四水的物化处理方法PPT课件

第二节
废水的化学处理方法及基本原理
一、 化学处理法
主要是利用化学反应来分离或回收废水中的胶体物质、 溶解性物质等污 染物， 以达到回收有用物质、 降低废水中的酸碱度、 去除金属离子、 氧化某些有
・ %# ・
第四章
废水物化处理
机物等目的。这种处理方法既可使污染物质与水分离， 也能够改变污染物的 性质， 因此可以达到比简单的物理处理方法更高的净化程度。常用的化学处 理方法有： 化学沉淀与混凝法、 中和法、 氧化还原法等。由于化学处理法常需 采用化学药剂或材料， 故处理费用较高， 运行管理的要求也较严格。通常， 化 学处理法还需与物理处理法配合起来使用。如化学法处理之前， 往往需要用 沉淀和过滤等手段作为前处理； 在某些场合下， 又需要采用沉淀和过滤等物理 处理手段作为化学处理法的后处理等。表 ! " # 为废水化学处理的基本方法、 处理对象及适用范围。
废水物理化学处理的基本方法和适用范围
处理对象 适用范围
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第四章
废水物化处理
二、 物理化学处理的基本原理
废水的物理化学处理主要应用了物理化学中相转移的基本原理， 废水的 物理化学处理基本原理见表 ! " #。
表!"#
方法
废水物理化学处理的基本原理
基 本 原 理
利用某种多孔性固体物质吸附剂将废水中一种或几种污染质吸附到其表面上， 用以回收 或除去某种溶质， 从而使废水得到净化。常用的吸附剂有： 活性炭、 活化煤、 磺化煤、 硅藻 土、 焦炭、 煤渣、 腐植质酸、 木屑、 金属及其化合物； 以及由有机物合成、 具有与其他化学成分 交换的活性基团的不溶性高分子化合物 " 离子交换树脂， 大孔吸附树脂等。吸附机理分为 吸 附 法 物理吸附、 化学吸附和交换吸附 物理吸附： 是由固体表面粒子 （分子、 原子或离子） 存在着剩余的吸引力即分子力而引起 的， 是一个放热过程， 吸附热较小， 在低温下就可以进行， 没有选择性 化学吸附： 通过吸附剂与吸附质的原子或分子间的电子转移或共用化学键进行吸附。是 放热过程， 由于化学反应需要大量的活化能， 一般需在较高的温度下进行， 为选择性吸附 交换吸附： 在吸附过程中每吸附一个吸附质离子， 同时吸附剂也放出一个等当量的离子。 离子的电荷是交换吸附的决定因素， 离子所带电荷越多， 它在吸附剂表面上的反电荷点上 的吸附力越强 萃取的实质是溶质在水中和有机溶剂中有着明显不同的溶解度。只有溶质在溶剂中的 溶解度远大于其在水中的溶解度时， 溶质方能从水中转入到溶剂中。萃取剂是萃取的关键 其要求为分配系数大、 萃取容量大、 选择性好、 在水溶液中溶解度小以及粘度、 比重等与水 萃 取 法 溶液差别要大、 使用运输安全、 化学稳定性、 毒性小、 来源方便、 价格低廉等 萃取也是一种可逆的过程， 溶解在有机溶剂中的溶质， 在一定条件下 （如蒸馏、 蒸发、 投加 某种化学药剂以使溶质形成不溶于有机萃取剂的盐类） ， 可以转移到另外一种介质或是溶 剂中， 回收溶剂或去除污染物实现反萃取。当选定萃取剂和反萃取剂后， 萃取或反萃取的 效果主要决定于过程中的各项条件， 如废水的 $% 值、 溶质浓度、 萃取剂与反萃取剂的浓度、 温度以及其他操作参数等

