第三講 工業(yè)廢水污染物、廢水凈化再生與再用、城市污水合并處理20091008 [兼容模式]

1、2009-10-22 工業(yè)廢水污染防治 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水污染物 同濟大學環(huán)境科學與工程學院 二OO三年十月 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原 則及策略 Part2 工業(yè)廢水的主要污染物與 排放標準 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水對水環(huán)境的污染： 生產資料 資源 工業(yè)生產 產 生活資料 影響生活質量 廢棄物(廢水， 廢氣，噪聲) 污染環(huán)境 影響可持續(xù)發(fā)展 造福 類 造福人類 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水對水環(huán)境的污染： 水質惡化 改變水體功能(如灌溉、水產養(yǎng)殖) 變 灌 養(yǎng) 污染飲用水源 危及人體健康 Part1 工

2、業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水的分類： 污染物性質 有機廢水 無機廢水 重金屬廢水 放射性廢水 熱污染廢水 污染物種類 含酚廢水 含丙烯晴廢水 酸性廢水 堿性廢水 含鉻廢水 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水的分類： 產生廢水工業(yè)部門 產生廢水的行業(yè) 制漿造紙工業(yè)廢水 印染工業(yè)廢水 焦化工業(yè)廢水 啤酒工業(yè)廢水 制革工業(yè)廢水 冶金工業(yè)廢水 化學工業(yè)廢水 紡織工業(yè)廢水 煤炭工業(yè)廢水 石油工業(yè)廢水 1 2009-10-22 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水的分類： 廢水來源與受污染程度 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水的特點：

3、 1. 種類繁多，治理技術遠比城市污水復雜 2. 組分復雜難用單一處理技術解決費用高 3. 污染物濃度高處理工藝復雜 4. 可能排放有害有毒污染物影響處理技術選擇 5. 廢水排放量大 6. 水質水量變化幅度大，使處理工藝復雜化 生活污水 冷卻水 洗滌廢水 工藝廢水 地表徑流(初期雨水) Part1 概 述 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水污染防治的主要原則 預防為主，防治結合 預防為主 防治結合 三大政策 誰污染，誰治理 強化環(huán)境管理，政策和法規(guī) 工業(yè)廢水的危害： Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水污染防治的主要策略 1. 積極推廣與實施清潔生產，實行

4、污染預防、工 業(yè)污染生產全過程控制，促進工業(yè)持續(xù)發(fā)展； 2. 提倡工業(yè)廢水與城市污水的合并處理 3. 調整鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的布局與產品結構，綜合防治鄉(xiāng) 鎮(zhèn)企業(yè)水污染 Part2 工業(yè)廢水的主要污染物 與排放標準 2 2009-10-22 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標準 工業(yè)廢水的主要污染物 重金屬 易降解 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標準 重金屬 通過什么途徑進入人體，是否有累積性， 以及危害（部位不同）； 有機污染物 難降解 可降解 無機污染物 N，P 氟化物 氰化物 有機氯化合物、芳香胺類化合物、有機 難降解有機物 重金屬化合物等。毒性強，化學性能穩(wěn) 定，通過食物鏈富集，三致

5、作用； 植物營養(yǎng)素 富營養(yǎng)化； 有機 病原體 熱污染 油類 放射性 懸浮物 無機 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標準 耗氧有機物 碳水化合物、蛋白質、油脂、氨基酸、 酯類、脂肪酸等； a. b. c. d. a. b. c. d. 吸附有毒物質（重金屬，有機物） 產生淤積 傷害魚鰓 影響光合作用生態(tài) 水中DO減少 水生生物代謝速率增大 增加了某些污染物的毒性 使水生生物群體發(fā)生變異 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標準 石油類 a. 形成油膜，阻止復氧自凈能力受影響 b. 魚類，鳥類死亡 c. 食用價值通過食物鏈危害人體 酸、堿和氰化物、氟化物等； 無機懸浮物 機懸浮物 無機有害

