水污染及其控制 水污染现状 2003年 在联合国召开人类环境会议31周年和我国开创环境保护事业30周年之际 我们全人类迎来了第31个世界环境日 主题是 水二十亿人生命之所系 当年环境日确定之一主题意义之重大 旨在号召全人类共同行动起来保护水资源 而我国是一个严重缺水的国家 由于社会人口和工业的迅速发展 水污染这一问题变得日益突出 水污染现状 一是主要污染物排放量远远超过水环境容量 据 二是江河湖泊普遍遭受污染 全国七大江河水系741个监测断面中 41 的监测断面水质劣于V类标准 此外 全国75 的湖泊出现不同程度的富营养化 尤以巢湖 滇池 太湖为重 三是生态用水缺乏加剧水环境恶化 辽河 淮河黄河地表水资源利用率都远远超过国际上公认的40 的河流开发利用率上限 海河已接近90 形势严峻 水污染现状 形势严峻 一些北方河流呈现出 有水皆污 有河皆干 的局面 生态工能几乎丧失 所以水资源的保护已刻不容缓 水污染控制及其防治工作相当艰巨 所以研究新的环境友好型的水污染控制技术已经迫在眉睫 水污染控制技术概述 水污染控制技术 就是采用多种方法将废水中的污染物质分离出来或转化为稳定和无害的物质 从而使污水得到净化 废水处理的方法可分为 物理法 化学法 物化法和生物法 废水处理方法的选择取决于废水中污染物的性质 组成 状态以及对水质的要求 物理法物理法是利用物理作用 使废水中的悬浮状态污染物质与废水分离的方法 处理过程中污染物质不发生化学变化 常用的方法有过滤法 重力沉降法和气浮法 过滤法 是利用过滤介质截留污水中的悬浮物 一般使用的过滤介质有筛网 纱布 微孔管等 常用的过滤设备有格栅 微滤机 沙滤池等 水污染控制技术概述 重力沉降法 重力沉降法是利用重力沉降水中悬浮颗粒下沉 达到固液分离的一种水处理常用方法 沉降法是水处理中最常用的方法之一 按照废水的性质与要求的处理程度的不同 沉淀处理工艺可以是整个水处理过程中的一个工序 也可以作为唯一的处理方法 沉淀装置一般分为沉砂池和沉淀 沉砂池的作用是从污水中去除沙子 煤渣等比较大的颗粒 沉砂池可分为平流式 竖流式和曝气沉砂池三种基本模式 沉淀池是分离悬浮物的一种常用处理构建物 按池内水流方向可分为平流式 竖流式和辐射式三种 水污染控制技术概述 化学法化学法 就是利用化学反应作用来分离污水中的溶解性和胶体污染物质 常用的化学法有 化学沉淀法 混凝法 中和法和氧化还原法 化学沉淀法 指利用物质在水中溶解度的不同 向废水中投加化学药剂 是与水中溶解性污染物质直接发生化学反应 形成难溶或不溶的固体生成物 然后进行固液分离 从而除去水中污染物的一种处理方法 混凝法 是向废水中投加混凝剂使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的颗粒沉淀而与水分离的方法 混凝法是给排水处理中应用非常广泛的方法 它既可以降低原水的浊度 色度等感官指标 又可以去除多种有毒有害污染物 水污染控制技术概述 中和法 是对酸性或碱性废水调节pH使其接近中性的一类处理的方法 在工业废水处理中 中和法既可以作为主要的处理单元 也可以作为预处理方法 氧化还原法 是通过氧化还原试剂使废水中的溶解的污染物质发生氧化还原反应 转化为无害物的一种处理过程 废水处理中常用的氧化剂是空气 臭氧 氯气 次氯酸钠及漂白粉 常用的还原剂有硫酸亚铁 亚硫酸氢钠 硼氢化钠 水合肼及铁屑等 物理化学法 是通过物理化学作用去除或分解溶解性污染物质地方法 常用的物化法有离子交换法 萃取法 膜分离法和吸附法等 水污染控制技术概述 离子交换法 是利用离子交换剂来置换污水中离子状态污染物质的方法 是水处理中软化和除盐的主要方法之一 在废水处理中 离子交换法主要用于去除废水中的金属离子 常用的离子交换剂有磺化煤和离子交换树脂 萃取法 是指液液萃取法 是将与水不混溶的溶剂投入到废水中 使废水中的溶质溶于溶剂中 利用溶剂与水的密度差别 将溶剂分离出来的一种方法 水污染控制技术概述 膜分离法 是利用特殊的薄膜对液体中的成分进行选择性分离的技术的统称 它包括扩散渗析法 电渗析法 超过滤法 反渗透法等 膜分离技术中最重要的一个特点就是被处理的溶液没有无香的变化 因而能量转化的效率高 另外 使用这种方法大多不消耗化学药剂 因而可在一般温度下操作 不消耗热能 吸附法 只利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能 去除废水中多重污染物质的过程 水污染控制技术概述 生物化学法生物法 就是利用微生物的代谢作用出去废水中的污染物质的一种方法 又称为生物化学处理方法 按参与作用的微生物 生物法可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法来那个类 其中好氧生物处理法又分为活性污泥法和生物膜法 生物膜法 