No. 18
城市污水处理的典型流程
No. 19
No. 20
No. 21
No. 22
No. 23
No. 24
发展方向：
低耗高效处理技术：天然处理、厌 氧处理技术 深度处理与再生利用技术 污泥处理技术 传统污水系器
No. 14
2.3水处理工艺流程
一、给水处理的基本方法 二、废水处理的基本方法
No. 15
一、给水处理的基本方法
以地面水为水源
地 面 水 源 水
混 凝
沉 淀
过 滤
消 毒
饮 用 水
No. 16
以地下水作为水源
地下水源水
消 毒
饮用水
或根据水的特殊性质进行:除铁、除锰、 除硬、除盐等等
第2章 水的处理方法概论
2.1主要单元处理方法 2.2反应器的概念及其在水处理中的应用 2.3水处理工艺流程
No. 1
2.1主要单元处理方法
沉淀分离，离心分离，膜分离 物理法 过滤，吸附，磁分离 化学沉淀、电解 化学法 化学氧化 悬浮系统 好氧生物处理 固定系统 生物法 悬浮系统 厌氧生物处理 固定系统 缺氧生物处理 二级处理、深度处理 预处理、深度处理 一级处理、预处理、深度处理
2.2.2 浓度与扩散速度
浓度的概念 质量浓度\质量分数; 摩尔浓度\摩尔分数
No. 10
扩散速度的概念
在单位时间内单位面积上通过的物质的量
扩散过程的推动力是物质在界面的两侧的 浓度差。
No. 11
2.2.3 连续均相反应器
活塞流反应器 连续搅拌反应器
No. 12
活塞流反应器
No. 6
三级处理
在一级和二级处理后，进一步处理难降解的有 机物、磷和氮等能够导致水体富营养化等可溶 性无机物等

物理处理法
通过物理作用去除污水中的悬 浮物、油脂等污染物，包括沉
淀、过滤等方法。
化学处理法
通过化学反应去除污水中的溶 解性有机物、重金属等污染物 ，包括氧化、还原、中和等方 法。
生物处理法
利用微生物的代谢作用去除污 水中的有机物、营养盐等污染 物，包括活性污泥法、生物膜 法等。
工艺流程
污水预处理→一级处理→二级 处理→深度处理→污泥处理与
THANKS
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处置。
02
污水预处理技术
格栅拦截与清理
格栅拦截
通过设置不同规格的格栅 ，拦截污水中的大块悬浮 物和漂浮物，保护后续处 理设备的正常运行。
清理方式
定期或连续清理格栅截留 物，可采用人工或机械清 理方式，确保格栅通畅。
格栅类型
根据处理需求，选择不同 材质和结构的格栅，如钢 制格栅、塑料格栅等。
调节池均质均量
06
运行管理与维护保养知识
设备运行参数监控及调整策略
关键参数实时监测
对污水处理设备的关键运行参数进行实时监测，包括进出水流量 、水质指标、设备运行状态等。
参数异常预警与处理
建立参数异常预警机制，及时发现并处理运行过程中的异常情况， 确保设备稳定运行。
调整策略制定
根据监测数据和分析结果，制定相应的调整策略，优化设备运行参 数，提高污水处理效率。
常见故障识别与排除方法分享
常见故障类型
介绍污水处理设备常见 的故障类型，如机械故 障、电气故障、自控系 统故障等。
故障识别方法
分享故障识别的经验和 方法，包括观察、听取 、测量等多种手段，帮 助操作人员快速准确地 识别故障。
排除方法与步骤
针对不同的故障类型， 提供详细的排除方法和 步骤，指导操作人员及 时有效地处理故障，恢 复设备正常运行。

