《废水处理技术》课件

废水处理技术本课件面向高等院校环境工程专业及相关工程应用领域，系统介绍现代废水处理技术的理论基础、工艺流程和实际应用随着环境保护要求日益严格，废水处理技术已成为保障水环境安全的关键技术手段废水处理基础概念废水定义主要来源指在生产和生活过程中排工业生产废水、城市生活放的含有污染物质、对环污水、农业面源污染是三境和人体健康造成危害的大主要来源水体处理目标通过物理、化学、生物等手段降低污染物浓度，实现达标排放或回用水资源与水污染现状70%60%农业用水占比污染水体比例全球淡水资源主要用于农业灌溉超过半数水体受到不同程度污染亿22缺水人口全球约亿人缺乏安全饮用水22废水主要来源与分类工业废水生活污水来自各类工业生产过程，成分复杂多样城市居民日常生活产生的污水雨水径流农业废水城市地表径流携带的污染物农业种植和畜禽养殖产生的废水工业废水类型与特点化工废水制药废水含有机物浓度高，毒性强，生物降解性差，处理难度大含抗生素等生物活性物质，对微生物有抑制作用造纸废水冶金废水木质素含量高，色度深，有机负荷大含重金属离子，值变化大，处理工艺复杂pH生活污水概述污水来源主要特征生活污水主要来自住宅区、学校、医院、商业建筑等场所的生活污水含有大量有机物、氮磷营养物质和病原微生物，但日常用水包括厨房废水、洗涤废水、冲厕废水等，是城市毒性相对较低，生物降解性好，适合采用生物处理技术污水处理系统的主要组成部分•厨房洗涤废水•有机物含量适中•卫生间冲厕废水•氮磷含量较高•洗浴废水农业废水特性种植废水含农药残留、化肥流失，氮磷含量高，易造成水体富营养化畜禽养殖废水有机物浓度极高，含大量病原菌，处理不当会严重污染地下水水产养殖废水含饲料残渣、鱼类排泄物，易导致水体缺氧和生态失衡典型污染物种类有机污染物重金属营养物质包括蛋白质、铅、汞、镉、氮、磷等营养脂肪、糖类等铬等有毒重金盐类，过量排易降解有机物属离子，具有放会引起水体和难降解有机生物累积性富营养化物病原微生物细菌、病毒、寄生虫等致病微生物，威胁公共卫生安全废水水质基本指标指标名称含义一级标准一级标准A B化学需氧量COD≤50mg/L≤60mg/L五日生化需BOD5≤10mg/L≤20mg/L氧量悬浮物SS≤10mg/L≤20mg/L氨氮NH3-N≤5mg/L≤8mg/L总磷TP≤

0.5mg/L≤

1.0mg/L水质指标是评价废水处理效果的重要依据，不同指标反映水中不同类型污染物的含量水平水体污染类型需氧型污染有机物分解消耗大量溶解氧，导致水体缺氧，鱼类死亡，水质恶化这是最常见的水体污染类型，主要来源于生活污水和食品工业废水毒物型污染重金属、农药、化学品等有毒物质直接危害水生生物和人体健康即使浓度很低也可能造成严重的生态损害和健康风险营养型污染过量氮磷导致水体富营养化，引发藻类大量繁殖，破坏水生态系统平衡湖泊、水库等封闭水体最容易发生此类污染水体污染防治措施源头控制严禁剧毒废液直排清洁生产推广循环利用技术末端治理建设废水处理设施监管执法加强环境监测监管水体污染防治需要采用综合措施，从源头减量、过程控制、末端治理等多个环节协同发力建立完善的法律法规体系和监管机制是确保防治措施有效实施的重要保障废水处理的目标与意义保护环境维护水生态系统健康保障健康防止水源性疾病传播法规达标满足国家排放标准要求资源回用实现水资源循环利用废水处理的根本目标是保护水环境，维护生态平衡，保障人类健康通过有效的废水处理，可以将污染的废水转化为清洁的水资源，实现环境效益、社会效益和经济效益的统一废水处理基本流程预处理去除大颗粒物质，调节水质水量，为后续处理创造条件主处理采用生物、物理化学方法去除主要污染物，达到基本净化目的深度处理进一步提高出水质量，满足更严格的排放标准或回用要求污泥处理对产生的污泥进行减量化、稳定化、无害化处理废水处理是一个系统工程，需要根据水质特点和处理要求，合理选择和组合各种处理工艺，确保出水稳定达标预处理工艺介绍格栅除污沉砂调节设置粗格栅和细格栅，