污水处理工培训-工业水处理-张仁志.ppt
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1、水污染及其防治Water pollution and prevention,全国污染处理设施运营培训污水处理工培训概述张仁志,水质评价指标,水的净化,水的污染,主要内容,工业废水处理,天然水中所含物质,溶解物质:钙、镁、钠、铁等的盐类及其他化合物,溶解的氧及其他有机物。胶体物质:硅胶、腐殖酸胶体。悬浮物质:粘土、泥沙、细菌等。,评价水质的指标water quality assessment,浑浊度电导率pH硬度耗氧量微生物学指标地面水环境质量标准生活饮用水水质标准,浑浊度,浑浊度:简称浊度,衡量水中所含悬浮物质的多少。国家生活饮用水卫生标准规定浊度不得超过5度。监测方法-浊度仪测定法,电导率,
2、电导率(electric conductivity)电解质溶液在电场作用下的导电能力。其大小间接反应了水中溶解性盐类的总量,也反映了水中矿物质的总量。电导率的单位为 Sm-1,pH,pH值是指水的酸碱度,表示水中H+和OH-的含量比例(范围为0-14)。人体对pH值的反应非常敏感,身体内大部分物质的pH值为6.8,血液和细胞水的pH值为。,硬度 Hardness of water,水的硬度是指水中所含的钙、镁离子的总量(一般以碳酸钙来计算)。表示水中结垢物质的含量的指标。硬度单位:mg/L(毫克每升),mmol/L(毫摩尔每升)。,永久硬度与暂时硬度,在天然水中Ca2+、Mg2+以碳酸盐、重碳
3、酸盐形式存在,所构成的硬度叫“碳酸盐硬度(KH)”,可通过煮沸而转变成碳酸盐沉淀除去,又称“暂时硬度Temporary Hardness”。以硫酸盐、氯化物形式构成的硬度叫“非碳酸盐硬度”,又叫“永久硬度permanent hardness”。这两种硬度就组成“总硬度(GH)”。,耗氧量,水中发生化学或生物化学氧化还原反应所消耗氧化剂或溶解氧的量。间接反映水中有机物的含量。水中有机物愈多,耗氧量就愈高,从而溶解氧减少。测定方法不同,分为化学耗氧量(COD)和生物耗氧量(BOD)。,生物化学需氧量,生物化学需氧量(biochemical oxygen demand)简称“生化需氧量。常以符号BO
4、D表示。水中有机物质在微生物的作用下,进行氧化分解所消耗的溶解氧量,单位为mgL。水中有机物的生物氧化过程与水温和时间有密切关系,BOD的测定皆规定温度和时间条件。实际工作中以20培养5日后lL水样中消耗溶解氧的mg数来表示,称五日生化需氧量,缩写为BOD5。,化学耗氧量chemical oxygen demand,化学耗氧量(chemical oxygen demand)亦称“化学需氧量”,简称“耗氧量”。用化学氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)氧化水中需氧污染物质时所消耗的氧气量,常以符号COD表示。计量单位为mgL。是评定水质污染程度的重要综合指标之一。COD的数值越大,则水体污染越严重。一
5、般洁净饮用水的COD值为几至十几mgL。COD测定较易且快。,微生物学指标,水受人蓄粪便、生活污水的污染时,水中细菌含量大增。检测水中细菌总数和大胞肠杆菌群数可判断水质受粪便污物污染的情况。,表1 地表水环境质量标准基本项目标准值 单位:mg/L,表1 地表水环境质量标准基本项目标准值 单位:mg/L,生活饮用水水质标准,生活饮用水水质标准,生活饮用水水质标准,生活饮用水水质标准,澄清沉淀混凝气浮消毒,水的净化,超滤软化除盐电渗析活性碳过滤高纯水的制备,澄清 Defecation,澄清是除去水中悬浮物体和胶体物质的过程。加入混凝剂,以中和水中胶体微粒表面的电荷,破坏胶体稳定性,使水中细小悬浮物
