第24章其他给水与废水处理工艺系统 33页

'第24章其他给水与废水处理工艺系统24.1概述除常规的给水处理工艺及废水处理工艺外，实际生活及生产中还有许多特种水源水及工业废水，因原水水质及处理要求的不同，需要采用特别的工艺系统进行处理。24.1.1特种水源水处理概况地面水常规处理工艺，主要是指在以犬然地面水为原水的城市自來水厂屮采川最广的一种工艺系统，主要以去除水中的悬浮物和杀灭病原菌为目标而设计。但某些地区山于水源的特殊，盂要采用特殊的处理工艺系统进行给水处理。某些工业企业因生产上的盂要对用水水质耍求比常规城帀给水的要求更高，因此也需要釆用特定的处理工艺系统进行给水处理。我国地域宽广，各地水源的水质水量差片较大，如有的地方以地表水为水源，有的地方只能以地卜•水为水源。有的地方水源水的水质好，只需进行简单的常规处理以去除悬浮物和杀灭病原菌，即能满足城市用水需求。而有的地方地表水水源存在含沙最过高、受到污染等问题，针对我国冃前面临问题较多的黄河水含沙虽大，浊度高的现实，木章对高浊度处理工艺系统进行了一些介绍。地下水资源是人类牛•存空间的重要组成部分，不仅在数量上具有举足轻重的地位，而且具有水质好、分布广泛、便于就地开采利用等优点，一直是重耍的饮用水水源乞一，尤其是对于郊区和农村地区的用水。目前我国半数以上的城市、乡村的经济发展和居民生活用水以地下水为主要供水水源，在地表水水源普遍受到污染的今天，对地下水的依赖程度将继续增加。近年来由丁•地表生态环境的破坏和污染，致使地下水水质日益恶化，污染问题越来越突出。我国地下水污染主要是由工业和生活的三废物质未经处理任意排放以及人为破坏水文地质条件所致，主耍超标元索有矿化度、总硬度、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、氯化物、氟化物、碑化物、pH值、铁和猛等。针对地下水水源存在含铁、猛、氟等过高，对人体有害的现状，本章主要对水的除铁除猛、除氟除神工艺做了一些介绍。针对许多工业企业对用水水质耍求越来越高的现实，本章还介绍了工业给水预处理、软化和除盐工艺系统。24.1.2工业废水处理概况工业企业各行业生产过程中排出的废水，统称为工业废水，其中包括生产废水、冷却废水和生活污水3种。T业废水具有排放量人、组成复杂、污染重等特点，其防治对策取决于工业废水的特性。由于工业类型繁多，每种工业又由多段工艺组成，因此丄业废水性质及特性各不相同。通常按4种方法对工业废水进行分类。①按产生废水的工业部门或生产工艺分类。如啤酒废水、造纸废水、纺织印染废水、制革废水、农药废水和石油化工废水等。②按工业废水中所含主要污染物的性质分类。含无机污染物为主的称为无机废水，含有机污染物为主的称为有机废水。例如，电镀和矿物加工过程的废水是无机废水，啤酒和石汕化工生产过程屮的废水是有机废水。这种分类方法比较简单，对考虑处理方法有利。如对易住物降解的有机废水一般采用生物处理法，对无机废水一般采用物理、化学和物理化学方法处理。不过，在工业生产过程中，一般废水既含无机物，也含有机物。 ①按废水屮所含污染物的主要成分分类。如酸性废水、碱性废水、含酚废水、含汕废水、含镉废水、含锌废水、含铜废水、含汞废水、含氟废水、含有机磷废水和含放射性废水等。这种分类方法的优点是突出了废水的主耍污染成分，可有针对性地考虑处理方法或进行回收利用。②根据废水处理的难易程度、可牛物降解性和危害性进行分类。通常可分：易处理危害小的废水，如冷却水，对其稍加处理即可排放或回用；易生物降解无明显毒性的废水，如啤酒废水，可采川生物处理法；难生物降解又冇毒性的废水，如含垂金属废水，含冇机氯农药废水，可考虑物化处理或物化与生化联合的处理方法。上述废水的分类方法只能作为了解污染源时的参考。实际上，一种工业可以排出儿种不同性质的废水，而一种废水又可以含有多种不同的污染物。通过这些分类，也可初步了解匸业废水的性质，为研究其处理措施提供参考。随着我国工业的发展，工业废水的排放量日益增加，达不到排放标准的工业废水排入环境，会污染我们的生存环境。由于工业废水成分复杂，其引起的污染也不同，主要引起的污染有：固体污染、有机耗氧污染、油类污染、有毒污染、生物污染、酸碱污染、营养性污染、感官污染和热污染等。为保护环境，急需进行工业废水治理，消除工业废水污染，所有的工业废水排放，必须严格遵守相关的排放标准。工业废水的治理首先要强化清洁生产，实现源头控制，减少废水排放量，降低废水污染物浓度。工业废水的处理方法很多，大体可分为：物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和牛物处理法。由于工业废水的污染物成分复杂，仅靠一种处理方法，难于达到去除所有污染物的目的。一种工业废水往往要采用多种方法组合的工艺系统进行处理，才能达到预期的处理效果。选择工业废水处理方法，首先需要了解废水水质水量情况，分析其废水来源和污染特征,然后参考已有的和同企业的工业废水处理工艺流程进行设计；如无资料可参考，则可通过实验确定适宜的工艺流程。本章重点介绍了啤酒废水、含汕及石汕化工废水和纺织印染废水的处理工艺系统。24.2特种水源水处理工艺系统24.2.1高浊度水处理工艺系统1.高浊度水水质特点在给水工程范畴内，高浊度水系指原水水质浑浊度高、泥沙含量大的地表水。我国是高浊度水河流众多的国家，其屮流经黄土高原的黄河干、支流的河水多为高浊度水。世界各国对高浊度水中的悬浮物含虽或浑浊度的下限标准各冇不同。我国长江水系与黄河水系对高浊度水的标准也不同，长江高浊度水的标准是：凡长江流域每年洪水期河水浑浊度经常（20〜30天）出现大于或等于1000度，而月•还出现数次大于5000度的浑水，就可称为长江水系高浊度水。黄河高浊度水除指含沙量高（一•般为10〜100kg/n?）以外，更重要的是在沉淀过程屮出现切显的清浑水界而，即以浑液而沉淀（属拥挤沉降）为特征的水体。我国黄土高原沟壑地区，植被差，汛期暴雨集中，降雨强度大，水土流失极为严重，成为黄河干、支流的主要泥沙来源。黄河水是典型的高浊度河水，以黄河龙门监测站为例，其多年最高月平均含沙量为248kg/m3,历年最大含沙量达933kg/m高浊度河水的含沙量变化受暴雨彫响明显。暴南过后，河水含沙量会迅速增大，暴雨结束示，河水含沙量又会逐渐减少，所以高浊度河水的含沙量具有沙峰的特点，黄河的上、屮游及其支流的沙峰现象尤其明显。由于黄河上游的T、支流小多个沙峰相互叠加，延长了屮、下游沙峰的持续时间，含沙量波动减少，从而具有持续不断的特点。 黄河高浊水屮来源于黄土高原的泥沙，各沙峰颗粒组成各不相同，但总的特点是以粒径小于0.05mm细泥沙为主，一般占50%以上，所以当含沙量大于10kg/m3吋一般都具有拥挤沉降的特点，沉淀十分缓慢。黄河高浊度水市于含沙量极高，给水处理带來很人困难。建国以來，以黄河高浊度水为水源，我国己建成大量水厂，积累了丰富的高浊度水处理经验。髙浊度水沉淀时具有拥挤沉降的特点，浑液面沉降缓慢，R含沙虽愈高沉速愈小。向高浊度水中投加混凝剂或絮凝剂可加速沉降。在黄河下游，特别是龙门以下的河段，属于游荡性河流，河水主流经常摆动，特别是洪水过后，主流会有人幅度摆动，常导致取水脱流，取不上水。因此应提前贮存足够的水，以保证取水脱流期的正常供水。我国高浊度水处理，过去主要处理对象是以泥沙为主，因此当时的高浊度水处理工艺重点是对水中泥沙，尤其是对其中的悬移质泥沙进行处理，满足水厂出水浊度的要求。随着水环境污染，我国高浊度水也同样血临遭受污染，水质日益恶化的威胁，对受污染高浊度水的净化问题已提到议事日程，并亟待解决。a.高浊度水处理工艺系统高浊度水处理对浊度的去除率要求更高，采用常规的--级混凝沉淀、澄清处理不能满足处理耍求。因此，高浊度水处理的特点是在常规处理工艺前增加预处理工艺。高浊度水预处理工艺主要是用沉淀的方法除去水中的绝大部分泥沙，使水的浑浊度（泥沙含量）降低到几百NTU以卜-。预处理出水再川常规工艺进一步处理，即可满足水厂出水浊度的要求。高浊度水处理的一般工艺流程如图24-1所示：排泥图24-1高浊度水处理的一般工艺流程图24-2为采川辐流式沉淀池进行预处理的高浊度水处理工艺。高浊度水先经辐流式沉淀池进行预处理，此时既可采用白然沉淀，也采川絮凝沉淀。辐流式沉淀池自然沉淀时的排泥浓度为150〜300kg/n?,在絮凝沉淀时为150〜350kg/n?。由于辐流式沉淀池为钢筋混凝土结构，造价较高，故多采用效率较高的絮凝沉淀。采用絮凝沉淀时，在高浊度水流入沉淀池以前向进水管中投加高分子絮凝剂（如阴离子型聚丙烯酰胺HPAM）,水与药剂在进水管中混合后，进入沉淀区进行沉淀。沉淀后水的浑浊度可降至几百NTU甚至几iNTUo随后再用常规工艺处理，即向水屮投加混凝剂（如聚合铝PAC）,经混合、絮凝、沉淀、过滤和消毒，即可获得合格的处理水。HPAMPAC排泥预处理高浊度水出水排泥團21・2高漁度水"卜理下宪那咎理 采用絮凝沉淀对高浊度水进行预处理时，占地ifii积小、处理效率较高，但药剂费用增加。当厂区面积允许时，也可采用白然沉淀的方法进行高浊度水的预处理。由于高浊度水的沉淀缓慢，自然沉淀池的容积较大，为了降低造价，自然沉淀池常修建成长方形的山土堤围成的池子。水在口然沉淀池中常沉淀数十小时，沉淀池出水的浑浊度一般可降至几十NTU,其排泥则多采用挖泥船完成。高浊度水沉淀池的排泥浓度一般只有儿百kg/m3,如果进池高浊度水的含沙量比排泥浓度还高，那么进池原水将全部被排出而达不到沉淀预处理效果，反而白白浪费了许多抽水和排泥的电能。忽略出流清水中的泥沙含量，可得沉淀池进出水和泥沙平衡关系如下：(24-1)OC匕“O^~~c匕OU式小Qo进水流量；Ou排泥流量；C。——进水泥沙浓度；cu——排泥泥沙浓度。由上式可知，进水泥沙浓度越高，排泥流量所占比例就越人，预处理就越不经济。实际工程中一般认为，进水泥沙浓度超过100kg/n?（有的选取更低的限值）便不经济了。为了降低运行成木，许多水厂在高浊度水含沙量超过上述限值时，便暂停取水，直到沙峰过后进水泥沙浓度降至限值以卜•时再恢复取水，即“躲避沙峰二在躲避沙峰期间，水厂仍需不间断地向用八供水，这就需要提前贮水备用。此外，在黄河中、下游，如果取水口处冇脱流现象发生，也盂要贮水备用。在黄河下游哄至出现过断流现象，许多从黄河取水的水厂需要贮存数月英至1年的备用水，以保证黄河断流时不间断供水。