分别去除大型杂物和小颗粒悬浮物沉砂池去除砂粒等无机颗粒物，调节池均化水质水量调节格栅间隙一般为（粗格栅）和（细池容积按小时设计，配置搅拌设备防止沉淀，确保水20-40mm3-10mm6-12格栅），有效保护后续设备免受损坏质稳定•人工清渣格栅•平流式沉砂池•机械清渣格栅•曝气沉砂池•回转式细格栅•水质水量调节池物理处理技术原理重力沉淀过滤分离利用重力作用使悬浮物自然沉降通过多孔介质截留悬浮颗粒物磁力分离气浮上浮利用磁性差异分离含磁性物质利用微气泡带动轻质颗粒上浮分离物理处理技术操作简单，运行稳定，能耗较低，主要用于去除悬浮物和部分胶体物质适用于预处理和深度处理阶段，但对溶解性污染物去除效果有限化学处理技术总览中和反应调节废水值，使酸性或碱性废水达到中性或适宜的范围pH pH混凝沉淀投加混凝剂使胶体颗粒聚集形成大颗粒絮体，便于沉淀分离氧化还原改变污染物化学形态，将有害物质转化为无害或易处理的形式离子交换利用离子交换树脂选择性去除特定离子，适用于高纯度要求混凝沉淀法详细介绍投药混合投加、硫酸铝等混凝剂，快速搅拌分钟确保均匀分散PAC1-3絮凝反应慢速搅拌分钟，形成大颗粒絮体，控制搅拌强度避免破碎15-30沉淀分离静置沉淀小时，絮体下沉形成污泥层，上清液溢流出水1-2混凝沉淀是最广泛应用的化学处理方法，对悬浮物、胶体和部分有机物去除效果显著关键在于选择合适的混凝剂种类和投加量，优化搅拌条件氧化还原处理技术化学氧化次氯酸钠、过氧化氢、臭氧等强氧化剂，有效去除有机污染物和色度电化学氧化电解产生强氧化性物质，同时具有絮凝和气浮作用高级氧化反应、光催化等产生羟基自由基，彻底矿化有机物Fenton铁碳微电解利用原电池反应产生新生态氢和铁离子，处理难降解有机物氧化还原技术特别适用于处理含有毒有害、难生化降解有机物的工业废水，可以有效提高废水的可生化性吸附法与离子交换活性炭吸附离子交换技术活性炭具有巨大的比表面积和丰富的微孔结构，对有机物、离子交换树脂可选择性去除特定离子，实现离子的分离和回重金属、色度等具有优异的吸附性能广泛应用于深度处理收特别适用于处理含重金属离子和高盐分的工业废水和应急处理•颗粒活性炭•阳离子交换树脂粉末活性炭•阴离子交换树脂••纤维活性炭•混合离子交换床物化法组合工艺案例除油气浮混凝气浮工艺有效去除乳化油和胶体颗粒，出水含油量可降至+以下10mg/L制药废水铁碳微电解氧化混凝沉淀，提高难降解有机物的可生化+Fenton+性造纸废水混凝气浮活性炭吸附，有效去除纸浆纤维和木质素，降低色度+物化法组合工艺通过多种技术的协同作用，可以处理成分复杂的工业废水，在制药、化工、造纸等行业得到广泛应用工艺选择需要考虑废水特性、处理要求和经济性生物处理技术概述微生物降解环境友好经济实用利用微生物新处理过程不产运行成本低，陈代谢分解有生二次污染，能耗相对较机污染物，转符合可持续发小，适合大规化为无害的最展理念模工程应用终产物资源回收可回收生物能源和有用物质，实现废物资源化利用生物处理是废水处理的主流技术，特别适用于处理含有机物的废水技术成熟可靠，处理效果稳定，是现代污水处理厂的核心工艺活性污泥法流程曝气反应泥水分离废水与活性污泥混合，通过曝气提供二沉池中污泥沉淀分离，上清液作为氧气，微生物分解有机物处理出水排放剩余污泥污泥回流多余污泥排出系统，进行后续污泥处部分沉淀污泥回流到曝气池，维持系理处置统微生物浓度活性污泥法是应用最广泛的生物处理技术，通过微生物的吸附、絮凝和生物降解作用去除有机污染物生物膜法原理生物膜形成微生物附着在载体表面形成生物膜废水流过污水流过生物膜表面进行生物降解膜层更新老化生物膜脱落，新膜层持续生长生物膜法具有抗冲击负荷能力强、污泥产量少、管理简便等优点包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等多种形式，特别适用于中小规模废水处理和工业废水预处理生物膜载体的选择对处理效果有重要影响厌氧处理技术反应器UASB上流