6、及胶体微粒互相吸附结合成较大的颗粒,凝聚沉淀。混凝剂主要有铝盐和铁盐,铝盐有明矾、硫酸铝、碱式氯化铝等;铁盐有硫酸亚铁、硫酸铁和三氯化铁。,沉淀 Settling,不溶水于的固体污染物,在一定的水力条件下,与水分离的现象。常规沉淀器(沉沙池、初沉池、二沉池)钟氏沉沙池斜板沉淀池理论上越大越好,考虑占地面积和投资,钟氏沉沙池,斜板沉淀器,气浮 Gas Float,工作原理:是在压力状况下,将大量空气溶于水中,形成溶气水,通过释放器骤然减压快速释放,产生大量微细气泡。微细气泡与混凝反应废水中的凝聚物粘附在一起,使絮体比重小于1而浮于水面,从而使污染物从水中分离出去,达到净水的目的。气浮装置主要特点
7、气浮装置占地面积小、处理效率高、操作简单等优点。一般与混凝系统配合使用,效果理想。,气浮机与工艺图,新型混凝剂 mix coagulate,有机高分子混凝剂聚丙烯酰胺,无机高分子混凝剂聚合氯化铝,广泛用于工业、生活污水处理和污泥脱水。混凝剂的选择和加药量,搅拌强度等是工艺中的主要参数,混凝剂加药装置,加药消毒chemical disinfection,生活饮用水常用液氯或臭氧消毒。采取液氯消毒较多,氯气注入水中产生次氯酸,次氯酸能够杀死水体中的致病菌,使自来水清洁卫生,适于饮用。次氯酸钠、次氯酸钙消毒(氯片消毒)二氧化氯发生器消毒(消毒剂)。,加氯消毒,臭氧消毒Ozone Disinfecti
8、on,臭氧是很强的氧化剂,瞬时灭菌性质优于氯。臭氧水的作用比氯快6001000倍,强一倍,而剂量只是氯的万分之一。臭氧水致死细菌的浓度为0.4 0.5ppm,时间只需0.5 5min;氯致死病毒的浓度为4ppm,远低于臭氧气的杀菌浓度。,紫外消毒 UV Disinfection,利用紫外灯(UV)进行消毒;设备简单,容易进行操作和控制;设备投资少;一次性消毒效果好,没有二次污染;缺点没有长效消毒作用,对污水处理要对光路进行经常清洁,保证消毒效果。,紫外消毒灯,超滤 Ultra Filter,超滤(简称UF)是以压力为推动力,利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。其分子切割量(CWCO
9、)一般为6000到50万,孔径为100nm(纳米)。超滤同反渗透技术类似,是以压力为推动力的膜分离技术。在从反渗透到电微滤的分离范围的谱图中,居于纳滤(NF)与微滤(MF)之间。,软化 softened water,降低硬水中钙离子和镁离子含量使硬水变成软水的处理叫做作水的软化。软化水能防止锅炉、热交换器、冷冻机组、空调系统等用水设备的结垢。水的软化方法主要有两种。1.石灰软化法2.离子交换法,石灰软化法calcareousness softened,加入石灰(CaO),可使水中的二氧化碳、碳酸氢钙和碳酸氢镁生成碳酸钙和氢氧化镁的沉淀,由镁永久硬度转化为钙永久硬度。然后用纯碱、磷酸钠等除去过量
10、的钙离子,使水软化。,离子交换法Ion Exchange,离子交换法是利用离子交换剂,把水中的离子与离子交换剂中可扩散的离子进行交换作用,使水得到软化的方法。天然水通过软化器时,器内的钠型阳离子交换树脂即与水中的钙镁离子置换产出软化水,其残余硬度0.03mmol。,2R-Na+Ca2+(Mg2+)2R2-Ca(Mg)+2Na+,除盐 Salt Remove,除去水中各种阳离子和阴离子杂质所得之纯水称去离子或除盐。离子交换法Ion Exchange 电渗析法 electro dialysis 反渗透 Reverse Osmosis,电渗析法Electrodialysis,电渗析法是在外加直流电场
11、的作用下,利用阴、阳离子交换膜对水中离子的选择透过性,使水中阴、阳离子分别通过阴、阳离子交换膜向阳极和阴极移动,从而达到净化作用。这项技术常用于将自来水制备初级纯水。,电渗析法electro dialysis,活性碳过滤 Activity Carbon Filter,活性炭是一种含碳材料制成的外观呈黑色,内部孔隙结构发达,比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料,是一种常用的吸附剂。活性炭按原料来源可分为:木质活性炭、兽骨/血活性炭、矿物原料活性炭、合成树脂活性炭、橡胶/塑料活性炭、再生活性炭等;活性炭按外观形态可分为:粉状、颗粒状、不规则颗粒状、圆柱形、球形和纤维状等。,反渗透法 Reve
