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1,污染控制工程原理,2,授課安排,第一章 前言重點：目前國內(nèi)外的工業(yè)污染及其現(xiàn)狀，我國石油，石化工業(yè)污染及其治理狀況。第二章 工業(yè)污染源及其主要污染物重點：油氣田、煉油廠、石油化工廠的主要污染源及其污染物；石油工業(yè)的特征污染物。,3,第三章 廢水的水質(zhì)控制基礎(chǔ)與水質(zhì)（排放）標(biāo)準重點：廢水處理的基本方法、原理廢水治理的原則流程及選擇原則水質(zhì)（排放）標(biāo)準,4,第四章 幾種主要的廢水治理單元 及其設(shè)備簡介重點：除油技術(shù)基本原理及其應(yīng)用隔油技術(shù)與設(shè)備浮選技術(shù)與設(shè)備化學(xué)混凝技術(shù)生化處理技術(shù)及應(yīng)用生物反應(yīng)動力學(xué)生物反應(yīng)器設(shè)計基本原理,5,第五章 油氣田廢水治理技術(shù),重點： 關(guān)于油田水的一些關(guān)鍵問題含油污水治理技術(shù)含聚合物污水處理技術(shù)高礦化度油田污水治理技術(shù)油田污水的深度處理與回用技術(shù)鉆井污水治理技術(shù)井下作業(yè)廢水治理技術(shù)氣田水治理技術(shù),6,第六章 煉油廠與石油化工廠廢水治理技術(shù)、水優(yōu)化與回用技術(shù),重點：煉廠含油污水治理技術(shù)石油化工廠特種污水治理技術(shù)煉廠水優(yōu)化與回用處理技術(shù),7,第七章 循環(huán)冷卻水及 其水質(zhì)控制技術(shù),重點：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)循環(huán)冷卻水的結(jié)垢、腐蝕、控菌技術(shù),8,第八章 固體廢棄物處理 與處置技術(shù) 重點：煉廠“三泥”處理與處置 油田含油污泥與含油土壤處理 生活垃圾填埋與垃圾濾液處理,9,第九章 油汽回收技術(shù),10,課程成績,本課程的總成績由以下三部分組成：——課內(nèi)基本情況（25％）（課內(nèi)專題討論）——結(jié)業(yè)論文（60％）（格式、文字表達、參考文獻、獨立完成情況）——結(jié)業(yè)報告（15％）（以pp的形式在課內(nèi)完成學(xué)術(shù)交流與討論）,11,命題論文題目,1.我國城市生活污水處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 2.生活垃圾處理技術(shù)進展 3.垃圾滲濾液污染防治技術(shù) 4.含油污水回注處理技術(shù)現(xiàn)狀 5.油田含油污水生化處理技術(shù)進展 6.含油污水深度處理回用注汽鍋爐處理技術(shù) 7.煉廠污水深度處理與回用技術(shù) 9.煉廠含堿廢水處理技術(shù)進展 9.煉廠“三泥”處理技術(shù)的研究與應(yīng)用進展,12,10.石油化工“特種”污水處理技術(shù) 11.含油污泥處理與利用技術(shù)進展 12.廢水脫氮除磷技術(shù) 13.廢水生物處理動力學(xué)研究進展 14.鉆井廢水處理技術(shù)進展 15.井下作業(yè)廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀 16.廠礦設(shè)備噪聲污染治理技術(shù) 17.新型高效污水處理劑的研究現(xiàn)狀 18.含聚合物污水處理技術(shù),13,論文寫作要求,查閱2000年以后的資料，至少20篇； 按正規(guī)發(fā)表的論文格式寫作； 字數(shù)控制在7000字以內(nèi)； 圖、表不超過6個； 參考文獻引用格式正確； 杜絕抄襲。,14,教學(xué)參考書,1.w.wesley Eckenfelder,Jr. Industrial Water Pollution Control (Third Edition)(清華） 2.D.W.Sundstrom.Waste Water Treatment 3.顧夏聲等編.水處理工程，清華大學(xué)出版社（1989） 4.唐受印主編.廢水處理工程，化學(xué)工業(yè)出版社（1998） 5.張興儒主編.油氣田環(huán)境保護，石油工業(yè)出版社（1995）,15,中英文期刊,1.