项目三 化工废水处理

1. 项目三 化工废水处理 资源环境系 朱明华

2. 任务一 含油废水 《水污染控制技术》课件

3. 一、启发引导 根据含油废水的来源，物理性质，化学性质及基本特点，设计出去除污染物的方法。

4. 《水污染控制技术》课件 二、要点讲解1、含油废水的来源与性质 • 来源 • 含油废水的来源非常广泛。除了石油开采及加工工业排出大量含油废水外，还有固体燃料热加工、纺织工业中的洗毛废水、轻工业中的制革废水、铁路及交通运输业、屠宰及食品加工以及机械工业中车削工艺中的乳化液等。其中石油工业及固体燃料热加工工业排出的含油废水为其主要来源。

5. 《水污染控制技术》课件 • 石油工业含油废水主要来自石油开采、石油炼制及石油化工等过程。石油开采过程中的废水主要来自带水原油的分离水、钻井提钻时的设备冲洗水、井场及油罐区的地面降水等。 • 石油炼制、石油化工含油废水主要来自生产装置的油水分离过程以及油品、设备的洗涤、冲洗过程。 • 固体燃料热加工工业排出的焦化含油废水，主要来自焦炉气的冷凝水、洗煤气水和各种贮罐的排水等。

6. 《水污染控制技术》课件 • 2．状态 • 含油废水中的油类污染物，其比重一般都小于1，但焦化厂或煤气发生站排出的重质焦油的比重可高达1.1。 • 油通常有三种状态： (1)呈悬浮状态的可浮油 如把含油废水放在桶中静沉，有些油滴就会慢慢浮升到水面上，这些油滴的粒径较大，可以依靠油水比重差而从水中分离出来，对于石油炼厂废水而言，这种状态的油一般占废水中含油量的60％～80％左右。 (2)呈乳化状态的乳化油 这些非常细小的油滴，即使静沉几小时，甚至更长时间，仍然悬浮在水中。这种状态的油滴不能用静沉法从废水中分离出来，这是由于乳化油油滴表面上有一层由乳化剂形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并。如果能消除乳化剂的作用，乳化油即可转化为可浮油，这叫破乳。乳化油经过破乳之后，就能用沉淀法来分离。 (3)呈溶解状态的溶解油，油品在水中的溶解度非常低，通常只有几个毫克每升。

7. 《水污染控制技术》课件 3．对环境的危害 油污染的危害主要表现在对生态系统、植物、土壤、水体的严重影响。 油田含油废水浸入土壤孔隙间形成油膜，产生堵塞作用，致使空气、水分及肥料均不能渗入土中，破坏土层结构，不利于农作物的生长，甚至使农作物枯死。为此，我国在1985年颁布的“B5084—1985”农田灌溉水质标准”规定，在一、二类灌区对水质的要求，石油类含量均不得大于10mg／L。含油废水(特别是可浮油)排入水体后将在水面上产生油膜，阻碍大气中的氧向水体转移，使水生生物处于严重缺氧状态而死亡。在滩涂还会影响养殖和利用。有资料表明，向水面排放一吨油品，即可形成5*106m2的油膜。 含油废水排人城市沟道，对沟道、附属设备及城市污水处理厂都会造成不良影响，采用生物处理法时，一般规定石油和焦油的含量不超过50mg/L。

8. 《水污染控制技术》课件 2、基本原理及工艺设备 上浮基本原理 利用不同物质的密度差,当密度大于水的密度时,会出现上浮现象.

9. 《水污染控制技术》课件 隔油池 隔油池：利用水比油轻的特性，将油分离于水面并撇清。主要用于去除浮油或破乳后的乳化油。 平流式隔油池（API） 平行板式隔油池（PPI） 波纹斜板隔油池（CPI） 压力差自动撇油装置 ……

10. 《水污染控制技术》课件 （1）平流式隔油池 流经隔油池的过程中，流速降低，相对密度小于1.0而粒径较大的油品杂质得以上上浮水面上，相对密度大于1.0的杂质则沉于池底。 在出水一侧的水面上设集油管。当水面浮油达到一定的厚度时，转动集油管，使切口进入水面油层之下，浮油即溢入管内，并导流到池外。

11. 《水污染控制技术》课件

12. 《水污染控制技术》课件 （2）斜板隔油池 在平流式隔油池内安装倾斜的平行板，便变成了平行板式隔油池。

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14. 《水污染控制技术》课件 （3）简易格油池 这类格油池类似于下水道，被阻隔在水面上的浮油定期从井口由人工撇除。

15. 《水污染控制技术》课件 乳化油及破乳方法 • 当油和水相混，又有乳化剂存在，乳化剂会在油滴与水滴表面上形成一层稳定的薄膜，这时油和水就不会分层，而呈一种不透明的乳状液。当分散相是油滴时，称水包油乳状液；当分散相是水滴时，则称为油包水乳状液。乳状液的类型取决于乳化剂。

