废水的物理与化学化学处理课件

废水的物理与化学处理欢迎参加废水的物理与化学处理课程本课程将全面介绍废水处理的基本原理、工艺技术及应用实例，帮助您掌握废水处理的核心知识和实践技能我们将系统讲解废水处理的基础理论，深入探讨物理处理法和化学处理法的原理与应用，并结合实际工程案例进行分析，使您能够理解并应用这些技术解决实际问题废水处理的基础知识废水的定义主要来源废水分类废水是指经过生产、生活活动后，其废水主要来源于工业生产过程、城市水质被污染或者被使用后而排放的生活活动以及农业生产工业废水包水这些水含有各种污染物质，对环括采矿、冶金、化工、纺织等行业产境造成不同程度的污染生的废水；生活废水主要来自居民日常生活；农业废水则来自农田灌溉、畜牧养殖等活动废水处理的基本目标与原则净化水质通过物理、化学和生物等处理方法，去除废水中的悬浮物、有机物、病原体等污染物，使处理后的水质满足排放标准或再利用要求，减少对环境的污染回收资源在废水处理过程中，回收有价值的物质，如重金属、油脂、肥料等，实现资源的循环利用，提高经济效益，减少资源浪费保护环境防止水体污染，保护水生态系统，维护水环境质量，确保水资源的可持续利用，为人类提供安全、清洁的水环境达标排放废水主要污染物类型悬浮物不溶于水的固体颗粒可溶性有机物各类有机化合物与含氮有机物无机盐类氮、磷等营养物质与各类离子重金属铅、汞、铬等有毒金属元素油脂类各类难降解油脂与表面活性剂废水中的污染物种类繁多，包括可见的悬浮物、肉眼不可见的溶解性有机物、无机盐类、重金属离子以及油脂类物质这些污染物对环境和人体健康都具有不同程度的危害，需要通过针对性的处理工艺进行有效去除废水处理的技术体系总览物理法利用物理作用分离污染物化学法通过化学反应转化污染物生物法利用微生物降解有机物废水处理技术体系由物理法、化学法和生物法三大类组成物理法主要依靠物理作用分离污染物，不改变污染物的化学性质；化学法则通过化学反应改变污染物性质，使其易于去除；生物法利用微生物的代谢作用降解污染物在实际应用中，这三种方法常常结合使用，形成完整的处理工艺流程通常采用预处理-一级处理-二级处理-深度处理的层次结构，根据废水特性和处理要求选择合适的技术组合物理处理法基础原理利用物理力作用处理对象特点工艺特点物理处理法主要利用重力、离心力、物理法主要用于去除废水中的悬浮物理处理法操作简单，能耗低，处理浮力等物理力作用，或利用筛网、过物、漂浮物、油脂等可见污染物，以成本较低，通常作为废水处理的初级滤介质等物理屏障，将废水中的污染及部分胶体物质这些污染物通常具处理步骤物理法可以有效去除大部物质与水分离这些方法不改变污染有与水不同的物理特性（如密度、粒分悬浮物，降低水的浊度，为后续处物的化学性质，只是实现物理状态的径、相态等），可以通过物理方法进理工艺创造有利条件改变行有效分离物理法常见分类及工艺应用沉淀法过滤法利用重力作用使密度大于水的悬浮物沉降利用多孔介质截留水中颗粒物分离••适用于低浓度悬浮物常用于初级处理••出水水质较好设备简单，运行成本低隔油法离心分离分离废水中的油类物质利用离心力加速固液分离••适用于含油废水适用于难沉降颗粒••回收利用价值高处理效率高沉淀法原理及设备沉淀原理沉淀法利用重力作用，使废水中密度大于水的悬浮颗粒在静止或缓慢流动的条件下逐渐沉降到池底，从而实现固液分离沉降速度受颗粒大小、形状、密度以及水的粘度等因素影响沉淀过程典型沉淀过程包括自由沉降区、干扰沉降区、压密沉降区和压缩沉降区随着颗粒浓度增加，沉降方式逐渐从自由沉降转变为压缩沉降，沉降速度也随之减慢沉淀池类型常用沉淀池包括矩形沉淀池、圆形沉淀池、斜板管沉淀池和竖流沉淀池其中斜板管沉淀池因其占地小、效率高而被广泛采用设计参数沉淀池的主要设计参数包括水力停留时间1-4小时、表面负荷率

0.5-

3.0m³/m²·h、溢流率和水平流速等这些参数直接影响沉淀效果和处理效率沉淀工艺的案例举例矩形沉淀池案例圆形沉淀池应用斜板沉淀池效果某市政污水处理厂采用矩形初沉池，设某造纸厂采用直径20米的圆形沉淀池处某电镀厂采用斜板沉淀池处理含重金属计水力停留时间为2小时，表面负荷率理生产废水，配备中心进水、周边溢流废水，相比传统沉淀池，占地面积减少为

