下载文档原格式
工业用水处理工作原理工业用水处理是指对工业生产中所使用的水进行处理，以达到符合生产要求的水质标准。
工业用水处理的工作原理可以分为物理处理、化学处理和生物处理三个方面。
物理处理是指通过物理方法对水进行处理，主要包括澄清、过滤、沉淀和离子交换等过程。
澄清是将水中的悬浮物、浮游生物等颗粒物去除的过程，常用的方法有沉淀、过滤和离心。
过滤是通过过滤介质，如砂子、炭、滤纸等，将水中的杂质截留下来，获得清澈的水。
沉淀是利用物理方法将悬浮物沉降到底部，再将清水取出的过程。
离子交换是利用离子交换树脂对水中的离子进行交换，以去除水中的硬度离子、重金属离子等。
化学处理是指通过添加化学药剂对水进行处理，以改善水质。
常用的化学药剂有消毒剂、pH调节剂、絮凝剂和螯合剂等。
消毒剂可用于杀灭水中的细菌、病毒和其他微生物，常用的消毒剂有氯气、次氯酸钠等。
pH调节剂用于调节水的酸碱度，以适应不同的生产工艺要求。
絮凝剂可用于聚集水中微小颗粒，使其形成较大的絮凝物，便于后续的澄清和过滤。
螯合剂可与水中的金属离子形成络合物，以减少金属离子对生产设备的腐蚀和污染。
生物处理是指通过利用微生物对水进行处理，以降解水中的有机物和污染物。
常用的生物处理方法有好氧处理和厌氧处理。
好氧处理是指在充足供氧条件下，利用好氧微生物降解水中的有机物，产生二氧化碳和水。
厌氧处理是指在缺氧或无氧条件下，利用厌氧微生物降解水中的有机物，产生甲烷和二氧化碳。
生物处理的优势在于能够将有机物降解为无机物，并且能够适应水质波动较大的情况。
除了物理、化学和生物处理外，工业用水处理还需要考虑水的循环利用和废水处理等问题。
水的循环利用可以通过回收再利用水来减少对自然水资源的消耗，同时也能减少废水的排放。
废水处理则是对产生的废水进行处理，以达到环境排放标准或再利用标准。
工业用水处理的工作原理主要包括物理处理、化学处理和生物处理三个方面。
通过合理应用这些处理方法，可以有效地改善水质，满足不同工业生产的要求。
《水处理技术》电子教案第一章：水处理技术概述1.1 教学目标了解水处理技术的基本概念理解水处理技术的重要性掌握水处理技术的主要方法1.2 教学内容引言：水处理技术的定义和重要性水处理技术的历史发展水处理技术的主要方法概述1.3 教学活动引入讨论：水的价值和处理必要性讲解演示：水处理技术的历史发展小组讨论：水处理技术的主要方法及其优缺点1.4 教学评价知识测试：水处理技术的基本概念和方法小组报告：水处理技术的应用案例第二章：物理处理技术2.1 教学目标掌握物理处理技术的基本原理了解物理处理技术的应用范围熟悉物理处理技术的主要设备2.2 教学内容物理处理技术的定义和原理常用的物理处理技术：过滤、沉淀、浮选等物理处理技术的主要设备及其工作原理2.3 教学活动讲解演示：物理处理技术的基本原理实验室实践：物理处理技术的操作演示小组讨论：物理处理技术的应用案例2.4 教学评价知识测试：物理处理技术的基本原理和设备实验室报告：物理处理技术的操作实践第三章：化学处理技术3.1 教学目标理解化学处理技术的基本原理掌握化学处理技术的应用方法熟悉化学处理技术的主要药品3.2 教学内容化学处理技术的定义和原理常用的化学处理技术：消毒、絮凝、中和等化学处理技术的主要药品及其作用3.3 教学活动讲解演示：化学处理技术的基本原理实验室实践：化学处理技术的操作演示小组讨论：化学处理技术的应用案例3.4 