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1、1 第第2章章 油田污水处理方法油田污水处理方法 Method and Treatment for Wastewater in OilfieldP P P P1 1 1 1 2.1 污水物理法处理技术与设备污水物理法处理技术与设备 物理法处理技术：物理法处理技术：物理法处理技术：物理法处理技术：不改变污染物的化学形式而将不改变污染物的化学形式而将不改变污染物的化学形式而将不改变污染物的化学形式而将其从水中分离。其从水中分离。其从水中分离。其从水中分离。物理法设备简单、运行费用低、工艺成熟，主要物理法设备简单、运行费用低、工艺成熟，主要物理法设备简单、运行费用低、工艺成熟，主要物理法设备简单、运
2、行费用低、工艺成熟，主要用于去除水中难溶解的大颗粒污染物，为污水一用于去除水中难溶解的大颗粒污染物，为污水一用于去除水中难溶解的大颗粒污染物，为污水一用于去除水中难溶解的大颗粒污染物，为污水一级处理的级处理的级处理的级处理的首选技术首选技术首选技术首选技术。物理法包括物理法包括物理法包括物理法包括沉降、浮选、筛滤、过滤沉降、浮选、筛滤、过滤沉降、浮选、筛滤、过滤沉降、浮选、筛滤、过滤等。等。等。等。2.1.1 沉降法沉降法(Sedimentation)2.1.12.1.1沉降法及其装置沉降法及其装置1）原理）原理 利用废水中悬浮颗粒或液滴密度比水大，利用废水中悬浮颗粒或液滴密度比水大，借助重力
3、场作用产生下沉而实现固液分离的一种借助重力场作用产生下沉而实现固液分离的一种处理方法（一般适用于去除处理方法（一般适用于去除20100m以上的颗以上的颗粒）。粒）。当悬浮物密度大于水时，悬浮物下沉与水分离。当悬浮物密度大于水时，悬浮物下沉与水分离。沉沉 淀淀当悬浮物密度小于水时，悬浮物上浮与水分离。当悬浮物密度小于水时，悬浮物上浮与水分离。上上 浮浮根据污水中可沉降物质颗粒的大小、凝聚性能的强根据污水中可沉降物质颗粒的大小、凝聚性能的强根据污水中可沉降物质颗粒的大小、凝聚性能的强根据污水中可沉降物质颗粒的大小、凝聚性能的强弱及其浓度的高低，按观察到的现象可把沉降可弱及其浓度的高低，按观察到的现
4、象可把沉降可弱及其浓度的高低，按观察到的现象可把沉降可弱及其浓度的高低，按观察到的现象可把沉降可分为四种类型：分为四种类型：分为四种类型：分为四种类型：自由沉降自由沉降自由沉降自由沉降(discrete settling)(discrete settling)絮凝沉降絮凝沉降絮凝沉降絮凝沉降(flocculent settling)(flocculent settling)成层沉降成层沉降成层沉降成层沉降(集团沉降、干涉沉降）集团沉降、干涉沉降）集团沉降、干涉沉降）集团沉降、干涉沉降）(zone,(zone,settling group settling,hindered settling)s
5、ettling group settling,hindered settling)压缩沉降压缩沉降压缩沉降压缩沉降(compression settling)(compression settling)2 2）沉降类型）沉降类型颗粒性质和浓度对沉降类型的影响颗粒性质和浓度对沉降类型的影响 自由沉淀自由沉淀自由沉淀自由沉淀絮凝沉淀絮凝沉淀絮凝沉淀絮凝沉淀成层（拥挤）沉淀成层（拥挤）沉淀成层（拥挤）沉淀成层（拥挤）沉淀压缩沉淀沉淀压缩沉淀沉淀压缩沉淀沉淀压缩沉淀沉淀分散颗粒分散颗粒分散颗粒分散颗粒强絮凝颗粒强絮凝颗粒强絮凝颗粒强絮凝颗粒高值高值高值高值低值低值低值低值固体固体固体固体 自由沉降自由
6、沉降 絮凝沉降絮凝沉降 成层沉降成层沉降 压缩沉降压缩沉降3）间歇沉降实验）间歇沉降实验ABCDBACDAADD均匀悬浮液界面清晰临界沉降点过程表观沉降速度A澄清区；澄清区；B沉降区；沉降区；C过渡区；过渡区；D压缩区压缩区4）颗粒沉降速度）颗粒沉降速度Stokes公式公式Stokes公式公式说明明（1 1）颗颗粒与水的密度差（粒与水的密度差（粒与水的密度差（粒与水的密度差（p p l l）愈大，它的沉速也愈）愈大，它的沉速也愈）愈大，它的沉速也愈）愈大，它的沉速也愈大，成正比关系。大，成正比关系。大，成正比关系。大，成正比关系。当当 p p l l时u0，颗粒下粒下沉；沉；当当 p p l