12、rse Osmosis,反渗透法(超滤技术)是以压力为驱动力,提高水的压力来克服渗透压,使水穿过功能性的半透膜而除盐净化。反渗透法也能除去胶体物质,对水的利用率可达以上;反渗透法产水能力大,操作简便,能有效使水净化到符合国家标准。,渗透过程示意图,半透膜,纯溶剂,盐溶液,渗透压,渗透与反渗透,半透膜,工业高纯水的制备工艺,原水,混凝,碳滤,沉淀,砂滤,粗滤,超滤,离子交换,气浮,电渗析,出水,水的污染Water Pollution,酸碱盐等无机物污染重金属污染 Heavy Metal Pollution有机物污染 Organic Pollution水体富营养化 Eutrophication热污
13、染 Thermal Pollution,何谓水污染?,水体因某种物质的介入,而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象称为水污染。水的污染有两类:一类是自然污染;另一类是人为污染。当前对水体危害主要是 人为污染。,水污染概况,全世界约有10亿多人由于饮用水被污染,受到疾病传染的威胁,世界卫生组织的调查表明,全世界每年至少有1500万人死于水污染引起的疾病。据世界卫生组织(WHO)调查,人类疾病的80%与水有关。联合国提供的材料表明,如果不能设法提供干净安全的饮用水,到2025年世界上无法获得安全饮用水的人数将增加到
14、23亿,而由饮用水不卫生致死的人数将大大超过目前的每年530万。,水污染概况,世界各城市每天产生的万吨人类粪便,只有不到经过处理,其余都倒入江河中了。全国约有13以上的工业废水和910以上的生活污水未经处理就排入河湖,资料显示,近年来全国年排放污水量近亿吨,其中大部分未经处理直接排入水域。使得全国90的城市水环境恶化,加剧了可利用水资源的不足。据对全国条河流污染状况调查,已有条河流受到不同程度的污染,占调查总数的,我国七大水系中近一半河段污染严重,86%的城市河段水质普遍超标。全国7亿多人饮用大肠杆菌超标的水,1.64亿人饮用有机污染严重的水,3500万人饮用硝酸盐超标的水。,我国的水环境,我
15、国的水环境面临三个主要问题:一是水资源短缺;二是水污染;三是用水的极大浪费。,水体的自净能力,水体自净机理包括沉淀、稀释、混合等物理过程,氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程以 及生物化学过程。各种过程同时发生,相互影响,并相互交织进行。,水体的自净能力,当污染物进入水体后,经过一系列的物理、化学、生物等方面的作用,污染物的浓度会逐渐降低,经过一段时间后,水体往往能恢复到受污染前的状态。水的 这种自我调节、净化的能力,称为水体的自净能力。,水体的自净能力,然而,水体的自净能力是有限度的,当污染物的数量超过了水体的自净能力时,就会使水体出现危害人体健康或破坏生态环境的现象,水体无机污
16、染,无机无毒物:酸、碱、一般无机盐、氮、磷等植物营养物质;无机有毒物:重金属、砷、氰化物、氟化物等;,酸碱盐等无机物污染,酸主要来自矿坑废水、工厂酸洗水、硫酸厂、粘胶纤维、酸法造纸等,酸雨也是某些地区水体酸化的主要来源。碱主要来自造纸、化纤、炼油等工业。酸碱污染不仅可腐蚀船舶和水上构筑物,改变水生生物的生活条件,还可大大增加水的硬度(生成无机盐类),影响水的用途,增加工业用水处理费用等。,重金属污染,所有重金属,尤其是汞、铅、镉、铬等,超过一定浓度都对人体有毒。重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中,但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多,造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进
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