水污染及其控制.ppt

1、水 污 染 及 其 控 制,水 污 染 現(xiàn) 狀,2003年，在聯(lián)合國(guó)召開人類環(huán)境會(huì)議31周年和我國(guó)開創(chuàng)環(huán)境保護(hù)事業(yè)30周年之際，我們?nèi)祟愑瓉砹说?1個(gè)世界環(huán)境日，主題是：水二十億人生命之所系。當(dāng)年環(huán)境日確定之一主題意義之重大，旨在號(hào)召全人類共同行動(dòng)起來保護(hù)水資源。 而我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，由于社會(huì)人口和工業(yè)的迅速發(fā)展，水污染這一問題變得日益突出。,水 污 染 現(xiàn) 狀,一是主要污染物排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水環(huán)境容量，據(jù) .二是江河湖泊普遍遭受污染。全國(guó)七大江河水系741個(gè)監(jiān)測(cè)斷面中，41 的監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)劣于V 類標(biāo)準(zhǔn)，此外，全國(guó)75的湖泊出現(xiàn)不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化，尤以巢湖、滇池、太湖為重； 三是生態(tài)

2、用水缺乏加劇水環(huán)境惡化。遼河、淮河黃河地表水資源利用率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)際上公認(rèn)的40 的河流開發(fā)利用率上限，海河已接近90 。,形勢(shì)嚴(yán)峻,水 污 染 現(xiàn) 狀,形勢(shì)嚴(yán)峻,一些北方河流呈現(xiàn)出“有水皆污，有河皆干”的局面，生態(tài)工能幾乎喪失。所以水資源的保護(hù)已刻不容緩，水污染控制及其防治工作相當(dāng)艱巨，所以研究新的環(huán)境友好型的水污染控制技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。,水 污 染 控 制 技 術(shù) 概 述,水污染控制技術(shù)：就是采用多種方法將廢水中的污染物質(zhì)分離出來或轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定和無害的物質(zhì)，從而使污水得到凈化。 廢水處理的方法可分為：物理法、化學(xué)法、物化法和生物法。廢水處理方法的選擇取決于廢水中污染物的性質(zhì)、組成。狀態(tài)以及對(duì)

3、水質(zhì)的要求。,物理法 物理法是利用物理作用，使廢水中的懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)與廢水分離的方法，處理過程中污染物質(zhì)不發(fā)生化學(xué)變化。常用的方法有過濾法、重力沉降法和氣浮法。 過濾法：是利用過濾介質(zhì)截留污水中的懸浮物，一般使用的過濾介質(zhì)有篩網(wǎng)、紗布、微孔管等，常用的過濾設(shè)備有格柵、微濾機(jī)、沙濾池等。,水 污 染 控 制 技 術(shù) 概 述,重力沉降法： 重力沉降法是利用重力沉降水中懸浮顆粒下沉，達(dá)到固液分離的一種水處理常用方法。沉降法是水處理中最常用的方法之一。按照廢水的性質(zhì)與要求的處理程度的不同，沉淀處理工藝可以是整個(gè)水處理過程中的一個(gè)工序，也可以作為唯一的處理方法。沉淀裝置一般分為沉砂池和沉淀。沉砂池的作

4、用是從污水中去除沙子、煤渣等比較大的顆粒。沉砂池可分為平流式、豎流式和曝氣沉砂池三種基本模式。沉淀池是分離懸浮物的一種常用處理構(gòu)建物，按池內(nèi)水流方向可分為平流式、豎流式和輻射式三種。,水 污 染 控 制 技 術(shù) 概 述,化學(xué)法 化學(xué)法：就是利用化學(xué)反應(yīng)作用來分離污水中的溶解性和膠體污染物質(zhì)。常用的化學(xué)法有：化學(xué)沉淀法、混凝法、中和法和氧化還原法。 化學(xué)沉淀法：指利用物質(zhì)在水中溶解度的不同，向廢水中投加化學(xué)藥劑，是與水中溶解性污染物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成難溶或不溶的固體生成物，然后進(jìn)行固液分離，從而除去水中污染物的一種處理方法。 混凝法：是向廢水中投加混凝劑使細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒聚集成較粗大