7、l时,u20d20d20d20 m m m m的颗粒。的颗粒。的颗粒。的颗粒。5 5）沉降装置沉降装置作用：作用：作用：作用：是污水进入生物处理前进行是污水进入生物处理前进行是污水进入生物处理前进行是污水进入生物处理前进行初次沉淀初次沉淀初次沉淀初次沉淀，去除进，去除进，去除进，去除进水中的悬浮固体，以及在生物处理后进行水中的悬浮固体，以及在生物处理后进行水中的悬浮固体，以及在生物处理后进行水中的悬浮固体，以及在生物处理后进行二次沉淀二次沉淀二次沉淀二次沉淀，将生化反应的微生物从水中分离，使水澄清。将生化反应的微生物从水中分离，使水澄清。将生化反应的微生物从水中分离，使水澄清。将生化反应的微生
8、物从水中分离，使水澄清。主要类型：主要类型：主要类型：主要类型：平流式平流式平流式平流式 竖流式竖流式竖流式竖流式 辐流式辐流式辐流式辐流式 斜板式斜板式斜板式斜板式挡板挡板液面液面溢流堰溢流堰出水出水沉降池沉降池排泥管排泥管污泥斗污泥斗刮泥机刮泥机进水进水平流式沉降装置平流式沉降装置FLASHFLASH挡板挡板水流水流溢流堰溢流堰出水出水沉降池沉降池排泥管排泥管中心管中心管进水进水竖流式沉降装置竖流式沉降装置动画挡板挡板溢流堰溢流堰出水出水沉降池沉降池排泥管排泥管进水上升管（出水孔）进水上升管（出水孔）进水进水辐流式沉降装置辐流式沉降装置FLASH进水区进水区进水区进水区分离区分离区分离区分
9、离区出水区出水区出水区出水区污泥区污泥区污泥区污泥区配水区配水区配水区配水区清水区清水区清水区清水区斜板斜板(管管)沉淀池沉淀池浅池沉降理论浅池沉降理论 对对一一深深度度为为H、体体积积为为V的的平平流流式式理理想想沉淀池沉淀池，其处理水量：，其处理水量：隔油池是用自然上浮法分离、去除含油污隔油池是用自然上浮法分离、去除含油污水中可浮油的处理筑物。水中可浮油的处理筑物。污水从池的一端流入池内，从另一端流出。污水从池的一端流入池内，从另一端流出。在流经隔油池的过程中，由于流速降低，在流经隔油池的过程中，由于流速降低，密度小于密度小于1.0而粒径较大的油类杂质得以而粒径较大的油类杂质得以上上浮浮到
10、水面上，密度大于到水面上，密度大于1.0的杂质则的杂质则沉于池沉于池底底。在出水一侧的水面上设集油管。在出水一侧的水面上设集油管。6）隔油池隔油池(oil separator)20 平流式隔油池平流式隔油池 FLASH21 波纹斜板式隔油池 自由沉降试验自由沉降试验1 沉淀率沉淀率2 总颗粒去除率的计算总颗粒去除率的计算自学内容自学内容X2.1.2 2.1.2 气浮法气浮法FlotationFlotation一一 气浮的基本原理气浮的基本原理 （一）基本概念（一）基本概念 利用高度分散的微小气泡作为载体粘附于利用高度分散的微小气泡作为载体粘附于污水中的悬浮污染物，使其浮力大于重力和污水中的悬浮
11、污染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液或液液分离的过程称为或液液分离的过程称为气浮气浮。具体过程：具体过程：通入空气通入空气产生微细气泡产生微细气泡SSSS附附着在气泡上着在气泡上上浮上浮应用：应用：自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及比重以及比重接近接近1 1的固体颗粒或液体的固体颗粒或液体（二）气浮的理论基础（二）气浮的理论基础（1 1）水中颗粒与气泡粘附的条件）水中颗粒与气泡粘附的条件亲水性和疏水性物质的接触亲水性
12、和疏水性物质的接触 水中悬浮固体颗粒能否与气泡粘附主要取水中悬浮固体颗粒能否与气泡粘附主要取决于颗粒表面的性质。决于颗粒表面的性质。颗粒表面易被水湿润，颗粒表面易被水湿润，该颗粒属该颗粒属亲水性亲水性；如不易被水湿润，属；如不易被水湿润，属疏水疏水性性。亲水性与疏水性可用液、气、固三相接触亲水性与疏水性可用液、气、固三相接触时形成的时形成的接触角接触角大小来解释。大小来解释。WW L.GL.G (1-cos(1-cos)当当，即颗粒完全被水湿润，即颗粒完全被水湿润cosl，W0，颗粒不与气泡粘附，就不宜用气，颗粒不与气泡粘附，就不宜用气浮法处理。浮法处理。当当18，颗粒完全不被水湿润，颗粒完全
13、不被水湿润，cos-1，W2L.G，颗粒易于与气泡粘附，宜，颗粒易于与气泡粘附，宜于气浮法处理。于气浮法处理。此外如此外如L.G很小，很小，W亦小，也不利于气亦小，也不利于气泡与颗粒的粘附。泡与颗粒的粘附。（2 2 2 2）泡沫的稳定性）泡沫的稳定性）泡沫的稳定性）泡沫的稳定性 不稳定的后果：不稳定的后果：不稳定的后果：不稳定的后果：气泡浮到水面后，水分很快蒸气泡浮到水面后，水分很快蒸气泡浮到水面后，水分很快蒸气泡浮到水面后，水分很快蒸发，泡沫容易破灭，会使已经浮到水面的污染物发，泡沫容易破灭，会使已经浮到水面的污染物发，泡沫容易破灭，会使已经浮到水面的污染物发，泡沫容易破灭，会使已经浮到水面