主要用于从污水中去除溶解性有机污染物 是一种被广泛采用的生物处理方法 生物膜法德主要设施是生物滤池 生物转盘 生物接触氧化池和生物流化床等 水污染控制技术概述 活性污泥法 是处理城市污水常用的方法 他能从污水中去除溶解和胶状物的可生物降解的有机物及能被活性污泥吸附的悬浮物固体和其他一些物质 活性污泥法及适应于大流量的污水处理 也是适应于小流量的污水处理 运行方式灵活 日常费用低 但管理要求高 厌氧生物处理法 只在于空气隔绝的条件下 以依靠氧细菌的生物化学作用 对有机污染物进行降解的方法 它的处理对象一般为高浓度的有机工业废水 陈镇污水的污泥以及动植物残体和粪便等 处理对象有厌氧生物滤池和生物转盘 厌氧污泥流化床以及两相厌氧消化系统等 水污染控制技术概述 印染废水的高级氧化技术 高级氧化法 凡涉及羟基自由基 OH 的氧化过程 就属于高级氧化过程 OH 它的氧化还原电位E0 2 80V 具有很强的氧化能力 高级氧化技术是近年来人们很受关注的废水处理新技术 主要采用羟基自由基为强氧化剂 快速 无选择性的彻底氧化废水中的污染物质 其中比较广泛的有臭氧氧化法 光催化氧化法 Fenton氧化法 湿式氧化法 电化学氧化法和超临界水氧化法等 印染废水的高级氧化技术 臭氧氧化法 作为一种高级氧化技术 近年来被用于去除印染废水的色度和难降解有机物 臭氧氧化作用机理尚无确定的结论 普遍认为是臭氧离解而产生 OH 自由基 OH 很容易将各种类型的有机物氧化 是染料发色基团的不饱和键断裂 生成分子质量小且无色的有机酸 醛等 达到脱色和降解的目的 印染废水的高级氧化技术 臭氧氧化法处理废水过程属于气液反应过程 该过程分为如下及步骤 臭氧由气相向企业界面的扩散 有界面向液相边界的传递 随后向液相主体的传递 可用如下步骤表示 O3 O O2O O3 2O2O H2O 2 OH2 OH H2O2H2O2 O H2O若在碱性介质中 O3 OH HO2 O2 O3 O2 O3 O2 印染废水的高级氧化技术 若在碱性介质中 O3 OH HO2 O2 O3 O2 O3 O2O3 HO2 OH 2O2O2 OH O2 OH 可见 臭氧在水中的氧化途径可有臭氧直接氧化有机物 也可由其分解产生 OH来氧化有机物 臭氧氧化法作为一种高级氧化技术 具有以下优点和局限 优点是 氧化能力强 为氯的2倍 原料来源易得 不受运输限制 一般用空气与电制取 局限是耗电量大 臭氧的利用率不高等 印染废水的高级氧化技术 Fenton氧化法Fenton试剂氧化法是近年来备受关注的一种废水处理高级氧化技术 其反应实质是由Fe2 离子与H2O2的链反应催化生成氧化性很强的 OH自由基 在废水处理中主要是利用其生成的羟基自由基的强氧化性 将难生化降解有机污染物降解去除 其反应机理为 Fe2 H2O2 Fe3 OH OH 1 Fe3 H2O2 Fe2 H OH2 2 Fe2 OH Fe3 OH 3 Fe3 OH2 Fe2 O2 H 4 印染废水的高级氧化技术 在上述过程中 H2O2在Fe2 的催化作用下生成 OH自由基 其氧化性能仅次于氟 因此 Fenton试剂可以氧化水中的大多数有机物 适合处理难生物降解和一般物理化学方法难以处理的废水 李勇等人采用Fenton试剂対活性艳红印染废水进行了处理 结果发现 在温度为50 废水pH值为5 反应时间为20min FeSO4 H2O2为1 3 3的实验条件下 活性艳红印染废水经处理后苏的去除率为96 3 COD去除率为86 2 出水COD值为22 4mg L 废水达到排放标准 Fenton法作为一种高级氧化技术 具有以下优点和局限 优点是操作过程简单 反应物易得 无需复杂设备且对环境友好 局限是出水中含有大量的铁离子 造成二次污染 印染废水的高级氧化技术 光催化氧化法 是利用某些具有感光性的物质 TiO2 铁的配合物以及H2O2等 在光照的作用下产生氧化能力很强的羟基自由基 氧化水中的有机物为小分子有机物或二氧化碳和水等以达到除去水中污染物的目的 光催化氧化主要分为均相和非均相光催化氧化 印染废水的高级氧化技术 均相光催化氧化 主要是在可见光或紫外光的照射下 Fenton体系主要发生的反应 UV Fenton反应机理H2O2在UV光照条件下 产生 OH H2O2 hv 2 OH 1 Fe2 在UV光照条件下 可以部分转化成Fe3 所转化的Fe3 在pH 5 5的介质中可以水解生成羟基化的Fe OH 2 Fe OH 2 在紫外光的作用下又可以转化为Fe2 同时产生 OH 印染废水的高级氧化技术 正是由于上式的存在过氧化氢的分解速率远远大于亚铁离子或紫外光催化下过氧化氢的分解速率的简单加和 Fe2 H2O2 Fe3 OH OH 2 Fe3 H2O2 Fe2 H OH2 3 同时有机物在氧化过程中 会产生中间产物草酸 草酸和铁离子混合后 可形成稳定的草酸络合物Fe C2O4 等 ThankYou