環(huán)境科學(xué)、環(huán)境科學(xué)學(xué)報、環(huán)境工程、工業(yè)水處理、中國給排水等； 2.Environmental Pollution 3. Environmental Engineering 4. Environmental Progress 5. Environmental Science & Technology 6.Journal of Environmental Engineering 7. Water Resources Research 8.Water Environmental Research 9.Water,Air & Soil Pollution,16,第一章 前言,1.國外環(huán)境污染現(xiàn)狀與歷史現(xiàn)狀——西方發(fā)達國家目前的人居環(huán)境優(yōu)良空氣質(zhì)量優(yōu)良森林資源豐富城市綠化面積大飲水質(zhì)量高居住條件良好,17,歷史——先污染，后治理八大公害事件（20世紀40～60年代） 1.馬斯河谷事件（比利時馬斯河谷工業(yè)區(qū)，有害氣體和粉塵污染，7日內(nèi)死亡60多人） 2.多諾拉煙霧事件（美國賓夕法尼亞多諾拉鎮(zhèn)，大氣污染，17人死亡） 3.洛杉機光化學(xué)煙霧事件 4.倫敦?zé)熿F事件（1952年，4天中死亡人數(shù)較常年同期多4000人）,18,5.四日市哮喘事件：1961年，日本四日市 6.水俁病事件：1953年～1956年，日本熊本縣水俁市，甲基汞廢水 7.骨痛病事件：1955年～1972年，日本富山縣，含Cd廢水 8.米糠油事件：1968年日本九州，多氯聯(lián)苯結(jié)果：政府重視、民眾關(guān)心、國際社會反響強烈。60年代后期，開始從技術(shù)上和管理上重視污染的防治問題。,19,以水污染治理為例，國外主要重視以下工作：,1.加強污染源的控制與治理，采用清潔生產(chǎn)工藝。 2.推廣水的優(yōu)化利用和重復(fù)使用技術(shù)，發(fā)展循環(huán)用水系統(tǒng)；工業(yè)水的循環(huán)使用率一般在65％以上。 3.開發(fā)多種水處理新工藝、新設(shè)備、新材料并向定型化、商品化、高效化、簡單化方向發(fā)展?？傮w情況： 末端治理 源頭控制終端治理 總量控制清潔生產(chǎn)工藝或污染最小化,,,20,2.國內(nèi)工業(yè)廢水的污染現(xiàn)狀與治理情況,“三廢”治理現(xiàn)狀：以廢水治理為主；廢氣主要以SO2治理為主；廢渣許多企業(yè)尚未開展治理，城市生活垃圾主要以衛(wèi)生填埋為主，開始重視垃圾滲濾液的處理?？偹?.4×1019m3 ——咸水98％；冰川、積雪1.7%;淡水0.3%，4×1016m3;我國可用水總量11000億方。,21,水資源分布不平衡：淡水資源位居世界五，人均占量為1/4，排第88位。,22,資源型缺水，污染型缺水，有水不能用,幾組數(shù)據(jù)：1m3污染污染15m3好水；全國流域面積在100Km2以上河流5萬多條，1000Km2以上的河流1000多條。被污染河段占70～80％；1t鋼用45t水，日本僅3t；煉1t油用1～3t水，日本僅0.5t；65％的人口喝著不適飲用的水（世界衛(wèi)生組織）水價普遍上調(diào)（北京1m3為3.5元）,23,幾個觀點：,——中國未來發(fā)展的根本制約因素為能源和水，水資源的短缺甚至是比能源短缺更嚴重的問題?！戏剿坪跛簧?，但現(xiàn)在是污染型缺水，有水不能用。——水環(huán)境是環(huán)境的主體，必須優(yōu)先保護。——一方面缺水，一方面水的利用問題很多。——調(diào)整供水經(jīng)濟政策——保護水資源，首先是節(jié)約用水——…………關(guān)于水，我們的意識有幾多？！,24,我國工業(yè)水的排放情況,25,石油天然氣工業(yè)的廢水排放量,26,總體形勢,1.城市生活污水加大治理力度，許多城市開始新建污水處理廠;城市污水面臨的問題是如何開展中水回用，另外提高N,P的去除效果。 2.工業(yè)廢水在加大了治理力度，但一些行業(yè)特殊污水治理還缺乏相應(yīng)的技術(shù)和設(shè)備； 3.煉油行業(yè)污水全部實現(xiàn)達標(biāo)排放，關(guān)鍵在節(jié)水和重復(fù)用水；穩(wěn)定達標(biāo)排放； 4.油田采出水主要實現(xiàn)回注，但外排量又有加大的趨勢，尚需開發(fā)高效的處理設(shè)備和先進的工藝技術(shù)； 5.工業(yè)固廢治理基本還處于起步階段，尚有一些技術(shù)問題需要解決； 6.