14、的污染物又脱落回到水中。又脱落回到水中。又脱落回到水中。又脱落回到水中。方法：方法：方法：方法：投加起泡剂（表面活性物质）达到易起投加起泡剂（表面活性物质）达到易起投加起泡剂（表面活性物质）达到易起投加起泡剂（表面活性物质）达到易起气泡的稳定的目的。气泡的稳定的目的。气泡的稳定的目的。气泡的稳定的目的。（3 3 3 3）改变疏水性能）改变疏水性能）改变疏水性能）改变疏水性能 向水中投加向水中投加向水中投加向水中投加浮选剂浮选剂浮选剂浮选剂，可以使颗粒由亲水性物质，可以使颗粒由亲水性物质，可以使颗粒由亲水性物质，可以使颗粒由亲水性物质变为疏水性。变为疏水性。变为疏水性。变为疏水性。实现气浮分离的
15、实现气浮分离的必要条件必要条件 A、必须向水中提供足够数量的微细气泡。必须向水中提供足够数量的微细气泡。（气泡理想尺寸为（气泡理想尺寸为1530m）B、必须使悬浮物呈悬浮状态必须使悬浮物呈悬浮状态 C、必必须须使使气气泡泡与与悬悬浮浮物物产产生生粘粘附附作作用用，从从而附着于气泡上浮升。而附着于气泡上浮升。（悬浮物具有疏水性质）（悬浮物具有疏水性质）CONCLUSIONCONCLUSION （三）投加化学药剂对气浮效果的促进（三）投加化学药剂对气浮效果的促进作用作用 (1)投加表面活性剂维持泡沫的稳定性投加表面活性剂维持泡沫的稳定性 (2)利用混凝剂脱稳利用混凝剂脱稳 以油的颗粒为例，表面活性
16、物质的非极以油的颗粒为例，表面活性物质的非极性端吸附于油粒上，极性端则伸向水中，性端吸附于油粒上，极性端则伸向水中，极性端在水中电离，使油粒被包围了一层极性端在水中电离，使油粒被包围了一层负电荷，产生了双电层现象，增大了负电荷，产生了双电层现象，增大了-电电位位，不仅阻碍油粒兼并，也影响颗粒与气，不仅阻碍油粒兼并，也影响颗粒与气泡粘附。泡粘附。(3)投加浮选剂改变颗粒表面性质投加浮选剂改变颗粒表面性质 二二 气浮的分类与特点气浮的分类与特点根据气泡产生的方式气浮法分为根据气泡产生的方式气浮法分为：电解气浮法电解气浮法L；散气气浮法：扩散板曝气气浮、叶轮气浮散气气浮法：扩散板曝气气浮、叶轮气浮L
17、 加压溶气气浮：全溶气流程、部分溶气流程加压溶气气浮：全溶气流程、部分溶气流程、回流加压溶气流程、回流加压溶气流程 L（一）（一）电解气浮法电解气浮法1 工作原理工作原理 电解气浮法是用不溶性阳极和阴极，通以直流电，电解气浮法是用不溶性阳极和阴极，通以直流电，电解气浮法是用不溶性阳极和阴极，通以直流电，电解气浮法是用不溶性阳极和阴极，通以直流电，直接将污水电解。阳极和阴极产生直接将污水电解。阳极和阴极产生直接将污水电解。阳极和阴极产生直接将污水电解。阳极和阴极产生氢气和氧气的微氢气和氧气的微氢气和氧气的微氢气和氧气的微细气泡细气泡细气泡细气泡，将污水中的污染物颗粒或先经混凝处理所，将污水中的污
18、染物颗粒或先经混凝处理所，将污水中的污染物颗粒或先经混凝处理所，将污水中的污染物颗粒或先经混凝处理所形成的絮凝体粘附而上浮至水面，生成泡沫层，然形成的絮凝体粘附而上浮至水面，生成泡沫层，然形成的絮凝体粘附而上浮至水面，生成泡沫层，然形成的絮凝体粘附而上浮至水面，生成泡沫层，然后将泡沫刮除，实现分离去除污染物质。后将泡沫刮除，实现分离去除污染物质。后将泡沫刮除，实现分离去除污染物质。后将泡沫刮除，实现分离去除污染物质。在直流电作用下，正负两极产生的氢和氧的微气在直流电作用下，正负两极产生的氢和氧的微气在直流电作用下，正负两极产生的氢和氧的微气在直流电作用下，正负两极产生的氢和氧的微气泡，将污水中
19、呈颗粒状的污染物带至水面以进行固泡，将污水中呈颗粒状的污染物带至水面以进行固泡，将污水中呈颗粒状的污染物带至水面以进行固泡，将污水中呈颗粒状的污染物带至水面以进行固液分离。液分离。液分离。液分离。2 电解气浮法的气浮装置电解气浮法的气浮装置 竖流式电解气浮池竖流式电解气浮池 平流式电解气浮池平流式电解气浮池（二）（二）散气气浮法散气气浮法1 1微孔曝气气浮法微孔曝气气浮法2 剪切气泡气浮法剪切气泡气浮法 叶轮气浮设备构造叶轮气浮设备构造 依靠高速转子的离心力所依靠高速转子的离心力所依靠高速转子的离心力所依靠高速转子的离心力所造成的负压而吸入空气，造成的负压而吸入空气，造成的负压而吸入空气，造成