1.2m³/m²·h实际运行数据显示，的结构设计实测数据表明，在正常运60%，处理效率提高40%实际运行表悬浮物去除率达到65%，BOD去除率约行条件下，悬浮物去除率可达70%，大明，重金属沉淀物去除率可达95%以为30%，为后续生物处理创造了良好条大减轻了后续处理单元的负荷上，出水水质稳定达标件过滤法与典型设备砂滤技术膜过滤技术工业应用案例砂滤是利用石英砂等颗粒介质形成的膜过滤利用半透膜作为选择性屏障，某电子厂采用砂滤-超滤-反渗透组合过滤层，截留废水中的悬浮物根据在压力驱动下实现物质分离按照膜工艺处理生产废水，实现了高品质水水流方向可分为重力式和压力式两孔径大小分为回用处理后的水可直接用于生产线种常用的砂滤设备有•清洗环节，每日节约新鲜水用量约500微滤MF

0.1-10微米，去除细•吨，年节约水费超过100万元常规砂滤池多层滤料，截留10微菌、悬浮物•米以上颗粒超滤UF

0.001-

0.1微米，去除大•快速砂滤器过滤速度快，需定期分子有机物•反冲洗纳滤NF

0.0001-

0.001微米，去•连续反冲洗砂滤器实现连续运除二价离子•行，无需停机反渗透RO

0.0001微米，去除几乎所有溶解物离心分离工艺1000G离心力强度工业离心机通常产生数百至数千倍重力加速度1-50μm处理粒径范围有效分离微小颗粒物95%固体回收率高效回收悬浮颗粒10-200m³/h处理能力大型离心机单机处理量离心分离技术利用离心力将废水中的固体颗粒与水分离当废水在高速旋转的离心机中运动时，密度大于水的颗粒在离心力作用下向外侧移动并被分离出来这种技术特别适用于难以沉降的细小颗粒和胶体物质的分离常用的离心设备包括管式离心机、盘式离心机和卧螺离心机其中，卧螺离心机因其连续操作能力和高效分离效果，在污泥脱水和油水分离等领域应用广泛在石油化工、食品加工和制药等行业的废水处理中，离心分离技术发挥着重要作用上浮与气浮处理技术气体溶解将空气或其他气体在高压下溶解于水中，形成过饱和状态气泡形成压力释放时，过饱和气体以微小气泡形式析出（直径20-100微米）污染物上浮微气泡附着在颗粒表面，提供浮力使颗粒上升到水面浮渣清除表面刮渣机收集并移除聚集的浮渣气浮技术特别适用于处理含油废水、造纸废水、屠宰废水等含有轻质悬浮物的废水与沉淀法相比，气浮法处理效率更高，占地面积更小，特别适合处理难以沉降的轻质悬浮物溶气气浮DAF是最常用的气浮技术，通过在加压罐中溶解空气，然后释放到废水中产生微小气泡实际应用中，常添加混凝剂和助凝剂以提高处理效果，去除率可达85-95%隔油与油水分离静置分层油水混合物进入1利用油水密度差在重力作用下自然分含油废水通过进水管道进入隔油设备层油水分别收集油层上浮表面油层收集回收，底部清水排出油滴上升汇集形成连续油层隔油池是处理含油废水的基本设施，主要通过重力分离原理，利用油与水的密度差使油上浮，实现油水分离隔油池设计参数包括水力停留时间（通常为