一般将贮水与自然沉淀结合起來，即将自然沉淀池扩建，兼具自然沉淀和贮水的双重功能。水在贮水池屮经长时间的沉淀，可使沉淀效果进一步提高，使示续的常规处理更好地进行。这种工艺如图24・3所示：PAC出水高浊度水沉淀处理也可采用斜板或斜管沉淀池，以提高沉淀效果。由于浑水密度流的影响显著，釆用上向流斜板斜管沉淀装置比较适用。为了减少水中的泥沙，还可在取水构筑物头部安设斜板沉沙装置，以去除水中部分粗沙,防止在管渠屮沉淀。有的水厂在河边修建斗槽取水构筑物，斗槽可沉淀部分泥沙，还可防止冰凌堵塞取水口，对保障取水安全起重要作用。HPAMPAC高浊度水图24・4采用澄清池的高浊度水处理工艺 对于中、小水厂，当高浊度水的含沙量不是很高时，也可采用适于高浊度水处理的澄清池直接进行处理，它集预处理和常规沉淀于同一•个净水构筑物，简化了处理流程，降低了建设费用，其处理工艺流程如图24-4所示。高浊度水水厂排岀的泥量很人，必须妥善处置。黄河上、中游流下来的泥沙，在黄河下游河床中淤积，使河床每年抬高约0.1m。为了不再加重黄河下游的淤积，黄河水利委员会规定，以黄河水为水源的水厂不得将沉下的泥沙再排回黃河。所以黄河水厂必须对沉淀下来的泥沙进行处置。常见的泥沙处置利用途径冇：①淤坝；高浊度水的预处理沉淀池，一般都建于黄河岸边取水口旁，由水厂排出的泥水可总接抽送至黄河堤坝进行沉淀淤积，以加高加宽堤坝。②制砖；将泥沙在岸边空地沉淀淤积、干化，用作制砖原料。③淤［Q造［□:使排泥水在河边沙石地带淤积，可造田用于农业。黄河水厂排放的泥沙上吸附有有机物和营养元素，故用于淤川可提高农田肥力。水厂排泥水各种处置利用途径都有相应的技术要求，并存在相应的工程技术问题，所以需要进行专门的论证和设计。24.2.2地下水除铁除猛处理工艺含铁和含猛地下水在我国分布很广，比较集中的地区是松花江流域和长江中、下游地区,此外，黄河流域、珠江流域等部分地区也有含铁含犠地卜-水，其水质因地下水的形成条件不同而有很人的差异。铁和镒可共存于地下水屮，但含铁量往往高于含镒量。我国地下水的含铁量多数在10mg/L以下，少数超过20mg/L,但一般不超过30mg/L；地下水含猛量多数在1.5mg/L以下，少数超过3mg/L,但一•般不超过5mg/L。水中的铁以F尹和Fe卄形式存在，猛以Mn2Mn3Mn4Mn*或⑷严形式存在，其中MF和Mn，较不稳定，但M肚的溶解度低，所以以溶解度高的M亡为处理对象。地表水中含有溶解氧，恢僦主要以不溶解的Fc（OH）3和MnO2形式存在，所以铁猛含量不高。地下水或湖泊和蓄水库的深层水中，由于缺少溶解氧，以致F尹和述原成为溶解的F0和Mn2+,因而铁镒含量较高，须加以处理。水中含铁量高时，水冇铁腥味，影响水的口味；作为造纸、纺织、印染、化工和皮革精制等牛产用水，会降低产品质量；含铁水可使家庭川具如瓷盆和浴缸发牛锈斑，洗涤衣物会出现黄色或棕黄色斑渍，铁质沉淀物FC2O3会滋长铁细菌，阻塞管道，有时会岀现锈水。含猛量高的水所发牛的问题和含铁量高的情况相类似，例如使水有色、嗅、味，损害纺织、造纸、酿造、食品等工业产品的质量，家用器具会污染成棕色或黑色，洗涤衣物会有微黑色或浅灰色斑渍等。我国《牛活饮川水卫牛标准XGB5749-2006）屮规定，铁、镒浓度分别不得超过O.3mg/L和O.lmg/L,这主要是为了防止水的嗅味或沾污生活用具或衣物，并没有毒理学的意义。超过标准的原水须经除铁除镭处理。1.地下水除铁地下水除铁一般采用氧化法。即利用氧化剂将溶解态的F「+氧化成为难溶的Fe卄并从水中析出，再用固液分离的方法（如过滤）将Z去除，即达到地F水除铁的冃的。常用的氧化剂有氧、氯和高猛酸钾等，因为利用空气屮的氧既方便又经济，所以生产上应用最广。用空气小的氧为氧化剂的除铁方法乂称为曝气占然氧化法除铁，氧化时的反应如下： 根据化学计罐关系，每氧化lmg/L的Fe2+,需氧2x16=0A4mg/Lo但是增加氧4x55.8的浓度可以加快Fe?+的氧化，再加以水中的其它杂质也会消耗氧，所以实际所需的溶解氧量应比理论值为高，通常采用理论值的2〜5倍。为提高曝气效果，对将空气以气泡形式分散于水中，或将水流分散成水滴或水膜于空气屮，以增加水和空气的接触而积并延长曝气时间，提高传质效果。氧化水解产牛的氢氧化铁胶体逐渐聚成絮状沉淀物，可用普通砂滤池除去。地下水除铁吋，水中铁的氧化速率受到多种因素如氧化还原电位Eh、pH、重碳酸盐和硫酸盐等的影响。均相反应时，在pH大于5.5条件下，F,+的氧化速率可用下式表示，负号表示铁浓度随时间减少。dt=-kFe2+[o〃/L・min)(24-3)式中k——反应速率常数，8xlO,,L2/mol2kPamin,20.5°C时;P02——气相中氧的分压，kPa；[OH]——IT浓度，mol/L；[Fc2+]——时间t时的F尹浓度，mol/Lo地下水•|•Fe2+的氧化速度比较缓慢，所以曝气后需冇一段反应时间，才能保证水中Fc?+浓度降到要求的数值。另外，从式24・3可知，Fe?+的氧化速度lj[OH]呈二次方关系，因此氧化除铁过程受pH值的影响很大。氧化除铁只冇在水的pH值不低于7的条件下才能顺利进行。而市式24・2可知在氧化除铁过程屮，H"浓度增加，pH降低，进而可降低氧化速率。因此在曝气氧化除铁过程中，述需防止pH值下降。最常用的方法是加强曝气，吹脱水中CO2,从而提高水的pH值，强化Fc?+的氧化速度。曝气白然氧化除铁的工艺系统如图24-5所示，一•般能将水屮的含铁最降到0.3mg/L以含铁地下水用于氧化除恢的曝气装置有多种形式，如跌水、喷淋、射流曝气、板条式或焦炭曝气塔等，可根据原水水质和曝气要求选定。如冇的地下水含铁量较低FL无盂去除CO?以提高pH,曝气的主要作用是向水屮提供溶解氧。由于溶氧过程比较迅速，所以可采用比较简易和尺寸较小的曝气装置，如跌水、压缩空气曝气器和射流曝气等。如地下水含铁量高或pH值低，则曝气装置不仅是向水中溶氧而且耍通过吹脱CO?提高pH值，由于吹脱CO?的量人速度慢,需要较长时间进行充分曝气，所以常采用比较大型的曝气设备，如自然通风曝气塔、机械曝气塔、喷淋曝气和表面曝气等。曝气后的水在氧化反应池中一般停昭lh左右。在氧化反应池中，水中Fe那余了被充分氧化成F尹外，Fe卄的水解产物Fe(OH)3还能部分沉淀下來，从而减轻后续滤池的负荷。氧化除铁的快滤池，对截留Fe(OH)3絮凝体的要求很严。因此除铁川的砂滤池，滤料粒度虽然和澄清滤池一样，但需采用较厚的滤层以获得合格的过滤水质。Fc?+的氧化速率较慢，所需氧化时间长。但如存在催化剂时，可因催化作用而加速氧化,例如含铁水曝气后在滤池屮过滤时，在滤料颗粒表面上会逐渐生成深褐色的红氧化铁复盖膜，山于它的催化氧化作用可加速完成f/十的氧化。20世纪60年代，我国出现了一种天然猛砂接触氧化除铁丄艺。研究表明，用天然镭砂作滤料除诙时，对水中Fc”的氧化反应冇很强的接触催化作用，大大加快了Fc?+的氧化反应速度。将曝气示的含铁地下水经过天然镒砂滤层过滤，水中Fe?+的氧化反应能在滤层中迅速 完成，同时将铁质截留于滤层中，从而一次完成了全部氧化除铁过程。采用天然镒砂接触氧化除铁能同时完成Fe?+的氧化和铁质的截留，因此不需耍在过滤前设置反应沉淀构筑物，大大简化了处理系统。天然猛砂接触氧化除铁工艺一般山曝气溶氧和僦砂过滤组成。因为天然猛砂能在水的pH值不低于6的条件下顺利地进行除铁，而我国绝大多数含铁地下水的pH值都人于6,所以曝气的目的主要是向水屮溶氧，而不要求吹脱CO?提高水的pH值，对曝气量要求降低，简化了曝气装置。曝气后的含铁地下水，经天然镭砂滤池过滤除铁，从而完成除铁过程。在大然镒砂除铁系统屮，水的总停留时间只有5〜30min,处理系统简单，投资大为降低。最初认为，二氧化猛(MnO2)是天然猛砂接触氧化除铁系统中的催化剂。后来的研究则表明，在镒砂表面覆盖的铁质活性滤膜才是真正的催化剂，天然镒砂对铁质活性滤膜只起载体作用。所以滤池中也可以用石英砂、无烟煤等廉价材料代替天然猛砂做接触氧化滤料。经测定，铁质活性滤膜的化学组成为Fe(OH)3-2H2Oo铁质活性滤膜接触氧化除铁的过程可描述如下：诙质活性滤膜首先以离子交换方式吸附水中的Fc2+(式24・4)；当水屮有溶解氧时，被吸附的在活性滤膜的催化下迅速地氧化并水解，从而使催化剂得到再生(式24-5),氧化水解产物又作为催化剂参与反应。因此，铁质活性滤膜接触氧化除铁是一个H催化过程。F&OH*•2H2。+Fe"™>Fe(OH)2(0Fe)2H2O^+/T(24-4)Fe(OH)2(OFe、2H2(T十扣化〉2赋0叭dHQ+H*(24-5)曝气接触氧化法除铁工艺系统如图24-6所示。含铁地下水图24・6曝气接触氧化除铁工艺系统在曝气接触氧化除铁工艺中，曝气的主要冃的是溶氧，为保证除铁过程的顺利进行，实际所需的溶解氧量应不低于理论值的2倍。曝气接触氧化滤池刚使用时，山于滤料表血尚无铁质活性滤膜，缺乏接触氧化除铁能力,出水水质较差。滤池工作一段时间，滤料表面开始出现棕黄色或黄褐色的铁质活性滤膜催化剂时，接触氧化除铁效果才显示出来，出水水质逐渐好转，直至出水含铁量降低到要求值以下，表明滤层己成熟。无论以石英砂或镒砂为滤料，都会有这种过程，所需的时间称为成熟期，根据原水水质，成熟期可从数周到1月以上，石英砂滤料的成熟期稍长，但成熟后的滤料层都会有稳定的除铁效果。在过滤过程屮，由于铁质活性滤膜在滤料表面不断积累，使滤层的接触氧化除铁能力不断提高，过滤水含恢量会越来越低，出水水质越来越好。所以接触氧化除铁滤池的水质周期会无限氏。不过，越来越多的诙质活性滤膜沉积在滤层中后，过滤阻力增大，滤池盂按压力周期进行反冲洗，这J-般澄清滤池不同。当滤科粒径越小、进水pH和含铁量越高，则周期会越短，这时应采用较小的滤速。在犬然地下水的pH值条件下，氯和高镒酸钾都能迅速地将水屮Fe?+氧化为Fe",从而达到除铁目的。其中氯是自来水厂常用的消毒剂，氯氧化除铁儿乎适用于所冇地下水水质, 同时还能去除色度和镒。但这种氧化药剂除铁的方法，药剂费用较高，且投药设备运行管理也较复杂，故只在必要时采用。1.地下水除猛地下水除钮也有多种方法，但仍以氧化法为主，即利用氧化剂将溶解态的Mn*氧化成为难溶的Mn4+并从水中析出，再用固液分离的方法将Z去除，从而达到除铭的目的。可用于地下水除镒的氧化剂冇氧、氯和高镒酸钾等。