廢氣治理還主要關(guān)注SO2； 7.污染治理速度不及經(jīng)濟發(fā)展速度，污染有所加?。?8.環(huán)境污染治理技術(shù)、設(shè)備、管理還有諸多改進之處。,27,發(fā)展方向,1.源頭控制2.有效治理3.循環(huán)與回用4.清潔生產(chǎn)任重道遠，前途光明,28,第二章 工業(yè)污染源及主要污染物 （石油石化工業(yè)）,1.油氣田及石油加工過程主要環(huán)境污染源 總體構(gòu)成：油氣生產(chǎn)及加工單位及其配套機構(gòu)。主要包括：油氣勘探、開發(fā)、集輸過程油田煉廠、機加工廠、自備電廠機動車、生活設(shè)施,29,油氣田勘探開發(fā)集輸過程污染源,——地震勘探（爆炸、振動、噪音、探井的廢水，廢氣，廢渣）——鉆井過程（廢棄鉆井液、井場污水、柴油機煙氣、振動及噪音、井噴事故）——井下作業(yè)過程（反排的酸化壓裂液、洗井廢水、放射性污染、柴油機煙氣、振動與噪音）——采油過程（落地原油、烴類氣體、含硫氣體、機械噪音等）——油氣集輸過程（含油污水、含油污泥、伴生氣、加熱爐煙氣）,30,石油加工過程污染源,——常減壓裝置（電脫鹽排水、塔頂冷凝器分離水、油品酸洗堿洗廢水、機泵冷卻水）——催化裂化裝置（塔頂油水分離器切水、富氣水洗水、汽油水洗水、液態(tài)烴切水、泵房冷卻水）——催化重整裝置（分餾塔頂切水、蒸發(fā)脫水塔頂切水、減壓塔塔頂切水、苯塔塔頂切水）——加氫裝置（塔頂回流罐切水、汽油堿洗水、機泵冷卻水）,31,2.油氣田與石油加工過程主要污染物,按污染物的形態(tài)可分為五種：水體污染物、大氣污染物、固體廢棄物、噪聲和放射性污染物。2.1 水體污染物組成：油田采出水、鉆井污水、洗井污水、井下作業(yè)污水和礦區(qū)生活污水,32,油田采出水來源與主要污染物：來源：采出液脫水，包括計量站、聯(lián)合站、放水站。主要源自聯(lián)合站。主要污染物：油（浮油、分散油、乳化油、溶解油）、采油過程和采出液地面處理過程中加入的化學(xué)添加劑（聚驅(qū)的聚合物、三元復(fù)合驅(qū)的表面活性劑、原油脫水破乳劑等）、懸浮物、細菌、鹽類等。,33,鉆井污水來源及主要污染物,來源：廢棄鉆井液、振動篩沖洗水、鉆臺鉆具沖洗水、鉆井泵冷卻水、柴油機泵冷卻水、井場生活污水等。主要污染物：鉆井泥漿添加劑（有機高分子、無機物、油、醇類）、懸浮物。,34,井下作業(yè)廢水來源及主要污染物,來源：酸化、壓裂后的反排液，注水井洗井廢液主要污染物：石油類、懸浮物、壓裂酸化過程加入的添加劑（表面活性劑、酸。堿、聚合物等）。,35,石油加工過程污水來源及主要污染物,來源：含油污水、含硫污水、含酚污水、含鹽污水、含堿廢水、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污水主要污染物：油、硫化物、酚、氰、氨、醇、鹽、酸、堿、細菌、有機溶劑等。,36,2.2 大氣污染物,組成：設(shè)備燃燒排放的煙氣（如加熱爐、鍋爐、柴油機燃燒煙氣等），生產(chǎn)工藝廢氣（石油加工過程產(chǎn)生的無機與有機廢氣、井口揮發(fā)、儲罐大小“呼吸”、管線泄漏）、車輛尾氣等。主要污染物：NOX，SO2，CO，HC，煙塵（設(shè)備燃燒）；C1-C4，H2S，硫醇等（采油過程廢氣）；SO2，H2S，NOX、NH3、HC、硫醇、硫醚、有機胺類、粉狀催化劑等(石油加工過程廢氣）；揮發(fā)烴類（大小呼吸）,37,2.3 固體廢棄物,組成：廢棄鉆井液、鉆井巖屑(鉆井）含油土壤（鉆井、采油井場）落地原油（采油井場）油砂、油泥（聯(lián)合站）堿渣、酸渣、“三泥”、廢催化劑（石油加工）,38,第三章 廢水水質(zhì)控制基礎(chǔ) 及水質(zhì)標(biāo)準,39,2.幾個主要指標(biāo)概念,[1]COD: CODMn與CODCr (KMnO4, K2Cr2O7)[2]BOD: BOD5,,,,,BOD5,,BOD50,,Carbon Demand,(Nitrogen +Carbon) Demand,20℃，有機物完全降解大約要100d以上。