20、的负压而吸入空气，并与提升上来的污水充分并与提升上来的污水充分并与提升上来的污水充分并与提升上来的污水充分混合后，在水的剪切作用混合后，在水的剪切作用混合后，在水的剪切作用混合后，在水的剪切作用下，气体破碎成微气泡而下，气体破碎成微气泡而下，气体破碎成微气泡而下，气体破碎成微气泡而扩散于水中。扩散于水中。扩散于水中。扩散于水中。FLASH（三）加压溶气气浮法（三）加压溶气气浮法 工作原理工作原理：在加压条件下，使空气溶于：在加压条件下，使空气溶于水，形成空气过饱和状态。然后减至常压，水，形成空气过饱和状态。然后减至常压，使空气析出，以微小气泡释放于水中，实使空气析出，以微小气泡释放于水中，实现
21、气浮，此法形成气泡小，约现气浮，此法形成气泡小，约20100m，处理效果好，应用广泛。，处理效果好，应用广泛。（2 2）加压溶气气浮工艺流程）加压溶气气浮工艺流程）加压溶气气浮工艺流程）加压溶气气浮工艺流程 加压溶气气浮可分为：全溶气流程、部分溶气流加压溶气气浮可分为：全溶气流程、部分溶气流加压溶气气浮可分为：全溶气流程、部分溶气流加压溶气气浮可分为：全溶气流程、部分溶气流程、回流加压溶气流程。程、回流加压溶气流程。程、回流加压溶气流程。程、回流加压溶气流程。全溶气流程全溶气流程FLASH部分溶气流程部分溶气流程FLASH 回流加压溶气流程回流加压溶气流程FLASH（四）气浮池（四）气浮池 平
22、流式气浮池平流式气浮池 竖流式气浮池竖流式气浮池 反应反应反应反应气浮池气浮池气浮池气浮池 反应反应反应反应气浮气浮气浮气浮沉淀池沉淀池沉淀池沉淀池 综合式气浮池综合式气浮池 反应反应反应反应气浮气浮气浮气浮过滤池过滤池过滤池过滤池三三 气浮法在含油污水处理中的应用气浮法在含油污水处理中的应用乳化油（乳化油（10 m，一般，一般0.1-2 m气浮）气浮）2.1.3 2.1.3 过过 滤滤 FiltrationFiltration过滤法及其装置过滤法及其装置1）过滤过滤的分的分类类 过滤是利用过滤介质将固体和液体分离的操作，过滤是利用过滤介质将固体和液体分离的操作，可分为可分为滤饼过滤滤饼过滤和
23、和深层过滤深层过滤两大类别。两大类别。两种不同的过滤方式示意图两种不同的过滤方式示意图a.滤饼过滤；滤饼过滤；b.深层过滤深层过滤1滤饼；滤饼；2过滤介质过滤介质悬浮液悬浮液清液清液悬浮液悬浮液清液清液2）过滤机理）过滤机理（1）迁移机理）迁移机理 悬浮颗粒脱离流线而与滤材颗粒接触的过程就是悬浮颗粒脱离流线而与滤材颗粒接触的过程就是迁移过迁移过程程。在迁移过程中，与物理的或水力学的各种因素有关的。在迁移过程中，与物理的或水力学的各种因素有关的作用：拦截作用、惯性作用、扩散作用、沉降作用、水力作用：拦截作用、惯性作用、扩散作用、沉降作用、水力作用。作用。（2）附着机理）附着机理 由于上述迁移过程
24、而与滤材颗粒接触的悬浮颗粒，不再由于上述迁移过程而与滤材颗粒接触的悬浮颗粒，不再从滤材表面脱离，而达到去除水中悬浮颗粒的过程就是从滤材表面脱离，而达到去除水中悬浮颗粒的过程就是附附着过程着过程。它主要是通过以下几种机理来实现的。絮凝作用、。它主要是通过以下几种机理来实现的。絮凝作用、范德华引力、水合作用、互相吸附。范德华引力、水合作用、互相吸附。（3）脱落机理）脱落机理 当颗粒或颗粒团与过滤介质表面的结合力较弱时，它们当颗粒或颗粒团与过滤介质表面的结合力较弱时，它们就会从滤材表面是脱落下来。因此，附着及迁移是可逆的。就会从滤材表面是脱落下来。因此，附着及迁移是可逆的。致使颗粒脱落的主要原因是流
25、体对附着的颗粒的剪切作用致使颗粒脱落的主要原因是流体对附着的颗粒的剪切作用及运动的颗粒对附着的颗粒的碰撞。及运动的颗粒对附着的颗粒的碰撞。反冲洗水反冲洗水排水排水排水排水出水出水进水进水EDCBA滤料层滤料层承托层承托层配水系统配水系统水水渠渠3）过滤装置）过滤装置快滤池快滤池快滤池构造示意图快滤池构造示意图滤料及其级配滤料及其级配常用的过滤介质：常用的过滤介质：石英砂、无烟煤、大理石、白云石、花岗石，石英砂、无烟煤、大理石、白云石、花岗石，石榴石、磁铁矿和钛铁矿等石榴石、磁铁矿和钛铁矿等 滤料的滤料的级配级配（滤料的粒径分布）（滤料的粒径分布）单一滤料单一滤料多级滤料多级滤料承托层承托层承托
26、层承托层承托层承托层出水出水出水出水出水出水石英砂石英砂石英砂石英砂石英砂石英砂无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤铁磁矿铁磁矿小小大大压力压力滤池滤池 使用核桃壳过滤器处理含油污水是污水处理技术发展的一使用核桃壳过滤器处理含油污水是污水处理技术发展的一种趋势。与石英砂过滤器比较种趋势。与石英砂过滤器比较,有更为突出的优点有更为突出的优点:核桃壳过滤器属于核桃壳过滤器属于轻质滤料过滤器轻质滤料过滤器;这种过滤器的基本结构和这种过滤器的基本结构和过滤原理与石英砂过滤器相同过滤原理与石英砂过滤器相同,区别是作为滤料的核桃壳的密区别是作为滤料的核桃壳的密度较小度较小,一般在一般在1.2g/cm3 左右左右;由于