5、的顆粒沉淀而與水分離的方法。混凝法是給排水處理中應(yīng)用非常廣泛的方法。它既可以降低原水的濁度、色度等感官指標(biāo)。又可以去除多種有毒有害污染物。,水 污 染 控 制 技 術(shù) 概 述,中和法：是對(duì)酸性或堿性廢水調(diào)節(jié)pH使其接近中性的一類處理的方法。在工業(yè)廢水處理中，中和法既可以作為主要的處理單元，也可以作為預(yù)處理方法。 氧化還原法：是通過氧化還原試劑使廢水中的溶解的污染物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無害物的一種處理過程。廢水處理中常用的氧化劑是空氣、臭氧、氯氣、次氯酸鈉及漂白粉；常用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、硼氫化鈉、水合肼及鐵屑等。 物理化學(xué)法：是通過物理化學(xué)作用去除或分解溶解性污染物質(zhì)地方法。

6、常用的物化法有離子交換法、萃取法、膜分離法和吸附法等。,水 污 染 控 制 技 術(shù) 概 述,離子交換法：是利用離子交換劑來置換污水中離子狀態(tài)污染物質(zhì)的方法，是水處理中軟化和除鹽的主要方法之一。在廢水處理中，離子交換法主要用于去除廢水中的金屬離子。常用的離子交換劑有磺化煤和離子交換樹脂。 萃取法：是指液液萃取法，是將與水不混溶的溶劑投入到廢水中，使廢水中的溶質(zhì)溶于溶劑中，利用溶劑與水的密度差別，將溶劑分離出來的一種方法。,水 污 染 控 制 技 術(shù) 概 述,膜分離法：是利用特殊的薄膜對(duì)液體中的成分進(jìn)行選擇性分離的技術(shù)的統(tǒng)稱。它包括擴(kuò)散滲析法、電滲析法、超過濾法、反滲透法等。膜分離技術(shù)中最重要的一

7、個(gè)特點(diǎn)就是被處理的溶液沒有無香的變化，因而能量轉(zhuǎn)化的效率高；另外，使用這種方法大多不消耗化學(xué)藥劑；因而可在一般溫度下操作，不消耗熱能。 吸附法：只利用固體吸附劑的物理吸附和化學(xué)吸附性能，去除廢水中多重污染物質(zhì)的過程。,水 污 染 控 制 技 術(shù) 概 述,生物化學(xué)法 生物法：就是利用微生物的代謝作用出去廢水中的污染物質(zhì)的一種方法，又稱為生物化學(xué)處理方法。按參與作用的微生物，生物法可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法來那個(gè)類。其中好氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法。 生物膜法：主要用于從污水中去除溶解性有機(jī)污染物，是一種被廣泛采用的生物處理方法。生物膜法德主要設(shè)施是生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接

8、觸氧化池和生物流化床等。,水 污 染 控 制 技 術(shù) 概 述,活性污泥法：是處理城市污水常用的方法。他能從污水中去除溶解和膠狀物的可生物降解的有機(jī)物及能被活性污泥吸附的懸浮物固體和其他一些物質(zhì)?；钚晕勰喾斑m應(yīng)于大流量的污水處理，也是適應(yīng)于小流量的污水處理。運(yùn)行方式靈活，日常費(fèi)用低，但管理要求高。 厭氧生物處理法：只在于空氣隔絕的條件下，以依靠氧細(xì)菌的生物化學(xué)作用，對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行降解的方法。它的處理對(duì)象一般為高濃度的有機(jī)工業(yè)廢水、陳鎮(zhèn)污水的污泥以及動(dòng)植物殘?bào)w和糞便等。處理對(duì)象有厭氧生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤、厭氧污泥流化床以及兩相厭氧消化系統(tǒng)等,水 污 染 控 制 技 術(shù) 概 述,印染廢水的高級(jí)氧化

9、技術(shù),高級(jí)氧化法：凡涉及羥基自由基(OH)的氧化過程，就屬于 高級(jí)氧化過程。 (OH)它的氧化還原電位E0=2.80V,具有很強(qiáng)的氧化能力.高級(jí)氧化技術(shù)是近年來人們很受關(guān)注的廢水處理新技術(shù)。主要采用羥基自由基為強(qiáng)氧化劑，快速，無選擇性的徹底氧化廢水中的污染物質(zhì)。其中比較廣泛的有臭氧氧化法、光催化氧化法、Fenton氧化法、濕式氧化法、電化學(xué)氧化法和超臨界水氧化法等。,印染廢水的高級(jí)氧化技術(shù),臭氧氧化法：作為一種高級(jí)氧化技術(shù)，近年來被用于去除印染廢水的色度和難降解有機(jī)物。臭氧氧化作用機(jī)理尚無確定的結(jié)論，普遍認(rèn)為是臭氧離解而產(chǎn)生(OH)自由基。 (OH)很容易將各種類型的有機(jī)物氧化，是染料發(fā)色基團(tuán)