0.5-1小时）、表面负荷率（通常为3-5m³/m²·h）和油层厚度等在食品加工行业，隔油池主要用于处理含动植物油的废水；在石化行业，则用于处理含矿物油的废水高效油水分离器如平行板分离器、波纹板分离器等，通过增加油滴碰撞合并机会，可提高分离效率，缩短处理时间物理处理法优点与局限物理处理法优点物理处理法局限典型适用场景••操作简单，设备维护方便对溶解性污染物去除率低物理处理法通常作为废水处理的初级••处理阶段，去除大颗粒悬浮物和漂浮处理成本相对较低处理深度有限，难以达到高标准••物，为后续处理创造条件在以下情能耗低，环保负担小对细小颗粒和胶体效果差况特别适用••不引入额外化学物质处理效率受进水水质波动影响大•••含大量悬浮固体的矿山废水可回收有价值物质某些工艺占地面积大•••含油脂的食品加工废水适用范围广，适合各类废水预处理难以去除重金属和有机物•需要回收有价值物质的废水•作为化学或生物处理的预处理步骤物理处理深度强化新进展精细过滤技术提升新型高效过滤材料的开发，如纳米纤维过滤材料、改性活性炭等，大幅提高了过滤精度和效率自清洗过滤器的应用，解决了传统过滤器易堵塞的问题，延长了设备运行周期膜技术革新抗污染膜材料的开发，有效解决了膜污染问题；低压膜技术降低了能耗；陶瓷膜等新型膜材料提高了膜的使用寿命和耐化学性膜生物反应器MBR技术的成熟应用，实现了生物处理与膜分离的完美结合智能监控与自动化在线监测技术的应用，实现了对关键参数的实时监控；智能控制系统的引入，使设备能根据水质变化自动调整运行参数；远程监控和大数据分析技术，提高了设备运行效率和故障预警能力物理场强化技术超声波、电场、磁场等物理场技术在废水处理中的应用，能够加速污染物分离，提高处理效率如超声波强化气浮技术可使气浮效率提高30%以上；电场辅助过滤技术可显著提高过滤精度化学处理法基础原理化学反应机制通过添加化学药剂引发化学反应污染物转化改变污染物化学性质使其易于分离固液分离生成的固体产物通过沉淀或过滤去除化学处理法是通过向废水中添加适当的化学药剂，利用化学反应使溶解性污染物转化为不溶性物质，或将有害物质转化为无害物质，从而实现废水净化的方法与物理法不同，化学法能够改变污染物的化学性质，对溶解性污染物有较好的去除效果化学处理的反应类型包括氧化还原反应、酸碱中和反应、沉淀反应、络合反应等这些反应通常需要在特定的pH值、温度、反应时间等条件下进行，以获得最佳处理效果化学处理通常作为预处理或深度处理工艺，与物理法或生物法联合使用化学法常见方法分类中和法混凝沉淀法氧化还原法化学沉淀法利用酸碱中和反应调节废添加混凝剂使胶体颗粒聚利用氧化剂或还原剂改变添加化学药剂使溶解性污水pH值，常用于酸碱废集形成絮体并沉降分离污染物价态，使其转化为染物转化为不溶性沉淀水处理无害物质或易分离形式物除上述主要方法外，化学处理还包括吸附法、离子交换法、萃取法等吸附法利用多孔材料表面吸附作用去除污染物；离子交换法利用离子交换树脂选择性吸附废水中的离子；萃取法则利用溶剂萃取原理分离回收有价组分这些化学处理方法各有特点和适用范围，在实际应用中常根据废水特性和处理要求进行组合，以达到最佳处理效果化学处理通常能够有效去除废水中的重金属、色度、油脂等污染物，但也会产生化学污泥等二次污染，需要妥善处理调节与中和法pHpH值酸性废水处理效率%碱性废水处理效率%中和法应用实例印染厂废水通常呈碱性，pH值在10-12之间，采用硫酸调节pH至6-8，每天处理废水5000吨，硫酸用量约2吨，处理后废水可满足后续生物处理要求，COD去除率提高30%电镀厂废水常呈强酸性，pH值在2-3之间，含有多种重金属离子采用石灰乳中和调pH至8-9，促进重金属氢氧化物沉淀，处理后出水pH稳定在7-8，重金属去除率达95%以上，满足排放标准矿山酸性废水AMD处理系统采用石灰石中和+曝气氧化工艺，将pH从

3.5提升至

7.5，同时去除铁、锰等金属，处理后出水可直接排放，年处理成本比传统方法降低20%化学混凝工艺原理混凝剂投加⁺⁺向废水中加入Al³、Fe³等多价金属盐类电荷中和压缩双电层，减少胶体间斥力微粒聚集形成细小的矾花絮体形成微粒进一步聚集成大的絮体沉降分离絮体沉降或通过过滤去除化学混凝是处理胶体和微小悬浮颗粒的有效方法废水中的胶体颗粒表面带有电荷通常为负电荷，形成稳定的胶体系统混凝过程通过破坏胶体稳定性，使颗粒聚集成较大的絮体，从而便于分离混凝机理包括压缩双电层、电荷中和、吸附架桥和网捕作用影响混凝效果的因素有pH值、混凝剂种类和剂量、水温、搅拌强度和时间等最佳的混凝条件需要通过烧杯试验确定，以获得最佳的处理效果混凝剂种类与投加方式混凝剂类型常用药剂适用条件优缺点铝盐类硫酸铝明矾、聚pH