教学评价知识测试：化学处理技术的基本原理和药品实验室报告：化学处理技术的操作实践第四章：生物处理技术4.1 教学目标理解生物处理技术的基本原理掌握生物处理技术的应用方法熟悉生物处理技术的主要微生物4.2 教学内容生物处理技术的定义和原理常用的生物处理技术：好氧消化、厌氧消化、活性污泥等生物处理技术的主要微生物及其作用4.3 教学活动讲解演示：生物处理技术的基本原理实验室实践：生物处理技术的操作演示小组讨论：生物处理技术的应用案例4.4 教学评价知识测试：生物处理技术的基本原理和微生物实验室报告：生物处理技术的操作实践第五章：水处理技术的综合应用5.1 教学目标理解水处理技术之间的相互关系掌握水处理技术的综合应用方法熟悉水处理技术在实际工程中的应用案例5.2 教学内容水处理技术之间的相互关系和综合应用常用的水处理技术组合方案及其优缺点水处理技术在实际工程中的应用案例5.3 教学活动讲解演示：水处理技术之间的相互关系和综合应用案例分析：水处理技术在实际工程中的应用案例小组讨论：设计一个水处理方案5.4 教学评价知识测试：水处理技术之间的相互关系和综合应用小组报告：设计的水处理方案及可行性分析第六章：水处理技术的经济性和环境影响6.1 教学目标理解水处理技术经济性的重要性掌握评估水处理技术经济性的方法了解水处理技术对环境的影响6.2 教学内容水处理技术经济性的概念和影响因素经济性评估方法：成本效益分析、生命周期成本分析等水处理技术对环境的影响：能耗、污泥产量、化学物质排放等6.3 教学活动讲解演示：水处理技术经济性的概念和影响因素案例分析：经济性评估方法的应用小组讨论：水处理技术对环境的影响及其可持续发展6.4 教学评价知识测试：水处理技术经济性和环境影响的基本概念小组报告：针对特定水处理技术的环境影响和经济性评估第七章：水处理技术的法规和标准7.1 教学目标了解水处理技术相关的法规和标准理解法规和标准对水处理技术的影响掌握获取和应用法规标准的方法7.2 教学内容水处理技术相关的国内和国际法规和标准法规和标准对水处理技术的要求和影响获取和应用法规标准的方法和工具7.3 教学活动讲解演示：水处理技术相关的法规和标准案例分析：法规和标准对水处理技术应用的具体影响小组讨论：如何获取和应用法规标准7.4 教学评价知识测试：水处理技术相关法规和标准的基本内容小组报告：针对特定水处理技术应用的法规和标准分析第八章：水处理技术的创新与发展8.1 教学目标理解水处理技术创新的重要性掌握水处理技术最新的发展趋势熟悉水处理技术创新的应用案例8.2 教学内容水处理技术创新的概念和重要性水处理技术最新的发展趋势：纳米技术、生物技术等水处理技术创新的应用案例：新型絮凝剂、高效生物反应器等8.3 教学活动讲解演示：水处理技术创新的概念和重要性案例分析：水处理技术最新发展趋势的应用小组讨论：水处理技术创新的应用案例分析8.4 教学评价知识测试：水处理技术创新的基本概念和发展趋势小组报告：针对特定水处理技术创新的应用案例分析第九章：水处理技术的案例研究9.1 教学目标理解水处理技术案例研究的重要性掌握水处理技术案例研究的方法熟悉水处理技术案例研究的应用案例9.2 教学内容水处理技术案例研究的概念和重要性水处理技术案例研究的应用案例：城市污水处理、工业废水处理等9.3 教学活动讲解演示：水处理技术案例研究的概念和方法实验室实践：水处理技术案例研究的操作演示小组讨论：水处理技术案例研究的应用案例分析9.4 