,5d,50d,,,40,Carbon Demand:(1～10d)CxHyOzNcPm+O2 CO2+NH3Nitrogen Demand (10d)NH3+3/2O2 H2O+HNO2(Nitrosomonas)HNO2+1/2O2 HNO3(Nitrobacter),,microorganism,,,41,[3]ThOD(theory oxygen demand)按化學(xué)反應(yīng)方程式計算得到的有機物被完全氧化所需的氧量例1： 300mg/L葡萄糖溶液的ThOD?C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O180 6×32300 ThODThOD=320mg/L,,42,例2 300mg/L氨基乙酸溶液的ThOD?CH2(NH2)COOH+3/2O2 NH3+2CO2+H2ONH3+3/2O2 HNO2+H20HNO2+1/2O2 HNO3ThOD=192+192+64=448mg/L,,,,43,計算有機廢水ThOD的一般方法？？[4] TOD (total oxygen demand)有機物在COD測試條件下，并非完全能夠被氧化，例如對水中的多環(huán)芳烴、鹵代烴、高分子化合物等。此時測定的COD不能很好的代表污水中有機物的含量。TOD：高溫下完全燃燒污染中的有機物所消耗的氧量,44,[5] TOC (total organic carbon)污水有機物高溫燃燒，有機碳被氧化為CO2，由其總量可以計算污水中有機物的含碳量?？蛇€原無機組分的影響？[6]ThOC(theory organic carbon)計算方法與ThOD相同,45,[7] 有機污染指標(biāo)的大致關(guān)系生活污水：B/C=0.4~0.8B/TOC=0.8~1.6日本對河流的研究結(jié)果：B0D5=1.04TOC+4.2TOD=1.15BOD5+10.4有機污水：CODCr=1.69BOD5+CODNB NB:Nonbiochemical油田污水：B/C=0.1~0.3煉油污水：B/C=0.3~0.45,46,[8] 固體含量的表征NonsettleableTotal suspendedsolids SettleableTotal SolidsTotal dissolved Volatile solidsFixed,,,,,,,,Volatile,,Volatile,,,Fixed,Fixed,47,廢水的水質(zhì)由上述水質(zhì)表征指標(biāo)定量給出。通常對于石油工業(yè)廢水，常測定的指標(biāo)有：石油類（油含量）mg/L(紅外、紫外、重量）CODcr mg/LBOD5 mg/L懸浮物mg/LpH硫化物mg/L揮發(fā)酚mg/LNH3-NTP,48,3.水質(zhì)標(biāo)準,重點關(guān)注：地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準居民飲用水水質(zhì)標(biāo)準污水綜合排放標(biāo)準油田注水水質(zhì)標(biāo)準循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準,49,碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標(biāo),50,稠油油田采出水用于蒸汽發(fā)生器給水處理設(shè)計規(guī)范（SY/T0097—2000 ）,51,美國和日本城市污水回用冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準,52,美國回用電廠冷卻水的污水水質(zhì)標(biāo)準,53,4 廢水水質(zhì)控制的基本方法,總體分為三類： （1）分離處理（物理法） （2）轉(zhuǎn)化處理（化學(xué)或生物化學(xué)法） （3）稀釋處理（物理）,54,,分離處理法,,污染物在水中存在狀態(tài)：離子態(tài)、分子態(tài)、膠體態(tài)、懸浮態(tài),離子分離法（離子交換法，離子吸附法，離子浮選法，電解沉積法，電滲析法）分子分離法（吹脫法，氣提法，萃取法，吸附法，浮選法，結(jié)晶法，反滲透法）膠體分離法（化學(xué)絮凝法，生物絮凝法，電泳法）懸浮物分離法（重力分離法，離心分離法，阻力截留法，粒狀介質(zhì)截留法，磁力分離法）,55,轉(zhuǎn)化處理,,化學(xué)轉(zhuǎn)化（pH調(diào)節(jié)法，氧化還原法，電化學(xué)法，化學(xué)沉淀法，水質(zhì)穩(wěn)定法）生物轉(zhuǎn)化法（厭氧與好氧）消毒轉(zhuǎn)化法（藥劑消毒法，能源消毒法）,56,5.廢水處理系統(tǒng)（Wastewater treatment processes) 由作用各不相同的廢水處理單元組成 通常分為三級處理： 一級處理（Primary treatment or Pretreatment) 二級處理(Secondary treatment) 三級處理(tertiary treatment or advanced treatment) 根據(jù)水質(zhì)和處理任務(wù)的不同，組合成體系，構(gòu)成一級～三級處理系統(tǒng)。