污水处理与回用技术 及计算机模拟的研究 山东大学空间热科学中心 王世峰
污水处理与回用技术 及计算机模拟的研究 山东大学空间热科学中心 王世峰
污水处理与回用技术及计算机模拟的研究 0概述 水资源危机的原因 中国水资源情况与节水措施 1污水种类、污水中污染物危害及污水回用标准 1.1污水的种类 1.2污水中污染物的种类及危害 1.3污水水质指标项目 1.4污水回用标准 2污水处理技术与回用方式 2.1污水处理技术与回用方式分类(作用原理治理程度回用方式) 22常见的污水处理技术与回用方式 2.3我国城市污水处理与回用概况(处理工艺123) 2.4工业污水处理与回用方法 3研究方向 3.1城市污水处理与回用 32膜技术应用(作用原理MBR工艺) 3.3计算机模拟
污水处理与回用技术及计算机模拟的研究 0 概述 水资源危机的原因 中国水资源情况与节水措施 1 污水种类、污水中污染物危害及污水回用标准 1.1污水的种类 1.2 污水中污染物的种类及危害 1.3 污水水质指标项目 1.4 污水回用标准 2 污水处理技术与回用方式 2.1 污水处理技术与回用方式分类 （作用原理 治理程度 回用方式） 2.2 常见的污水处理技术与回用方式 2.3 我国城市污水处理与回用概况 （处理工艺 1 2 3 ） 2.4 工业污水处理与回用方法 3 研究方向 3.1 城市污水处理与回用 3.2 膜技术应用 （作用原理 MBR工艺 ） 3.3 计算机模拟
水资源危机的原因 水资源分布与人囗、土地分布的极不平衡 工农业发展迅速,人口增长过快,需水量超出可供水源 天然存在的劣质水体以及水资源污染造成的污染水体 所占水资源比例过高,造成“水质型”缺水。 水资源开发不合理、利用率低、浪费严重。 ·大量抽取地下蓄水层中的水 城市公路等使地球表面的硬壳化、全球气候变暖、大量 砍伐森林、大规模水库水的蒸发使淡水资源减少等原因, 全球许多国家与地区已严重缺水,人类面临
水资源危机的原因 • 水资源分布与人囗、土地分布的极不平衡。 • 工农业发展迅速,人囗增长过快,需水量超出可供水源。 • 天然存在的劣质水体,以及水资源污染造成的污染水体 所占水资源比例过高,造成“水质型”缺水。 • 水资源开发不合理、利用率低、浪费严重。 • 大量抽取地下蓄水层中的水。 • 城市公路等使地球表面的硬壳化、全球气候变暖、大量 砍伐森林、大规模水库水的蒸发使淡水资源减少等原因， 全球许多国家与地区已严重缺水，人类面临
中国水资源情况与节水措施 人均水资源占有量不到世界平均水平的1/3(全国 水资源总量约28000×108m3,人均2281m3;世界 人均6918m3) 目前有400多个城市缺水,正常年份城市缺水60 亿m3。预计2010年,总用水量达7300×108m3, 总供水可达(200~6500)×108m3,缺水约 1000×108m3;2030年需水达10000×108m3, 缺水(3000~4000)×108m3 ·节水措施加强水资源管理、节水与治污工作,研 制与开发适合国情的污水处理与回用技术
中国水资源情况与节水措施 • 人均水资源占有量不到世界平均水平的1/3（全国 水资源总量约28000×108m3,人均2281 m3;世界 人均6918 m3）。 • 目前有400多个城市缺水，正常年份城市缺水60 亿m3。预计2010年,总用水量达7300×108 m3, 总供水可达(6200～6500) ×108 m3，缺水约 1000×108 m3; 2030年需水达10000×108 m3, 缺水(3000～4000)×108 m3。 • 节水措施 加强水资源管理、节水与治污工作，研 制与开发适合国情的污水处理与回用技术
1.1污水的种类 ·生活污水、工业废水、雨水与渗流、自然界中其它被污染水。 工业废水及其来源 废水种类 废水来源 重金属废水采矿、冶炼、金属处理、电镀、电池、特种玻璃及化工等工业 放射性废水铀、钍、镭矿的开采加工、核动力站运转、医院同位素试验室等 含铬废水 采矿冶冾炼、电镀、制革、颜料、催化剂等 含氰废水 工业电镀、提取金银、选矿、煤气洗涤、焦化、金属清洗、有机玻璃等 含油废水炼油、机槭厂、选矿厂及食品厂等 含酚废水焦化、炼油、化工、煤气、染料、木材防腐、塑料、合成树脂等 硝基苯类废水染料工业、炸药生产等 有机废水 化工、酿造、食品、造纸等 含砷废水制药、农药、化工、化肥、采矿、冶炼、涂料、玻璃等 酸性废水化工、矿山、金属酸洗、电镀、钢铁等 碱性废水制碱、造纸、印染、化纤、制革、化工、炼油等