充气气浮用于矿物浮选，也用于含油脂、羊毛 等污水的初级处理及含有大量表面活性剂的污水处理
微气泡曝气浮上法
叶轮气浮
电解气浮
电解氧化还原;电解混凝;电解气浮
电解气浮是将正负极相间的多组电极浸泡在废水中， 当通以直流电时，废水电解，正负两级间产生的氢和氧的 细小气泡粘附于悬浮物上，将其带至水面而达到分离的目 的。
当θ→180°时，cosθ→ -1，ΔE→2σ水-气，这类物质疏水
性强（称疏水性物质），易与气泡粘附，宜用气浮法去除。
化学药剂的投加对气浮效果的影响
一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂， 以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学 药剂分为下述几类：
混凝剂 浮选剂
各种无机或有机高分子混凝剂，它们不仅 可以改变污水中的悬浮颗粒的亲水性能，而 且还能使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮 状体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。
悬浮颗粒与气泡的黏附性
悬浮颗粒与气 泡的黏附性取 决于水对该种 物质的润湿性。
水对各种物质 润湿性的大小 可用它们与水 的接触角来衡 量。
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润湿 亲水性物质
不润湿 疏水性物质
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水对颗粒物质的润湿性
当0时，这种 物质不能气浮； <90° ，这种物 质附着不牢，易 于分离； 当180 °时， 这种物质易被气 浮。
化学药剂的投加对气浮效果的影响
一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂， 以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学 药剂分为下述几类：

状、水泥沉界斗速面中是。及变二浓化次缩的沉池。淀中化池污学与泥絮污的凝泥浓沉浓缩淀缩过属池程中存发在 于这生压种。缩类沉型淀。。
〔二〕沉砂池
1.沉砂池一般位于泵站之前或初沉池之前， 用以别离水中较大的无机颗粒，如砂子、 煤渣等。以使水泵、管道免受磨损和阻塞 ；减轻沉淀池的无机负荷；改善污泥的流 动性，以便于排放、输运。
2-2
表2-1格栅的分类
格栅分类特征 按格栅间距分
按清渣方式分
格栅名称 粗格栅 细格 密格栅 人工清渣格栅 机械清渣格栅
说明 栅条间隙 > 40mm 栅条间隙l0~30mm 栅条间隙 < 10mm 主要是粗格栅 机械清渣
GL型格栅除污机
上海石洞口污水处理厂
上海嘉定水质净化厂 曝气沉砂池前细格栅
粗滤、微滤等过滤因污染物都被截留在过 滤介质的外表，所以又称外表过滤(surface filtration)；而粒状材料过滤时，污染物可以 深入到过滤介质的内部，所以又称深床过滤 (depth filtration)或滤层过滤。
外表过滤的机理比较简单，它是在各类动 力条件下，通过过滤介质(栅、网、膜)孔隙 对悬浮固体的阻截作用而形成固液别离。深 床过滤去除悬浮固体的机理比较复杂，它涉 及到随水流流动的固体颗粒如何脱离水流流 线而与滤料外表接触，即迁移机理；以及粘 附机理。
化学絮凝沉淀属于这种类型。 外表过滤的机理比较简单，它是在各类动力条件下，通过过滤介质(栅、网、膜)孔隙对悬浮固体的阻截作用而形成固液别离。
筛网按网眼尺寸分为粗筛网络〔≥1mm〕、中筛网〔 二、污水的重力别离处理
一些附着不牢的被截留物质在水流作用下，随水流到下一层滤料中去。
池中央进水1，池~四0周出.0水 5mm〕和微筛网〔≤0.05mm〕，城市污水处 理中，常采用粗、中筛网。