,57,一級處理 主要處理對象：較大的懸浮物、分散油、固體沉降物等 格柵(Bar racks):漂浮物、粗粒懸浮物 篩網(wǎng)過濾(Screening and grinding)：纖維、紙漿等 沉砂(Grit chamber):固體沉降物 均衡(Equalization):調(diào)節(jié)水質(zhì)水量 中和(Neutralization):酸堿度調(diào)節(jié) 油水分離(Oil separation):浮油、粗分散油 氣浮(Flotation):細分散油、細小懸浮物 絮凝或凝聚（Flocculation and Coagulation):固體懸浮物、分散油,58,二級處理 在一級處理的基礎(chǔ)上，再進行生物化學(xué)處理，其處理對象是廢水中的溶解態(tài)和膠體態(tài)的有機物(Removes soluble biodegradable organics) 主要方法有：活性污泥法（Activated sludge)氧化塘(Aerated lagoon)氧化溝(Oxidation ditch)生物轉(zhuǎn)盤(Rotating biological contactor)生物濾池(Trickling filter)SBR法(Sequencing batch reactor)生物膜接觸氧化法（Aerobic contact reactor),59,厭氧池(Anaerobic lagoon） 厭氧濾池（Anaerobia filter reactor) 厭氧接觸反應(yīng)器（Anaerobic contact reactor) 厭氧流化床（ Anaerobic fluidized-bed reactor) 上流式厭氧污泥床（Upflow anaerobic sludge blanket,UASB),60,三級處理 在二級處理流程以后進行。主要對象：營養(yǎng)物質(zhì)N,P，溶解性物質(zhì)、細菌等(Removes non-biodegradable organics, ions, macromolecules, nutrients, color, odor, living organisms)。主要方法有： 活性炭吸附(Carbon adsorption) 離子交換(Ion exchange) 殺菌(Disinfection) 反滲透(Reverse osmosis) 臭氧氧化(Ozonation) 消毒(Chlorination) 砂濾(Sand filtration),61,污泥的處理與處置（Sludge treatment or disposal)ThickingWaste sludge,,GravityFlotationCentrifugationRotary drumGravity belt,Dewatering Incineration CentrifugesVacuum filtersBelt filtersFliter presses,Landfill Ocean,,,,,62,6.廢水處理系統(tǒng)的選擇原則 ——廢水的性質(zhì)決定處理流程的選擇：水質(zhì)不同，污染物種類和含量不同，客觀上要求組合的處理流程不同。 Characteristics of wastewater or wastewater quality principle ——廢水處理要求原則 Required effluent quality principle ——經(jīng)濟原則 Cost principle ——其他（availability of land; options of sludge disposal; stability, reliability and flexibility),63,7.典型的廢水處理系統(tǒng) 城市生活廢水處理流程廢水－格柵·－沉砂池－沉淀池－活性污泥－二沉池－消毒－排水,,,,,,,,污泥消化池,,,污泥處置,,,,一級處理,,,二級處理,,,三級處理,64,煉廠含油污水處理流程（大港煉油廠）常減壓－－－隔油池－氣?。