5.5-

7.5成本低，效果好；合氯化铝PAC温度敏感铁盐类硫酸亚铁、三氯pH4-11较宽pH适应范围广；化铁、硫酸铁产生铁锈色无机高分子聚合硫酸铁pH6-9混凝效果好；成本PFS、聚合硫酸较高铝铁PAFS有机高分子聚丙烯酰胺广泛用量少，不增加污PAM、聚二甲基泥；价格高二烯丙基氯化铵PDMDAAC混凝剂投加工艺包括快混和慢混两个阶段快混阶段通常持续30秒至2分钟，搅拌强度大G⁻值为600-1000s¹，目的是使混凝剂迅速均匀分散；慢混阶段持续10-30分钟，搅拌强度小⁻G值为30-80s¹，目的是促进颗粒碰撞聚集成大的絮体混凝剂的选择需考虑废水特性、处理要求、成本和环境影响等因素在实际应用中，常采用混合混凝剂或添加助凝剂以获得更好的处理效果智能投药系统可根据进水水质自动调整药剂用量，提高处理效率，降低运行成本配套絮凝剂与辅助药剂有机高分子絮凝剂天然多糖类絮凝剂••聚丙烯酰胺PAM最常用的高分子絮凝改性淀粉可生物降解，环境友好•剂，根据电荷可分为阳离子、阴离子和壳聚糖源自甲壳类动物，具有良好的非离子型吸附性能••聚乙烯亚胺PEI高效阳离子絮凝剂，海藻酸盐从海藻中提取，对重金属离对负电荷胶体效果显著子有特殊吸附能力••聚胺PA低分子量阳离子絮凝剂，pH瓜尔胶植物提取物，成本低廉，生物适应范围广相容性好无机辅助药剂•活性硅酸增强絮体强度，提高沉降速度•膨润土增加絮体密度，改善沉降性能•碳酸钙用作重量剂，加速沉降•氧化镁调节pH，同时作为吸附剂絮凝剂与混凝剂配合使用，能显著提高处理效果混凝剂主要通过压缩双电层和电荷中和作用破坏胶体稳定性，而絮凝剂则通过吸附架桥作用促进微粒聚集成大的絮体合理的药剂组合可减少药剂用量，降低处理成本，提高出水水质混凝沉淀工程实例城市自来水厂混凝工艺某大型城市自来水厂采用预氯化-混凝-沉淀-过滤-消毒工艺处理地表水混凝工艺采用聚合氯化铝PAC作为混凝剂，投加量为15-30mg/L，配合低剂量阴离子PAM

0.1-

0.2mg/L作为助凝剂混凝pH控制在

6.8-

7.2，采用水力快混和机械慢混，形成直径2-3mm的絮体处理后出水浊度稳定在

0.5NTU以下，满足饮用水标准印染废水处理案例某印染厂日处理废水5000吨，废水特点是色度高、有机物含量高采用调节-混凝沉淀-生化-深度处理工艺流程混凝沉淀单元采用三氯化铁40-60mg/L与石灰80-100mg/L组合，pH调节至9-10，同时加入阳离子PAM3-5mg/L作为絮凝剂处理后色度去除率达85%，COD去除率约40%，为后续生化处理创造了有利条件自动加药与流量控制现代混凝处理系统采用智能控制技术，通过在线监测进水水质浊度、pH、流量等，自动调整药剂种类和投加量某污水处理厂引入的智能加药系统，通过模糊控制算法，根据进水浊度和流量变化自动调整PAC和PAM的投加比例，使絮体始终保持最佳状态，药剂使用量减少15%，处理效果提高20%，大大降低了运行成本氧化还原处理法原理电子转移1氧化还原反应本质是电子转移过程氧化作用污染物失去电子被氧化为无害物质或易处理形式还原作用污染物得到电子被还原为无害物质或易处理形式目标污染物有机物、重金属、色度、嗅味物质等处理效果彻底破坏污染物分子结构或改变价态氧化还原法是利用氧化剂或还原剂与废水中的污染物发生电子转移反应，改变污染物的化学性质，使其转化为无害物质或易于去除的形式这种方法特别适用于处理含有有机污染物、重金属离子、色度和嗅味物质的废水⁺⁺⁶⁺⁺常见的氧化应用包括有机物的氧化降解、含硫化合物的脱臭、Fe²和Mn²的氧化去除、染料的脱色等还原应用主要用于处理含重金属废水，如Cr还原为Cr³，使其易于沉淀去除反应条件如pH值、温度、反应时间、催化剂等对氧化还原效果有重要影响常用氧化剂与还原剂氧化消毒除色工艺实例—臭氧脱色工艺某印染厂采用臭氧脱色工艺处理高色度废水臭氧投加量为40-60mg/L，接触时间15-20分钟，pH控制在8-9处理后出水色度去除率达95%以上，同时COD去除率达30-40%该工艺无二次污染，但设备投资和运行成本较高芬顿氧化工艺₂₂⁺某制药厂采用芬顿氧化处理高浓度有机废水工艺条件为pH3-4，H O剂量1000mg/L，Fe²剂量500mg/L，反应时间2小时处理后COD去除率达70%，生物毒性显著降低，为后续生化处理创造了条件该工艺成本适中，但产生铁泥需进一步处理二氧化氯消毒工艺₂某医院废水处理系统采用二氧化氯消毒工艺ClO投加量为15-20mg/L，接触时间30分钟处理后总大肠菌群去除率达