❖ 生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着 水层、运动水层。
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生物膜法的原理
• 生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有 机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气 层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲 掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水 的目的。
二、污水生物处理分类
好氧生物处理
厌（兼）氧生物处理
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I.好氧生物处理
❖原理：在充分供氧的条件下，利用好氧
微生物的生命活动过程，将有机污染物氧 化分解成较稳定的无机物的处理方法，在 工程上称为污水的好氧生物处理。
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有机物的好氧分解图示
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注意：
➢ 在污水好氧处理过程中，必须不间断地供给溶解 氧。因为氧是有机物的最后氢受体，正是由于这 种氢的转移，才使能量释放出来，成为细菌生命 活动和合成新细胞物质的能源。
➢ 要保证污水处理的效果，首先必须有足够数量的 微生物，同时，还必须有足够数量的营养物质。
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好氧生物处理的方法
➢传统活性污泥法
➢氧化沟
活性污泥法
➢序批式活性污泥法
➢生物滤池、生物转盘 ➢流化床、气提式反应器（BAS） 生物膜法
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A.活性污泥
❖ 活性污泥(activesludge)是微生物群体及它们所 依附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体 主要包括细菌，原生动物和藻类等。其中，细菌 和原生动物是主要的二大类。活性污泥主要用来 处理污废水。
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• （3）再用活性炭除去水中的异味，这是利用 吸附 作用。 了活性炭的________ • （4）最后进行蒸馏： 防止加热时暴沸 • ①蒸馏时加入沸石的目的是__________ ；
软水 （填“硬水”或“软 • ②所得蒸馏水是_____ 加入肥皂水 水”），检验的简单方法是___________ 。
肥皂水 进行检验，生活中常通过加热煮沸 _________ ________的方法降低水的
硬度。
右图是自来水厂净 水过程的示意图，据图 回答下列问题：(1)自 来水厂采用哪些方法净 化水？(2)加絮凝剂的 作用是什么？(3)活性 吸附池有什么作用？(4)为什么最后还要消毒？(5)上述净化处理后 的水是纯水吗？请举出有关事实或实验来验证你的观点。(6)若不 是纯水，你还有什么办法让它进一步净化？
沉淀物
②、吸附沉淀
明矾的作用：
溶于水形成胶状物，吸附悬浮杂质，并使之沉降。
想一想：如何除 去水中的沉淀？
吸附悬浮物 浑水变澄清
注意事项： 1. 滤纸一定要和漏斗贴紧，不能留有气泡（为什么?） 若有气泡，过滤的速度会比较慢 2. 滤纸的边缘低于漏斗的边缘（为什么?） 防止液体从漏斗边流出 3. 过滤后的水是纯水吗？ 不能，因为过滤不能去除可溶的杂质及微生物
质分离开来（如蒸馏水就是用蒸馏的方法得到
的）
⑶蒸馏的
操作方法
作用：可使硬水中的钙、镁留在容 器内，降低水的硬度，去除不可溶 物质和微生物。
出水
水蒸气
蒸馏水
沸腾
不纯净的水
冷凝管
进水
想一想：冷却管的水应该怎么进出？ 想一想：蒸馏瓶中为什么要加几粒沸石或碎瓷 片？
答：冷却管的水应下进上出，有利于水蒸气的冷却 答：防止加热时，出现液体暴沸。

软化 Na＋型阳离子交换柱
除盐
H＋型阳离子交换柱 OH－型阳离子交换柱
6、离子交换法在处理工业废水中的应用
离子交换法近年来被广泛地应用于回收工业废 水中的有用物质和去除有毒物质。
【1】处理含铬废水 含铬废水是一种常见的废水，主要含有以 CrO42-和 Cr2O72-形态存在的六价铬以及少量的以Cr3+形态存在的 三价铬。经预处理后，可用阳树脂去除三价铬离子和其 他阳离子，用阴树脂去除六价铬离子，并可回收铬酸， 实现废水在生产中的循环使用。
再生剂的选择
• 强酸性阳离子交换树脂可用HCl或H2SO4等强酸及
NaCl、Na2SO4等再生。
• 弱酸性阳离子树脂可以用HCl、H2SO4等再生。
• 强碱性阴离子交换树脂可用NaOH等类强碱及NaCl
再生，
• 弱碱性阴离子树脂可以用NaOH、Na2CO3、
NaHCO3等再生。
5、离子交换法在给水处理中的应用
环 境 工 程 学
第二章 水的物理化学处理方法
水中的杂质：ห้องสมุดไป่ตู้
粗大颗粒物质：格栅、筛网、沉砂 按颗粒的大小 悬浮物质和胶体物质：沉淀、混凝 溶解性物质
第二章 水的物理化学处理方法
第三节 水中溶解物质的去除
一、水的软化和除盐
二、离子交换法
三、吸附法
四、膜分离技术
第三节 水中溶解物质的去除
天然水体 阳离子 阴离子 溶解气体 Ca2+、Mg2+、Na+、K+ CO32-、HCO3- 、SO42-、ClO2、CO2
3、水质对树脂交换能力的影响
1）悬浮物和油脂
• 废水中的悬浮物会堵塞树脂孔隙，油脂会包住树 脂颗粒，都会使交换能力下降。因此当这些物质 含量较多时，应进行预处理。预处理的方法有过 滤、吸附等。