教学评价知识测试：水处理技术案例研究的基本概念和方法实验室报告：水处理技术案例研究的操作实践第十章：水处理技术的未来挑战10.1 教学目标理解水处理技术面临的未来挑战掌握应对未来挑战的方法和策略熟悉未来挑战的应用案例10.2 教学内容水处理技术面临的未来挑战：人口增长、气候变化、资源短缺等应对未来挑战的方法和策略：技术创新、政策制定、可持续发展等水处理技术未来挑战的应用案例：海淡化、雨水收集利用等10.3 教学活动讲解演示：水处理技术面临的未来挑战案例分析：应对未来挑战的方法和策略的应用小组讨论：水处理技术未来挑战的应用案例分析10.4 教学评价知识测试：水处理技术未来挑战的基本概念和应对方法小组报告：针对特定水处理技术未来挑战的应用案例分析重点和难点解析一、第一章至第五章的教学内容涵盖了水处理技术的基本概念、方法、设备和应用，这是理解水处理技术的基础。
工业废水深度处理技术教材第一章：工业废水处理概述工业废水是指在工业生产过程中所产生的含污染物和有害物质的废水，如果直接排放会对环境造成严重影响。
因此，对工业废水进行深度处理是保护环境、维护生态平衡的重要举措。
工业废水深度处理技术包括物理、化学、生物等各种方法，通过这些方法可以有效去除废水中的污染物，达到排放标准并实现资源化利用。
本教材将介绍工业废水深度处理的技术原理、方法和应用。
第二章：工业废水深度处理的主要技术2.1 物理处理技术物理处理技术是指通过物理方法实现废水中污染物的分离和去除，常用的物理处理技术包括沉淀、过滤、吸附等。
•沉淀是指利用重力作用使颗粒状或胶状悬浮物沉淀到底部，如沉淀池和沉淀柜。
•过滤是通过过滤介质将废水中的固体颗粒截留下来，如滤纸、滤网等。
•吸附是指利用吸附剂将废水中的溶解性有机物吸附到固体表面，如活性炭等。
2.2 化学处理技术化学处理技术是指通过化学方法实现废水中污染物的分解和转化，常用的化学处理技术包括氧化、还原、中和等。
•氧化是指利用氧化剂将废水中的有机物氧化为无机物，如臭氧氧化、高级氧化等。
•还原是通过还原剂将废水中的重金属离子还原为相对无毒的金属形态。
•中和是指将废水中的酸碱度调节至中性，通常使用碱性物质进行中和。
2.3 生物处理技术生物处理技术是指利用生物体如细菌、藻类等对废水中的有机污染物进行生物降解，将有机物转化为无机物或生物质，降低废水中的有机污染物浓度。
•好氧生物处理是在有氧条件下利用细菌将废水中的有机物降解为二氧化碳和水。
•厌氧生物处理是在无氧条件下利用厌氧菌将废水中的有机物降解为沼气、甲烷等产物。
第三章：工业废水深度处理技术的应用及发展趋势工业废水深度处理技术在工业生产中起着至关重要的作用，可以有效减少污染物的排放，保护环境，降低生产成本。
随着科学技术的不断进步，工业废水深度处理技术也不断得到改进和创新，趋向更加高效、节能、环保。
未来，随着环保意识的提升，工业废水深度处理技术必将迎来更加广阔的发展前景。
第二章工业废水的物理处理第一节 均和调节工业废水在一天之内水质水量波动很大，废水的水质数量变化对排水设施及废水处理设备，特别是对生物处理设备正常发挥净化功能是不利的，甚至还可能破坏这些设备，所以在废水处理之前，要设均和调节池，简称调节池，以此为后续处理过程提供最优条件。
一、均量池——均化水量；实际是一座变水位的贮水池，来水为重力流，出水用泵抽。
池中最高水位不高于进水管的设计水位，水深一般为2米左右，最低水位为死水位。
（1）平均流量工业废水通常以平均流量为设计的依据。
