三級(jí)處理相關(guān)知識(shí)講解課件

1、三級(jí)處理-污水的深度處理第一部分上節(jié)課的內(nèi)容簡(jiǎn)要回顧二級(jí)處理的定義厭氧的反應(yīng)原理與形式好氧的反應(yīng)原理與形式三級(jí)處理的定義三級(jí)處理(tertiary treatment of sewage)一級(jí)處理是它通過機(jī)械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。二級(jí)處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。三級(jí)處理是污水的深度處理，它將經(jīng)過二級(jí)處理的水進(jìn)行脫氮、脫磷處理，用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒殺滅細(xì)菌和病毒,然后將處理水送入中水道，作為沖洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業(yè)用水、防火等水源 世界上的應(yīng)用以色列 是地處

2、大面積沙漠的國(guó)家，嚴(yán)重缺水，在污水回用方面處世界領(lǐng)先地位，通過立法規(guī)定“城市的每一滴水至少回用一次”，污水處理回用于工業(yè)、灌溉、城市綠化、沖刷。再生水42%用于灌溉、30%回灌地下，回灌到地下的水再抽至管網(wǎng)系統(tǒng)，循環(huán)再用。中國(guó) 污水回用經(jīng)三個(gè)階段： 1985年之前起步 1986-2000年技術(shù)儲(chǔ)備、工程示范 2001年以后實(shí)施節(jié)水綱要進(jìn)入全面啟動(dòng) 北京、大連、長(zhǎng)春、沈陽、青島、秦皇島、深圳、太原、邯鄲等城市已設(shè)計(jì)污水回用工廠，在全國(guó)起示范作用三級(jí)處理的對(duì)象三級(jí)處理的處理對(duì)象，最終目的城市生活污水工業(yè)污/廢水排放進(jìn)入河流等水體排放進(jìn)入河流等水體回用（灌溉，景觀，消防，工業(yè)用水等）城市污水的三級(jí)處

3、理太湖的富營(yíng)養(yǎng)化城市污水的三級(jí)處理一、 活性碳吸附主要去除傳統(tǒng)活性污泥法出流中的難降解化合物，殘留的無機(jī)化合物，如氮、硫化物和重金屬。二、投加粉末活性炭的活性污泥工藝 該工藝是將活性炭直接加入曝氣池中，使生物氧化與物理吸附同時(shí)進(jìn)行。城市污水的三級(jí)處理三、 化學(xué)氧化法 在廢水的深度處理中，應(yīng)用化學(xué)氧化法可去除氨氮，降低殘留有機(jī)物的濃度及減少水中細(xì)菌和病毒的數(shù)量。3.08.01.03.0范圍6.0降低COD濃度臭氧2.0降低BOD5濃度氯典型值劑量/（kgkg-1）作用化學(xué)藥劑氧化二級(jí)出水有機(jī)化合物所需的化學(xué)藥劑量工業(yè)污水的三級(jí)處理工業(yè)污水三級(jí)處理的類型一.水的軟化和除鹽二.離子交換法三.吸附法四

4、.膜分離技術(shù)水的軟化和除鹽一，軟化1.加熱軟化法2.藥劑軟化法3.離子交換法二，除鹽蒸餾法、電滲析法、離子交換法等水的軟化和除鹽軟化器例子離子交換法離子交換樹脂利用氫離子交換陽離子，而以氫氧根離子交換陰離子，陰陽離子交換樹脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換床和陽離子交換床。也可以將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂混在一起，置于同一個(gè)離子交換床中。不論是那一種形式，當(dāng)樹脂與水中帶電荷的雜質(zhì)交換完樹脂上的氫離子及(或)氫氧根離子，就必須進(jìn)行“再生”。再生的程序恰與純化的程序相反，利用氫離子及氫氧根離子進(jìn)行再生，交換附著在離子交換樹脂上的雜質(zhì)(一）離子交換劑按類型和孔隙結(jié)構(gòu)的不同

5、分為：凝膠型樹脂；大孔型樹脂；多孔凝膠型；巨孔型樹脂；高巨孔型樹脂。按活性基團(tuán)的不同分為：含有酸性基團(tuán)的陽離子交換樹脂；含有堿性基團(tuán)的陰離子交換樹脂；含有氨羧基團(tuán)等的螯合樹脂等離子交換器的配置形式陽離子交換器陽離子交換器（陽床）+陰離子交換器（陰床）陽床+陰床+混合床混合床陽床陽床（陽離子交換器）的原理為:裝置內(nèi)裝酸性陽離子交換樹脂,經(jīng)過預(yù)處理的水進(jìn)入裝有陽樹脂的陽離子交換器中,使水中的各的各種離子(Fe3+、Ca2+、Mg2+等)被吸附在離子交換樹脂上,使水得以軟化。 陽床+陰床+混合床工業(yè)污水三級(jí)處理的類型三，吸附物理吸附，化學(xué)吸附將活性炭，黏土等多孔物質(zhì)的粉末與廢水混合，或讓廢水通過由其