川空气中的氧为氧化剂授经济，在生产中被广泛应用。水中的Mi严被溶解氧氧化为Mn4+,在水的pH>9时氧化速度才比较快，这比国家生活饮用水卫牛标准要求的pH=8.5要高，所以H然氧化法除镒难以在牛产中应用。我国最早具有除镒效果的水厂是20世纪50年代建在哈尔滨的一座地下水除铁除镒水厂。运行过程中发现，在石英砂滤料表面自然形成的镒质滤膜也具冇催化氧化+的作用。经曝气溶氧后的含猛地下水，在猛质滤膜的接触催化作用F，对使+能在pH=7.5左右被溶解氧迅速氧化并去除，这种除猛方法称为曝气接触氧化法除猛。研究发现，起催化作用的猛质活性滤膜的化学组成，除主要成分猛以外，还含冇铁、硅、钙和镁等元素。关于催化剂的真正物质侑两种观点。一•种观点认为起催化作用的是二氧化猛,即二氧化猛沉淀物首先吸附Mn2+(式24・6),接着被溶解氧氧化(式24-7),生成的二氧化猛沉淀物又成为新的催化剂，所以的氧化过程是白催化反应过程。Mn2++MnO.-xH.O"?AfJ>MnO1MO•(x-1)仏0+2/T(24-6)MnO2-MnO(x-)H2O+^O2+H2O>2MnO2xH2O(24-7)根据化学计量平衡式可知，氧化lmg/LMt?十的理论需氧量为0.29mg/Lo由于地卜冰屮的含猛量一般较低，地下水只需弱曝气，就能满足氧化的溶解氧需求。另一种观点认为镒质滤膜内的催化剂是a型Mn3O4(也可写成MnOx,x=1.33)，该物质呈浅褐色,可能是黑猛矿(x=1.33〜1.42)和水黑猛矿(x=1.15〜1.45)的混合物。水中Mn2+在接触催化氧化下的总反应式为：2必2++(x_i)(92+40/厂2MnOx-ZII20+2(1-Z)Z/20(24-8)实践证明，用石英砂做滤料，滤层的成熟期很长，冇的氏达数刀。采用我国产的马山猛砂、乐平镒砂和湘潭镒砂，其主耍成分为Mn3O4,可便滤层的成熟期显著缩短。铁和猛的化学性质相近，所以常共存于地下水中，但铁的氧化还原电位低于镒，容易被氧气氧化，相同pH时Fe2+tLMn2+的氧化速率快，以致影响M代的氧化，因此地F水除镒比除铁困难，只有水中基木不存在Fc?+时才能被氧化。当地下水屮铁猛共存时，丿应先除铁后除猛，除非是在低Fe?+浓度或低滤速下才能同时除恢除猛。通常可采用如图24・7所示的两级曝气两级接触氧化的工艺系统。o2除铁除猛水含铁含锈地下水02co2上述除铁除镒工艺，在-淀条件下可以得到简化。如地下水屮含铁量小于2.0mg/L,含 镭虽小于1.5mg/L时，只需一次曝气（曝气时同时需将pH值提高到7.5以上）和一次过滤便可除铁除镒（如图24・8所示）。这时铁被截留于滤层上部，猛被截胡于滤层的下部，即在一个滤池中先除铁后除镒。含铁含猛地下水图24-8单级曝气接触氧化除饮除低丁•艺系统02co2心物法除恢除鎰也是近年來的研究热点之一，它利用铁细菌的吸附、催化氧化作用加快恢和猛的去除。在地下水曝气轨化除铁除猛滤池中，除了水中溶解氧的氧化作用及某些催化剂参与反应外，也不能忽视铁细菌的作用。铁细菌具启特殊的酶，能加速水屮溶解氧对Fe?+和Mr?*的氧化。微生物的生化反应速率远大于溶解氧氧化M『+的速度，与自然曝气接触氧化除猛相比，生物法除猛的效率高，能在较低的pH（约7左右）条件下除猛，具有鮫好的应用前景。生物法除铁除镒也是在滤池小进行。含铁含镒地下水经曝气后送入滤池过滤，滤层小的铁细菌氧化水中的Fe2^llMn2+,并进行繁殖。滤池除铁除镒的效率，随着滤层中铁细菌的增多而捉高，一般当滤层中铁细菌达到约106个/mL时，滤层便貝有了良好的除铁除镒能力，即滤层已经成熟。滤层的成熟期一般为数十日。图24-9为生物法除铁除猛的工艺系统图，该工艺适用于地下水含有Fe2+LL+低的情况。对地下水进行弱曝气，控制水中溶解氧不过高（一般为理论值的1.5倍）并避免pH值过高，以免Fe”氧化为Fe”，对生物除镒不利，因为水中的Fe?+对于除镒细菌的代谢是不可缺少的。沈阳经济技术开发区供水厂原水为深井地下水，原水为低铁高镒水，采川跌水曝气池+主物除铁除镒滤池的处理工艺，取得很好的处理效果。o2>除铁除猛水含铁含镭地下水>|弱曝气|H生物除铁除猛滤池图24-9生物法除铁除猛工艺系统用氯直接氧化水中M『+,氧化速度只在pH值高于9.5时才足够快，难以实际应用。当向水屮投氯并经长时间过滤，在滤料上能生成具冇催化作用的MnO2H2O膜，这吋可在pH值低至8.5时将MF氧化为Mn4+,从而达到除镒目的。高镒酸钾能将水中Mr?+迅速氧化成Mn4除镒效率高，但药剂费用较大，故只在必要时才采用。24.2.3水的除氟除碑处理工艺1.水的除氟氟是广泛存在于地球环境中的一种元素。天然水中都含有少量的氟，而在地下水中浓度较高。我国地下水含氟地区的分布范围很广，因长期饮用含氟量高的水可引起慢性中毒，特别是对牙齿和骨骼产生严重危害，轻者患氟斑牙，表现为牙釉质损坏，牙齿过早脱落等，重者则骨关节疼痛，甚至骨骼变形，出现弯腰驼背等，完全丧失劳动能力，所以高氟水的危害是严重的。我国饮用水卫生标准中规定氟的含量不得超过lmg/Lo我国饮用水除氟方法中，应用最多的是吸附过滤法，作为滤料的吸附剂主要是活性氧化铝，其次是骨炭，即由兽骨燃烧去掉有机质的产品，主要成分是磷酸三钙和炭，故骨炭过滤属于磷酸三钙吸附过滤法。两种方法都是利用吸附剂的吸附和离了交换作用，是比较经济冇效的除氟方法。其它还有药剂法、电渗析等除氟方法，但应用较少。 1)活性氧化铝法活性氧化铝是白色颗粒状多孔吸附剂，有较大的比表而积，对以通过离子交换进行除氛。活性氧化铝是两性物质，等电点约在9.5,当水的pH值小于9.5时可吸附阴离了，人于9.5时可去除阳离子；活性氧化铝在酸性溶液屮为阴离子交换制，对氟有极大的选择性。活性氧化铝使用前可用硫酸铝溶液活化，使转化成为硫酸盐型，反应如下：3QJ”•2HQ+SO""->(处OJ”•H2SO4+2OIT(24-9)除氟时的反应为：(Al2Oy)^H2SOA+lF-igOJQHF+SO广(24-10)活性氧化铝吸附饱和而失去除氟能力后，可川1%〜2%浓度的硫酸铝常液再生：(力厶。)•2HF+SO42~t(如2°3)”•H2SO4+2厂(24-11)此外，活性氧化铝还可用硫酸再牛。活性氧化铝的除氟容量一般为1.2-2.2mgF/g活性氧化铝。其主耍影响因素有：原水的氟浓度、pH值、活性氧化铝的颗粒大小。原水含氟量增加时，除氟容量可相应增大；颗粒小则除氟容量人，但小颗粒会在反冲洗时流失；原水pH值对活性氧化铝的除氟能力影响很人，降低水的pH值，可减少水屮OFF浓度，从而显著提高除氟能力，我国多将pH值控制在6.5〜7.0之间。活性氧化铝装入吸附滤池中，一般采用下向流作业方式。吸附滤料粒径0.5〜2.5mm,滤层厚度700-1000mm,滤料不均匀系数KW2,承托层为卵石，层厚400〜700mm。滤料干容重为800kg/m滤速与水的含氟量以及滤层厚度有关，一般为1.5〜2.5m/h。活性氧化铝再生吋，先用原水对滤层进行反冲洗5min,反冲洗强度为11〜12L/(s・n?),再用2%的硫酸铝溶液以0.6m/h滤速H上而下通过滤层对滤料进行循环再生，再生时间约需18〜45h。如果釆用浸泡再生，约需48h。再生lmgM约需15mg硫酸铝。再生后用除氟水对滤层再反冲洗8-lOmin,以除净滤层中残留的硫酸铝再生液。2)骨炭吸附法骨炭吸附法乂称为磷酸三钙吸附法，是仅次于活性氧化铝吸附法而在我国应用较多的除氟方法。骨炭是一种比较廉价的吸附剂，主要成份是疑基磷酸钙，其分了式为Ca3(PO4)2CaCO3或CaI0(PO4)6(OH)2,可用分子屮的径基与水屮氟离子进行离子交换，交换反应如下：Cq°(FQ)6(°H)2+2厂oCa^POAF2+2OH~(24-12)当水的含氟虽高时，反应向右进行，氟被骨炭吸收而去除，制作良好的骨炭，除氟能力约为1.3mg/g0滤料吸附饱和后，一般用l%NaOH溶液对骨炭进行再生，此时水中的OH-浓度升高，反应向左进行，使滤层得到再生又成为超基磷酸钙。然后再用0.5%的硫酸溶液中和。3)其它除氟方法药剂法除氟是利用铝盐水解住成的氢氧化铝吸附水屮的氟，将氢氧化铝沉淀过滤除去,便可获得除氟水。适用丁•原水含氟量较低并须同吋去除浊度吋。由于除緘时投加的铝量太大会影响水质，处理后水中含冇大量溶解铝引起人们对健康的担心，因此应丿IJ越來越少。一般中只在小型设备或现场临时使用。电渗析法除氟，是使含氟水通过电渗析装置，负电性的緘离子在电场作用下向正电极运行，穿过离子交换膜，山清水室进入浓水室，清水室岀水中的氟即被去除。电渗析法除氟, 需要将浓水室的出水排放掉，水量耗损很大。如果浓水室出水能被利用（牛活杂川或某些牛产用水），则用水效率会大大捉高。电渗析法除氟可同吋除盐，适宜于苦咸高氟水地区的饮用水除氟，因此电渗析法可作为同时除氟除盐的一种技术方案。1.水的除碑砂是有毒物质，属致癌物质，根据摄入量的多少可引起急性或慢性中毒。慢性砂中毒可能引起皮肤色素沉着性皮炎，据认为这是癌前病变。我国东南沿海及台湾省，由于饮水中含碑量较高，当地皮肤癌发病率较高。我国生活饮用水卫生标准规定水屮碑含量不超过0.05mg/Lo伸以负三价、零价、正三价、正五价的氧化态广泛存在丁咱然界中，在地表水中主要以正五价存在，在地下水和深层湖泊沉积物中主要以正三价存在。我国地下水含砂量高的地区人口超过千万。去除水中的碓可用铁盐混凝法，即向水屮投加铁盐混凝剂（如三氯化铁），铁盐在水屮水解住成氢氧化铁絮凝体以吸附神，将水屮牛成的氢氧化铁絮凝体沉淀并过滤除去，便可获得除伸水。该方法-•般可将水中含卅量降至0.05mg/L以下。用氧化剂将止三价砂氧化成正五价砂，能显著捉高铁盐混凝除砂效果。如，台湾某地将含碑水曝气后，先加氯氧化再加铁盐混凝剂絮凝沉淀，最后经慢速过滤后可将水屮含砂量由0.6〜2.0mg/L降到接近0。2424工业给水预处理、软化与除盐工艺1.水的硬度与纯度工业给水处理包括多道工序，通常把电渗析、反渗透、离子交换等处理工艺作为主耍工序，为保证这些主要匸序能安全高效地运行，需要将原水处理到这些水处理装置所允许的进水水质指标。除浊度、冇机物、铁和猛等指标外，工业用水对便度及纯度的要求通常较高。如锅炉水处理需要通过防垢、防腐和防蒸汽污染来保证锅炉的安全经济运行，尤其以防垢最为重要。硕度是水质的一个重耍指标。