氧化物在溶液中的离子的浓度难溶盐和难溶氢氧化物在溶液中的离子的浓度之积之积(称溶度积称溶度积Ks)是常数，当能结合成难溶盐的两是常数，当能结合成难溶盐的两种离子的浓度之积超过这盐的溶度积时，该盐将析种离子的浓度之积超过这盐的溶度积时，
12、该盐将析出，而这两种离子的浓度将下降，需要去除的离子出，而这两种离子的浓度将下降，需要去除的离子就与水分离。就与水分离。1、氢氧化物沉淀法、氢氧化物沉淀法l很多金属的氢氧化物难溶于水，例如铜、铬、镉、铅、铁等重金属的氢氧化物的溶度积一般度很小。因此，可采用氢氧化物沉淀法去除水溶液中的重金属离子。常用的沉淀剂由石灰、碳酸钠、苛性钠等。氢氧化物沉淀法采用的沉淀剂原料来源广，价格较低，因而在生产实践中应用广。2、碳酸盐沉淀法、碳酸盐沉淀法l碳酸盐沉淀法时向废水中投加某种沉淀剂，使其与金属离子生成碳酸盐沉淀。 3、硫化物沉淀法、硫化物沉淀法l很多金属硫化物的溶度积都很小，因此常用硫化物去除废水中的重金
13、属离子。溶度积越小的物质，越易形成硫化物沉淀析出，主要金属硫化物的顺序如下： Hg2+Ag+As+Cu2+Pb2+Cd2+Zn2+ Fe2+4、铬酸盐沉淀法、铬酸盐沉淀法l铬酸盐沉淀法仅用于去除废水中的六价铬，使用的沉淀剂有BaCl2、BaCO3、BaS等，因此也称为钡盐法除铬 。5、卤化物沉淀法、卤化物沉淀法la、钙盐沉淀法脱氟lb、氯化物沉淀法除银重点讲述钙盐沉淀法脱氟重点讲述钙盐沉淀法脱氟l含氟废水的处理方法有离子交换法、电凝聚法、钙盐沉淀法等。其中，钙盐沉淀法可用于去除杂质多、含氟浓度高的废水。如废水中还含有Mg2+等金属离子，可先加石灰调pH值至911，此时废水中同时生成氟化钙和氢氧
14、化鎂等沉淀物，由于氢氧化鎂兼具吸附和沉淀双重功能，可使废水中的含氟浓度降至8mg/L以下。 氧化还原法氧化还原法l废水中呈溶解状态的无机物或有机物，通过化学反应被氧化或还原为微毒、无毒的物质，或者转化成容易与水分离的状态，从而达到处理目的的方法，称为氧化还原法。l简单无机物的化学氧化还原过程的实质是电子转移。失去电子的元素被氧化，是还原剂；得到电子的元素被还原，是氧化剂。在一个化学反应中，氧化和还原是同时发生的，某一元素失去电子，必定有另一元素得到电子。主要利用构筑物内或特定外境中的微生物去除水中溶解的或胶体状态的有机物;去除8095的BOD5，使城市污水BOD5下降到30mg/L以下。 四、
15、生化处理四、生化处理（一）生物处理的作用机理（一）生物处理的作用机理1、吸附作用、吸附作用(absorption) 吸附作用在污水处理厂密集的微生物生态系统中可能起着主要作用。通过微生物的吸附特性得以去除废水中的一些不可降解的污染物，如合成有机物、金属盐类以及一些放射性物质。2生物氧化和细胞合成作用生物氧化和细胞合成作用l生物氧化和细胞合成作用是通过微生物酶的作用进行的。 CHON十十O2 C5H7O2N(有机物有机物) (新细胞新细胞)C5H7O2N 十十5 O2 5CO2十十NH3十十2H2O十十 能量能量(细胞细胞) (维持能维持能)（二）生物处理的优点和基本类型1、生物处理的优点、生物
16、处理的优点效率高 普通活性污泥水处理厂，每天1m3曝气池能转换12kg干有机物，100倍于森林。效果好 BOD去除率达90%95%，COD去除率为60%70%。适用范围广（与微生物特点相关）成本低、运行费用少；可处理的水量大，方法成熟生物处理的优点生物处理的优点2、生物处理的基本类型、生物处理的基本类型u生物处理的方法很多好氧处理好氧处理厌氧处理厌氧处理活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法微生物在构筑物中的状态微生物在构筑物中的状态 微生物与氧的关系微生物与氧的关系1.1.活性污泥的概念：活性污泥的概念： 以好氧性细菌为主体的微生物和水中的悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的肉眼可见的絮状颗粒。颗粒大小约0.050.5mm，表面积为20100 cm2/mL，比重约1.0021.006，静置时能立即凝聚成较大的绒粒而沉降。 絮状体一般呈黄褐色，因水质不同也有呈深灰、灰褐，灰白等色。 （三）活性污泥法（三）活性污泥法通过以活性污泥或生物膜形式存在的微生物旺盛的代谢活动，氧化分解有机污染物，使污水净化。微生物的代谢，无论合成或分解，都是一系列极为复杂的生物化学变化，有分解、合成、氧化、还原、转