99.99%，优于传统氯消毒，且不产生三卤甲烷等有害消毒副产物该工艺已在多家医院推广应用，取得了良好的效果化学沉淀法原理与应用沉淀剂加入溶解态污染物添加能与目标污染物形成不溶性化合物的试剂废水中离子形式存在的污染物化学反应生成溶解度积小于水中离子浓度乘积的化合物固液分离沉淀形成通过沉降或过滤去除沉淀物不溶性固体从溶液中析出化学沉淀法是利用化学反应将废水中溶解性污染物转化为不溶性物质，然后通过沉降或过滤分离出来的方法这种方法特别适用于处理含重金属离子、磷酸盐等无机污染物的废水₃₃₃₃₄₂常见的沉淀形式包括氢氧化物沉淀如FeOH、AlOH、硫化物沉淀如CuS、PbS、碳酸盐沉淀如CaCO和磷酸盐沉淀如Ca PO等影响沉淀效果的因素有pH值、温度、共存离子、沉淀剂剂量和混合条件等石灰法是一种常用的化学沉淀技术，主要用于去除重金属和磷酸₂⁺₄⁻盐，其原理是利用CaOH调高pH值，使金属离子形成氢氧化物沉淀，同时Ca²与PO³形成难溶的磷酸钙沉淀含重金属废水处理专栏重金属典型来源处理方法关键控制参数处理效果⁶⁺六价铬Cr电镀、皮革、冶亚硫酸钠还原→pH2-3还去除率99%金氢氧化物沉淀原→8-9沉淀⁺铜Cu²电子、印刷电路氢氧化物或硫化pH9-10氢氧化出水