27、滤料较石英砂滤料轻由于滤料较石英砂滤料轻,反反冲洗时在水流作用下滤层成为沸腾床冲洗时在水流作用下滤层成为沸腾床,由滤料间隙形成的微孔由滤料间隙形成的微孔被解除被解除,吸附的悬浮物得以脱附。因此吸附的悬浮物得以脱附。因此,这种过滤器属于非固这种过滤器属于非固定孔隙过滤器定孔隙过滤器,反洗再生能力较强反洗再生能力较强,过滤性能稳定过滤性能稳定,适合于中高适合于中高渗透率地层水质要求的采出水过滤。渗透率地层水质要求的采出水过滤。但目前广泛应用的搅拌式核桃壳过滤器存在以下一些问题但目前广泛应用的搅拌式核桃壳过滤器存在以下一些问题,如反洗压力过高如反洗压力过高,对过滤器内部结构冲击较大对过滤器内部结构冲
28、击较大;滤料反洗不彻滤料反洗不彻底底,使出水水质受到影响使出水水质受到影响,容易出现堵罐和跑料等现象。容易出现堵罐和跑料等现象。核桃壳过滤器处理含油污水核桃壳过滤器处理含油污水泵循环再生式过滤器泵循环再生式过滤器 内循环方式是利用泵将内循环方式是利用泵将核桃壳滤料送入过滤器内的搓洗器中核桃壳滤料送入过滤器内的搓洗器中,直接在过直接在过滤器内完成对滤料的再生处理。该循环方式的滤器内完成对滤料的再生处理。该循环方式的特点特点是反洗再生充分是反洗再生充分,出水出水质量稳定且结构简单质量稳定且结构简单,没有附加的管路和阀件没有附加的管路和阀件,简化了控制系统简化了控制系统,使得设备使得设备的使用、维护
29、方便的使用、维护方便,节省了设备投资。启动循环再生泵节省了设备投资。启动循环再生泵,使得罐内液体经使得罐内液体经过循环再生泵进入再生器中心喷管对滤床进行喷射过循环再生泵进入再生器中心喷管对滤床进行喷射,将滤料翻起将滤料翻起“液化液化”,使油和杂质与滤料分离。再生器的独特设计可使含油及杂质的滤料在使油和杂质与滤料分离。再生器的独特设计可使含油及杂质的滤料在高速水流的作用下高速水流的作用下,从切线方向进入再生器从切线方向进入再生器,在再生器狭小的空间内高速在再生器狭小的空间内高速碰撞摩擦碰撞摩擦,保证介质在无任何化学药剂辅助的情况下达到充分的再生保证介质在无任何化学药剂辅助的情况下达到充分的再生,
30、其其内部高能流化的水流场可以使溶解物、油与核桃壳高效分离。内部高能流化的水流场可以使溶解物、油与核桃壳高效分离。过滤后的污水经循环再生泵进入中心喷管的油和杂质通过中心滤网过滤后的污水经循环再生泵进入中心喷管的油和杂质通过中心滤网,从从排污口排出排污口排出,而进入中心喷管的滤料而进入中心喷管的滤料,由于中心滤网的截留由于中心滤网的截留,被保留在过滤被保留在过滤器内。再生泵停止工作后器内。再生泵停止工作后,分散的滤料由于重力的作用而沉降聚集成床。分散的滤料由于重力的作用而沉降聚集成床。排除过滤器中的残留污水排除过滤器中的残留污水,并用滤后水冲洗过滤器并用滤后水冲洗过滤器,从而滤床得以恢复。从而滤床
31、得以恢复。再生过程完成后再生过程完成后,过滤器进入正常的过滤过程。过滤器进入正常的过滤过程。泵循环再生式过滤器泵循环再生式过滤器2.2 化学法处理技术与设备化学法处理技术与设备 化学法处理技术：化学法处理技术：利用化学反应原理及方法分离废利用化学反应原理及方法分离废水中的污染物，或改变其性质，使之无害化的处理水中的污染物，或改变其性质，使之无害化的处理方法。方法。处理对象：处理对象：可溶解的无机物可溶解的无机物 难以生物降解的有机物难以生物降解的有机物 胶体物质胶体物质化学法处理技术包括化学法处理技术包括中和、混凝、氧化还原法中和、混凝、氧化还原法等。等。2.2.1 2.2.1 中和中和 Ne
32、utralization ProcessNeutralization Process 2.2.1 中和法及其装置中和法及其装置1）中和原理）中和原理 HOHH2O2）中和方法）中和方法酸碱废水相互中和酸碱废水相互中和投药中和投药中和过滤中和过滤中和u酸碱废水相互中和法及设备酸碱废水相互中和法及设备 若酸、碱废水均为均匀排出，且所含酸碱能相互平若酸、碱废水均为均匀排出，且所含酸碱能相互平 衡，可直接在管道内混合反应，不需设中和池。衡，可直接在管道内混合反应，不需设中和池。若排出的酸碱浓度和流量经常波动变化，则应设置中若排出的酸碱浓度和流量经常波动变化，则应设置中 和池以进行中和反应；和池以进行中