16. 《水污染控制技术》课件 （1）乳化油的形成 • 乳化油的主要来源：①由于生产工艺的需要而制成的。如机械加工中车床切削用的冷却液，是人为制成的乳化液；②以洗涤剂清洗受油污染的机械零件、油槽车等而产生乳化油废水；③含油(可浮油)废水在沟道与含乳化剂的废水相混合，受水流搅动而形成。 • 在含油废水产生的地点立即用隔油池进行油水分离，可以避免油分乳化，而且还可以就地回收油品，降低含油废水的处理费用。例如，石油炼制厂减压塔塔顶冷凝器流出的含油废水，立即进行隔油回收，得到的浮油实际上就是塔顶馏分，经过简单的脱水，就是一种中间产品。如果隔油后，废水中仍含有乳化油，可就地破乳。此时，废水的成分比较单纯，比较容易收到较好的效果。

17. 《水污染控制技术》课件 （2）破乳方法简介 破乳的方法有多种，但基本原理一样，即破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油、水得以分离。破乳途径有下述6种： • (1)投加换型乳化剂。例如，氯化钙可以使钠皂为乳化剂的水包油乳状液转换为以钙皂为乳化剂的油包水乳状液。在转型过程中存在着一个由钠皂占优势转化为钙皂占优势的转化点，这时的乳状液非常不稳定，油、水可能形成分层。因此控制“换型剂”的用量，即可达到破乳的目的。这一转化点用量应由实验确定。 • (2)投加盐类、酸类 可使乳化剂失去乳化作用。 • (3)投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂 例如异戊醇，从两相界面上挤掉乳化剂使其失去乳化作用。

18. 《水污染控制技术》课件 • (4)搅拌、震荡、转动 通过剧烈的搅拌、震荡或转动，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。 • (5)过滤 如以粉末为乳化剂的乳状液，可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴。 • (6)改变温度 改变乳化液的温度(加热或冷冻)来破坏乳状液的稳定。 破乳方法的选择是以试验为依据。某些石油工业的含油废水，当废水温度升到65℃～75℃时，可达到破乳的效果。相当多的乳状液，必须投加化学破乳剂。目前所用的化学破乳剂通常是钙、镁、铁、铝的盐类或无机酸。有的含油废水亦可用碱(NaOH)进行破乳。 水处理中常用的混凝剂也是较好的破乳剂。它不仅有破坏乳化剂的作用，而且还对废水中的其它杂质起到混凝的作用。

19. 《水污染控制技术》课件 3 、混凝基本原理及设备 去除目标 胶体及部分细小的悬浮物 1nm~0.1m（有时认为在1m） 应用 一般给水厂的主体处理工艺 工业废水的预处理、中间处理、终处理 城市污水处理厂的污泥调理

20. 胶体的性质 《水污染控制技术》课件 光学特性：指胶体在水溶液中能引起光的反射。 布朗运动:胶体为常见的分散体系之一。 表面性质：分散体系的分散度越大，胶体颗粒的比表面积越大，具有的表面自由能越大，使胶体可以产生特殊的吸附能力和溶解现象。 动电现象：胶体具有带电性，在电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的现象。

21. 胶体的结构 《水污染控制技术》课件 中心称为胶核，表面选择性吸附一层带同号电荷的离子,成为胶体的电位离子。 由于电位离子的静电引力，在其周围又吸附了大量的异号离子，形成了所谓的 “双电层”。 双电层结构

22. 《水污染控制技术》课件 滑动面 电位离子 胶团边界 反离子 胶核 吸附层 扩散层 胶粒 Ψ电位 ξ电位 胶体的结构

23. 胶体的性质 《水污染控制技术》课件 范德华引力：EA－1/d6 静电斥力：ER－1/d2 DLVO理论（固液分散体系的稳定化理论） 胶体的稳定性和凝聚可由两胶粒间的相互作用和距离来评价

24. 水的混凝机理与过程 《水污染控制技术》课件 • 铝盐在水中的化学反应 Al2(SO4)318H2O为例的过程 （1）水解过程 配位水分子发生水解：[Al(H2O)6]3+――[Al(OH)(H2O)5]2++ H+ 其结果是：价数降低，pH降低，最终产生――Al(OH)3沉淀 （2）缩聚反应 －OH－发生架桥，产生高价聚合离子（多核羟基络合物） 其结果是：电荷升高，聚合度增大 产物包括：未水解的水合铝离子 单核羟基络合物 多核羟基络合物 氢氧化铝沉淀

25. 水的混凝机理与过程 《水污染控制技术》课件 电解质加入―与反离子同电荷离子―压缩双电层―电位―稳定性―凝聚 • 吸附-电性中和 胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低电位 • 吸附架桥 高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥 • 混凝机理 • 压缩双电层