0.5mg/L板物沉淀物法⁺锌Zn²镀锌、冶金、化石灰中和→氢氧pH

9.5-

10.5出水

1.0mg/L工化物沉淀⁺铅Pb²蓄电池、采矿、硫化物沉淀pH7-8，过量硫去除率98%冶炼化物⁺镍Ni²电镀、合金制造二段中和沉淀pH

10.5-

11.0出水

0.5mg/L含重金属废水处理通常采用化学还原→沉淀→固液分离→污泥处理的工艺流程处理过程中需特别注意pH控制，因为不同重金属的最佳沉淀pH值不同为提高处理效果，常添加絮凝剂辅助沉淀分离针对含多种重金属的复杂废水，通常采用分级沉淀工艺，在不同pH值条件下分别去除不同的重金属处理后的重金属污泥属于危险废物，需进行固化稳定化处理后安全处置新型技术如离子交换树脂、膜分离等在重金属废水深度处理中也有广泛应用吸附法与活性炭技术吸附机理吸附是废水中的溶解性物质在固体吸附剂表面富集的过程根据作用力不同，可分为物理吸附和化学吸附两种类型物理吸附主要依靠范德华力，化学吸附则涉及化学键形成常用吸附剂活性炭是最常用的吸附剂，包括粉末活性炭PAC和颗粒活性炭GAC其他吸附剂还有活性氧化铝、硅藻土、改性黏土、分子筛和各种合成树脂等不同吸附剂对不同污染物有选择性吸附能力影响因素吸附效果受多种因素影响，包括吸附剂比表面积和孔隙结构、吸附质特性、溶液pH值、温度、接触时间和共存物质干扰等通常需通过吸附等温线和吸附动力学研究确定最佳工艺参数再生利用吸附剂饱和后需要再生或更换活性炭常采用热再生、化学再生或生物再生方法恢复吸附能力合理的再生工艺可使吸附剂多次循环使用，降低处理成本吸附工艺工程案例精细化工废水处理印染废水脱色工艺饮用水除嗅味工艺某制药厂产生的高浓度有机废水，经生某印染厂废水经生化处理后，色度仍较某自来水厂在夏季藻类繁殖期间，原水化处理后COD仍达300mg/L，难以达标高80-100倍，影响排放针对此问题，中产生异味嗅阈值8-12，影响饮水质排放采用颗粒活性炭吸附作为深度处采用改性黏土吸附剂处理，工艺特点量采用粉末活性炭PAC投加工艺理工艺，设计参数如下•碘吸附值900mg/g以上的高品质••活性炭柱高度3m自主研发的季铵盐改性膨润土PAC•••停留时间30分钟投加量1-2g/L废水投加点混凝工序前•••线速度10m/h接触时间30分钟投加量5-15mg/L根据原水水质调••整活性炭比表面积900-1100m²/g pH值6-7•接触时间至少20分钟处理后出水COD稳定在50mg/L以下，满处理后色度降至20倍以下，且成本比活足排放标准活性炭约运行3个月需再生性炭低40%使用后的吸附剂经固化处处理后饮用水嗅阈值降至3以下，有效解一次，采用蒸汽热再生法，再生率达理后安全填埋决了异味问题，用户满意度大幅提升90%以上离子交换法原理及设备离子交换原理树脂类型工作周期离子交换是利用不溶性固体材按功能分为阳离子交换树脂交完整的离子交换工作周期包⁺⁺料离子交换树脂上的活性基团换Na、Ca²等阳离子和阴括运行交换、反冲洗、再⁻与水中离子之间的可逆交换反离子交换树脂交换Cl、生、慢冲洗和快冲洗再生剂₄⁻₂₄应，选择性地去除水中特定离SO²等阴离子；按结构分通常为酸如HCl、H SO或子的过程树脂饱和后需要再为凝胶型和大孔型；按交换基碱如NaOH溶液设计时需合生，形成一个循环使用过程团分为强酸性、弱酸性、强碱理确定交换容量和再生条件性和弱碱性树脂设备类型主要包括固定床交换器最常用、移动床交换器和连续离子交换器不同设备适用于不同规模和要求的处理系统现代设备多采用自动化控制，提高运行效率和降低劳动强度离子交换法广泛应用于水软化、除盐、重金属去除和贵金属回收等领域相比化学沉淀法，离子交换法处理效果更好，出水水质更稳定，但投资和运行成本较高针对复杂废水，常采用预处理+离子交换的组合工艺，延长树脂使用寿命离子交换工程应用电镀废水处理案例某电镀厂产生含镍废水，采用离子交换法回收镍离子工艺流程为预处理pH调节、过滤→阳离子交换→镍离子浓缩回收使用强酸性阳离子交换树脂D001型，交换容量为

1.2eq/L，再生剂为10%硫酸溶液系统运行一年来，镍回收率达95%以上，回收的硫酸镍溶液直接回用于电镀生产，实现了经济和环保双重效益电子行业超纯水制备某半导体企业采用离子交换技术制备超纯水工艺为预处理→一级反渗透→混床离子交换→精密过滤→紫外消毒混床采用强酸性阳树脂和强碱性阴树脂混合填充，出水电阻率达

18.2MΩ·cm，总有机碳TOC10ppb，满足芯片制造用水要求系统采用全自动控制，实现无人值守运行，大大降低了人工成本含氟废水处理实例⁻某光伏企业产生高浓度含氟废水F浓度800-1200mg/L，采用化学沉淀+离⁻子交换组合工艺处理化学沉淀采用氯化钙法将F浓度降至50mg/L以下，⁻然后经阴离子交换树脂D301型进一步处理，出水F浓度稳定在8mg/L以下，达到排放标准树脂再生采用2%NaOH溶液，再生效率90%，运行成本比传统方法降低30%萃取（液液）法技术-相接触物质转移废水与萃取剂充分混合目标物质从水相转移至萃取剂2萃取剂再生相分离回收目标物质，萃取剂循环使用萃取剂与水相分层萃取法是利用物质在两种互不相溶的液体中分配系数不同的原理，使目标物质从一相转移到另一相，从而实现分离的过程与其他化学处理方法相比，萃取法可以选择性地分离和浓缩特定污染物，且能够回收有价值的物质萃取剂的选择是关键，需满足以下要求对目标物有高分配系数、与水互不相溶、化学稳定性好、易于再生、毒性低、价格适中常用的萃取剂包括醇类、酮类、醚类、酯类、烷烃类和有机磷化合物等在实际应用中，常添加调节剂或协同萃取剂提高萃取效率萃取法应用案例制药精制工艺某抗生素生产企业采用液液萃取技术从发酵液中提取和纯化青霉素采用正丁醇作为萃取剂，在pH2-3条件下进行萃取，分配系数达50以上采用多级逆流萃取工艺，回收率超过98%萃取后的有机相用碳酸钠反萃取得到高纯度青霉素钠，萃取剂经蒸馏回收循环使用，回收率达95%以上石化溶剂回收某石化企业采用萃取法回收废水中的丙酮和甲苯采用环己烷作为萃取剂，在三级逆流萃取塔中操作，溶剂回收率达97%萃取后的有机相经精馏分离得到高纯度丙酮和甲苯产品，直接回用于生产该工艺每年为企业节约原材料成本约200万元，同时大幅降低了废水有机负荷重金属回收流程某湿法冶金企业采用萃取法从含铜废水中回收铜采用LIX984Nα-羟肟酸作为萃取剂，稀释剂为煤油在pH