生活用水与生产用水均对硬度指标有一定的要求，特别是锅炉用水屮若含有硬度盐类，会在锅炉受热而上生成水垢，从而降低锅炉热效率、增人燃料消耗，其至会因金属壁面局部过热而烧损部件、引起爆炸。因此，对于低压锅炉，一般要进行水的软化处理；对中、高压锅炉，则要求进行水的软化与除盐处理。破度盐类包括Ca2Mg2Fe2Mn2Fe3A产等易形成难溶盐类的金属阳离子。一般天然水的破度盐类主要是C『•和Mg2+,其它离子含量很少，所以通常以水中钙、镁离子的总含量称为总硬度。硬度又对分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硕度，前者在煮沸时易沉淀析出，也称为暂时硬度，而示者在煮沸时不沉淀析岀，又称永久硬度。水的纯度也水质的一个重要指标，常以水中含盐量或水的电阻率來衡量。根据各工业部门对水质的不同要求及含盐量的大小，水的纯度可分为下列4种：①淡化水：一般指将高含盐量的水经过局部除盐处理后，成为生活及生产川的淡水。如海水及咸水的淡化。②脱盐水：已去除水屮的人部分强电解质，剩余含盐量约为1〜5mg/L。25°C时，水的电阻率为0.1〜l.OxloScm,相当于普通蒸憎水。③纯水：亦称去离子水。已去除水中的绝人部分强电解质，而弱电解质如硅酸和碳酸等也去除到一定程度，剩余含盐量在l.Omg/L以下。25°C时，水的电阳.率为1.0~10xl06Qcmo④高纯水：亦称超纯水。水中的导电介质几乎全部去除，阳水中胶体微粒、微生物、溶解气体利有机物等亦已去除到最低的程度。在使用Z前，还需进行终端处理以确保水的高纯度。剩余含盐量在O.lmg/L以下。25°C时，水的电阻率为10xl06Qcm,接近于理想纯水的电阻率（18.6xl06n-cm）o 本节分别对工业给水的预处理、软化工艺和除盐工艺进行介绍。1.工业给水的预处理进水水质预处理是工业给水处理系统的重要组成部分，是保证软化•除盐装置安全运行的必要条件。预处理包括去除悬浮物、色度、胶体、冇机物、胶体物质、微生物、余氯以及某些有害物质（如铁、镒等）。水屮杂质对软化与除盐材料（膜和树脂）的危害表现在：①悬浮物和胶体物质容易粘附在膜面上或堵塞树脂微孔道，使脱盐效率降低；②微生物、细菌容易在膜和树脂表面生长繁殖，降低设备性能；③无机离子主耍是高价离子（如铁、镒等）能与膜和树脂牢固结合，并使Z中毒，从而降低英工作性能；钙、镁离子在某些情况下能在膜血上结垢沉淀，在反渗透法中应采取调整pH值措施；④游离氯能对膜进行氧化，使树脂降解。预处理系统的选择应根据原水水质以及软化、脱盐装置所要求的进水水质指标而定，冇关膜分离装置和离子交换器对进水水质指标的要求如表24-1所示。表24・1膜分离、离子交换对主要进水水质指标的要求项目电渗析离子交换-反渗透卷式膜屮空纤维膜浊度（度）1〜3逆流再生＜2顺流再生＜5<0.5<03色度（度）—<5——污染指数SDI值<3〜5—<5<3pH值——4〜74~11水温（°C）5〜405〜455〜405〜35CODMn(mg/L)<3<2<2<2游离氯（mg/L）<0.3<0.10.2〜0」<0.1总铁(mg/L)<03<0.3<0.05<0.05镭(mg/L)<0.1<0.3——工业给水水源不同，采用的预处理方法也有所区别。1）地表水预处理地表水预处理的冃的主要是去除水中的悬浮物和胶体物质。通常采用混凝、沉淀（澄清）和过滤工艺进行水的预处理。2）地下水预处理地下水的特点是悬浮物浓度较低，但Fe”的浓度普遍较高。这种水质对于除浊处理比较简单，而除铁处理乂非常麻烦。地下水含铁是一•种普遍现象，但含铁量相茅较大，当水屮铁的浓度小于O.3mg/L时，称为无铁地下水。其预处理方法主耍取决于水中的悬浮物浓度•原水悬浮物浓度小于20mg/L吋，可岂接进行过滤。原水悬浮物浓度为20〜100mg/L吋，可总接进行混凝过滤（也称为直流混凝）。如果原水悬浮物浓度在150mg/L左右时，就需采用双层滤料过滤设备进行肓流混凝。对于含铁地下水可通过曝气除铁法进行预处理。3）自來水预处理口来水中悬浮朵质和胶体杂质含量都很少，无需再进行除浊处理。但口来水与天然水不同乙点就是含有游离性余氯,游离性余氯是造成强酸阳离子交换树脂氧化和聚酰胺反渗透膜 性能恶化的主要原因。如果水中游离性余氯较大，在离了交换软化Z前需将Z去除；特别是在距自來水厂较近时，更应十分注意。通常采用的除氯方法有化学还原法和活性炭脱氯法。化学还原法是向含有余氯的水屮投加一定虽的还原剂，使Z发生脱氯反应。常用的还原剂冇二氧化硫和亚硫酸钠。其脱氯反应如下所示：SO2+HOCI+HQt3FT+CT+sof(24-13)Nag+HOClfNa.SO,+HCl(24-14)2Na2SO.+O?—2Na2SOA(24-15)一氧化硫脱氯反应非常迅速，效果较好，但反应后水中的弱酸转变成强酸，会使水的pH值有所降低。亚硫酸钠具有较强的还原性,不仅能与次氯酸迅速反应，而几还能与水中的溶解氧发生反丿应，因此用亚硫酸钠处理白来水会起到脱氯和除氧的双重效果。活性炭的脱氯反应非常迅速，脱氯简单、经济有效，其应用较普遍。4）高硬度为高碱度水预处理常用石灰预处理与石灰一苏打预处理。这两种预处理方法也是药剂软化法的两种主要方法。3•软化工艺所谓软化即是降低水中的钙、镁离子浓度，从而降低水的硕度。F1前水的软化处理主要有药剂软化法（或沉淀软化法）、离子交换软化法、电渗析等。1）水的药剂软化法水的药剂软化法是基于溶度积原理，向原水中投加一定量的某些药剂（如石灰、苏打等）,使水中Ca?+和Mg"转变成沉淀物CaCCh和Mg（OH）2而析出，也称为沉淀软化法。常用的药剂软化法有：石灰软化法、石灰一苏打法、磷酸盐法及掩蔽剂法等。常用工艺主要由混合、絮凝、沉淀和过滤等工序组成。经药剂软化法处理后的水还会含有少量的C产和Mg2+,称为残余硕度，它仍然可产生结垢问题。水处理屮常见的某些难溶化合物的溶度积列于表24-2o表24・2某些难溶化合物的溶度积（25°C）化合物CaCO3CaSO4Ca(OH)2MgCO3Mg(OH)2溶度积4.7x10-92.5xl()d5.0x1O"64.0x1O"5&9xlO12（1）石灰软化法石灰的要成分为CaO,也称生石灰，它溶于水中牛成Ca（OH）2,即熟石灰或消石灰。石灰软化工艺小常将熟石灰配制成一定浓度的石灰乳液投加，其软化过程包括以下儿个反应:CO2+Ca(OH)2TCaCO.丄+比0(24-16)Ca(HCO})2+Ca(OH)2T2CaCO$I+2HQ(24-17)Mg(HCO>+Ca(OH)2->CaCO,/+MgC0、I+2HQ(24-18)MgCO,+Ca(OH)2tCaCO.I(24-19) 在上述反应中，式(24-16)最易进行，其次是熟石灰与碳酸盐硬度起化学反应，后者也是石灰软化的主要反应。由上列各式可知，去除lmolCa(HCO3)2,要消耗1molCa(OH)2;而去除lmolMg(HCO3)2，要消耗2molCa(OH)2o熟石灰虽然也能与水中非碳酸盐的镁Ji更度起反应生成Mg(OH)2,但同时乂产牛了等量的非碳酸盐的钙硬度：MgSO,+Ca(OH)2fMg(OHhI+CaSQ(24-20)MgCl2+Ca(OH)2—Mg(OH)21+CaCl2(24-21)所以，单纯的石灰软化主要降低碳酸盐硬度及水的碱度，而不能降低非碳酸盐硬度。通过石灰软化，还可去除水小部分铁和硅的化合物，但过量投加石灰，反而会增加水的侦度。石灰软化往往与混凝同吋进行，有利于混凝沉淀。经石灰软化处理后，水的剩余碳酸盐破度可降低到0.25〜0.5mmol/L,剩余碱度约0.8〜1.2mmol/L,硅化合物可去除30%〜35%,有机物可去除25%,铁残留量约0.1mg/Lo石灰是最常用的软化药剂，其价格低，来源广，很适合于原水的碳酸盐硬度较高、非碳酸盐便度较低R不要求深度软化的场合，但石灰实际投加屋应在生产实践中加以调试。石灰软化也可作为钠离子交换法的预处理，用于原水的碳酸盐硬度较高且要求深度软化的悄况。(2)石灰一苏打软化法该法是向水屮同时投加石灰和苏打(Na2CO3),以石灰降低水的碳酸盐倔度，以苏打降低水的非碳酸盐硬度。该法适用于非碳酸盐硬度高的水质，软化水的剩余峽度可降低到0.3〜0.4mmol/L。与Na2CO3冇关的化学反应表示如下：CaSOq+Na【CO、―>CaCO31-^-Nci-,SO4(24-22)CaC/2+Na》CO、、tCaCOyJ+2NaCl(24-23)MgSO4+Na2CO3TMgCO3J+Na2SO,(24-24)MgCl2+Na.CO.tMgCO31+2NaCl(24-25)MgCO.+Ca(0H)2TCaCO.I+Mg(OH)2I(24-26)(3)磷酸盐法石灰一苏打软化后，水中残余硬度能降低到CaCCh和Mg(OH)2的溶解度，但是CaCO3和Mg(OH)2的溶解度相对较人，所以在石灰一苏打软化后，水屮残余硕度仍然较大，通常采用磷酸盐软化法进一步降低硬度。软化反应式为：3CaCO、+INa.PO,tCa^PO^I+3Na2CO,(24-27)常温下(25°C)Ca3(PO4)2的溶度积为2.0x1O"29,溶解度很小，所以如果水中硬度生成磷酸盐，则残余硕度将很低，残余硕度可降至0.02〜0.4mmol/L。2)离了交换软化法离子交换法是软化和除盐的常用方法，即利用离子交换剂将水屮的Ca2Mg*转换成Na+,从而达到软化水的口的，其效果优『药剂软化法。离子交换软化系统主要根据原水水质和处理要求來选择，冃前常用的冇Na离了交换软化系统和H-Na联用离了交换脱碱软化系统。 如果原水碱度不高，软化目的只是为了降低水屮的Ca2Mg?*含量，贝『口J采用Na离子交换软化系统。单级Na离子交换软化系统出水可作为低压锅炉补给水。对于中、高压锅炉,需将两台Na离子交换器串联组成双级Na离子交换软化系统，以保证水质。单级（或双级）Na离子交换软化系统基本不能公除水中的碱度，如水中的碱度佼高，可采用H_Na联用离了交换脱碱软化系统，同时去除水屮的硬度和碱度，原水分为两部分,分别流经H、Na离子交换器，利用H离子交换器出水小的H2SO4、HC1与Na离了交换器出水中的HCO3-进行中和，中和反应产生的C02需经后续的除二氧化碳器除去。另一种同时脱碱软化系统为H-Na串联离了交换脱碱软化系统，该系统中原水分为两部分，一部分流经H离子交换器，另一部分与H离子交换器出水混合，利用H离子交换器岀水中的H2SO4>HC1屮和原水屮的HCCV，屮和反应产生的CO?