1.1污水的种类 • 生活污水、工业废水、雨水与渗流、自然界中其它被污染水。 • 工业废水及其来源 废水种类 废水来源 重金属废水 放射性废水 含铬废水 含氰废水 含油废水 含酚废水 硝基苯类废水 有机废水 含砷废水 酸性废水 碱性废水 采矿、冶炼、金属处理、电镀、电池、特种玻璃及化工等工业 铀、钍、镭矿的开采加工、核动力站运转、医院同位素试验室等 采矿冶炼、电镀、制革、颜料、催化剂等 工业电镀、提取金银、选矿、煤气洗涤、焦化、金属清洗、有机玻璃等 炼油、机械厂、选矿厂及食品厂等 焦化、炼油、化工、煤气、染料、木材防腐、塑料、合成树脂等 染料工业、炸药生产等 化工、酿造、食品、造纸等 制药、农药、化工、化肥、采矿、冶炼、涂料、玻璃等 化工、矿山、金属酸洗、电镀、钢铁等 制碱、造纸、印染、化纤、制革、化工、炼油等
1.2污水中污染物的种类及危害 ·污水中的污染物有机物质、酸碱及无机盐、有 毒物质三大类,如有毒的合成有机物(多环苯烃 类化合物、多氯联苯、有机磷农药、有机氯农药 增塑剂)、重金属、氰化物、酚类、放射性物质 油类物质、悬浮性物质、带色的污染物、微生物 热污染等。 各种污染物进入水体带来水体污染,危害农牧渔 业及人类健康,破坏自然生态环境及景观,并带来 其它方面的危害
1.2 污水中污染物的种类及危害 • 污水中的污染物 有机物质、酸碱及无机盐、有 毒物质三大类，如有毒的合成有机物(多环苯烃 类化合物、多氯联苯、有机磷农药、有机氯农药、 增塑剂)、重金属、氰化物、酚类、放射性物质、 油类物质、悬浮性物质、带色的污染物、微生物、 热污染等。 • 各种污染物进入水体带来水体污染,危害农牧渔 业及人类健康,破坏自然生态环境及景观,并带来 其它方面的危害
1.3污水水质指标项目 1)物理指标:色度、气味、电导率、温度等 ·(2)化学指标:PH值、碱度、固体物质(SS)、总氮(TN)、总磷 (IN)、硫、蛋白质、碳水化合物、动植物油脂、石油类、表面活 性剂、酚、农药及农用化学药品、金属与重金属[镍(Ni)、锰 (Mn)、铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、锌(Zn)、铜(Cn)、铁(Fe)、汞 (Hg)等]等 (3)生物化学指标:生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、总 氧量(TCD)、总有机碳(TOC) (4)毒理学指标:有毒性的化学物质,包括氟化物、有毒重金属、 酚、汞、砷、硒等和各类致癌、致畸、致基因实变的有机污染物 等 (5)细菌学指标:大肠杆菌、细菌总数、寄生虫卵、余氯等。 (6)其它指标:工农业生产与生活中对水质有要求的其它指标
1.3 污水水质指标项目 • （1）物理指标: 色度、气味、电导率、温度等。 • （2）化学指标: PH值、碱度、固体物质(SS)、总氮(TN)、总磷 (TN)、硫、蛋白质、碳水化合物、动植物油脂、石油类、表面活 性剂、酚、农药及农用化学药品、金属与重金属[镍(Ni)、锰 (Mn)、铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、锌(Zn)、铜(Cn)、铁(Fe)、汞 (Hg)等]等。 • （3）生物化学指标: 生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、总 氧量(TCD)、总有机碳(TOC) • (4）毒理学指标: 有毒性的化学物质,包括氟化物、有毒重金属、 酚、汞、砷、硒等和各类致癌、致畸、致基因实变的有机污染物 等。 • ( 5）细菌学指标: 大肠杆菌、细菌总数、寄生虫卵、余氯等。 • （6）其它指标: 工农业生产与生活中对水质有要求的其它指标
