工 业 废 水 处 理 INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT

1. 工 业 废 水 处 理INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT 桂林工学院资环系 环境工程教研室

2. 主要内容 一、工业废水处理概论 二、工业废水的物理处理  （pHYSICAL TREATMENT） 三、工业废水的化学处理 （CHEMICAL TREATMENT） 四、工业废水的物理化学处理 （pHYSICO-CHEMICAL TREATMENT） 五、工业废水的生物处理 （BIOLOGICAL TREATMENT）

3. 第一部分、工业废水处理概论 • 一、工业废水（Industrial Wastewater）的含义和分类 • 定义：指工业企业各行业生产过程中产生和排放的废水。 • 包括：生产污水（包括生活污水）和生产废水两大类。

4. 生产污水（Production Sewage）：指在生产过程中所形成的，被有机或无机性生产废料所污染的废水（包括温度过高而造成热污染的工业废水）。 • 生产废水（Production Wastewater） ：指在生产过程中形成的，但未直接参与生产工艺，只起辅助作用，未被污染物污染或污染很轻的水。（如冷却水）

5. 二、工业废水的分类、种类、指标 • （一）分类 • 1，按行业的产品加工对象：冶金、造纸、纺织、印染等。 • 2，按工业废水中主要污染物分： • 无机废水（电镀、矿物加工） • 有机废水（食品加工） • 3，按废水中污染物的主要成分： • 酸性、碱性、含酚等

6. 另外还可以根据处理难易程度和危害性分： • （1）易处理危害性小的废水 • （2）易生物降解无明显毒性的废水 • （3）难生物降解又有毒性的废水。

7. （二）工业废水造成环境污染的种类： • 含无毒物质的有机废水和无机废水的污染； • 含有毒物质的有机废水和无机废水的污染； • 含有大量不溶性悬浮物废水的污染； • 含油废水产生的污染； • 含高浊度和高色度废水产生的污染； • 酸性和碱性废水产生的污染； • 含有多种污染物质废水产生的污染； • 含有氮、磷等工业废水产生的污染。

8. （三）.造成水体污染的水质指标 • 物理因素：总固体含量（Total Solids）[悬浮性固体（Suspended Solid）+可溶性固体（Soluble Solid）] ；温度（temperature）；色度（color）。 • 化学因素：化学需氧量（Chemical Oxygen Demand——COD）；总需氧量（Total Oxygen Demand——TOD）；总有机碳（Total Organic Carbon——TOC）；生化需氧量（Bio-chemical Oxygen Demand——BOD）；ph（Hydrogen-ion Concentration）值；氮的化合物（Nitrogen Compound）；磷的化合物（Phosphate Compound）；硫化合物（Sulfur Compound）；其他有毒有害的无机化合物；气体。 • 生理或生物因素：臭气（Odor）；微生物（Microorganism）。

9. 二 工业废水污染现状 1.工业废水污染 早期的“八大公害”：马斯河谷事件，多诺拉事件，洛杉矶光化学烟雾事件，伦敦烟雾事件，四日市哮喘事件，米糠油事件，水俣病事件，骨痛病事件。

10. 米糠油事件：1968年日本北九洲市、爱知县一带生产米糠油采用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者约13000人，其中16人死亡。米糠油事件：1968年日本北九洲市、爱知县一带生产米糠油采用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者约13000人，其中16人死亡。 • 水俣病事件：1953~1956年日本熊本县水俣市含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾海域的鱼虾和贝类等水生物体内富集了汞和甲基汞，人食用后，造成近万人的中枢神经疾病，其中甲基汞中毒患者283人中有60余人死亡。 • 骨痛病事件：1955~1972年，日本富山县神通川流域锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水污染了神通川水体，两岸居民用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中毒，患者约130人，其中81人死亡。

11. 水环境日益污染严重——工业生产的高投入、低产出、高消耗和低效率水环境日益污染严重——工业生产的高投入、低产出、高消耗和低效率 我国淮河流域污染：每年有15 X108m3工业废水排入淮河流域（包括造纸、化肥、皮革、酿造等小企业排放的工业废水，年排放COD负荷达150 X104吨，致使流域内80%的干支河流变黑发臭，47.6%的河段不符合渔业用水标准。 目前全国532条主要河流有82%受到不同程度的污染，这些主要是由工业废水造成的；流经全国42个大城市的44条河流，有93%受到污染。