◆ 沸腾汽化：沸点时发生的内部汽化过程 ； （2）蒸发过程的物料衡算： A、一次蒸气：用于加热废水，使之沸腾蒸发的蒸气； B、二次蒸气：废水在蒸发器内沸腾蒸发，逸出蒸气；
C、蒸发前后溶质量不变； G1B1=G2B2+G3B3=G2B2+（G1-G2）B3 ● 浓缩后的溶质浓度： B3=（G1B1-G2B2）/G3； ● 蒸发浓缩倍数：
第四章 污水的物化处理
4.1 热过程法
4.2 吹脱和汽提 4.3 吸附法 4.4 膜分离法 4.5 离子交换法 4.6 萃取法
§4.1 热过程法 （1）定义：依热量转移来实现处理目的的方法 ； （2）分类：蒸发、冷冻、及结晶 ； A、蒸发：
加热废水，使水分子汽化逸出，从而达到
制取纯水和浓缩废水中的溶质的目的。
（2）传质速度
当P < P* 由液相向气相传质；
当P > P* 由气相向液相传质；
◆提高传质速度的方法： ① 提高水温；
② 使用新鲜空气或负压操作；
③ 增大气液接触面积；
④ 增大接触时间；
（3）吹脱设备 A、吹脱池（曝气池） ◆ 自然吹脱池： ◆ 强化吹脱：
◆ 吹脱效果：
①吹脱时间
②水层高度
（4）吸附剂 A、要求 ◆ 表面积大； ◆ 吸附容量大； ◆ 机械强度大； ◆ 化学稳定性强； ◆ 价格低廉； ◆ 来源广泛；
B、类型
活性炭
硅藻土
磺化煤
活化煤 腐殖质酸 焦炭 活性白土
C、吸附机理
◆ 细孔构造（小、中、大孔）；
◆ 化学不饱和性（石墨型晶体）；
§4.3.2 吸附平衡与吸附速度 （1）吸附平衡 吸附过程：吸附质被吸附剂吸附； 解吸过程：吸附质脱离吸附剂表面回到液相中；

• 1.活性污泥法：在人工充氧条件下，对污水和各 种微生物群体进行连续混合培养，经一定时间后 因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其 上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的 吸附与氧化有机物的能力。利用活性污泥的生物 凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有 机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再 回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。
其处理流程和组成单元有所不同。如果为防止受 纳水体富营养化，则采用除磷和除氮的处理单元 过程；如果为保护下游饮用水源或浴场不受污染， 则应采用除磷、除氮、除毒物、除病原体等处理 单元过程；如果直接作为城市饮用以外的生活用 水，例如洗衣、清扫、冲洗厕所、喷洒街道和绿 化地带等用水,其出水水质要求接近于饮用水标准, 则要采用更多的处理单元过程。 • （图为污水三级处理部分设备）
.
生活污水处理厂
.
一级处理
第一步、污水通过格栅 .
• 第一步、污水经过污水提升泵提升后，经 过格栅
• 格栅：是由一组平行的金属栅条制成的金 属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵 站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬 浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水 泵和沉淀池的排泥管。
• （图为格栅）
.
一级处理
• （图为生物膜法原理及设备）
.
二级处理
平流式
辐流式
竖流式
第五步、污水进入二沉池
（用活性污泥法情况下）
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• 第五步、污水进入二沉池（二次沉淀池） • 二沉池：二沉池是活性污泥系统的重要组
成部分，其作用主要是使污泥分离，使混 合液澄清、浓缩和回流活性污泥。分为平 流式、辐流式和竖流式沉淀池。二沉池的 污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处 理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进 入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后， 污泥被最后利用。 • （图为二沉池，从左向右依次为平流式、 辐流式、竖流式）