通过除二氧化碳器除去，然后再经Na离子交换器除去水中剩余硕度。该方法既降低了原水的碱度和侦度，也减轻了Na离子交换器的负荷。此外还冇电渗析软化法，它基于电渗析原理，利用离了交换膜的选择透过性，在外加直流电场作用下，通过离子的迁移，在进行水的局部除盐的同时，达到软化的目的。4」徐盐工艺除盐就是减少水中溶解盐类（包括各种阳离子和阴离子）的总量。淡化水的制取加于局部除盐范畴，通常称之为咸水淡化；脱盐水、纯水和高纯水的制収则统称为水的除盐。除盐方法很多，包括蒸僻法、离子交换法、反渗透法、电渗析法和电除盐（FDD等，具屮离子交换除盐应用较普遍。1）离子交换除盐对于高温、高压锅炉以及某些电子工业用水，对水的纯度要求很高，一般要用除盐水哄至高纯水，通常采用离子交换除盐工艺。离子交换除盐乂分为复床除盐和混合床除盐。（1）复床除盐复床即H型阳离了交换器与OH型阴离了交换器串联使用的除盐系统。进水首先通过阳床，去除Ca2Mg2NQ等阳离了，出水为酸性，随后通过除二氧化碳器去除C02,最后通过阴床去除水屮的hco八so/-和CF等阴离子。复床除盐吋，如果阴床设置在阳床前,则阴树脂层中冇析出CaCOs和Mg（0H）2等沉淀物的可能，另外强酸型阳树脂抗污染能力也比阴树脂强，同时酸性条件更有利于阴树脂进行离子交换。因此，复床除盐系统中，一般阴床设置在阳床之示，同时将除二氧化碳器设置在阴床之前以减轻阴床的负荷。（2）混合床除盐复床除盐系统出水通常达不到非常纯的程度，其主要原因在丁•复床除盐系统屮的阳床出水呈强酸性，离了交换逆反应倾向比较显著，使出水中含冇一定量的NaS而采用混床除盐可以得到高纯水。混合床是把H型阳树脂和OH型阴树脂置于同一台交换器屮，相当于许多个H型离了交换器和0H型离子交换器交错分布的多级复床除盐系统。混合床除盐系统屮的H型阳树脂交换下来的OH型阴树脂交换下来的OHFJ及吋生成水，从而基本上消除了逆反应的影响。为充分发挥各种交换器的特点，可以根据原水水质及出水耍求，将阳离子交换器、阴离子交换器和混床式离子交换器等组成各种交换系统。2）反渗透除盐反渗透是利用溶质不能透过半透膜的性质，采用高于溶液渗透压的压力将溶质和水分离的工艺。反渗透膜的孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物和有机物等。高压型反渗透系统除盐率一般为98%〜99%,可满足电子工业和超高压锅炉补给水的水质要求。 反渗透除盐系统一般山预处理、反渗透和终端处理三部分组成。下图是典型的反渗透除盐工艺系统。原水纯水预处理反渗透终端处理图24-10反渗透除盐工艺系统还冇将反渗透、离了交换及超滤组合而成的组合除盐工艺系统（如下图所示），用于纯水的制备。图24-11反渗透、离子交换及超滤组合除盐工艺系统原水纯水该处理工艺的预处理是指混凝、沉淀、过滤及调整pH值。反渗透主要用于去除水中的离子、微粒和微牛物的人部分，然后再由离子交换复床及混合床完全去除水屮的残留离子。由于该系统采用了反渗透预脱盐，人人减轻了离了交换的负荷。考虑到来自树脂木身的溶解物、碎粒及细菌的繁殖，在终端处理部分设冇紫外线灭菌器与超滤装置。因此整个组介除盐系统的可靠性高，完全可以满足电子工业对超纯水的水质要求。3）电渗析除盐电渗析装迸的主体是离子交换膜，离子交换膜对电解质离子具有选择透过性：阳离子交换膜只能透过阳离子，阴离子交换膜只能透过阴离子。在外加电场作用下，水中的阴阳离子作定向迁移以达到除盐淡化的忖的。电渗析技术可单独组成简单的除盐装置，也可与离了交换联合组成适应范围更广的除盐系统，如原水含盐最较高或为苦咸水时，可采用图24-12所示的工艺系统制取除盐水、高纯水。原水一>预处理—>电渗析—►离子交换一A纯水图24-12电渗析与离子交换组合除盐工艺系统4）电除盐电除盐技术是20世纪80年代以來逐渐兴起的净水新技术,主要用于代替传统的离子交换混合树脂床，生产去离了水。与离了交换不同，电除盐不会因为补充树脂或化学再生而停机，出水水质稳定。电除盐技术是将电渗析和离子交换技术相结合。即将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜Z间形成电除盐单元，同时在单元两边设置阴、阳电极，在直流电作用下，将离了从其给水（通常是反渗透纯水）屮进一步清除。该技术可以在低能耗的条件卜•去除溶解盐，生产出高质量的除盐水。生产中，通常把电除盐与反渗透及其它的净化装置结合在一起，去除水中离了。电除盐组件可持续地生产超纯水，电阻率高达18.2MQcmo既可以连续运行，也可以间砍运行。 243几种工业废水处理工艺系统24.3.1啤酒废水处理工艺系统1.啤酒废水的來源及污染特征啤酒牛产通常以大麦和人米为原料，辅以啤酒花和鲜酵母，经较长时间的发酵酿造而成。啤酒废水主要来自制麦、糖化、发酵和灌装等生产过程。啤酒废水的有机物浓度高，主要含冇淀粉、糖类、果胶、啤酒花、酵母残渣、蛋白质和纤维索等冇机物，还含冇一些残渣和少量无机盐类。不同生产车间排出的废水水质冇很大差异。制麦车间排出的废水主要是大麦洗涤水和浸渍液，在麦粒浸泡过程屮，大麦屮的可溶性物质如多糖、蔗糖、葡萄糖、果胶、矿物质盐、外皮的蛋口肮和纤维素等将溶解于水中。这些可溶性物质约占麦粒重量的0.5〜1.5%,其中2/3为冇机物。大麦浸渍废水的颜色较深，呈黄褐色。糖化、发酵和灌装车间排出的废水主要含有各种糊类、氨基酸、醇、维生素、酵母、啤酒花、纤维素及麦糟等。由于生产技术及管理水平的差片，各厂排出的啤洒废水水质也不同，一•般啤酒厂的混合废水水质如下表所示:表24・3啤酒废水主要污染指标（单位：mg/L,pH值、水温除外）CODbdo5ssTNTP碱度（以CaCCh计）pH水温（°C）1000-2500700-1500300-60025〜855〜7400〜4505〜616-30啤酒废水的特点主要有：①无毒无害，BDO5/COD值高（一般在50%以上），可生化性较好，属中等浓度有机废水；②啤酒生产过程中各工序通常间歇排水，且COD及pH值波动人，水量不均，一-般不宜分质处理，而宜混合后共同处理；③废水量大，各企业的生产用水量与排水量相关较大，每生产1吨啤酒的耗水量一般为15〜25n?,外排的废水量为12〜20m»啤酒废水本身并无毒性，但英中含冇大虽可生物降解的冇机物质，若直接排入水体，要消耗水屮的人量溶解氧，造成水体缺氧，导致牛•物鱼类死亡，破坏水体生态平衡；另外废水通常还含启大最氮磷营养物质，会导致水体富营养化，恶化水质。若肓接排入城市排水管网,进入污水处理厂后将对处理设施产生严重的冲击。2.啤酒废水处理工艺系统啤酒废水的主要特点Z—是可牛化性较好，非常有利于住化处理。对啤酒废水的处理常常采用以生化处理为主、生化与物化相结合的处理工艺。生化处理包括了各种好氧法和厌氧法，在自然条件允许的地方，也冇采川稳定塘和土地处理的。由于啤酒废水无毒无害，啤酒废水生物处理过程中产生的污泥可用于生产肥料。山于啤酒废水有机物含量高，采用好氧法为主体工艺进行处理吋，-•般需采用二级好氧生物处理（如图24・13所示）才能达到排放标准。因此釆用单纯的好氧处理时，存在曝气能耗过高，不能充分利用废水中的有效能源的缺点。啤酒废水一>格栅->调节池->初沉池->一级好氧处理->二级好氧处理一>沉淀-►出水图24-13啤酒废水二级好氧处理工艺系统近几十年来，厌氧生物处理技术以其耗能低、可产生生物能、对中高浓度有机废水处理效果好等优点，在啤酒废水处理中的应用口益广泛。特别是UASB、EGSB和IC反应器的 开发和应用，使啤酒废水处理设施的建设费用和运行费用人幅降低，已成为啤酒废处理的重要处理技术。因厌氧处理的出水COD—般较高（200〜500mg/L）,因此处理啤洒废水时，厌氧反应器通常作为第一级处理，后而尚需加一级好氧生物处理，有时甚至再增加一级过滤等物化处理措施，以使出水满足排放要求。图24・14为啤酒废水厌氧■好氧处理的工艺系统。啤酒废水一＞格栅一》调节池一＞初沉池一＞厌氧处理-＞好氧处理一＞沉淀-►出水图24-14啤酒废水厌氧-好氧处理工艺系统后接的好氧处理常采用的方法有A/O法、接触氧化法、气捉式好氧处理等。如上海某酿酒公司采用以IC反应器和好氧气提反应器（CIRCOX）为主体的工艺处理啤酒废水，工艺流程如图24-15所示。啤酒生产废水汇集至进水井，由泵提升至旋转滤网。其出水管上设温度和pH值在线测定仪，当温度和pH值的测定值满足控制要求时，废水就进入缓冲池，否则排至应急池。缓冲池内设有淹没式搅拌机，使废水均质并防止污泥沉淀。废水再rfl泵提升至预酸化池，在其屮使有机物部分降解为挥发性脂肪酸，并可在其屮调节营养比例和pH值。然后，废水由泵送入IC反应器，经过厌氧反应后进入CIRCOX反应器，出水流至斜板沉淀池，加入高分子絮凝剂以提高沉淀效果。污泥用泵送至污泥脱水系统，出水部分回用，其余排放。其出水COD和BOD5分别达到75mg/L和30mg/L＜＞图24-16是武汉某啤酒废水的处理工艺流程，其主体处理设施为UASB和氧化沟，当出水SS过高或需要处理水回用时，二沉池出水可经过滤罐进一步处理。啤酒废水图24-16啤酒废水的UASB-氧化沟处理工艺流程如厌氧牛物处理的出水町排入城市排水系统与城市污水合并处理，则后续可不必再加好氧生物处理设备。如某啤酒厂地处市区，并且下游设有城市污水处理厂，因此啤酒厂仅进行一级厌氧生物处理，处理后的废水达到排入城市下水管道的水质标准（COD小于500mg/L） 即町。其处理工艺系统如图24-17所示。 啤酒废水出水排入城市污水管道污泥利用图24-17啤酒废水的一级厌氧处理工艺流程用以啤洒废水治理的工艺还有水解酸化-SBRI艺、CASS工艺等，但目前的发展趋势仍是采用厌氧•好氧工艺。因为该工艺处理啤酒废水时具有许多优点：①人部分有机物的去除在厌氧反应器内完成，人人节省了由于供氧而引起的电耗;②新型厌氧反应器，如UASB、IC和EGSB反应器的污泥浓度高，容积负荷比好氧反应器高得多，节省了占地面积和基建费用；③厌氧反应器的污泥龄长，排泥屋少且较稳定，降低了污泥处理费用；④厌氧处理可产生大量的沼气，回收了生物能。含汕及石汕化工废水处理工艺系统含油及石油化工废水的来源与污染特征含油废水来源很广，凡是直接与油接触过的水都含冇油类。含油废水主要来源于石油化工、钢铁、焦化和机械加工等行业。