12. 全国COD排放总量（万吨） 工业废水COD排放比例虽然下降，总量仍然很大

13. 我国在60年代开始污染治理，到90年代已经修建了3万多套工业废水处理设施。但未能充分发挥效益。原因：我国在60年代开始污染治理，到90年代已经修建了3万多套工业废水处理设施。但未能充分发挥效益。原因： • （1）技术：由于设计和技术原因，导致处理效率低下，也缺少工业废水处理设计规范、严格的设计审核制度和资格审查制度，运行和维修存在困难。 • （2）管理：主管部门对工业废水处理设施缺乏了解：企业废水处理设施未纳入企业管理计划；基层环保人员业务能力和管理水平上层次低。

14. （3）设备方面：环保设备厂技术弱，材料质量不过关，售后服务差，一旦设备损坏就放置。（3）设备方面：环保设备厂技术弱，材料质量不过关，售后服务差，一旦设备损坏就放置。 • （4）污泥处理和处置：工业处理设施中有10%的污泥，易造成二次污染。

15. 三、国内外水污染控制对策 • 1，我国的对策 • 方针：“防治结合、以防为主、综合治理” • 对策：执行“三同时”和环境影响评价制度； • 制订规划，调整布局，环境补偿，技术改造； • 实施排污总量控制制度和征收排污费； • 鼓励对“三废”进行综合利用，使其资源化

16. 2，国外水污染控制对策 • （1）采用无害化生产工艺，不排或少排废水； • （2）推广水的重复利用技术； • （3）研究开发水处理新工艺、设备、材料； • （4）重视污泥的处理、处置与利用； • （5）重视水资源评价； • （6）水污染防治由点源走向区域； • （7）水污染监测精确化、快速、连续、自动。

17. 四.控制工业废水污染源的基本途径： 1，减少废水排出量： • 废水进行分流； • 节约用水； • 改革生产工艺； • 避免间断排出工业废水。 2，降低废水污染物的浓度： • 改革生产工艺，尽量采用不产生污染物的工艺； • 改进装置的结构和性能； • 废水进行分流； • 废水进行均和； • 回收有用物质； • 排出系统的控制。（废水浓度超过规定，停止）

18. 五.废水的排放标准 （1）国家标准：《污水综合排放标准》GB8978-1996（Integrated Wastewater Discharge Standard） 适用范围：适用于现有单位水污染物的排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。 按照国家综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行的原则，除以下的工业水外，其他水污染物排放均执行本标准。新增国家行业水污染物排放标准的行业，按其适用范围执行相应的国家水污染物行业标准，不再执行本标准。

19. 除以下专项标准外： • 造纸工业《造纸工业水污染物排放标准》GB3544-92 • 船舶执行《船舶污染物排放标准》GB3552-83 • 船舶工业《船舶工业污染物排放标准》GB4286-84 • 海洋石油开发《海洋石油开发工业含油污水排放标准》GB4914-85 • 肉类加工工业《肉类加工工业水污染物排放标准》GB13457-92 • 合成氨工业《合成氨工业水污染物排放标准》GB13458-92 • 钢铁工业《钢铁工业水污染物排放标准》GB13456-92 • 航天推进剂使用《航天推进剂水污染物排放标准》GB14374-93 • 磷肥工业《磷肥工业水污染物排放标准》GB15580-95 • 烧碱、聚氯乙烯工业《烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准》GB15581-95

20. 污染物其性质与控制方式分为： 第一类污染物：指总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并（）芘、总铍、总银、总 放射性和放射性等毒性大、影响长远的有毒物质。 第二类污染物：指pH值、色度、悬浮物、BOD5、COD、石油类等。 （2）部级标准《污水排入城市下水道水质标准》（CJ18-86）。 标准规定如下： A、严禁排入腐蚀下水道设施的污水； B、严禁向城市下水道倾倒垃圾、积雪、粪便、工业废渣和排放易于凝集堵塞下水道的物质；

