3-水体污染及其控制技术2 (2).ppt

第三章水体污染及其控制技术
1 水环境概述
2 水体污染与自净
3 水质指标、水环境标准与水环境保护法规
4 污水处理基本方法与系统
5 污水的物理处理技术
6 污水的化学处理技术
7 污水的生物处理技术(一)——活性污泥法
8 污水的生物处理技术(二)——生物膜法
9 污水的生物处理技术(三)——厌氧生物处理法
10 污水的自然生物处理法
11 污泥的处理与处置
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胶体概述
悬浮颗粒越小,在水中沉降就越困难。
悬浮物大多是泥沙,d>100nm,经长时间静止在重力作用下就会沉降下来。
胶体颗粒,d<100nm,基本不能因重力作用而沉降。原因有三:
胶体颗粒在水中作无规则的布朗运动,可长时间保持分散状态;
胶体颗粒外表面吸附了一层水分子,阻碍胶体颗粒之间的接触,使胶体保持稳定;
胶体颗粒带有电荷,天然水中的胶体颗粒总是带有负电荷,由于同性相斥使胶体颗粒不易相互聚合而保持悬浮状态。
其中后两个原因更为重要。
混凝法
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向水中加入混凝剂,使废水中细小的悬浮物和胶体粒子相互接触并凝聚,然后形成絮状物下沉而分离的处理方法。前者称为凝聚,后者称为絮凝,两个过程合称为混凝。
根据所用混凝剂的不同,其作用机制有三个
电中和作用:
带正电荷离子与原水中带负电荷的胶体发生电中和使之脱稳,此过程在1s内即可完成。脱稳后的胶体颗粒的静电斥力被大大削弱,便可发生碰撞,聚集成较大的颗粒。
吸附架桥作用:
沉淀物Al(OH)3、高分子絮凝剂(具有较长分子链)。这些分子链能吸附水中的胶体颗粒,而且同一条链可吸附多个胶体颗粒,同一胶体颗粒可吸附在多条链上,使原来处于分散的许多细小颗粒被分子链拉扯在一起不能分开,形成絮状沉淀物。
网捕作用:
Al(OH)3沉淀物以及生成的絮状沉淀物,是一种网状絮凝体,在下沉过程中,像一个张开的大网,卷扫水中的悬浮物共同沉淀。
混凝原理
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混凝过程
混凝过程是指从向水中投加混凝剂,直到最终形成大颗粒絮凝体的整个过程。分为两个阶段:
凝聚阶段(也称凝絮阶段)
混凝过程中最重要的阶段。包括胶体脱稳和脱稳胶体在布朗运动作用下聚集成微小凝絮的过程。
脱稳胶体的移动速度十分重要,决定了它们的碰撞频率。有效碰撞才能使脱稳胶粒聚集,这取决于胶体脱稳程度。完全脱稳则每次碰撞都可能形成微小凝絮。
在混合池或混合管中进行,很短时间即可完成。
絮凝阶段
微小凝絮在流体动力作用下再相互碰撞形成大絮凝体,这一过程称为絮凝阶段。
在反应池(或称絮凝池)中完成。
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混凝剂与助凝剂
对用于水处理的混凝剂的要求:混凝效果好,无害,廉价易得。
根据所加药剂在混凝过程中所起的作用不同,混凝剂可分为凝聚剂和混凝剂两类,分别起胶体脱稳和结成絮体的作用。
根据混凝剂化学成分和性质不同,可分为无机、高分子和微生物混凝剂三大类。
无机混凝剂:硫酸铝,硫酸铁,硫酸亚铁
高分子混凝剂分为无机和有机两类
无机高分子:聚合***化铝和聚合***化铁应用最广泛
有机高分子:聚丙烯酰***
助凝剂:调节、改善混凝条件,提高处理效果。
单独使用混凝剂不能取得良好混凝效果时,可投加助凝剂。
常用的有硫酸、石灰、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠等。
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混凝工艺流程及设备
混凝处理是一个综合操作过程,包括药剂的制备、投加、混凝、絮凝和沉淀分离几个过程。
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吸附法
吸附法是利用多孔性固体吸附剂来处理废水的方法。吸附剂有很强的吸附能力,可以把废水中的可溶性有机物或无机物吸附到它的表面而除去,对废水中的细菌、病毒等微生物也有一定的去除作用。
吸附的基本原理
吸附是在相界面上物质浓度自动发生积累或浓集的现象,是一种非均相过程。在废水处理中,主要是利用固体物质表面(吸附剂)对废水中物质(吸附质)的吸附作用。
吸附剂通常为细微物质或多孔物质,因其有很大的表面积而显示出明显的吸附能力。
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吸附的操作流程间歇式
连续式
间歇式是将吸附剂和废水按一定比例在吸附池内搅拌混合一段时间(一般为30min左右),后静置沉淀,然后将澄清液排出。
间歇式操作一般只用于少量废水的处理,多数情况下都采用连续式。
主要用于城市污水的深度处理,以及含铬工业废水等。
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离子交换法
离子交换法:借助离子交换剂中无害的可交换离子,与废水中有害离子的交换作用,使水质得到了净化。
能有效去除废水中的重金属离子和放射性物质。
电厂应用广泛,用于锅炉补给水处理。
交换剂——离子交换树脂。
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离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构的高分子化合物,它带有电荷,并与反离子相吸引。分子结构组成包括两部分。
离子交换树脂骨架:骨架是高分子化合物的基体,具有庞大的空间网络结构,支撑整个化合物。
活性基团:它是连结在骨架上的可交换基团(简称功能团),提供可交换离子。
离子