含汕废水的含汕最及其特征因行业种类、生产工艺流程、设备和操作条件等不同而和差较大。废水中所含油类，除重焦油的比重可达1.1以上外，其余的比重都小于k本节重点介绍含汕比重小于1的含汕废水处理。汕类在水中的存在形式可分为浮汕、分散汕、乳化汕和溶解汕4类。①浮油油珠粒径一般大于100Rm,易浮于水面形成油膜或油层。②分散油油珠粒径一般为10〜100pm,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。③乳化油油珠粒径小于10pm,—般为0.1〜10屮m往往因水中含有表面活性剂而成为稳定的乳化液。④溶解汕汕珠粒径比乳化汕还小，有的可小到儿rnn,是溶于水的汕微粒。石油化工废水具有以下特点：①废水量大。除了在生产过程中所产生的废水外，还有冷却水及其它用水。国外年产35万吨乙烯及其衍牛物的工厂每天排出的废水量为1.6xl04m3o②废水组分复朵。石油化工产站种类繁多，反应过程和单元操作复朵，废水性质复杂多变。③有机物特别是坯类及其衍生物含量高，废水COD和BOD高。④由于生产中使用多种金属催化剂，废水中含有多种重金属。油类对坏境的污染主耍表现在对生态系统及口然环境（土壤、水体）的严重影响。浮油流入水体可在表而形成汕膜，阻碍人气复氧，断绝水体氧的来源；流入水中的乳化汕和溶解油在好氧微生物的分解过程中消耗水中的溶解氧，使水体形成缺氧状态，影响鱼类和水生生物的生长繁殖。含油废水流到土壤也会在土壤中形成油膜，便空气难于透入，阻碍土壤微生物的增殖，破坏团粒结构。含油废水排入城市排水管道，对排水设备和城市污水处理厂都会造成影响，流入到牛物处理构筑物的混合污水的含汕浓度通常不能大于30~50mg/L,否则将影响活性污泥和生物膜的正常代谢过程。24.3.2含油及石油化工废水的处理工艺系统含油废水的处理方法较多，一般采用重力分离法去除浮油和重油，采用气浮法、电解法、混凝沉淀法等去除乳化汕。含汕废水的一般处理工艺系统如F图所示。 含油废水图24-18含油废水的一般处理工艺系统由于含油废水中所含油类的种类、浓度和特性不同，处理要求也不尽相同，处理方法和流程也随之而界。因此上述流程应根据含油废水性质、含量、处理要求、工艺条件及其它因索进行取舍和组合。如不含乳化汕的废水，就不必先破乳。若经隔汕就已达到处理耍求，也无需再经气浮与过滤处理。如果所含汕类黏度不人，采用超滤即可达到处理的要求。含汕及石油化工废水基木上是冇机废水，如不考虑废水回用，也可在破乳和隔油后与厂区的其它污水混合，采用常规的生化处理进一步处理（如图24-19）o无油废水含油废水出水—i_污泥处—I—图24-19混合含油废水的处理工艺系统排泥1.破乳工艺微细的汕珠分散于水中，形成水■汕乳化液。在一般情况下，水■汕乳化液屮往往存在乳化剂，常见的乳化剂是一些表面活性物质，如皂类和高分子物质等。这些表面活性物质使乳化液趋于稳定状态。釆用洗涤剂清洗受油污染的机械零件，以及冲洗油罐千等都会产生乳化油废水。有些乳化油是由于含油（可浮油）废水排入排水管后与另外一些含有乳化剂的废水相混合后而形成的，水流的流动及搅拌更促进了油水的进一步乳化。如果在含油废水产生的地点立即用隔汕池进行汕水分离，就可以避免汕分的进一步乳化，既可以就地冋收汕品，又降低了含汕废水的处理费用。就地隔汕后，废水屮仍可能含有一些乳化汕，可就地破乳，因为废水的成分比较单纯，就地破乳往往比较容易收到较好的效果。由于乳化液的油珠极细，其表面的一层界膜常带有电荷，在油珠外围形成双电层，使油珠相互排斥，极难聚结。因此，要使汕水分离，百先要破坏汕珠的界膜，使汕珠相互接近并聚集成人滴汕珠，从而浮升于水而，这种处理方法就叫破乳。常见的破乳方法有药剂法、超滤法、电场法和离心法等。国内采用药剂法较普遍，超滤法也已使用，而电场法尚处于试验阶段。（1）药剂法破乳向废水屮投加破乳剂，破坏汕珠的表面界膜，压缩双电层，使汕珠聚集变大而与水分开,称为药剂破乳。药剂破乳乂分为盐析法、凝聚法、盐析•凝聚混合法和酸化法等。1）盐析■凝聚混合法破乳是盐析与凝聚法的结合，即先向含油废水中投加少量的盐类电解质，破坏乳化液汕珠的表血界膜及双电层结构，使乳化汕珠初步脱稳：再加入少最的凝聚剂，利用絮凝物质的架桥作用，使微粒油珠结合成聚合体而分离。常用的絮凝剂有明矶、聚合氯化铝、活化硅胶、聚丙烯酰胺、硫酸亚铁、三氯化铁和镁矶土等。该法析出油质好, 便于再生利用。2）酸化法破乳酸化法就是往乳化液废水屮加入酸，使乳化液中的脂肪酸皂转化为不溶于水的脂肪酸而分离出來。酸的投加量以使pH值降到2以下为立。待分离油后，再用石灰乳中和，使废水pH值达到6〜8。（2）超滤法破乳超滤法是一种物理破乳法,它利用超滤膜孔径比汕珠粒径小的特点，当乳化汕废水通过超滤膜过滤器吋，只允许水通过，而将比膜孔径大的油粒阻拦，从而达到油水分离的冃的。（3）电场法破乳利川电场力对乳化液颗粒的吸引力或排斥作用，使微细汕粒在运动中互相碰撞，破坏具表而界膜及双电层结构，使微细汕粒聚结成较人的汕粒浮升于水面，达到汕水分层的目的。电场可采用交流、直流或脉冲电源。（4）离心法破乳借助于离心机械所产生的离心力，将油水分离，称为离心破乳。离心破乳采川的离心机有卧式和立式两种。在离心力的作用下,水相从离心机的外层排出,汕相从离心机中部排出。离心机结构比较复杂，在国内应用并不普遍。乳化油经破乳除油后，一般尚需进一步处理。1.隔汕T艺隔油工艺是利用油、水、渣的密度差对含油废水进行重力分离，主要用于去除浮油或破乳后的乳化油。用于隔油处理的隔油设备可单独设置，也可附设在沉淀池内。常用的隔油设备是隔汕池，它利用汕比水轻的特性，将汕分离于水而并撇除，比水重的固体颗粒沉至池底而被排除。（1）隔油池目前常用的有平流隔油池和斜板隔油池。1）平流隔油池平流隔汕池能去除的最小汕珠粒径一般为100〜150pn,汕珠的最人上浮速度不高于0.9mm/s,水力停留时间1.5〜2.5h,水平流速2〜5mm/s。由于操作维护简便，在我国使用较为广泛，缺点是占地面积较大。图24・20为平流式隔油池示意图。废水从池的一端流入池内，从另一端流出。由于废水在隔汕池屮的流速降低，比重小于1.0而粒径较人的汕珠上浮到水面，比重人于1.0的杂质沉于池底。在出水一侧的水而上设集油管。集油管一般用直径为200〜300mm的钢管制成，沿其长度在管壁的一侧开冇切口，集油管可以绕轴线转动。平时切口在水面上，当水面浮油达到一定厚度时，转动集汕管，使切口浸入水面汕层之下，汕进入管内，再流到池外。刮油刮泥机山钢丝绳或链条牵弓I，移动速度不大于lm/min。刮集到池前部污泥斗中的沉渣通过排泥管适时排出。排泥管直径不小于200mm,管端可安压力水管进行冲洗。池底应有坡向污泥斗的0.01〜0.02的坡度，污泥斗倾角宜为60°o为了防火、防雨和保温，隔油池宜设非燃料材料制成的盖板。在寒冷地区集油管及油层内宜设加热设施。因刮泥刮油机跨度规格的限制，隔汕池每个格间的宽度一般为2.0m.2.5m.3.0m、4.5m和6.0m。采用人工消除浮油时，毎个格间的宽度不宜超过6.0m。 出水进水进水闸排泥阀刮汕刮泥机集汕管排泥管进水孔I-1剖面配水椚图24-20平流式隔油池隔油池的计算常用两种方法。a.按油粒上浮速度计算法根据汕粒的设计上浮速度，按下列公式求隔汕池表而而积A=a^~(24-28)U式中A——隔油池表面积，m2；Q—废水设计流量，n?/h；u—一油珠的设计上浮速度，m/h；a一一对隔油池表面积的修正系数，该值与池容积利用率和水流紊动状况冇关。表24-4所列举的是a值与速度比viu的关系5为水平流速)。表24-4a值与速度比v/u的关系vlu20151063a1.741.641.441.371.28设计上浮速度"值，通过废水静浮试验确定。按试验数据绘制油水分离效率与上浮速度(24-29)(24-30)Z间的关系曲线，然后再根据应达到的效率选定设计u值。此外，"值也可以根据修正的斯笃克斯公式求定：18“0式中“——静止水中，总径为d的油珠的上浮速度，cm/s；pH->Po分别为水与汕珠的密度，g/cm3；d可上浮最小油珠的粒径，cm；“——水的绝对粘滞性系数，Pas；g重力加速度，cm/s2,P—考虑废水悬浮物引起的颗粒碰撞的阻力系数，其值可按下式计算4xl04+0.8S2/4x104+52式中ZS为废水中悬浮物浓度。0值可取0.95o(P——废水油珠非圆形的修止系数，一般取防1.0。隔油池的过水断而而积应为：V式中Ac——隔油池的过水断面面积，m2；(24-31) v废水在隔油池中的水平流速,m/ho隔油池每个格间的冇效水深和池宽比（加方），宜取为0.3〜0.5。冇效水深一般为1〜2.5m。隔汕池的长度厶应为：L=a-h（24-32）丿隔油池每个格间的长宽比（厶仏），不宜小于4.0。b.按废水的停留时间计算法隔汕池的总容积W为：W=QT（24-33）式中Q——隔油池设计流量，m7h；T—废水在隔油池内的设计停留时间，h。隔汕池的过水断面凡•为：—3.6v式中v废水在隔油池中的水平流速（mm/s）。隔油池格间数〃为：b•h式中b——隔油池每个格间的宽度（m）；h——隔汕池T作水深（ni）。按规定，隔油池的格间数不得少于2。隔油池的有效长度厶为：L=3.6W隔油池建筑高度H为：H=h+H式中F超高，一般不小于0.4m。出水管波纹斜板集油管布水板//进水管图24-21斜板隔油池-穿空墙(24-34)(24-35)(24-36)(24-37)2）斜板隔汕池斜板隔油池的构造如图24-21所示。这种隔油池采用波纹形斜板，板间距宜采用20〜40mm,倾介不应小于45。。废水沿板面向下流动，从出水堰排出。水中油珠沿板的下表面向上流动，用集汕管收集排出。水屮悬浮物沉降到斜板上表面，滑下落入池底部经排泥管排出。实践表明，这种隔油池油水分离效率较高，能够去除粒径不小于80pm的油珠，表血水力负荷宜为0.6~0.8m3/（m2h）,停留时间不大于30min,占地面积小。我国一些新建的含汕 废水处理站多采用斜板隔汕池。斜板材料应耐腐蚀、不沾汕和光洁度好，i般由聚酯玻璃制成。池内应设清洗斜板的设施。3）小型隔油池用于处理小水量的含汕废水，有多种池型，图24・22常用于公共食堂、汽车库及其他含有少量汕脂的废水处理。这种形式已有标准图（S217・8・6）。