式厌氧污泥床反应器，具有高效的泥水分离和生物气回收功能沼气回收厌氧过程产生甲烷等可燃气体，可作为清洁能源回收利用高浓度废水特别适用于处理浓度大于的高浓度有机废水COD2000mg/L温度控制中温（°）和高温（°）厌氧工艺，需要严格的温度控制35C55C厌氧处理技术在处理高浓度有机废水方面具有独特优势，不仅能够有效去除有机污染物，还能回收生物能源，实现废水处理的能源化生物脱氮除磷工艺硝化氨氮转化为硝酸氮反硝化硝酸氮还原为氮气厌氧释磷聚磷菌释放磷酸盐好氧吸磷超量吸收磷酸盐生物脱氮除磷工艺通过创造不同的生化环境条件，利用硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌的生理特性，同时去除氮磷营养物质工艺是最典型的代表，广泛应用于城市A2/O污水处理厂的升级改造废水深度处理与回用过滤处理砂滤、活性炭过滤去除悬浮物和有机物，提高水质透明度膜分离超滤、纳滤、反渗透等膜技术进一步去除溶解性污染物消毒杀菌紫外线、臭氧、氯化消毒确保出水微生物安全回用配送4处理后的再生水用于工业冷却、城市绿化、景观补水等深度处理技术能够将废水处理到接近自来水的质量标准，为水资源的循环利用提供了技术保障膜分离技术简介反渗透去除离子和小分子有机物纳滤选择性去除二价离子和有机物超滤截留大分子物质和胶体颗粒微滤去除悬浮物和细菌等微生物膜分离技术按孔径大小分为微滤、超滤、纳滤和反渗透四类，处理精度逐级提高膜技术具有分离效率高、操作简便、无化学添加等优点，在废水深度处理和回用领域应用越来越广泛消毒与杀菌技术化学消毒物理消毒氯气、次氯酸钠、二氧化氯等化学消毒剂能够快速杀灭细菌紫外线消毒通过破坏微生物结构杀灭病原体，无化学DNA病毒，消毒效果可靠，成本较低，但可能产生消毒副产物残留，无二次污染臭氧消毒同时具有强氧化性，能去除色度和异味•液氯消毒•紫外线消毒•次氯酸钠消毒•臭氧消毒•二氧化氯消毒超声波消毒•污泥处理与处置污泥浓缩通过重力浓缩或气浮浓缩提高污泥固含率，减少后续处理的污泥量浓缩后污泥含水率从降至，大幅减少体积99%95-97%污泥脱水采用带式压滤机、离心脱水机等设备进一步降低含水率至80%以下脱水前通常需要投加聚合物絮凝剂改善脱水性能污泥处置脱水污泥可焚烧发电、卫生填埋或资源化利用制作堆肥选择处置方式需考虑污泥性质、当地条件和环保要求典型工业废水案例化工行业废水特征化工废水成分复杂，含有多种有机溶剂、重金属和有毒物质，色度高，可生化性差预处理工艺铁碳微电解氧化提高可生化性，混凝沉淀去除悬浮物和部分有机+Fenton物生化处理厌氧好氧生物处理去除大部分有机污染物，实现达标排放+COD深度处理活性炭吸附臭氧氧化进一步去除难降解有机物，确保出水稳定达标+化工废水处理需要针对具体的废水特性设计专门的处理工艺，通常采用多种技术组合的方式才能达到理想的处理效果食品与肉类加工废水实例制浆造纸废水处理案例3制浆废水漂白废水白水回用碱法制浆产生的黑液含木质素浓度极高，含氯化有机物和色度，采用混凝沉淀造纸机白水经气浮处理后大部分回用，+需要单独回收处理生物处理组合工艺减少新鲜水用量造纸废水处理的关键是黑液回收和白水循环利用某造纸厂采用黑液提取多盘过滤生物处理工艺，日处理废水吨，去--A2/O8000COD除率达以上，实现了清洁生产和达标排放的双重目标95%印染废水处理技术物理化学预处理混凝沉淀去除悬浮纤维和部分染料，气浮法去除表面活性剂和油脂类物质高级氧化脱色试剂、臭氧氧化等技术破坏染料分子结构，有效去除色度和难降解有机物Fenton生物处理强化采用复合菌种和生物载体强化系统，提高对染料废水的适应性和处理效果膜法深度处理超滤和纳滤技术进一步去除残留染料和助剂，实现废水的高标准回用印染废水具有水量大、色度深、成分复杂的特点某印染企业采用调节池混凝气浮水解酸++化接触氧化膜生物反应器组合工艺，处理后出水色度小于倍，小于，++30COD60mg/L废水回用于生产70%电镀废水处理技术分类