1.8-

2.2条件下进行萃取，铜回收率超过99%有机相用浓硫酸反萃取得到高浓度硫酸铜溶液，经电解获得电解铜该工艺不仅实现了废水达标排放，还创造了可观的经济效益膜分离技术总览微滤MF孔径

0.1-10μm，去除悬浮物和细菌超滤UF2孔径

0.001-

0.1μm，去除大分子和胶体纳滤NF3孔径

0.0001-

0.001μm，去除小分子和二价离子反渗透RO4孔径

0.0001μm，去除几乎所有溶解物电渗析ED利用电场和离子交换膜分离离子物质膜分离技术是利用半透膜作为选择性屏障，在压力、浓度、电位等驱动力作用下，实现物质分离、纯化和浓缩的过程与传统分离方法相比，膜分离具有分离效率高、能耗低、无相变、无需添加化学药剂等优点根据膜孔径大小和分离机理不同，膜分离技术可分为微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析等类型不同类型的膜分离技术适用于不同粒径范围的物质分离膜材料包括有机膜聚酰胺、聚砜、聚偏氟乙烯等和无机膜陶瓷膜、金属膜等膜污染是影响膜分离效率的主要问题，需采取预处理和定期清洗等措施防控反渗透（）与超滤原理RO反渗透原理超滤原理性能与维护要点RO UF•反渗透是利用外加压力克服自然渗透超滤是在压力驱动下，利用孔径为预处理防止膜污染的关键步骤，压，迫使水分子通过半透膜，而溶解

0.001-

0.1μm的膜分离胶体和大分子物通常包括絮凝、沉淀、过滤等盐和有机物被截留的过程RO膜的孔质的过程UF膜能够截留蛋白质、多•径极小约

0.0001μm，能够截留几乎糖、病毒等大分子物质，而水和小分膜污染控制化学清洗酸洗、碱所有溶解性物质，包括无机盐、有机子溶质可以通过洗、物理清洗反冲洗、气水冲洗物和微生物等超滤系统操作压力通常为

0.1-•操作参数监控压力、流量、电导典型的RO系统操作压力为

1.5-6MPa，

0.5MPa，回收率可达90-98%UF技率、温度等实时监测回收率为50-85%RO技术广泛应用于术常用于污水回用、饮用水处理和生•海水淡化、超纯水制备和废水深度处物制品分离等领域膜元件更换根据压差和产水质量理等领域判断膜元件寿命通常2-5年膜分离工程实例

99.8%去除率电子厂RO系统对总溶解固体TDS的去除率85%水回收率制药废水超滤-反渗透系统的水回用率70%能耗降低与传统蒸发法相比，膜分离浓缩工艺的能耗降低比例年2-3投资回收期水回用系统的经济效益显现周期某电子制造企业采用多介质过滤→活性炭吸附→超滤→反渗透→混床离子交换工艺处理生产废水系统处理能力为200吨/天，产水电导率低于