Q –––为周期T 内的平均流量， m3/h 。
（2）图解法求调节池体积A ．绘出工作周期T 内的累计流量曲线；B ．用直线连接曲线的起点O 和终点A ，直线OA 为提升泵的出水累计水量；C ．平行OA 作流量累计曲线的两条外切线，两切线的竖直长度即为有效容积。
Tt q T WQ Ti i i T ∑===0Q平均流量曲线(h)(h)m )池中水量(m )二、均质池——均化水质；均化池中水流每一质点的流程则由短到长，都不相同，再结合进出水槽的配合布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果。
均质池的任务是对不同时间或不同来源的废水进行混合，使流出水质比较均匀，均质池又称水质调节池，也称均和池或均质池。
作用：为减少浓度对处理系统的冲击。
常见的均质池有：穿孔导流槽式均质池，带折流墙的均质池，圆形均质池，差流式均质池等。
均质池容积计算公式：V＝∑ｑｉｔｉt=△t(Si 2)∕2(Se2)三、均化池——既均量，又均质；在池中设置搅拌装置，出水泵的流量用仪表控制。
如采用表面曝气机或鼓风曝气时，除可使悬浮物不致沉淀和出现厌氧情况外，还可以有预曝气的作用，能改进初沉效果，减轻曝气池负荷。
Patterson和Menez提出了一种方法，用以确定当废水流量与强度均作随机变化时均化池的参数，池内物料平衡为：物料平衡方程：C 1QT+CV=C2QT+C2VQ–––取样间隔时间内的平均流量；C1–––取样间隔时间内进入调节池污物的浓度；T–––取样间隔时间；C–––取样间隔开始时调节池内污物的浓度；V–––调节池的容积；C2–––取样间隔时间终了时间内出水污物的浓度。
四、间歇式均化池——当废水水量规模较小时，可设间歇式贮水池，即间歇贮水、间歇运行的均化池，池可分为两或三格，交替使用。
池中设搅拌装置。
这种池型效果最好。
五、事故池——为防止水质出现恶性事故，或发生破坏污水处理厂运行的事故时，设置所谓事故池，贮留事故排水，这是一种变相的均化池。
事故池的进水阀门一般是自动控制，否则无法及时发现事故。
这种池平时保证泄空备用。
第二节离心分离法一、定义：利用高速旋转的物体产生的离心力场以分离废水中的悬浮固体的处理方法。
原理：是利快速旋转所产生的离心力使含有悬浮固体（或乳状油）的废水进行高速旋转，由于悬浮固体和废水的质量不同，因而所受到的离心力也将不同，质量大的悬浮固体，被甩到废水的外侧，质量轻的作向心运动，集中于离心设备最里面。
当离心分离设备中分离颗粒密度大于介质密度时，分离颗粒被沉除在离心设备的最外侧；而当颗粒密度小于介质密度时，分离颗粒被“浮上”在离心设备最里面，因此离心设备包括离心沉降和离心浮上两种。
分别为废水和固体颗粒的质量，旋转半径为r,角速度为ω,设m和m则悬浮固体的离心力为：Fc=(m-m) ω2r)g悬浮固体的重力为：Fg=(m-m悬浮固体的离心力与重力之比为：a=Fc/Fg=ω2r/g将ω=2ㅠn/60代入则a=Fc/Fg≂r n2/900a称为分离因素，其影响因素有：（1）n ↗，a ↗，分离效果好；（2）r ↗ , a ↗, 分离效果好；（3）密度差（颗粒与水）越大，分离效果越好；（4）颗粒直径与分离效率有关。
二、离心分离设备（1）离心机是依靠一个可以随转动的圆筒（又称转鼓），在外借传动设备驱动下产生高速旋转，其中液体也随同旋转，由于其中不同密度的组分产生不同的离心力，从而达到分离的目的。