收集化学预处理含氰废水、含铬废水、酸碱废水分别氰化物破氰、六价铬还原、重金属离收集，避免有毒物质相互反应子沉淀等专门处理工艺深度净化混凝沉淀4离子交换或膜分离技术进一步降低重投加石灰、等药剂形成氢氧化物PAC金属含量至标准要求沉淀，去除重金属离子电镀废水重金属毒性强，必须严格按照分质处理原则处理工艺重点关注重金属的化学沉淀和资源回收，确保出水重金属离子浓度满足严格的排放标准城市污水厂工艺流程预处理段粗细格栅、沉砂池、初沉池去除大颗粒杂质和易沉物质，保护后续设备生物处理段或工艺同时去除有机物、氮磷，二沉池进行泥水分离A2/O SBR深度处理段混凝沉淀、过滤、消毒等工艺进一步提升出水水质至一级标准A污泥处理段污泥浓缩、消化、脱水、处置实现污泥减量化和资源化利用现代城市污水处理厂普遍采用生物脱氮除磷工艺，处理规模从几千吨到几十万吨不等技术在中小规模污水厂应用增多，具有出水水质好、占地面积小的优势MBR存在的主要问题能耗偏高达标压力传统活性污泥法曝气能耗占污水厂总能耗的，节能降排放标准日趋严格，老旧污水厂升级改造需求迫切，技术和资50-70%耗压力巨大金投入不足二次污染运行管理污泥处置不当、恶臭气体排放、噪声污染等问题影响周边环境专业技术人员缺乏，自动化水平不高，运行管理粗放影响处理质量效果当前废水处理行业面临的挑战主要集中在技术升级、标准提升和管理优化等方面，需要通过技术创新和政策支持来逐步解决废水资源化与回用前景工业回用冷却补水、锅炉给水、工艺用水1市政回用道路清洗、绿化浇灌、景观补水地下水回补人工回灌补充地下水资源生活杂用冲厕、洗车等非饮用水用途到年全国再生水利用率将达到以上，再生水市场规模预计超过亿元政策推动和技术进步将使废水资源化成为解决水资源短202525%2000缺的重要途径智能化与自动化应用系统在线监测智能控制SCADA集中监控各处理单元运、氨氮、总磷等关基于人工智能算法优化COD行状态，实现远程操作键指标实时监测，及时曝气量、回流比等运行和数据采集预警异常情况参数大数据分析运行数据挖掘分析，预测设备故障和工艺优化方向智能化技术提高了废水处理的运行效率和管理水平，降低了人工成本和运行风险数字化转型已成为污水处理行业发展的重要趋势新型绿色处理技术生物强化技术新材料应用通过投加高效菌种、酶制剂等生物制品提高处理效率微生纳米材料、光催化材料等新型功能材料在废水处理中显示出物固定化技术能够提高系统的抗冲击能力和处理稳定性巨大潜力石墨烯、碳纳米管等材料具有优异的吸附和催化性能•高效降解菌种•纳米光催化剂•生物酶催化剂•石墨烯吸附材料•微生物固定化载体功能性膜材料•双碳目标与废水减排节能技术改造采用高效曝气设备、变频调速技术、余热回收等措施降低污水处理能耗磁悬浮鼓风机比传统罗茨风机节能以上30%可再生能源利用建设太阳能发电、污泥沼气发电系统，实现污水厂能源自给部分污水厂已实现碳中和甚至负碳排放碳减排协同效应污水处理过程中的甲烷回收、减排等措施既改善环境质N2O量又减少温室气体排放，实现协同治理效果废水检测与监测技术监测指标监测方法监测频次预警阈值重铬酸钾法连续监测COD/80mg/L在线监测仪氨氮纳氏试剂法连续监测/8mg/L离子选择电极总磷钼酸铵分光光连续监测

1.0mg/L度法值玻璃电极法连续监测或pH69现代废水处理设施普遍配置在线监测系统，实现关键水质指标的实时监控监测数据通过物联网技术上传至环保部门，确保排放达标和环境安全国家与地方排放标准国家标准《污水综合排放标准》和《城镇污水处理厂GB8978-1996GB18918-2002污染物排放标准》是基础标准地方标准京津冀、长三角等重点区域制定了更严格的地方排放标准，部分指标达到地表水Ⅳ类标准行业标准制药、石化、纺织等重点行业有专门的污染物排放标准，针对特征污染物设定限值国际对标借鉴欧美发达国家经验，逐步与国际先进标准接轨，推动行业技术进步排放标准的不断严格推动了废水处理技术的持续创新和行业整体水平的提升，促进了环境质量的改善。