33、和反应；如果废水本身的酸、碱含量很难平衡，往往还需要补如果废水本身的酸、碱含量很难平衡，往往还需要补 加中和剂；加中和剂；当出水水质要求很高，或废水中含有其他杂质或重金当出水水质要求很高，或废水中含有其他杂质或重金 属离子时，连续流无法保证出水水质，较稳妥可靠属离子时，连续流无法保证出水水质，较稳妥可靠 的方法是采用间歇式中和池。的方法是采用间歇式中和池。u投药中和法及设备投药中和法及设备常用药剂常用药剂酸性废水的处理酸性废水的处理石灰石灰石灰石石灰石苛性钠苛性钠苏打苏打碱性废渣碱性废渣废碱液废碱液碱性废水的处理碱性废水的处理含酸废水含酸废水酸酸酸性废气酸性废气u投药中和法及设备投药中和法及设
34、备工艺过程及设备工艺过程及设备 混合混合 反反应应池池沉淀池沉淀池脱水或干化床脱水或干化床酸（碱）性酸（碱）性废废水投水投药药中和流程中和流程 投投药药出水出水酸（碱）性酸（碱）性废废水水搅搅拌拌出渣出渣中和中和剂剂制制备备u过滤中和法及设备过滤中和法及设备过滤中和法：过滤中和法：将酸性废水通过反应器中具有中和能力的碱性滤料层，将酸性废水通过反应器中具有中和能力的碱性滤料层，在过滤的同时达到中和的目的。在过滤的同时达到中和的目的。该法适用于处理：该法适用于处理：1）较清洁的、低浓度的酸性废水；）较清洁的、低浓度的酸性废水；2）生成易溶盐的酸性废水。）生成易溶盐的酸性废水。常用滤料常用滤料常用碱
35、性滤料常用碱性滤料石灰石石灰石（CaCO3）大理石大理石（CaCO3）白云石白云石（MgCO3CaCO3）u过滤中和法常用设备过滤中和法常用设备固定床中和滤池固定床中和滤池a.升流式升流式 b.下降式下降式固定床中和反固定床中和反应应器器1.穿孔底板穿孔底板 2.配水管配水管 3.滤滤料料 4.集水槽集水槽u过滤中和法常用设备过滤中和法常用设备升流膨胀式中和滤池升流膨胀式中和滤池升流膨升流膨胀胀式中和式中和滤滤池示意池示意图图 变变速升流膨速升流膨胀胀式中和式中和滤滤池池 1出水；出水；2进水管进水管80；3穿孔底板穿孔底板2.2.2 2.2.2 氧化还原法氧化还原法 RedoxRedox P
36、rocess Process 2.2.2 氧化还原法及其装置氧化还原法及其装置v氧化还原法：氧化还原法：利用氧化还原反应将废水中的有害物质转化为不溶利用氧化还原反应将废水中的有害物质转化为不溶解的或无毒的新物质，达到无害化的目的。解的或无毒的新物质，达到无害化的目的。v处理对象：处理对象：氧化法氧化法 有机污染物（如色、嗅、味、有机污染物（如色、嗅、味、COD）还原性无机离子（如还原性无机离子（如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等）等）还原法还原法 废水中的重金属离子（如汞、镉、铜、铬、镍等）废水中的重金属离子（如汞、镉、铜、铬、镍等）v方法分类：方法分类：药剂法药剂法 光化学法光化学法 电
37、化学法电化学法 药剂氧化药剂氧化空气、空气、臭氧臭氧、次氯酸钠、高锰酸钾、次氯酸钠、高锰酸钾药剂还原药剂还原活泼金属置换活泼金属置换1）臭氧氧化原理）臭氧氧化原理 臭氧是由三个氧原子组成的氧的同素异构体。通臭氧是由三个氧原子组成的氧的同素异构体。通常为淡蓝色气体，高压下可变成深褐色液体。臭氧常为淡蓝色气体，高压下可变成深褐色液体。臭氧在化学上极不稳定，易分解，其反应式为：在化学上极不稳定，易分解，其反应式为：臭氧在空气中的分解速度随温度升高而加快，在臭氧在空气中的分解速度随温度升高而加快，在270时立即分解。分解时放出的时立即分解。分解时放出的初生态氧初生态氧O，很，很快就能和被氧化的物质起反
38、应，所以臭氧是一种很快就能和被氧化的物质起反应，所以臭氧是一种很强的氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高强的氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高锰酸盐等常用的氧化剂都高。臭氧在纯水中的分解锰酸盐等常用的氧化剂都高。臭氧在纯水中的分解速度比在空气中快得多。速度比在空气中快得多。臭氧与水中有机物反应机理臭氧与水中有机物反应机理 D反应反应直接反应直接反应直接氧化有机物、微生物等，可产直接氧化有机物、微生物等，可产生直接氧化产物，反应速度慢，有生直接氧化产物，反应速度慢，有选择性选择性R反应反应间接反应间接反应通过通过通过通过OHOH 自由基和有机物、微生物、自由基和有机物、微生物、自由基和