26. 水的混凝机理与过程 pH范围 机理 pH<3 简单的水合铝离子起压缩双电层作用 pH=4～5 多核羟基络合物起吸附电性中和 pH=6.5～7.5 多核羟基络合物起吸附电性中和；氢氧化铝起吸附架桥、网捕 《水污染控制技术》课件 金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕 小胶粒与大矾花发生接触凝聚 不同pH条件下铝盐的混凝机理 网捕或卷扫

27. 混凝剂 《水污染控制技术》课件

28. 混凝过程 《水污染控制技术》课件 带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和――电位――脱稳――凝聚，生长成约d=10 剧烈搅拌，瞬间完成 在混合设备中完成 高聚合物的吸附架桥 脱稳胶粒――生长成大矾花d=0.6-1.2mm • 混凝过程 （1）凝聚（coagulation） （2）絮凝（flocculation）

29. 药剂的溶解与投加（湿投法） 《水污染控制技术》课件

30. 混凝过程 《水污染控制技术》课件 混合 ★★快速：是因混凝剂在废水中发生水解反应的速度很快，需要尽量造成急速扰动以生成大量细小絮体，并不要求生成大颗粒； ★★均匀：是为了化学反应能在废水中各部分得到均衡发展。 水力条件要求： 搅拌时间：10－30s，工业应用常取2min。 作用： 使药剂能快速、均匀地分散到废水中。

31. 混凝过程 《水污染控制技术》课件 混合方式 管道混合 水泵混合 机械混合

32. 混合方式 《水污染控制技术》课件

33. 混凝过程 《水污染控制技术》课件 絮凝反应 作用 使混合形成的小絮凝体经过充分碰撞接触，形成大而致密的絮体 水力条件 反应设备应有一定的停留时间和适当的搅拌强度，使小絮体有一适宜的相互碰撞机会。 搅拌强度太大或太小，会对反应池的絮凝效果产生影响。

34. 混凝过程 《水污染控制技术》课件 絮凝设备 水力搅拌反应池 隔板反应池 折板反应池 穿孔旋流反应池 旋流式反应池 机械搅拌反应池

35. 水力搅拌反应池 折板反应池 折板反应池 《水污染控制技术》课件

36. 机械搅拌反应池 《水污染控制技术》课件

37. 澄清池 《水污染控制技术》课件 • 悬浮泥渣型： • 悬浮澄清池 • 脉冲澄清池 • 泥渣循环型： • 机械加速澄清池 • 水力循环加速澄清池 目前常用的是机械加速澄清池

38. 机械加速澄清池 《水污染控制技术》课件

39. 《水污染控制技术》课件 三、案例介绍 • 750万吨燃料型炼油厂生产废水，生活污水处理。 • 工艺流程为：中和、平流隔油、斜板隔油、加压溶气浮选、生物接触氧化、过滤、氧化塘。

40. 《水污染控制技术》课件

41. 任务二 印染废水 《水污染控制技术》课件

42. 《水污染控制技术》课件 一、启发引导 根据色度比较大的废水中形成颜色的物质和性质，理解处理色度大的废水的应用需求。

43. 物理吸附：分子间力，可逆 吸附 离子交换吸附：静电引力 二、要点讲解 1、吸附 吸附本质 吸附的分类 化学吸附：化学键力，不可逆 利用具有吸附能力的多孔性物质去除水体中微量溶解性杂质

44. 物理和化学吸附的区别

45. 吸附平衡 吸附等温式 弗兰德利希(Freundlich)吸附等温式 V——废水容积，L； W——吸附剂投加量，g； C——平衡时水中剩余的吸附质浓度，g/L； C0——原水中吸附质浓度，g/L； 越小，吸附性能越好

46. 朗格谬尔吸附等温式 式中：Nm——单分子层覆盖的饱和值，与温度无关； q ——平衡吸附量，mg/g； k ——吸附系数； C——吸附质的浓度，g/L；

47. 吸附剂 活性炭是由形状扁平的石墨型微晶体构成的。处于微晶体边缘的炭原子，由于共价键不饱和而易与其他元素如氧、氢等结合形成各种含氧官能团，使活性炭具有一些极性。目前对活性炭含有官能团(又称表面氧化物)的研究还不够充分，但已证实的有－OH基、－COOH基等。

48. 吸附操作方式 固定床 动态操作：废水流动 移动床 操作方式 流化床 静态操作：废水不流动

49. 活性炭的再生 吸附饱和后的吸附剂，经再生后可重复使用 再生的目的，就是在吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下，用某种方法将吸附质从吸附剂的细孔中除去，以便能够重复使用。 加热再生法：常见高温加热再生 再生方法 药剂再生法：有机溶剂、无机溶剂

50. 2、化学氧化还原 概述 《水污染控制技术》课件 失去电子过程→氧化过程，失去电子的物质→还原剂 得到电子过程→还原过程，得到电子的物质→氧化剂 氧化：加氧或去氢反应，或生成CO2， H2O 还原：加氢或去氧反应 氧化还原的基础 无机物： 有机物 ： 氧化还原法分类