21. C、严禁向城市下水道排放剧毒物质（氰化物）、易燃、易爆物质（汽油、醚类等）和有害气体；C、严禁向城市下水道排放剧毒物质（氰化物）、易燃、易爆物质（汽油、醚类等）和有害气体； D、医疗卫生、生物制品、科学研究、肉类加工等含有病原体的污水，必须经过严格消毒处理，除遵守本标准外，还必须按有关专业标准执行； E、放射性污水向城市下水道排放，除遵守本标准外，还必须按《放射防护规定（内部执行）》（GBJ8-74）执行； F、水质超过本标准的污水，不得用稀释法降低其浓度，排入城市下水道。

22. （3）国家标准《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）（3）国家标准《农田灌溉水质标准》（GB5084-92） 适用范围：适用于全国以地面水、地下水和处理后的城市污水及与城市污水水质相近的工业废水作为水源的农田灌溉用水，不适用于医药、生物制品、化学试剂、农药、石油炼制、焦化和有机化工等处理后的废水进行灌溉。 废水排入渔业水体时应符合《渔业水质标准》（试行1979-03发布）； 废水排入海洋时应符合《海水水质标准》（GB3097-83）。

23. 六 、工业废水处理方法概述 1.废水处理方法 （1）工业废水的物理处理（Physical Treatment） 定义：应用物理作用没有改变废水成分的处理方法称为物理处理法； 废水经过物理处理过程后并没有改变污染物的化学本性，而仅使污染物和水分离。 操作单元（Operating Units）：调节（Adjust）、离心分离（Centrifugal Separation）、除油（Oil Elimination）、过滤（Filtration）等。

24. （2）工业废水的化学处理（Chemical Treatment） 定义：应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化的方法称为化学处理。 污染物在经过化学处理过程后改变了化学本性，处理过程中总是伴随着化学变化； 操作单元（Operating Units） ：中和（Neutralization）、化学沉淀（ Chemical Precipitation）、药剂氧化还原（Chemical Oxidation Reduction）、臭氧氧化(Ozone Oxidation )、电解(Electrolysis)、光氧化法(Photo- Oxidation)等。

25. （3）工业废水的物理化学处理 （Physic-chemical Treatment） 定义：废水中的污染物在处理过程中是通过相转移的变化而达到去除的目的的处理方法称为物理化学处理。 污染物在物化过程中可以不参与化学变化或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可以经过化学反应后再转移。 操作单元（Operating Units）：混凝（Coagulation）、气浮（Floatation）、吸附(Adsorption)、离子交换(Ion Exchange)、电渗析(Electro-dialysis)、扩散渗析(Diffusion Dialysis)、反渗透(Reverse Osmosis)、超滤(Ultra Filtrate)等。

26. （4）工业废水的生物处理（Biological Treatment） 定义：是利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的方法称为生物处理。 生物处理过程的实质是一种由微生物参与进行的有机物分解过程，分解有机物的微生物主要是细菌，其它微生物如藻类和原生动物也参与该过程，但作用较小。 操作单元（Operating Units）：好氧生物处理(Aerobic Biological Treatment)、厌氧生物处理(Anaerobic Biological Treatment).

27. 表2 各种污染物处理技术的基本方法

28. 2.现代污水处理程度划分： （1）一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理后的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。 （2）二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD、COD），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。 （3）三级处理，是在一级、二级处理后，进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法等。

29. 3，清洁生产与污染预防 ①污染控制的两种模式： ——终端治理(End-of-pipe Control) ——污染预防(Pollution Prevention) 与清洁生产(Cleaner Production)

30. • 终端治理 ——不小的效果，仍将是一个重要方面 ——资源和能源未充分利用 ——只能减少排放、不能阻止产生 ——污染物转移而不是消除 ——耗能耗资、多无附加经济效益

31. • 污染预防与清洁生产 “废物最小化”、“无废工艺”、“零排放” “绿色化学”、“环境无害化学”、“环境友好设计”等 Green Chemistry, Environmental Benign Chemistry, Environmental Friendly Technology, Designing Chemistry for the Environment, Benign by Design----Alternative Synthetic Design for Pollution Control 90‘初联合国环境署在全球推动清洁生产概念