39、有机物、微生物、自由基和有机物、微生物、COCO3 32-2-、HCOHCO3 32-2-的反应，生成次自的反应，生成次自的反应，生成次自的反应，生成次自由基反应由基反应由基反应由基反应COCO3 32-2-、HCOHCO3 32-2-，次自次自次自次自由基也能和有机物反应（但反应由基也能和有机物反应（但反应由基也能和有机物反应（但反应由基也能和有机物反应（但反应速速速速度慢）；度慢）；度慢）；度慢）；反应速度快，无选择性反应速度快，无选择性反应速度快，无选择性反应速度快，无选择性2）臭氧氧化特点）臭氧氧化特点 臭氧可使废水中的污染物氧化分解，常用于降低臭氧可使废水中的污染物氧化分解，常用于降
40、低BOD、COD，脱色、除臭、除味，杀菌、杀藻，脱色、除臭、除味，杀菌、杀藻，除铁、锰、氰、酚等。臭氧氧化的优点是氧化能除铁、锰、氰、酚等。臭氧氧化的优点是氧化能力强；处理后废水中的臭氧易分解，力强；处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次不产生二次污染污染；制备臭氧用的空气和电不必贮存和运输，；制备臭氧用的空气和电不必贮存和运输，操作管理也较方便；处理过程中一般不产生污泥。操作管理也较方便；处理过程中一般不产生污泥。其缺点是造价和处理成本高。其缺点是造价和处理成本高。3）主要设备）主要设备臭氧发生器臭氧发生器 无声放电法制备臭氧无声放电法制备臭氧 管式（卧式）臭氧发生器管式（卧式）臭氧发生器1空
41、气或氧气进口；空气或氧气进口；2臭氧出口；臭氧出口；3冷却水进口；冷却水进口；4冷却水出口；冷却水出口；5不锈钢管；不锈钢管；6放电间隙；放电间隙；7玻璃管；玻璃管；8变压器变压器臭氧接触反应设备臭氧接触反应设备 多孔扩散板式鼓泡塔、填料塔、喷雾塔多孔扩散板式鼓泡塔、填料塔、喷雾塔1出水；出水；2布水器；布水器；3尾气；尾气；4尾气分解罐；尾气分解罐；5进水；进水；6微孔扩散板；微孔扩散板；7臭氧化气臭氧化气1臭氧化空气；臭氧化空气；2、3、5、6废水；废水；4尾气尾气1尾气；尾气；2泡沫分离器；泡沫分离器；3进水；进水；4填料；填料；5支撑板；支撑板；6臭氧化空气；臭氧化空气；7出水出水臭氧
42、接触反应设备臭氧接触反应设备 塔板式反应器（筛板塔和泡罩塔）塔板式反应器（筛板塔和泡罩塔）(a)1尾气；尾气；2进水；进水；3塔板；塔板；4堰；堰；5降液管；降液管；6进气；进气；7出水；出水；(b)1塔板；塔板；2外壳；外壳；3、5液流；液流；4气流；气流；6液流堰；液流堰；7外壳；外壳；8将液管；将液管；(c)1升气管；升气管；2泡罩；泡罩；3、5液流；液流；4气流；气流；6液流堰；液流堰；7外壳；外壳；8将液管；将液管；9塔板塔板电化学污水处理技术的基本原理是使污染物在电电化学污水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学转化，即极上发生直接电化学反应或间接电化学
43、转化，即直接电解和间接电解。直接电解和间接电解。直接电解直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原是指污染物在电极上直接被氧化或还原 而从污水中去除。直接电解可分为阳极过程和阴极而从污水中去除。直接电解可分为阳极过程和阴极过程。阳极过程就是污染物在阳极表面过程。阳极过程就是污染物在阳极表面氧化氧化氧化氧化而转化而转化成毒性较小的物质或易生物降解的物质，甚至发生成毒性较小的物质或易生物降解的物质，甚至发生有机物无机化，从而达到削减、去除污染物的目的。有机物无机化，从而达到削减、去除污染物的目的。阴极过程就是污染物在阴极表面阴极过程就是污染物在阴极表面还原还原还原还原而得以去除，而得以去除，主要用
44、于卤代烃的还原脱卤和重金属的回收。主要用于卤代烃的还原脱卤和重金属的回收。4）电化学污水处理技术）电化学污水处理技术间接电解间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性更小的为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性更小的物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程是指氧化还原物在电解过程中可电化学再逆过程是指氧化还原物在电解过程中可电化学再生和循环使用。不可逆过程是指利用不可逆电化生和循环使用。不可逆过程是指利用不可逆电化学反应产生的物质，如具有强氧化性的氯酸盐、学反应产生的物质，如具