离心机设备紧凑、效率高，但设备复杂，只适用于处理小批量的废水、污泥脱水、很难用一般过滤法处理的废水和分离回收废水中的有用物质，如从洗羊毛废水中回收羊毛脂。
（2）水力旋流器水力旋流器有压力式和重力式两种。
压力式水力旋流器是含悬浮物的废水在水泵或其他外加压力的作用下，以切线方向进入旋流器后发生高速旋转，在离心力作用下，固体颗粒物被抛向器壁，并随旋流下降到锥形底部出口。
澄清后的废水或含有较细微粒的废水，则形成螺旋上升的内层旋流，由上端中央溢流管排出。
重力式水力旋流器是水流在分离器内的旋转靠进出口的水位差压力。
废水从切线方向进入器内，造成旋流，在离心力和重力作用下，悬浮颗粒甩向器壁并向器底水池集中，随时水得到净化。
主要应用于废水的澄清和浓缩处理，以及高浊度河水的预处理，以代替庞大的预沉池。
三、离心分离设备的应用（北京制呢厂洗毛废水处理流程）回槽水回槽水回槽水↾↾↾（二道提油）洗毛水⇀除渣器⇀分离机⇀分离机⇀分离机⇀羊毛脂⇂⇂（一道提油）沉淀箱⇀溢流回水槽⇂沉砂第三节除油一、除油（1）含油废水的来源含油废水主要来源于石油、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业企业。
肉类加工、牛奶加工、洗衣房、汽车修理车间等废水中都含有很高的油、油脂。
在一般的生活污水中，油脂占总有机质的10%，每人每天产生的油脂可按0.015kg估算。
（2）废水中的油类的分类浮油：油珠粒径较大，一般大于100μm ，易浮于水面，形成油膜或油层；分散油：油珠粒径一般为10—100μm ，以微小油珠悬浮于水中，不稳定，静置一定时间后往往形成浮油；乳化油：油珠粒径小于10μm ；一般为0.1—2μm ，往往因水中含有表面活性剂使油珠成为稳定的乳化液；溶解油：油珠粒径比乳化油还小，有的可小到几nm，是溶于水的油微粒。
（3）除油装置隔油池：是利用油类自然上浮法分离、去除含油废水中可浮油。
常用的有平流隔油池、平板式隔油池和斜板隔油池。
各自的特性见表5。
除油罐：可去除浮油和分散油。
含油废水通过进水管配水室的配水支管和配水头流入除油罐内，在罐内废水自上而下缓慢流动，靠油水的密度差进行油水分离，分离出的废油浮至水面，然后流入集油槽，经过出油管流出。
废水则经集水头、集水干管、中心柱管和出水总管流出罐外。
气浮除油：废水或一部分沉淀池出水用压缩空气加压到0.34—4.8MPa，使溶气达到饱和。
当此被压缩过的气液混合物被置于正常大气压下的气浮设备中时，微小的气泡即从溶液中释放出来。
油珠即可在这些小气泡作用下上浮，结果使这些物质附着在或包裹在絮状物中。
气—固混合物上升到池表面，即被撇出。
澄清的液体从气浮池的底部流出，其中一部分要循环流回至加压室。
表5 平流式、平板式和倾斜板式隔油池的特性比较（4）隔油池的计算按油粒上浮速度计算法：表6 α值与速度比（v/u）的关系注：V为水流流速；设计上浮速度U可由废水静浮试验确定或按经验公式计算。
斯笃克斯公式：隔油池的过水断面面积：隔油池每个格间的有效水深和池宽比（h/b），宜取0.3~0.4。
有效水深一般为1.5~2.0M。
隔油池的长度L 为：隔油池每个格间的长宽比L/b，不宜小于4.0。
按废水的停留时间计算法：(4)污油的脱水浮油的含油率一般为40%—50%。
主要的油水分离方式有带式除油机、脱水罐等。
带式除油机有立式、卧式和倾斜式三种，污油含油率可达60—80%。