32. ②清洁生产 •什么叫清洁生产？ 《中国21世纪议程--中国21世纪人口、环境与发展白皮书》中指出：“所谓清洁生产，是指既可满足人们的需要又可合理使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程之中。同时对人体和环境无害的绿色产品的生产亦将随着可持续发展进程的深入而日益成为今后产品生产的主导方向。”

33. 联合国环境规划暑的完善后定义为： • 指将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。 • 因此，清洁生产的含义为： • 对生产过程：要求节约原材料和能耗，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量和毒性； • 对产品：要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响： • 对服务：要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。

34. 例1，工艺改革：熄焦水改气 水熄焦：▲浪费热源（1000℃ ——> 100 ℃) ▲焦炭质量降低（强度） ▲产生大量废水（含酚、氰、氨） 干熄焦：冷氮气“气浴” ▲升温后的氮气经热交换器产生 蒸气进入热力管网（成了清洁 能源） ▲节水，消灭废水，减少粉尘

35. 例2, “以废治废”:钢厂焦化废水与烟道气 含氨的焦化废水自上而下从雾化器顶部喷下，含SO2的高温烟道气则从雾化器底部送入， 两者化合生成硫酸铵（化肥） 热量被利用，水被雾化蒸发 • 例3，用复合改性矿物纤维替代部分植物纤 维（40：60）造纸，不改变造纸设备，减 轻黑液污染。（云南非金属矿产应用所）

36. 表3 我国2000~2020年工业废水防治战略目标的预测和建议

37. 4.废水处理方法的选择 （1）污染物在废水中存在状态 悬浮物——粒径1~100μm——沉淀、过滤等； 胶体和溶解物——胶体粒径1nm~100μm，溶解物粒径小于1nm——利用特殊的物质使之凝聚或通过化学反应使其粒径增大到悬浮物的程度，或利用微生物或特殊的膜等将其分解或分离。 （2）废水处理工艺流程设计 预处理（一级处理）+二级处理+三级处理的组合。

38. 预处理的目的： • 将废水中对微生物有抑制、有毒害作用的有机物尽可能地削减、去除或转化为对微生物无害或有利的有机物，以保证生化池中微生物能正常工作。 • 在预处理过程中削减COD负荷，以减轻生化池的运行负担。 • 生化处理后的深度处理一般是针对生化出水中的污染物达不到国家规定的排放标准而设计的，以确保处理出水达标排放。

39. （3）废水处理方法的确定 可参考已有的相同工厂的工艺流程确定。若无资料可参考时，可通过试验确定。 ¤ 有机废水 Ⅰ.含悬浮物时，用滤纸过滤，测定滤液的BOD5、COD。若滤液中的BOD5、COD均在要求值以下，则可采用物理处理方法，在悬浮物的去除同时，也能将BOD5、COD一道去除。 Ⅱ.若滤液中的BOD5、COD高于要求值，则需考虑采用生物处理方法。进行生物处理试验时，确定能否将BOD5、COD同时去除。 Ⅲ.若经生物处理后COD不能降低到排放标准时，就要考虑采用深度处理。

40. ¤ 无机废水 Ⅰ.含悬浮物时，需进行沉淀试验，若在常规的静置时间内达到排放标准时，则可采用自然沉淀法。 Ⅱ.若在规定的静置时间内答不到要求值时，则需进行混凝沉淀试验。 Ⅲ.当悬浮物去除后，废水中仍含有有毒物质时，可考虑采用调节pH值、化学沉淀、氧化还原等化学方法。 Ⅳ.对上述方法仍不能去除的溶解性物质，为了进一步去除，可考虑采用吸附、离子交换等深度处理方法。 ¤ 含油废水 首先做静置上浮试验分离浮油，再进行分离乳化油的试验。

41. 第二部分、工业废水的物理处理 一、调节池（调节水量和水质的构筑物） 1.调节池的类型 （1）均量池——均化水量；实际是一座变水位的贮水池，来水为重力流，出水用泵抽。池中最高水位不高于进水管的设计水位，水深一般为2米左右，最低水位为死水位。 主要设计因素：生产周期（自测或厂方提供）； 确定泵的设计流量； 不拘形式。

42. （2）均质池——均化水质；均化池中水流每一质点的流程则由短到长，都不相同，再结合进出水槽的配合布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果。