6、顆粒物組成的濾床，使廢水中的污染物質(zhì)被吸附在多孔物質(zhì)表面或被過濾除去。優(yōu)點(diǎn)：去除水中溶解性有機(jī)物有效缺點(diǎn)：不能去除水中的膠體和疏水性染料工業(yè)污水三級(jí)處理的類型四，膜分離1，擴(kuò)散滲析：利用濃度差，分離溶質(zhì)2，電滲析3，反滲透4，超濾5，納濾擴(kuò)散滲析 由于膜兩側(cè)溶液的濃度差，使高濃度溶液中的溶質(zhì)透過薄膜向低濃度溶液中遷移。電滲析膜分離技術(shù) 膜分離法系指以壓力為推動(dòng)力，依靠膜的選擇性，將液體中的組分進(jìn)行分離的方法。膜過濾法的核心是膜本身，膜必須是半透膜，即能透過一種物質(zhì),而阻礙另一種物質(zhì)。膜處理的分類以分離應(yīng)用領(lǐng)域過程分類微濾(micro-filtration, MF)超濾(untra-filtra

7、tion, UF)反滲透(reverse osmosis, RO)透析(Dialysis, DS)電透析(electro-dialysis, ED)納米膜分離(NF)親和過濾(affinity filtration, AF)滲透氣化(pervaporation, PV)分離粒子大小范圍分離粒子大小范圍微濾 0.110m：細(xì)菌、煤灰、發(fā)酵細(xì)胞、顏料、蛋白等超濾 0.005 0.1m：蛋白、顏料、多糖、大分子納濾 0.00050.005m：低聚糖、染料、多價(jià)離子反滲透0.00010.001m：電解質(zhì)、大于100Da的有機(jī)溶質(zhì)微濾(micro-filtration, MF) 微濾是利用膜的篩分性質(zhì)，

8、以壓差為傳質(zhì)推動(dòng)力，主要用于截留固體微粒和高分子溶質(zhì)。 微濾廣泛用于細(xì)胞、菌體等的分離和濃縮，操作壓力通常為0.05-0.5MPa。超濾(untra-filtration, UF) 超濾技術(shù)始于 1861 年，其過濾粒徑介于微濾和反滲透之間，約510 nm，在 0.10.5 MPa 的靜壓差推動(dòng)下截留各種可溶性大分子，如多糖、蛋白質(zhì)、酶等相對(duì)分子質(zhì)量大于500的大分子及膠體，形成濃縮液，達(dá)到溶液的凈化、分離及濃縮目的。 超濾膜的應(yīng)用也十分廣泛，在作為反滲透預(yù)處理、飲用水制備、制藥、色素提取、陽極電泳漆和陰極電泳漆的生產(chǎn)、電子工業(yè)高純水的制備、工業(yè)廢水的處理等眾多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。中空纖維超

9、濾膜結(jié)構(gòu)單 內(nèi) 皮 層雙 皮 層超濾的應(yīng)用實(shí)例反滲透(reverse osmosis, RO)滲透和反滲透的原理如下圖所示滲透和反滲透滲透和反滲透的原理 如果用一張只能透過水而不能透過溶質(zhì)的半透膜將兩種不同濃度的水溶液隔開，水會(huì)自然地透過半透膜滲透從低濃度水溶液向高濃度水溶液一側(cè)遷移，這一現(xiàn)象稱滲透。這一過程的推動(dòng)力是低濃度溶液中水的化學(xué)位與高濃度溶液中水的化學(xué)位之差，表現(xiàn)為水的滲透壓。滲透和反滲透的原理 隨著水的滲透，高濃度水溶液一側(cè)的液面升高，壓力增大。當(dāng)液面升高至H時(shí)，滲透達(dá)到平衡，兩側(cè)的壓力差就稱為滲透壓（圖b）。滲透過程達(dá)到平衡后，水不再有滲透，滲透通量為零。滲透和反滲透的原理 如果