6、物 熱污染 病原體 腸道傳染病，病毒，寄生蟲。 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標準 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標準 工業(yè)廢水的排放標準 中華人民共和國環(huán)境保護法(1989) 中華人民共和國水污染防治法(1996) 中華人民共和國海洋環(huán)境保護法(1982) 質量標準 排放標準 國家標準 行業(yè)標準 地方標準 3 2009-10-22 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標準 工業(yè)廢水的排放標準 質量標準 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標準 工業(yè)廢水的排放標準 排放標準 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標準 工業(yè)廢水的排放標準 中華人民

7、共和國污水綜合排放標準 (GB8978-1996) 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準 (GB 189182002 ) 上海市污水綜合排放標準 (DB 31/1991997) 第一類污染物 第二類污染物 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標準 污染物排放總量控制 污染物排放申請登記 污染物排放許可證制度 工業(yè)廢水污染防治 廢水的凈化再生與利用 同濟大學環(huán)境科學與工程學院 2003.11 Part 1 廢水再用的意義 Part2 廢水再用的形式與再生技術 Part3 廢水再用的危害評價 Part4 費用效果分析 Part5 再生水回用的實例 4 2009-10-22

8、Part 1 廢水再用的意義 水資源 Part 1 廢水再用的意義 廣義水資源 狹義水資源 Part 1 廢水再用的意義 中國水資源 Part 1 廢水再用的意義 我國水資源開發(fā)利用的主要問題 我國水資源總量： 27000億m3，排世界第五， 人均僅2630 m3 （世界平均10240 m3 ）。 水資源短缺評價： 可利用的水資源量 實際利用量 用水發(fā)展趨勢 社會經濟可持續(xù)發(fā)展 我國水資源特點： 我國水資源特點 總量多，人均占有量少 地區(qū)分布不均勻 季節(jié)分布不均勻 河流含沙量大 水污染日益嚴重 地下水開采過量 Part 1 廢水再用的意義 我國水資源開發(fā)利用的主要問題 水資源不豐富，可利用資源

9、量少 水資源量不豐富 污染嚴重，使可利用資源少 廢水再用的意義 Part 1 廢水再用的意義 用再生水作為第二水源，以緩解水資源 的緊張問題 實際利用不合理，水資源浪費嚴重 實際利用不合理 水資源浪費嚴重 開發(fā)利用差距大，地域性 地下水超采地面下沉，漏斗形 水利用率低，水資源浪費 廢水再用可減輕江河、湖泊污染，保護 水環(huán)境 污水處理率低地下水，地表水污染 用水趨勢 減少水處理費用 5 2009-10-22 廢水再用的主要形式 Part2 廢水再用的形式與再生技術 Part2 廢水再用的形式與再 生技術 直接再用 間接再用 再用水的水質問題 微量有機物 Part2 廢水再用的形式與再生技術 再生

10、水回用基本要求 Part2 廢水再用的形式與再生技術 難降解有機物常規(guī)生物處理難去除 處理費用高 “三致”,可通過食物鏈危及人類 對人體健康無不良影響； 對環(huán)境質量、自然生態(tài)無不良影響； 回用生產目的時，對產品質量無不良影響； 重金屬 總溶解固體 植物營養(yǎng)物 懸浮物 病 毒 水質應符合各類使用規(guī)定的指標。 Part2 廢水再用的形式與再生技術 再生水回用于各類場合的基本要求 農灌： 衛(wèi)生 感官 傳播病原體 土壤鹽 營養(yǎng) 再生水回用于各類場合的基本要求 漁業(yè)： 娛樂漁場 商品生產漁場 Part2 廢水再用的形式與再生技術 氨氮、病原體、TDS、DO、pH 食用 食用重金屬 毒害有機物 重金屬、毒

11、害有機物 娛樂用水： 牧場灌溉： 結核病菌，蟲卵 接觸 不接觸 病原體,化學刺激物 6 2009-10-22 再生水回用于各類場合的基本要求 發(fā)電廠和工 業(yè)冷卻水： Part2 廢水再用的形式與再生技術 水中組分因循環(huán)而被濃縮 結垢、腐蝕、泡沫、滋生微生物 P、有機物、油脂、硬度、硅、N、 病原體、TDS 懸浮物 滋生微生物(粘泥) 再生水回用于各類場合的基本要求 城市中的再用： 有限制的再用消毒 Part2 廢水再用的形式與再生技術 無限制的再用符合飲用水標準 地下水回灌： 結垢指數、混濁度、總細菌數、 氧濃度、硫化氫、懸浮物等 廢水再用的衛(wèi)生標準和推薦再生技術 Part2 廢水再用的形式與