池内水流流速一般为0.002〜0.01m/s,食用油废水一般不大于0.005m/s,停留吋间为0.5-1.Omin,废油和沉淀物清除周期一般为5〜7d。盖板图24-22小型隔油池（一）图24・24撇油管图24-23小型隔汕池（二）图24-23常川于处理含少量汕脂的废水，废水经隔汕后，再经焦炭过滤器进一步除汕。池内水流流速0.002〜0.01m/s,停留时间2〜lOmin,排汕周期5〜7d。隔汕池内一般设有撇汕管（图24-24）或浮子撇油器（图24-25）排除废油。（2）污油回收隔油池内的撇油装置，将浮油收集到集油坑内，一•般含油率为40%〜50%。为提高污油的浓度，便于回收利用，可用带式除油机或脱水罐进一步进行油水分离。1）带式除汕机带式除汕机是清出浮汕的常用机械。利用亲汕、憎水性材料制成吸汕带，浮汕吸附在其表面上，被带出水面而被刮除。吸油材料可釆用胶皮、毛毡及其它织物等。带式除油机按安装方式冇立式、卧式和倾斜式3种。图24・26所示为倾斜式钢带除油机的构造。该机浸入污汕深度为100mm,最大倾角为40°o图24-26倾斜式钢带除油机 2)脱水罐可分为立式和卧式两人类，常用立式。罐底设蒸汽盘管来加热废水进行脱水。温度20〜80°C左右，当温度为80〜90°C以上时，油的氧化速度会变快，使油变质。通常将含油率为40%〜50%的污油数日脱水后，污油含油率可提高到90%以上。1.气浮工艺普通隔油池难以分离的细小油珠，可由气浮法去除。加压溶气气浮是最常用的一种油水分离的气浮技术。这种技术处理效率高，操作简便。为进一步提高气浮效果，一般可采用投加混凝剂、助凝剂和英它药剂等措施。加压溶气气浮按加压情况不同分为全部进水、部分进水和部分回流水加压等三种加压溶气气浮。一般认为，部分进水加压和部分回流水加压流程优于全部进水加压流程。在前两种流程小加压水量通常只占总处理水量的30%〜50%,可以节省电耗，并使在水屮形成的微细气泡得到充分应用；在混凝气浮吋，能充分利用混凝剂，减少投药量，使絮凝体不遭破坏。气浮系统主要由溶气罐和气浮池构成。(1)溶气罐常用的有两种形式，一种为空罐，另一种在罐内设有填料或隔板。询者构造简单，但容积利用系数小；后者构造较复杂，容积利用率高，水气接触好，增加了空气的溶解度。溶气罐高度与直径Z比一般为2〜4,填充式溶气罐应控制液面在填料层以下。溶气罐的压力为0.3〜0.6Mpa(—级气浮采用较小值，二级气浮采用较大值)，停留时间一般为2〜4min。空气量应根据计算决定，一般约为废水体积的6%〜11%,设计空气量应按25%过量考虑，以确保气浮效果。(2)气浮池气浮池水力停附时间一般为30〜50min,表面负荷约为4-10m3/(m2h)o气浮池冇矩形、圆形两种。矩形气浮池水平流速为4~10mn)/s,T作水深采用1.5〜2.5m,长宽比不小于3,宽深比不小于0.3。一般设有刮渣机，刮板速度约为0.3〜l.lm/min。部分进水加压气浮只将部分废水加压溶气，然后同未加压的废水在气浮池混合，利用溶气水所产生的气泡分离全部废水屮的污染物质。采用这种方法可缩小加压系统的体积，降低动力费用，但当投加絮凝剂时，絮凝体容易打碎，从而影响净化效果。全部加压气浮中全部废水都需加压溶气，故加压设备和溶气罐较大，能耗也较大，而「L混凝形成的絮体容易破碎。目前国内较多采用部分回流加压气浮(如图24-27),它将处理后的部分废水加压溶气。回流水量一般为20%〜50%。一般认为这种流程效果较好，不会打碎絮凝休，出水水质较好,加压泵及溶气罐容量和能耗也较小，但气浮池的体积要相应增人。污水混凝剂减压阀浮选池处理水气浮罐空气图24-27部分回流加压气浮流程2.吸附工艺吸附法是利用亲汕性材料吸附水屮的汕，最常用的吸附材料是活性炭，它具有良好的吸油性能，可吸附废水中的分散油、乳化油和溶解油。由于活性炭价格较贵，吸附容量冇限,再生也较困难，因此一般只用作低浓度含油废水处理或深度处理。吸附树脂是近年来发展起來的一种新型有机吸附材料，吸附性能良好，易于再牛重复利用，有可能取代活性炭。此外,煤炭、吸汕毡、陶粒、石英砂和碎核桃壳等也具有吸汕性能，町川作吸附材料。吸附材料吸汕饱和麻，冇的可再生重复利用，有的可肓接用作燃料。3.粗粒化工艺 粗粒化（亦称聚结）是使含油废水通过一种填有粗粒化材料的装置，使废水中的微细油珠聚结成汕膜，达到汕水分离的目的。此法可适用于处理分散汕和乳化汕。粗粒化选用的材料，应具有良好的亲汕疏水性能。当含汕废水通过这类材料时，微细汕珠便吸附在其表面上,经过不断碰撞，油珠逐渐聚结扩大而形成油膜。最后在重力和水流推力下，脱离材料表面而浮升于水面。粗粒化材料分为无机和有机两类。外形可做成粒状、纤维状、管状或胶结状。聚丙烯、无烟煤、陶粒和石英砂等均可用粗粒化材料。粗粒化除汕装置具有体积小、效率高、结构简单、不需加药、投资省等优点。缺点是填料容易堵塞，从而降低除汕效率。1.膜过滤工艺膜过滤除油是利川微孔膜拦截油粒，它主要川于去除乳化油和溶解油。滤膜可分为超滤膜、反渗透膜和混合滤膜。滤膜孔径比乳化汕粒径要小得多，在受压情况卜•含汕废水中的汕粒无法通过滤膜被截留下来。膜过滤法工艺流程比较简单，处理效果很好，出水一般不带冇油，但大规模废水处理设备投资大，而且过滤器容易堵塞。2.生化处理工艺含油及石油化工废水基本上是有机废水，在经过隔油及气浮处理后，可进一步采用生化法去除废水屮的有机污染物。我国目前的含汕及石汕化工废水的生化处理装置，仍以活性污泥法处理为主。常用的冇分建式活性污泥法、氧化沟、A/0法、二段好氧工艺和纯氧曝气等。24.3.3纺织印染废水处理工艺系统1•纺织印染废水的来源与污染特征纺织印染废水是各类纺织印染企业牛产过程中（包括对纺织材料的前处理、染色、印花和后整理过程）排放的各种废水混合后的总称。纺织卬染废水总体上属于含有一定色度、含冇一定量难生物降解物质的冇机废水，其中所含的颜色及污染物主要rtr天然冇机物质（天然纤维所含的蜡质、胶质、半纤维索、汕脂等）及人工合成有机物质（染料、助剂、浆料等）构成。不同的纺织印染产站，山于产站纤维种类和加工工艺不同，纺织印染废水的pH值、颜色及各污染物含量存在差异，产生的废水量也不相同。据统计，我国各类纺织印染产品的废水量约为用水量的78%~85%。纺织印染废水的共性特点主要为以下几方面：①水量大、冇机污染物含量高、色度深、碱性和pH值变化人、水质变化剧烈；②废水BOD5/COD值低，一般在20%左右，可生化性差，因此需采取措施，使BOD5/COD值提高，以利于进行主化处理；③纺织印染废水屮的碱性废水，其pH值N12,因此必须进行碱回收预处理，并投酸中和后再进入调节池，与其他的印染废水一起处理；④印染废水的另一个特点是色度高，盂进行脱色处理。表24・5某些纺织印染厂的全厂混合废水水质企业类熨pH色度筑总珞（度）CODbod5硫化物TSSS酚印染全能厂9〜10300〜400600-800150-2000.7-1.0900-1200100-1200.050.040.2-03染色卡其厂10〜11400〜45060015020〜301800-2000150〜2000.020.010.005印染人棉厂6.5-850012003002〜325005000.040」50」灯芯绒厂9〜10500〜600500〜600200〜3004〜61800〜20001500.020.50.5织袜厂8〜9150〜200500〜600150〜2004〜6120060〜800.30.020」 按废水屮所含主要天然有机物的不同，纺织印染废水可分为4类：毛纺工业染色废水、棉纺工业染色废水、丝绸工业染色废水和麻纺工业染色废水。由于印染厂所川纤维材料、染料、浆料的不同，其产生的卬染废水水质差界很大。表24・5列出了一些有代表性的纺织印染厂的全厂混合废水的水质。2.纺织印染废水的处理工艺系统我国自20世纪70年代开始了纺织印染废水治理的科研和生产性试验，主要以好氧生物处理为主。但由于不同比例混纺织物数址的增加，纺织卬染废水水质及可生物降解性能不断变化，因此乂开发出以厌氧水解一好氧牛物治理技术为主的治理工艺。由于纺织印染废水中含有一定虽:难生物降解物质，釆用厌氧水解酸化处理工艺作为好氧纶物处理工艺的预处理,可将难生物降解物质变为较易降解物质，将人分子物质变为小分了物质，既侑一定去除率又可改善废水的可生物降解性。但是随着难生物降解物质浓度的增加，以及环境质量标准不断提高，单纯的生物处理难以实现达标排放要求，且经生物处理示废水屮有机物浓度并不很高,再采用物理化学方法继续处理即可满足达标排放要求。这种以牛物处理为主，再辅于物理化学处理技术的综合治理技术，是2001年发布的“印染行业废水污染防治技术政策(环发[2001]118号)”中推荐的治理工艺流程。纺织印染废水的处理方法很多，一般T艺系统为：印染废水一栅调节卜》|中和f厌氧处理T好氧处理T脱色出水生物处理图24-28纺织印染废水的一般处理工艺系统由于纤维原料与加工工艺的不同，纺织印染废水的污染物成分及浓度存在差异，因此可根据现场实验结果或参考相近水处理系统的设计参数，在上述工艺系统的基础上进行取舍组合。以下对各处理工艺进行介绍。1)调节池纺织印染厂由于其特冇的生产过程，造成废水排放的间断性和多变性。为了保证处理设备的正常运行，在废水进入处理设备之前，必须预先进行调节。将不同时间排岀的废水，贮存在同一•水池内，并通过机械或空气的搅拌达到出水均匀的目的，此种水池称为调节池，此外，调节池尚有预沉淀、预曝气、降温和贮存临时事故排水的功能。调节池的构造形式和容最人小，应根据废水水质和水最变化情况及处理工艺的要求确定。如仅调节水量，用一般水池即可。如兼有调节水质的要求，可辅以搅拌混合。采川空气搅拌的调节池一般为矩形，空气用量为1.5〜3n?/(n?・h)。采用机械搅拌的调节池一般为圆形,搅拌机转速为15r/min左右，调节池冇效水深一般为3.0〜5・0m。调节池冇效容积的确定分停留时间法和累积Illi线法两种。累积Illi线法是根据废水水量的H变化Illi线，应用累积Illi线计算均匀出水时，调节池的最小容积。停留时间法是应用授普遍的方法，首先需要确定合适的停留时间。当缺乏水质水量变化资料时，停留时间可凭经验选取，纺织印染废水的停留时间一般为48h。采用停留时间法的调节池容积按下式计算：V=QT(24-38)式中V.—调节池有效容积，m3；0——平均进水流量，m3/h； T—停留时间，ho2)泡沫分离工艺纺织印染废水含有大量的洗涤剂，浓度一般为60〜90mg/L。