瑼/O生化處理－過濾－出水催化重整－廢水氣提塔,,,,一級處理,,二級處理,,,,65,采油污水回注處理流程含油污水－－－隔油池－－－化學(xué)混凝－－－過濾－－－出水,,,,一級處理,66,石化廠二甲基甲酰胺廢水處理流程廢水－格柵－混凝沉淀池－調(diào)節(jié)池－生物處理－臭氧氧化－外排,,,,一級處理,,,二級處理,,,三級處理,采油廢水外排達標(biāo)處理流程電脫水－隔油－混凝－過濾－生物膜水解酸化－中沉池－接觸氧化－二沉池－外排,,,,,,,一級處理,二級處理,67,,第四章 幾種重要的污水處理單元石油工業(yè)污水通常采用“隔油－氣浮/混凝－（生化）－過濾”流程進行處理。涉及幾個重要的單元操作，即“隔油”，“氣浮”，“化學(xué)混凝”，“生物處理”，“過濾”。這些個單元操作在煉油、化工污水處理，油田采出水處理方面已得到廣泛應(yīng)用。 本章主要介紹這些單元操作過程的基本原理，主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用現(xiàn)狀及當(dāng)前業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱點問題。,68,隔油(isolation oil or oil separation)含油污水的狀態(tài)：（以oil droplets表示） （1）懸浮狀態(tài)：油珠粒徑大oil droplets ≥60μm （2）乳化狀態(tài)：以w/o或o/w的乳狀液形式存在oil droplets ＝0.5～25μm （3）溶解狀態(tài),69,,隔油單元的處理對象：懸浮狀態(tài)的油——浮油、粗分散油 設(shè)備：oil separator，isolation oil tank 油珠分離的原理：重力沉降（上?。┰?Stokes公式：,Reynolds number≤0.5,70,Stokes 公式是油水分離，固液分離設(shè)備設(shè)計計算的基礎(chǔ)，對于實際的油水體系，油水分離速度應(yīng)進行修正（考慮污水含懸浮物等對油珠上浮的影響）：,,考慮廢水中含懸浮物顆粒時對油珠上浮速度的影響 0.9～0.95,,考慮水流不均等因素影響的修正系數(shù) 1.35～1.50,,設(shè)計的油粒上浮速度,71,隔油池的油粒分離工作原理：,,,,,,,,,,,influent,effluent,,,,,,v,u,,,,,油粒臨界上浮速度,,,,,,,,,72,隔油池類型：API 平流式隔油池 CPI 斜板式隔油池（同向流斜板，異向流斜板，橫向流斜板） API/CPI 平流/斜板組合式隔油池 研究熱點：如何強化隔油池的分離效能；含聚污水除油處理；稠油超稠油油分離技術(shù)橫向流除油器（由聚結(jié)區(qū)和分離區(qū)組成，聚結(jié)區(qū)內(nèi)含交叉板型的聚結(jié)器，分離區(qū)內(nèi)含可使水流橫向流動的獨特通道）,73,API隔油池,74,CPI隔油池,75,76,隔油池的一般處理效果,77,隔油池去除油粒的粒徑范圍,78,部分油田及煉廠隔油池處理效果(1999.7~8),79,2. 氣浮 氣浮單元的處理對象：污水中細小的懸浮物、細分散油和乳化油。 基本原理： 利用高度分散的微小氣泡作載體，使其與污水中的懸浮物、細分散油和乳化油（加破乳劑）吸附粘結(jié)，形成整體密度比水輕的浮體，并依靠浮力上浮到水面。實現(xiàn)氣浮分離的兩個必要條件：（1）足夠數(shù)量的微小氣泡，理想的氣泡直徑為15～30μm;（2）污染物呈懸浮物態(tài)或具疏水性，氣泡與污染物能自動粘附。,80,必要條件（1）涉及氣泡的形成機制，與氣泡的形成方式密切相關(guān)。 根據(jù)氣泡產(chǎn)生的方式把氣浮選分為： 溶氣氣浮——100～150μm 噴射氣浮——20～100 μm 機械細碎空氣氣浮——～1000 μm 多孔材料鼓風(fēng)布氣氣浮——800～1000 μm 電解氣浮——10～60 μm目前應(yīng)用較多的是溶氣氣?。ㄈ繌U水加壓溶氣氣浮、部分廢水加壓溶氣氣浮、部分回流出水加壓溶氣氣浮）,81,必要條件（2）涉及氣、液、固三相介質(zhì)問題，其核心是界面能，牽涉到表面化學(xué)、表面張力的基本理論和概念。當(dāng)廢水中存在氣泡時，懸浮顆粒力圖粘附在氣泡上而降低其界面能，但是并非所有的顆粒都能夠粘附上去，這取決于懸浮顆粒的潤濕性。一般規(guī)律疏水性顆粒易與氣泡粘附，親水性顆粒難與氣泡粘附。 通常在氣浮操作過程中，要選擇性的投加混凝劑、浮選劑，助劑等——改變污染物的潤濕性，加大其與氣泡的附著力。,82,主要設(shè)備： 我國煉廠主要采用部分廢水加壓溶氣氣浮流程（30～50％）和部分回流廢水加壓溶氣氣浮（10～20％）流程。