12、再生技術 廢水再用的衛(wèi)生標準和推薦再生技術 廢水再生技術、處理水平依據再用目的確 定，作為飲用水要求最高； 衛(wèi)生標準病原體、殘存化學品； 衛(wèi)生標準 病原體 殘存化學品 除回灌不直接食用農作物，均要二級處理 及進一步處理； Part2 廢水再用的形式與再生技術 表37 表38 除回灌不直接食用農作物，均需消毒。 廢水再用技術的選擇 Part2 廢水再用的形式與再生技術 Part3 廢水再用的危害評價 7 2009-10-22 廢水再生回用可行性評價 廢水再生 可行性 Part3 廢水再用的危害評價 廢水再用于工業(yè)的危害評價 Part3 廢水再用的危害評價 是否使產品質量下降工藝水： 微生物污染滋

13、生粘物 產品產生污漬水中的濁度，色度，鐵，錳 化學污染反應 再生水硬度較高 化學污染反應再生水硬度較高 產品色澤，光澤水中懸浮固體、濁度、色度 是否引起設備損壞： 腐蝕、侵蝕氯對熱交換器影響 含碳酸鈉冷卻塔填料溶脫木質素 再生技術的合理性和經濟性 術 濟 人體 危害評價 產品質量，產量 費用效果分析 廢水再用于工業(yè)的危害評價 Part3 廢水再用的危害評價 是否引起效率降低，產量降低： 產生結節(jié)或形成泥漿； 起泡(Na,K)； 滋生微生物(C,N,P)； 積垢(Ca,Mg)。 Part3 廢水再用的危害評價 再生水的衛(wèi)生危害評價 再生水的 衛(wèi)生危害評價 危害鑒定 危害判斷 社會評價 Part3

14、 廢水再用的危害評價 再生水的衛(wèi)生危害評價 危害鑒定 確定損害和傷害的潛在可能 定性的評價 病原體，化學物質 病害統計研究、流行病學研究、 動物研究等 描述有害物質 性 質 鑒定急性和慢 性的有害影響 鑒定潛在的效 益 （ 危 害 ） 再生水的衛(wèi)生危害評價 危害判斷(評價) Part3 廢水再用的危害評價 定量評價損害或傷害的潛在可能 產生不利影響 時某物質劑量 吸收的介 質 總 量 危害物濃度、 危害源距離 持續(xù)接 觸時間 可能接 觸人數 8 2009-10-22 再生水的衛(wèi)生危害評價 社會評價 Part3 廢水再用的危害評價 判斷危害是否可以被人們接受 Part4 費用效果分析 成本/效益

15、分析 危害/效益分析 Part4 費用效果分析 費用效果分析 (Cost-Effectiveness Analysis) 費用貨幣度量 費用 貨幣度量 效益無形的用物理化學指標等評估 費用效益分析 (Cost-Benefit Analysis) 費用和效益均用貨幣度量 經濟性項目 Part5 再生水回用的實例 Part5 再生水回用的實例 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 集成電路廠廢水回用： 美國的廢水再用 光刻 光敏電阻器 西南非洲的廢水再用 印度棉紡工業(yè)的廢水再用 我國的廢水再用 切片 刻蝕 顯影 金屬化、摻入 封裝 剝脫 氧化 集成電路芯片的制作過程 9 2009-10-22 Pa