45、有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、次氯酸盐、H2O2和和O3等氧化有机物的过程，还可等氧化有机物的过程，还可以利用电化学反应产生强氧化性的中间体，以利用电化学反应产生强氧化性的中间体，包括包括溶剂化电子、溶剂化电子、HO、HO2、O2-等自由基。等自由基。光化学反应就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要光化学反应需要光化学反应需要光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，分子吸收特定波长的电磁辐射，分子吸收特定波长的电磁辐射，分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子
46、激发态受激产生分子激发态受激产生分子激发态受激产生分子激发态，之后才会发生化学变化到，之后才会发生化学变化到，之后才会发生化学变化到，之后才会发生化学变化到一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化学产物。利用光化学反应治理污染，包括无催化学产物。利用光化学反应治理污染，包括无催化学产物。利用光化学反应治理污染，包括无催化学产物。利用光化学反应治理污染，包括无催化剂和有催化剂参与的光化学氧化。剂和有催化剂参与的光化学氧化。剂和有催化剂参与的光化学氧化。剂和有催化剂参与的
47、光化学氧化。5）光化学污水处理技术）光化学污水处理技术2.2.3 混凝混凝(Coagulation)一、混凝原理和用途一、混凝原理和用途混凝的主要对象是污水中的细小悬浮颗粒和胶体微混凝的主要对象是污水中的细小悬浮颗粒和胶体微混凝的主要对象是污水中的细小悬浮颗粒和胶体微混凝的主要对象是污水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒（粒（粒（粒（colloidal matters)colloidal matters)，这些颗粒用自然沉降法很难，这些颗粒用自然沉降法很难，这些颗粒用自然沉降法很难，这些颗粒用自然沉降法很难从水中分离出去。从水中分离出去。从水中分离出去。从水中分离出去。混凝是通过向污水中投加混凝是通过
48、向污水中投加混凝是通过向污水中投加混凝是通过向污水中投加混凝剂混凝剂混凝剂混凝剂(coagulant)(coagulant)，破，破，破，破坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集(aggregation)(aggregation)成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使污水得到净化。污水得到净化。污水得到净化。污水得到净化。混凝法是污水处理中常采用的方法。混凝法是污水处理
49、中常采用的方法。混凝法是污水处理中常采用的方法。混凝法是污水处理中常采用的方法。可以用来降低污水的浊度和色度，去除多种高分子可以用来降低污水的浊度和色度，去除多种高分子可以用来降低污水的浊度和色度，去除多种高分子可以用来降低污水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重金属和放射性物质。有机物、某些重金属和放射性物质。有机物、某些重金属和放射性物质。有机物、某些重金属和放射性物质。P P P P78787878 水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为程称为混凝混凝，是凝聚和絮凝的总称。，是凝聚和絮凝的总称。凝聚：凝聚：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。胶体失去稳
50、定性的过程称为凝聚。絮凝：絮凝：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。脱稳胶体相互聚集称为絮凝。混凝过程涉及：混凝过程涉及：水中胶体的性质；水中胶体的性质；混凝剂在水中的水解；混凝剂在水中的水解；胶体与混凝剂的胶体与混凝剂的相互作用。相互作用。81 二二、污水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理、污水中胶体颗粒的稳定性及脱稳机理1.1.胶体的特点：胶体的特点：粒径小，粒径小，一般直径为一般直径为1010-3-31010-8-8mmmm；布朗运动，布朗运动，颗粒在污水中受水分子热运颗粒在污水中受水分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动；动的碰撞而作无规则的布朗运动；带电，带电，同类胶体微粒带有同性电荷。同类胶体微粒带