脱水罐有卧式、立式两种，污油含油率可达90%以上。
第四节过滤一、过滤的作用（1）.进一步去除废水二级处理后的生物絮体和胶体物质，显著降低出水的悬浮物含量和浊度，能使出水晶莹透明，为出水的安全回用提供保证。
（2）.进一步降低出水的BOD、COD值，对重金属、细菌、病毒有很高的去除率。
（3）.去除化学絮凝过程产生的铁盐、铝盐、石灰等沉积物。
Ⅳ.去除化学法除磷时水中不溶性磷。
（4）.在活性炭吸附或离子交换之前，作为预处理设施，可提高后续处理装置的安全性和处理效率。
（5）.在深度处理厂中，过滤能克服生物和化学处理的不规则性，从而提高回用的连续性和可靠性。
（6）.通过进一步去除废水中污染物质，可以减少后续的消毒费用。
二、格栅与筛网筛滤截留法是指利用留有孔眼的装置或某种介质组成的滤层，截留废水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。
1、格栅格栅是用一组平行的刚性栅条制成的框架，可以用来拦截水中的大块悬浮物。
格栅通常倾斜设在其他处理构筑物之前或泵站集水池进口处的渠道中以防漂浮物阻塞构筑物的孔道、闸门和管道等机械设备。
按形状，格栅可分为平面格栅和曲面格栅两种。
栅条间距随被拦截的漂浮物尺寸不同，分为细、中、粗三种。
细格栅的栅条间距为3~10mm, 中格栅的栅条间距为10~25mm,粗的为50~100mm。
2、筛网一些工业废水中含有较细小的悬浮物，它们不能被格栅截留，也难以用沉淀法去除。
为了去除这类粒度在数毫米至数十毫米的细碎悬浮杂物，尤其是分离和回收废水中的纤维类悬浮物和食品工业的动植物残体碎屑，工业上常用筛网。
（1）筛网的种类筛网通常用金属丝或用化学纤维而编织而成，其形式有转鼓式或转盘式、振动式、回转帘带式和固定斜筛等多种。
（2）收集的筛余物送至处置区填埋或与城市垃圾一起处理；当有回收价值时，可送至粉粹机或破碎机磨碎后再利用。
三、过滤1、过滤机理废水处理中过滤的目的是去除废水中的微细悬浮物，一般作为保护设备，常用于活性炭吸附或离子交换设备之前。
按照悬浮颗粒分离机理原理，可分为三类：迁移机理，附着机理和脱落机理。
1、迁移机理悬浮颗粒脱离流线而与滤料接触的过程，就是迁移过程。
引起颗粒迁移的原因主要有如下几种。
（1）筛滤比滤层空隙大的颗粒被机械筛分，截留于滤层表面上，然后这些被截留的颗粒形成空隙更小的滤层，是过滤水头增加，甚至发生堵塞。
（2）拦截随流线流动的小颗粒，在流线会聚处与滤料表面接触。
其去除率颗粒与颗粒直径的平方成正比，与滤料径的立方成反比，也是雷诺准数的函数。
（3）惯性当流线绕过滤料表面时，具有较大动量和密度的颗粒因惯性冲击而脱离流线，碰撞到滤料表面上。
（4）沉淀如果悬浮物的粒径和密度较大，将存在一个沿重力方向的相对沉淀速度，在净重力作用下，颗悬浮粒偏离流线沉淀到滤料表面上。
（5）布朗运动对于微小悬浮颗粒（＜1μm），由于布朗运动而扩散到滤料表面。
（6）水力作用由于滤层中的孔隙和悬浮物颗粒的形状是极不规则的，在不均匀的剪切流场中，颗粒受到不平衡力的作用不断地转动而偏离流线。
2、附着机理由上述迁移过程而与滤料接触的悬浮颗粒，附着在滤料表面上不再脱落，就是附着过程。
引起颗粒附着的因素主要有如下几种：（1）接触凝聚在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮体时，立即进行过滤。