16、rt 6 集成電路廠廢水回用案例 集成電路廠廢水回用： 為了確保芯片的質量，制作過程中需要使用大量高純度 的水對芯片表面進行沖洗， 以去除制作過程中殘留刻蝕 液，切削或研末產生的顆粒物 液 切削或研末產生的顆粒物 由于高純水的制備成本高，芯片廠高純水的消耗量大， 提高水的利用率和廢水回用率成為降低成本的關鍵所在 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 典型上海自來水 電導率 TOC SiO2 濁度 Na+ ClSO42480-985S/cm 3.4 mg/L 7 mg/L 0.6-1.1NTU 511 mg/L 21196mg/L 4789 mg/L ASTM 一級

17、高純水標準 電阻率 TOC SiO2 顆粒 Na+ ClSO4218.2M.cm pp 25 ppb 5 ppb 1個/ml 0.5 ppb 1 ppb 1 mg/L Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 高純水的制備過程 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (4)高純水的制備過程（2） 超純水的制水成本：上海約為6.5元/m3, 北京近10元/m3. Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 集成電路芯片制作中排放的廢物 （以上海華虹NEC為例） 清洗 酸廢氣，堿廢氣，有機廢氣，氨廢水，酸堿廢水 氧化 酸廢氣 涂膠 酸廢氣， 有機廢氣

18、 酸廢氣 光刻 酸廢氣 顯影 堿廢氣和THAM廢水 刻蝕 含氟廢水，硫酸廢液，氨廢水，磷酸廢水，酸堿廢水 擴散 離子注入 化學機械拋光 金屬化 背面減薄 酸廢氣 酸廢氣 酸、堿廢氣，含氟廢水，酸堿廢水，背磨，化學拋光廢水 酸廢氣 背磨，化學拋光廢水 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 集成電路廠廢水的分類 含氟廢水 酸堿廢水 工藝廢水 有機廢水 過氧化氫廢水 研磨廢水 集成電路生產 廢氣洗滌廢水 超純水制備廢水 冷卻水 生活污水 其中70%的水電阻 率在3M.cm 以 上，具有顯著的 回用價值 回用的技術途徑？ 經濟可行性？ 10 2009-10-22 Part

19、 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 廢水回收利用的技術經濟考慮 高濃度 廢水種類 主要污染物 不宜回收 HF、KH4F、HNO3、 酸堿和含氟廢水 H2SO4，H3PO4， NH4OH， CH3COOH 有機廢水 顯影液 研磨類廢水 丙酮，甲醇，甲 苯，三氯乙烯等 TMAH，光刻膠 硅粒子 電導率 >150 uS/cm 可回收 電導率 <150 uS/cm 最宜回收 低濃度 極低濃度 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 高濃度廢水 廢水處理站 市政管網 自來水 電導率 <150 uS/cm 超純水 系統 生產工藝 低濃度

20、廢水 廢水回用站 回用 TOC>5 mg/L TOC<5 mg/L TOC<1 mg/L TOC> 500 mg/L TOC< 500 mg/L 濁度>1000NTU 濁度 <1000NTU 部分回收系統 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 研磨廢水的回用 電阻率 18.2M.cm 25 ppb 5 ppb 1個/ml 0.5 ppb 1 ppb 1 mg/L Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 研磨廢水的回用 超濾出水可回用 超純水系統 進水 回流泵 研磨廢水水質特點 懸浮物： 5500

21、 ppm 懸浮物 pH： 56 水溫： 2030oC TOC < 2 ppm 活性硅 < 3 ppm TOC SiO2 顆粒 Na+ ClSO42- 進水池 進水泵 超濾出水池 超濾 反洗泵 壓濾機 污泥池 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 研磨廢水的回用 10m3/hr 超濾系統 膜成本 能耗 廢水回收率 系統總投資 年運行成本 S$60,700 25.15 kW 95% S$198,000 S$101,842 S$1.41/m3 廢水 投資回收年限 1.34 years 新加坡水價： S$ 2.5/m3 新加坡某電子芯片廠研磨廢水回用系統 （Chemitreat Pte Ltd提供） 11 2009-10-22 Part 7 小結 工業(yè)廢水污染防治 (1) 廢水水質的調查； (2) 用水水質標準 查 用水水質標準調查； (3) 廢水處理工藝路線的確定； (4) 回用工藝的技術經濟分析。 工業(yè)廢水與城市污水 合 并 處 理