10、在高濃度水溶液一側(cè)加壓，使高濃度水溶液側(cè)與低濃度水溶液側(cè)的壓差大于滲透壓，則高濃度水溶液中的水將通過半透膜流向低濃度水溶液側(cè)，這一過程就稱為反滲透（圖c）。 滲透和反滲透的原理 反滲透技術(shù)所分離的物質(zhì)的分子量一般小于500，操作壓力為 2100MPa。 用于實(shí)施反滲透操作的膜為反滲透膜。反滲透膜大部分為不對(duì)稱膜，孔徑小于0.5nm，可截留溶質(zhì)分子。 反滲透與超濾、微孔過濾的比較 反滲透、超濾和微孔過濾都是以壓力差為推動(dòng)力使溶劑通過膜的分離過程，它們組成了分離溶液中的離子、分子到固體微粒的三級(jí)膜分離過程。反滲透、超濾和微濾的原理和操作特點(diǎn)比較分離技術(shù)類型反滲透超濾微孔過濾膜的形式表面致密的非對(duì)稱

11、膜、復(fù)合膜等非對(duì)稱膜，表面有微孔微孔膜膜材料纖維素、聚酰胺等聚丙烯腈、聚砜等纖維素、PVC等操作壓力 /MPa21000.10.50.010.2分離的物質(zhì)分子量小于500的小分子物質(zhì)分子量大于500的大分子和細(xì)小膠體微粒0.110m的粒子分離機(jī)理非簡(jiǎn)單篩分，膜的物化性能對(duì)分離起主要作用篩分，膜的物化性能對(duì)分離起一定作用篩分，膜的物理結(jié)構(gòu)對(duì)分離起決定作用水的滲透通量 /(m3.m-2.d-1)0.12.50.5520200反滲透應(yīng)用反滲透法對(duì)分子量300的電解質(zhì)、非電解質(zhì)都可有效的除去，其中分子量在100300之間的去除率為90以上。反滲透工業(yè)應(yīng)用包括：海水和苦咸水脫鹽制飲用水；制備醫(yī)藥、化學(xué)工

12、業(yè)中所需的超純水；用于處理重金屬廢水用于濃縮過程，不會(huì)破壞生物活性，不會(huì)改變風(fēng)味、香味。 包括：食品工業(yè)中果汁、糖、咖啡的濃縮；電鍍和印染工業(yè)中廢水的濃縮；奶品工業(yè)中牛奶的濃縮。反滲透的應(yīng)用實(shí)例納濾（nanofiltration, NF） 納濾技術(shù)是反滲透膜過程為適應(yīng)工業(yè)軟化水的需求及降低成本的經(jīng)濟(jì)性不斷發(fā)展的新膜品種，以適應(yīng)在較低操作壓力下運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低成本演變發(fā)展而來的。 膜組器于80年代中期商品化。納濾膜大多從反滲透膜衍化而來。 納濾 ( NF，Nanofiltration)是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過程。 納濾分離范圍介于反滲透和超濾之間，截?cái)喾肿恿糠秶s為 MWC

13、O3001000 ，能截留透過超濾膜的那部分有機(jī)小分子，透過無機(jī)鹽和水。納濾膜分離機(jī)理示意圖納濾的應(yīng)用行 業(yè)處理對(duì)象行 業(yè)處理對(duì)象制藥工業(yè)母液中有效成分的回收抗菌素的分離純化維生素的分離純化氨基酸的脫鹽與純化化工行業(yè)酸堿純化、回收電鍍液中銅的回收食品工業(yè)脫鹽與濃縮苛性堿回收純水制備水的脫鹽、高純水、地下水的凈化染料工業(yè)活性染料的脫鹽與回收廢水處理印染廠廢水脫色造紙廠廢水凈化納濾的應(yīng)用實(shí)例： 500噸/年納米二氧化鈦生產(chǎn)線（國(guó)家計(jì)委產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目），新工藝節(jié)約投資760萬元，降低成本的年效益80萬元以上，提高粉體收率5以上，總效益超千萬元。國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目“500t/a納米TiO2”生產(chǎn)線中的陶瓷膜分離裝置納濾的應(yīng)用上海寶鋼集團(tuán)公司冷軋線設(shè)備處理能力為：6萬m3/年，油截留率大于99.9，水回用率大于90，回收油120噸/年污水三級(jí)處理的其它形式紫外消毒處理1 格柵 2 沉砂池 3 水解池 4 好氧池 5 斜板沉淀池6 化學(xué)除磷藥劑 7 回流水 8 紫外消毒 9 處理出水 污水三級(jí)處理的其它形式臭氧氧化生物活性炭工藝化糞池接觸消毒池定量調(diào)節(jié)池效果：BOD降低20