43. （3）均化池——既均量，有均质；在池中设置搅拌装置，出水泵的流量用仪表控制。如采用表面曝气机或鼓风曝气时，除可使悬浮物不致沉淀和出现厌氧情况外，还可以有预曝气的作用，能改进初沉效果，减轻曝气池负荷。（3）均化池——既均量，有均质；在池中设置搅拌装置，出水泵的流量用仪表控制。如采用表面曝气机或鼓风曝气时，除可使悬浮物不致沉淀和出现厌氧情况外，还可以有预曝气的作用，能改进初沉效果，减轻曝气池负荷。 （4）间歇式均化池——当废水水量规模较小时，可设间歇式贮水池，即间歇贮水、间歇运行的均化池，池可分为两或三格，交替使用。池中设搅拌装置。这种池型效果最好。 （5）事故池——为防止水质出现恶性事故，或发生破坏污水处理厂运行的事故时，设置所谓事故池，贮留事故排水，这是一种变相的均化池。事故池的进水阀门一般是自动控制，否则无法及时发现事故。这种池平时保证泄空备用。

44. 2.调节池的计算 （1）均量池 均量池贮水量通常只占总水量的10%—20%左右。

45. （2）均质池 均质池的均匀混合形式：水泵强制循环；空气搅拌或机械搅拌；穿孔导流槽引水；均质沉淀调节池；折流式调节池。

46. 二、离心分离 1.离心分离原理 定义：利用高速旋转的物体产生的离心力场以分离废水中的悬浮固体的处理方法。 原理：是利用快速旋转所产生的离心力使含有悬浮固体（或乳状油）的废水进行高速旋转，由于悬浮固体和废水的质量不同，因而所受到的离心力也将不同，质量大的悬浮固体，被甩到废水的外侧，质量轻的作向心运动，集中于离心设备最里面。 当离心分离设备中分离颗粒密度大于介质密度时，分离颗粒被沉除在离心设备的最外侧 ；而当颗粒密度小于介质密度时，分离颗粒被“浮上”在离心设备最里面，因此离心设备包括离心沉降和离心浮上两种。

47. 设m和m0分别为废水和固体颗粒的质量，旋转半径为r,角速度为w,设m和m0分别为废水和固体颗粒的质量，旋转半径为r,角速度为w, 则 悬浮固体的离心力为：Fc=(m-m0)w2r 悬浮固体的重力为：Fg=(m-m0)g 悬浮固体的离心力与重力之比为： a=Fc/Fg=w2r/g 将w=2ㅠn/60代入 则a=Fc/Fg≂r n2/900 a称为分离因素，其影响因素有： （1）n ↗，a ↗，分离效果好； （2）r ↗ , a ↗, 分离效果好； （3）密度差（颗粒与水）越大，分离效果越好； （4）颗粒直径与分离效率有关。

48. 2.离心分离设备 （1）离心机 是依靠一个可以随转动的圆筒（又称转鼓），在外借传动设备驱动下产生高速旋转，其中液体也随同旋转，由于其中不同密度的组分产生不同的离心力，从而达到分离的目的。 离心机设备紧凑、效率高，但设备复杂，只适用于处理小批量的废水、污泥脱水、很难用一般过滤法处理的废水和分离回收废水中的有用物质，如从洗羊毛废水中回收羊毛脂。 离心机脱水的一般效果见表4。

49. 表4 离心机脱水的一般效果

50. （2）水力旋流器 水力旋流器有压力式和重力式两种。 压力式水力旋流器是含悬浮物的废水在水泵或其他外加压力的作用下，以切线方向进入旋流器后发生高速旋转，在离心力作用下，固体颗粒物被抛向器壁，并随旋流下降到锥形底部出口。澄清后的废水或含有较细微粒的废水，则形成螺旋上升的内层旋流，由上端中央溢流管排出。 重力式水力旋流器是水流在分离器内的旋转靠进出口的水位差压力。废水从切线方向进入器内，造成旋流，在离心力和重力作用下，悬浮颗粒甩向器壁并向器底水池集中，随时水得到净化。 主要应用于废水的澄清和浓缩处理，以及高浊度河水的预处理，以代替庞大的预沉池。