加壓溶氣氣浮系統(tǒng)的主要設(shè)備（構(gòu)筑物）包括： 加壓水泵、溶氣罐、空壓機、減壓閥、浮選池、浮渣收集裝置有關(guān)氣浮處理單元流程、設(shè)備特點與作用、藥劑等請自學(xué)研究熱點：氣泡的細化、設(shè)備的小型化與高效化、藥劑,83,84,85,86,87,88,溶氣氣浮法的處理效果,89,3.化學(xué)混凝（自學(xué)）——膠體態(tài)的污染物 重點：混凝劑與混凝設(shè)備混凝劑,,無機混凝劑：鋁鹽、鐵鹽 有機高分子：天然高分子改性高分子合成高分子 生物絮凝劑,混凝設(shè)備：如何創(chuàng)造有利的反應(yīng)、絮體分離水力條件,90,4.過濾（自學(xué)）——除去懸浮物、部分油和部分CODcr 重點：過濾工藝，過濾濾料，過濾器分類：重力過濾與壓力過濾；單向過濾與雙向過濾；慢濾與快濾過濾工藝：過濾與反沖洗過濾濾料：石英砂、核桃殼、活性炭主要問題：如何強化濾料的洗滌（含聚污水、濾料外循環(huán)洗滌，氣力洗滌），滿足注水和回用鍋爐用水的精濾過濾器,91,5. 污水的生物處理技術(shù) 5.1 生物處理分類,,生物處理法,好氧處理,厭氧處理,,自然條件下,,水體自凈：氧化塘、天然水體土壤自凈：污水灌溉,人工條件下,,活性污泥：曝氣池 生物膜法：生物接觸氧化、生物曝氣濾池、生物轉(zhuǎn)盤,,自然條件下,,人工條件下,,,高溫堆肥厭氧塘,化糞池、消化池……,92,好氧與厭氧的主要區(qū)別： 1.起作用的微生物群不同：好氧處理由好氧微生物和兼性微生物起作用；厭氧處理由產(chǎn)酸厭氧菌和兼性菌，甲烷厭氧菌起作用。 2.降解產(chǎn)物不同: 好氧處理時有機物被轉(zhuǎn)化為CO2,H2O,NH3,NO2-,NO3-,PO43-,SO42-。厭氧處理時，有機物被轉(zhuǎn)化為CH4,NH3,N2,H2S等。 3.反應(yīng)速率不同：好氧速度快，HRT短，設(shè)備體積??；厭氧處理速度慢，HRT長，設(shè)備體積大。 4.對環(huán)境要求不同：好氧要求O2充分，對環(huán)境條件要求不嚴格；厭氧對溫度、pH、DO等要求嚴格。,93,廢水生物處理方法,,按微生物種類：好氧與厭氧,,按微生物生長方式：懸浮生長和附著生長,,按操作反應(yīng)器：完全混合式（CSTR)推流式（PFR)固定床流化床間歇式轉(zhuǎn)盤式,94,微生物,,藻類：藍藻、綠藻、硅藻 細菌：下等細菌（球菌、桿菌、螺旋菌），高等細菌（放線菌、鐵細菌、硫細菌、球衣細菌） 真菌：酵母菌、霉菌 原生動物：肉足類、鞭毛類、纖毛類 后生動物：輪蟲、線蟲、甲殼蟲、鐘蟲,,,,,95,5.2 微生物新陳代謝,微生物＋氧＋有機物,,合成代謝 2/3,新的微生物，微生物繁殖,,分解代謝 1/3,,,CO2,H2O,NH3,SO42-,PO43-+能量,,排除,好氧微生物代謝過程,,96,有機物＋微生物,,合成代謝,新的微生物，微生物的增長,,分解代謝,有機酸、有機醇 H2、乙酸、乙醇＋能量,,,,合成代謝,分解代謝,新的微生物，微生物的增長,CH4,CO2,NH3,N2,H2S+能量,,,少量,少量,厭氧微生物代謝過程,97,有機物,,,H2,4%,,有機酸,,24％,76％,,,,乙酸,20％,52％,甲烷,,,72％,28％,,,,水解酸化階段,,,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段,,,產(chǎn)甲烷階段,有機物厭氧過程的物料平衡,98,5.3 微生物的生長營養(yǎng)及影響因素 5.3.1 微生物的元素組成 大量研究表明，微生物細胞是由有機物（90％）和無機物（10％）組成。有機物中：C:53.1%O:28.3%N:12.4%H2:6.2% 為此，微生物細胞的化學(xué)式常寫為：C5H7O2N。若考慮微量的P，則可寫為：C60H87O23N12P無機物中 P：50％，S：15%，Na：11％，Ca：9％，Mg：8％，K：6％，F(xiàn)e：1％,99,5.3.2 微生物生長的營養(yǎng)及其影響因素 主要營養(yǎng)要素：C,N,P。三者需要保持一定比例 對好氧生物處理：BOD5:N:P=100:5:1 對厭氧消化處理：C:N=(10～20）：1 其中碳源用BOD5表示，N源用NH3-N表示，P源PO43-表示。 