21污水处理技术与回用方式分类 根据作用原理 物理法: 利用物理过程分离或回收污水中的悬浮性物质,不改变污染物质 的组成和化学性质。常用的有沉降与气浮、隔截与过滤、离心分 离与蒸发浓缩 化学法 利用化学反应分离污(废)水中的胶体物质、溶解性物质等。如化 学沉淀与混凝法、中和法、氧化还原法等。 物理化学法: 利用物理化学原理(如传质过程)来分离污水中的溶解性物质 如吸附法、萃取法、电解法、汽提法、吹脱法、膜分离法等。 生物化学法: 利用微生物的作用将污(废)水中的有机物氧化分解为无机物。如 好氧活性污泥法、厌氧消化池法、生物膜法、天然生物治理法等
2.1 污水处理技术与回用方式分类 根据作用原理 物理法: 利用物理过程分离或回收污水中的悬浮性物质,不 改变污染物质 的组成和化学性质。常用的有沉降与气浮、隔截与过滤、离心分 离与蒸发浓缩 化学法: 利用化学反应分离污(废)水中的胶体物质、溶解性物质等。如化 学沉淀与混凝法、中和法、氧化还原法等。 物理化学法: 利用物理化学原理（如传质过程）来分离污水中的溶解性物质。 如吸附法、萃取法、电解法、汽提法、吹脱法、膜分离法等。 生物化学法: 利用微生物的作用将污(废)水中的有机物氧化分解为无机物。如 好氧活性污泥法、厌氧消化池法、生物膜法、天然生物治理法等
依治理程度的要求 级处理:主要是预处理,用机械方法或简单的化学方法,使废 水中的悬浮态或胶体态物质沉淀,并初步中和酸碱度 二级处理:将一级处理后的出水再进行生物化学处理,般可除 去90%左右的可被生物降解的有机物,90~95%的固体悬浮物以 及80~95%BOD,能明显改善水质,甚至可达到出水排放标准 三级(或深度)处理:将二级处理后的水再用物理化学方法等去除 可溶性无机物、不能分解的有机物、病毒、病菌、磷、氮及其← 杂质,以达到地面水或生活用水标准。污泥处理即对污水处理过 程产生的污泥进行无害化处理。 污水处理单元操作与工艺流程:粗格栅、细格栅、沉砂池、厌氧 或好氧生物反应器、混凝沉淀、过滤、吸附消毒等分步工艺技术 称为单元操作。要达到回用水水质标准,需将各种处理方法或单 元技术结合使用。 ·污水回用方式:林业灌溉、农业灌溉、景观用水、湿地用水 业冷却用水及工艺用水、城市生活杂用水、饮用水及锅炉给水 等
依治理程度的要求 • 一级处理：主要是预处理，用机械方法或简单的化学方法,使废 水中的悬浮态或胶体态物质沉淀,并初步中和酸碱度。 • 二级处理：将一级处理后的出水再进行生物化学处理,一般可除 去90%左右的可被生物降解的有机物,90 ～ 95%的固体悬浮物以 及80 ～ 95% BOD,能明显改善水质,甚至可达到出水排放标准。 • 三级(或深度)处理：将二级处理后的水再用物理化学方法等去除 可溶性无机物、不能分解的有机物、病毒、病菌、磷、氮及其它 杂质,以达到地面水或生活用水标准。污泥处理即对污水处理过 程产生的污泥进行无害化处理。 • 污水处理单元操作与工艺流程：粗格栅、细格栅、沉砂池、厌氧 或好氧生物反应器、混凝沉淀、过滤、吸附消毒等分步工艺技术 称为单元操作。要达到回用水水质标准，需将各种处理方法或单 元技术结合使用。 • 污水回用方式： 林业灌溉、农业灌溉、景观用水、湿地用水、 工业冷却用水及工艺用水、城市生活杂用水、饮用水及锅炉给水 等
2.3我国城市污水处理与回用概况 231发展过程 232采用工艺与技术 20世纪60-70年代,氧化沟和SBR工艺为我国城市污水 处理厂主导性工艺80年代末、90年代初,曝气生物 滤池和一级强化工艺、水解-好氧生物处理工艺。 2.3.3污水处理率与投资估算 机械加工等传统产业(机电产品:如水泵、风机等)占了 大约15-30%的份额,建筑业占35-45%的份额;这两者 之和占总投资的60%以上,自控和仪表和技术服务所占 的比例在8-15%左右,相对产值较高;运行管理费用约 占投资的10%
2.3 我国城市污水处理与回用概况 2.3.1 发展过程 2.3.2采用工艺与技术 20世纪60-70年代，氧化沟和SBR工艺为我国城市污水 处理厂主导性工艺 80年代末、90年代初，曝气生物 滤池和一级强化工艺、水解-好氧生物处理工艺。 2.3.3 污水处理率与投资估算 机械加工等传统产业(机电产品：如水泵、风机等)占了 大约15-30%的份额，建筑业占35-45%的份额；这两者 之和占总投资的60%以上，自控和仪表和技术服务所占 的比例在8-15%左右，相对产值较高；运行管理费用约 占投资的10％