牛物处理法通常对洗涤剂无效，而洗涤剂对氧的转移，微生物对有机物吸收都有严重影响，并增加混凝剂用量。此外,洗涤剂引起的人量泡沫不仅使运行管理困难，而且述影响环境卫生。纺织卬染废水处理前,最好预先去除废水屮所含洗涤剂。洗涤剂去除方法有泡沫分离法、生物硝化法、活性炭吸附法、氧化分解法和离子交换法等。其中泡沫分离法有良好的去除效果，设备简单，管理方便,成本低，是常用的方法。纺织印染厂常用的洗涤剂如ABS(烷基苯磺酸盐)是二亲分子，易在水面形成一•层表血膜。泡沫分离法就是向废水屮鼓入空气，利用生成的人量气泡，将废水屮的洗涤剂集屮在气泡表面，随气泡浮升至水面形成泡沫层，从而被去除。图24・29所示为泡沫分离工艺的全流程。根据水质和处理要求的不同，可以适当组合。如原废水中的悬浮物含量较少，可不设沉淀或过滤器。收集的浓缩液符合回用要求，可省去浓缩液处理器。否则浓缩液可川喷射泵喷入燃烧器内与热空气接触燃烧，或川活性炭吸附,并在炭的饱和再生中燃烧掉。图24-29泡沫分压缩空气印染废水在纺织印染废水屮含有的有机胶体微粒、呈乳浊状的各种汕脂类杂质、细小纤维和疏水性合成纤维的纤毛等也可采用气浮法去除，目前主要采用加压溶气气浮工艺。2)中和工艺纺织卬染废水多呈碱性，pH值一般为9〜12,故常需进行中和处理。中和处理到达所需的pH值取决于后续处理采用的方法。対于牛物处理法，pH值应调节到10以2対化学混凝法，pH值取决于混凝剂的等电点和排放标准。在纺织印染废水处理中，中和法一般仅起调节废水的pH值，并不能去除废水屮其他污染物质。对含有硫化染料的废水，还会禅放出硫化氢气体，因此中和工艺一般不单独采用，往往是与其他处理法配合使用。加酸中和法是处理碱性纺织卬染废水常用的方法。常用的酸中和剂有工业硫酸和盐酸。其中工业硫酸价格较低，应用较多。纺织印染废水中的碱性物质主要冇NaOH、Na2CO3和Na2S等,它们与H2SO4反应如F:INaOH+H2SO4tNa2SO4+2H2O(24-39)Na2CO3+H2SO4tNa2SO4+HQ+CO.T(24-40)Na2S-^H2SO4+砂匸(24-41)加酸中和一般不产牛沉渣，不必设置沉淀池。此外，纺织卬染废水中和法还有酸碱废水中和法和烟道气中和法等。酸碱屮和法适用于厂内既冇碱性废水又冇酸性废水的悄况。烟道气中和法是利川烟道气中含冇的CO2、SO2和H2S等酸性气体屮和纺织印染废水屮的碱性物质，该法既可降低纺织印染废水的pH值，乂 除去烟气中的灰尘，以废治废。4）生物处理工艺实践证明，在纺织印染废水处理中，采用生物处理工艺的去除效果稳定。通常采用厌氧水解酸化一好氧处理工艺，厌氧预处理只利用了丿犬氧处理过程的水解酸化过程，主耍起到降解部分有机物并改善废水可生物降解性的作用。而完全厌氧处理（如UASB）主要用于处理较高浓度的洗毛废水、脱胶废水等。纺织卬染废水的厌氧水解酸化过程在水解反应池内完成。一般把厌氧消化过程分为四个阶段：①水解阶段；②产酸阶段；③同型产氢产乙酸阶段；④产甲烷阶段。而水解反应池把反应过程控制在前面的水解与产酸两个阶段。在水解阶段，可使固体有机物质降解为溶解性有机物，人分了有机物质降解为小分了物质。在产酸阶段，碳水化合物等有机物降解为有机酸，主要是乙酸、丁酸和内酸等。水解和酸化反应进行得相对较快，一般难于将它们分开,此阶段的主要微生物是水解•产酸菌。卬染废水经过水解反应池后可以提高其可生化性能，降低污水的pH值，减少污泥产量，为后续好氧生物处理创造冇利条件。市于纺织印染废水屈难降解废水，因此所需水解酸化时间较长，如碱性纺织印染废水的水力停留时间一般需在10h以上。水解反应池的有效容积一般按有机负荷或水力停留吋间进行计算：丫=匹（24-42）qV=^-（24-43）24式中V-—反应池冇效容积，m?；Q——废水流最，m3/d；q容积负荷，kgCOD/（m3d）；T—水力停留时间，一般取6~10h；So——进水有机物浓度，kgCOD/m"可kgBOD5/m3o纺织印染废水的好氧处理常用牛物接触氧化法，主要由接触氧化池和二沉池组成。除此而外，其它的活性污泥法和生物膜法工艺也可用于纺织卬染废水的好氧处理。5）脱色工艺纺织印染废水的颜色主要由残留在废水屮的染料所造成，有些悬浮物、浆料和助剂也可能产牛颜色。纺织卬染废水经牛:物法后，随BOD和部分悬浮物的去除，色度也有一定的降低。一般情况下，生物法的脱色率较低，仅为40%〜50%。因此出水仍冇较深颜色，对排放和回用都很不利，须进一步进行脱色处理。常用的脱色法主要有混凝沉淀法、氧化法和吸附法，这些脱色法通常兼有进一步去除悬浮物及有机物的作用。（1）混凝沉淀法混凝沉淀法是水处理的一种重要方法。纺织卬染废水屮含有人量染料、助剂、浆料、洗涤剂和其他化学药剂，英中染料多数呈胶体状态，采用混凝法处理效果显著，可用于去除水中的细小分散颗粒和胶体物质，同时起到脱色作用。混凝法的脱色率较高，但因染料品种和混凝剂的不同而有很大的差别，脱色率50%-90%之间。纺织印染废水中常用的混凝剂有两类：无机盐类混凝剂和高分子混凝剂。常用的无机盐类混凝剂有硫酸铝、明矶、三氯化铁和硫酸亚铁等，常用的高分了混凝剂有碱式氯化铝和聚丙烯酰胺（PAM）。此外由于纺织卬染废水水质较差，为提高混凝效果，常常还需要投加助凝剂。影响纺织印染废水混凝效果的因素主要是水温、pH值和染料品种。纺织卬染废水的水 温一般较高，口J加速无机盐类混凝剂的水解过程，对混凝过程冇利。pH值可通过人工调节來满足。因此，染料品种成为影响混凝效果的主要因索，也是选择混凝剂的主要依据。 一般情况下，铝盐和铁盐等无机混凝剂，对以胶体或悬浮状存在于废水中的染料有良好的混凝效果。如分散染料、硫化染料等氧化后的还原染料，以及水溶性染料中分了量较大的一部分直接染料和颜料等。但对水溶性染料屮分子量较小，不易形成胶体微粒的酸性染料、活性染料、金属络合染料和部分直接染料的混凝效果较差，对阳离子染料效果也不好。此外,对水溶性非离子型的污染物，如非离了型表面活性剂、浆料，混凝效果也不理想。碱式氯化铝和PAM的混凝效果优于无机盐混凝剂。其屮碱式氯化铝已在纺织印染废水屮获得较广泛应用。PAM因价格较高，多作为助凝剂应用。(2)氧化脱色法氧化脱色法兼有脱色和去除剩余有机物两种功能，常用的氧化脱色法有氯氧化法、臭氧氧化法和光催化氧化法三种。氯氧化脱色法利用存在于纺织卬染废水中的显色有机物具有比较容易氧化的特性，应用氯或其化合物作为氧化剂，氧化显色有机物并破坏其结构，达到脱色的目的。常用的氯氧化剂有液氯、漂白粉和次氯酸钠等。氯氧化剂并不是对所有染料都有脱色效率。对于易氧化的水溶性染料如阳离了染料、偶氮染料和易氧化的水不溶性染料如硫化染料，都有良好的脱色效果。对于不易氧化的水不溶性染料如还原染料、分散染料和涂料等，脱色效果较差。氯氧化法常与混凝方法联用，以取得较好的脱色效果。氯氧化法在接触反应池内进行，接触反应时间一般为0.5〜1.5h。臭氧氧化脱色法可用于纺织印染废水处理。一般认为，染料显色是rti具发色团引起，女山乙烯基、偶氮基、氧化偶氮基、按基、亚硝基和亚乙烯基等。这些发色基团都有不饱和键,臭氧能使染料中所含的这些基团氧化分解，生成分了量较小的冇机酸醛类，使其失去发色能力。臭氧对于含水溶性染料废水，如活性、肓•接、阳离子和酸性等染料的脱色率很高；对含不溶性分散染料废水也有较好的脱色效果。但对于以细分散悬浮状存在于废水中的不溶性染料如还原、硫化染料和涂料，脱色效果较差。臭氧氧化脱色用于处理纺织印染废水时，可单独采用臭氧，但一般都与其他方法联用，如臭氧一活性炭联合处理或混凝一臭氧联合处理。臭氧氧化脱色的主要设备为混合器和反应槽，其构造与设计方法和混凝法类似，接触反应时间一般为10〜30min。光催化氧化脱色法是利用光和氧化剂联合作用吋产生的强烈氧化作用，氧化分解废水中的冇机污染物质，使废水的BOD、COD和色度大幅度下降的一种处理方法。常川的氧化剂为氯气，有效光是紫外线，紫外线对氧化剂的分解和污染物质的氧化起催化作用。以氯为氧化剂的光催化氧化反应过程如下：氯溶于水工成次氯酸，在光的作用下分解产生原子态氧[O],其性能非常活泼且具冇强烈的氧化能力。在光的促进下，原了态氧对废水中的冇机物进行急速氧化分解，使含碳有机物侑可能分解成水和CO2oC/2+比00HOCl+HCl(24-44)HOCl紫外线》HCl+[O](24-45)含碳冇机物+[O]紫外线》H2O+CO2(24-46)武汉科技学院研制的光催化氧化法已在纺织印染废水处理工程中获得应用，其基本原理是废水经过预处理和生物处理后再采用UV/DO光催化氧化技术，采用紫外线照射，使废水中剩余的有机污染物和发色基团迅速发住氧化反应，得以去除。(3)吸附脱色法常用活性炭为吸附剂，在脱色的同时进一步吸附去除残余的悬浮物质,其构筑物也称为生物活性炭池。如前所述，市于纤维原料与加工工艺的不同，纺织印染废水的污染物成分及浓度存在差杲，相应的处理工艺也有所不同。在各类纺织卬染废水中，棉印染废水治理流程较为复杂。下图是棉机织产品的废水治理典型工艺系统： 印染废水出水图24・30棉机织产品废水治理逻犁到统f排泥流程中格栅一般设置两道。调节池调节时间一般为6〜8h,其COD去除率平均8%左右。调节池一般设有预曝气，气水比为3〜5：1,预曝气一方面为防止沉淀进行搅拌，另外兼有去除部分有机污染物的作川。厌氧水解酸化池根据废水屮污染物状况，停留时间缶10h,COD去除率一般为15%〜30%,色度去除率可达40%〜70%,同时可起到消除泡沫的效果。生物接触氧化法、活性污泥法均采用鼓风曝气方式。生物接触氧化池停留时间一燉为5〜7h,COD去除率约55%〜60%,色度去除率约50%,气水比一般为（20〜25）：k活性污泥法中曝气池的停留时间通常为9〜12h,COD去除率约60%〜70%,色度去除率约50%左右。沉淀池沉淀时间通常采用1.5〜2h,主耍采用竖流沉淀型式。污泥通过浓缩池浓缩后进行机械脱水或污泥干化。混凝沉淀或混凝气浮工艺，都采用化学投药方法，投药品种多为无机聚合铝或有机聚合物。其COD去除率约为40%〜55%,色度去除率约40%〜60%。化学氧化法主要以去除色度和剩余有机污染物为主，其脱色效果优于混凝沉淀或混凝气浮工艺。当废水pH较高时，在调节池前可考虑加酸屮和措施。根据各地排放标准要求不同和处理后水质状况不同，岀水可在沉淀池后排放，也可在混凝沉淀后排放。'