對于低碳工業(yè)廢水，可加生活污水補充碳源 對N不足廢水，可加尿素，(NH4)2SO4補充 對P不足廢水，可加Na3PO4,Na2HPO4或NaH2PO4補充 微量元素：K，Cu，Zn，F(xiàn)e等，加量由實驗確定或經(jīng)驗決定,100,微生物生長的主要影響因素：營養(yǎng)元素溫度（高溫型50～60℃，中溫型30～40℃，常溫型10～30℃，低溫型5～10℃）好氧生物處理20～35℃厭氧生物處理30～38℃，特別是35～37℃pH：好氧處理pH=6.5～8.5，厭氧處理pH=6.7～7.4Do：好氧處理2～4mg/L，水解酸化0.2mg/L，厭氧處理應(yīng)嚴格控制氧含量。毒物：重金屬，具有殺菌作用有機物和無機物,101,5.4 廢水的可生化性,微生物＋有機物,,有針對性,,可生物降解,無針對性,,不可生物降解,,馴化、培養(yǎng)特效菌種,,102,廢水可生化性的評價方法 （1）B/C法B/C0.45 可生化性良好 （2）B/TOD法B/TOD0.4 易生化,103,乙醚,吡啶,,幾種有機物的可生化性（未接種）,104,,,吡啶的可生化性,,專門培養(yǎng)的吡啶降解菌,105,（3） 好氧速率法,好氧量mg/L,時間/d,1,2,3,可生化性：123 (除廢水水質(zhì)不同外，其他條件相同）,106,時間/d,微生物濃度,,,,,,對數(shù)增長期,減速增長期,,內(nèi)源呼吸期,微生物濃度變化曲線,107,,基質(zhì)3基質(zhì)1可生化性；基質(zhì)2對微生物有抑制作用，不可生化降解；基質(zhì)4不被微生物所分解，但對微生物也無抑制作用。,108,（4）搖床實驗與模型實驗,,,,,COD 或 BOD,時間,廢水1,廢水2,109,5.5 難生物降解的有機物降解技術(shù) （1）生物處理技術(shù)改進、提高、擴展生物處理工藝；通過培養(yǎng)、改性、調(diào)節(jié)、變異和接種等手段，培制變異細菌和特效細菌。 （2）生物炭吸附降解工藝 （3）化學(xué)氧化電化學(xué)氧化、濕式催化氧化 （4）物理法處理工藝等離子體技術(shù)、微波技術(shù)、光氧化技術(shù)等。,110,5.6 活性污泥法 （1）.活性污泥的組成與特點組成：菌膠團細菌、霉菌、原生動物、后生動物（主體）分解中的有機物和未分解的有機物無機物和微生物代謝的殘留物特點：結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)疏松、表面積大、黃褐色對有機物有強烈的吸附、氧化分解的能力自身的凝聚和沉降性能,111,（2）.活性污泥法流程,（3）.活性污泥性能的評價指標(biāo) SV 污泥沉降比 SVI 污泥容積指數(shù) MLSS 污泥濃度 生物相指標(biāo),112,SV=混合液經(jīng)30min靜置沉淀后的污泥體積/混合液體積SV與活性污泥的沉降性能與絮凝性能有關(guān)，當(dāng)污泥性能正常時，其大小可以間接表示污泥的數(shù)量，可用SV作為控制污泥回流量和排放量的指標(biāo)。SV應(yīng)控制在15％～30％。,SVI=混合液經(jīng)30min沉淀后，1g干污泥所占沉淀污泥的體積數(shù)。 SVI=SV%×10/MLSS SVI: mL/gMLSS: g/L 在一定污泥量下，SVI ,SV ,污泥沉淀性 SVI ,污泥無機化程度 ，沉淀性 。,,,,,,,113,SVI200 沉淀性差，污泥易膨脹； SVI應(yīng)控制在50～150之間。MLSS: 一般為2～6g/L 生物相指標(biāo)：細菌、真菌、原生動物、后生動物 在正常情況下，細菌以菌膠團形式存在，并存在絲狀細菌（與菌膠團交織在一起）。絲狀菌過渡繁殖，會使SVI ,沉淀性 ，污泥膨脹。鐘蟲、輪蟲常作為正?；钚晕勰嗟奶卣髦甘疚?。,,,114,（4）. 活性污泥法凈化廢水的機理/過程A 活性污泥的培養(yǎng)與馴化B 活性污泥的吸附/吸收過程C 活性污泥的氧化分解與合成代謝D 活性污泥的自聚與泥水分離過程（5）.曝氣原理（aeration principle)DO是影響活性污泥法處理效果的重要因素。一般在曝氣池溶解氧應(yīng)控制在2～4mg/L。DO是通過曝氣池內(nèi)被分散的細小空氣泡溶解在水里獲得的。它涉及到空氣向液體中的傳質(zhì)，涉及到溶解到污水里的氧被微生物細胞利用的問題。,,115,（5.1） 雙膜理論（two-film theory),,,,,,,,氣相主體,液相主體,氣液界面,,,氣膜,液膜,Po2,PiCi,Co2,116,（5.2） 氧氣在清水中的傳質(zhì)速率和傳質(zhì)系數(shù) O2由氣相主體向液相主體的轉(zhuǎn)移，服從雙膜理論：,Henry’s law:,,,117,若液體體積為V，則：,,,,液膜氧的總傳質(zhì)系數(shù),,溶解度,,水中氧氣的濃度,,如何實驗求得？,,