10、的不飽和鍵斷裂，生成分子質(zhì)量小且無色的有機(jī)酸、醛等，達(dá)到脫色和降解的目的。,印染廢水的高級(jí)氧化技術(shù),臭氧氧化法處理廢水過程屬于氣液反應(yīng)過程。該過程分為如下及步驟：臭氧由氣相向企業(yè)界面的擴(kuò)散，有界面向液相邊界的傳遞，隨后向液相主體的傳遞?？捎萌缦虏襟E表示： O3O+O2 O+ O3 2O2 O+H2O 2OH 2OH H2O2 H2O2 O+H2O 若在堿性介質(zhì)中：O3+OH- HO2-+O2- O3+ O2- O3- +O2,印染廢水的高級(jí)氧化技術(shù),若在堿性介質(zhì)中：O3+OH- HO2-+O2- O3+ O2- O3- +O2 O3+ HO2- OH+ 2O2 O2- + OH O2 +OH-

11、 可見，臭氧在水中的氧化途徑可有臭氧直接氧化有機(jī)物，也可由其分解產(chǎn)生OH 來氧化有機(jī)物.臭氧氧化法作為一種高級(jí)氧化技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)和局限： 優(yōu)點(diǎn)是：氧化能力強(qiáng)，為氯的2倍，原料來源易得，不受運(yùn)輸限制（一般用空氣與電制?。?。局限是耗電量大；臭氧的利用率不高等。,印染廢水的高級(jí)氧化技術(shù),Fenton氧化法 Fenton試劑氧化法是近年來備受關(guān)注的一種廢水處理高級(jí)氧化技術(shù)。其反應(yīng)實(shí)質(zhì)是由Fe2+離子與H2O2的鏈反應(yīng)催化生成氧化性很強(qiáng)的OH自由基。在廢水處理中主要是利用其生成的羥基自由基的強(qiáng)氧化性，將難生化降解有機(jī)污染物降解去除。其反應(yīng)機(jī)理為： Fe2+ H2O2Fe3+ OH-+ OH (1)

12、Fe3+ H2O2 Fe2+H+ OH2 (2) Fe2+ OH Fe3+ OH- (3) Fe3+ OH2 Fe2+ O2+H+ (4),印染廢水的高級(jí)氧化技術(shù),在上述過程中， H2O2在Fe2+的催化作用下生成OH 自由基，其氧化性能僅次于氟，因此， Fenton試劑可以氧化水中的大多數(shù)有機(jī)物，適合處理難生物降解和一般物理化學(xué)方法難以處理的廢水。李勇等人采用Fenton試劑対活性艷紅印染廢水進(jìn)行了處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn) ：在溫度為50，廢水pH值為5，反應(yīng)時(shí)間為20min,FeSO4: H2O2為1：3.3的實(shí)驗(yàn)條件下，活性艷紅印染廢水經(jīng)處理后蘇的去除率為96.3，COD去除率為86.2，出水CO

13、D值為22.4mg/L.廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。Fenton法作為一種高級(jí)氧化技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)和局限：優(yōu)點(diǎn)是操作過程簡(jiǎn)單；反應(yīng)物易得；無需復(fù)雜設(shè)備且對(duì)環(huán)境友好。局限是出水中含有大量的鐵離子，造成二次污染。,印染廢水的高級(jí)氧化技術(shù),光催化氧化法：是利用某些具有感光性的物質(zhì)（TiO2,鐵的配合物以及H2O2等）在光照的作用下產(chǎn)生氧化能力很強(qiáng)的羥基自由基，氧化水中的有機(jī)物為小分子有機(jī)物或二氧化碳和水等以達(dá)到除去水中污染物的目的。光催化氧化主要分為均相和非均相光催化氧化。,印染廢水的高級(jí)氧化技術(shù),均相光催化氧化：主要是在可見光或紫外光的照射下，F(xiàn)enton體系主要發(fā)生的反應(yīng)。 UV-Fenton反應(yīng)機(jī)理 H2O2在UV光照條件下，產(chǎn)生OH ： H2O2+hv 2 OH (1) Fe2+在UV光照條件下，可以部分轉(zhuǎn)化成Fe3+，所轉(zhuǎn)化的Fe3+在pH=5.5的介質(zhì)中可以水解生成羥基化的Fe(OH)2+,Fe(OH