0.5μs/cm，可直接回用于芯片清洗等高要求工序该系统每年节约新鲜水约6万吨，节约水费超过100万元在膜系统维护方面，采用了多项创新措施在线监测系统实时监控关键参数；自动清洗系统定期进行膜清洗；优化预处理降低污染风险；采用特殊抗污染膜材料延长使用寿命这些措施使膜元件使用寿命从传统的2年延长至4年以上，大大降低了运行维护成本化学物理集成工艺流程—预处理单元物理法去除大颗粒悬浮物和漂浮物，如格栅、沉砂池、隔油池等目的是保护后续处理设备，降低处理负荷此阶段可去除30-40%的悬浮物化学处理单元通过投加化学药剂去除胶体和部分溶解性污染物，如混凝沉淀、中和、氧化还原等此阶段重点去除色度、浊度、重金属等污染物，为生物处理创造条件深度处理单元采用高级物理或化学方法进一步提高出水水质，如活性炭吸附、高级氧化、膜分离等此阶段去除难降解有机物、微量污染物和残留色度，使出水达到高标准要求污泥处理回收对处理过程产生的污泥进行脱水、稳定化和资源化利用，如压滤脱水、污泥干化、堆肥等此阶段关注污泥减量化和无害化处理，降低环境风险工业废水深度净化案例分析原水mg/L物理处理后mg/L化学处理后mg/L医院实验室特殊废水处理/医院废水特点实验室废水特点••含有病原微生物细菌、病毒、寄生虫等成分复杂，浓度波动大••含有消毒剂氯化物、醛类、季铵盐等含有多种有机溶剂苯、甲苯、二氯甲烷•等含有药物残留抗生素、激素、抗肿瘤药•物等含有重金属和无机盐类••含有重金属汞、铬、银等pH值变化范围大强酸性至强碱性••可能含有放射性物质可能含有致癌、致畸、致突变物质专用处理工艺•严格分类收集，避免混合•强化消毒工艺氯化、臭氧、紫外线等•采用高级氧化技术处理药物残留•采用特殊吸附剂去除重金属•采用膜生物反应器提高生化效率•放射性废水专门收集处理某三甲医院采用格栅→调节池→一级强化处理→消毒工艺处理医疗废水一级强化处理采用混凝沉淀+接触氧化工艺，去除有机物和悬浮物；消毒采用二氧化氯，投加量20mg/L，接触时间1小时以上处理后出水各项指标符合《医疗机构水污染物排放标准》GB18466-2005要求，粪大肠菌群数100个/L物化法与生物法协同作用物理预处理化学强化1去除大颗粒物质，降低后续负荷调节pH，去除重金属，破坏难降解结构深度净化生物降解物化方法进一步提高出水水质微生物分解有机物，转化氮磷等营养物质物化法与生物法在废水处理中具有很强的互补性和协同作用物化法可以去除生物难降解物质，调节水质参数，为生物处理创造适宜条件；生物法则能高效去除可生化有机物，运行成本低，环境友好两者结合，能够实现更全面、更高效的废水处理效果在处理含有难降解有机物的工业废水时，常采用化学预氧化+生物处理的组合工艺化学预氧化如臭氧、Fenton试剂能够破坏难降解有机物的分子结构，提高其可生化性，为后续生物处理创造条件对于氨氮等营养物质的去除，则常采用生物脱氮+化学沉淀除磷的组合工艺，发挥各自优势物理化学处理的经济与环保考量废水处理在线智能监测系统实时监测参数现代废水处理设施配备多种在线监测仪表，实时监测pH、温度、流量、浊度、电导率、溶解氧、COD、氨氮等关键参数这些数据通过数据采集系统传输至中央控制室，为工艺控制提供依据智能控制系统基于PLC和SCADA的自动控制系统，能够根据实时监测数据，自动调整加药量、曝气量、回流比等工艺参数先进的系统甚至采用人工智能算法，实现预测性控制和自适应优化，提高处理效率，降低运行成本远程监控与大数据分析通过工业互联网技术，实现废水处理设施的远程监控和管理云平台收集和分析长期运行数据，发现潜在问题和优化空间大数据分析还可用于预测设备故障，实现预防性维护，延长设备寿命移动应用与报警系统通过移动应用程序，管理人员可随时查看处理设施运行状况，接收异常报警信息智能报警系统根据异常程度分级推送，确保关键问题得到及时处理系统还自动生成运行报表，满足环保监管要求国际先进工艺案例德国先进工艺德国柏林瓦瑟曼废水处理厂采用生物强化+膜过滤+活性炭+臭氧四级处理工艺，出水水质优于欧盟最严格标准该厂特别关注微污染物去除，采用粉末活性炭PAC吸附和臭氧氧化组合工艺，能有效去除药物残留、内分泌干扰物等新型污染物日本水回用系统日本大阪北部水循环中心采用A²O生物处理+砂滤+臭氧+生物活性炭+紫外线消毒工艺处理城市污水处理后的再生水用于城市景观、工业冷却和地下水回灌该系统实现了高效除磷脱氮，出水氮磷浓度分别低于3mg/L和

0.2mg/L，成为亚洲水回用的典范新加坡新生水工艺新加坡新生水厂采用微滤+反渗透+紫外线消毒三级处理工艺，将处理后的污水转化为高品质再生水该水质达到饮用水标准，部分直接供应电子厂等高要求工业用户，部分注入水库作为饮用水源这一创新工艺极大缓解了新加坡的水资源短缺问题污泥与残渣处理污泥浓缩通过重力浓缩、气浮浓缩或离心浓缩等方法，降低污泥含水率至96-98%，减少后续处理量污泥调质2添加石灰、铁盐或高分子絮凝剂等化学药剂，改善污泥脱水性能污泥脱水3采用带式压滤机、板框压滤机或离心脱水机等设备，将污泥含水率降至60-80%污泥稳定化与资源化通过厌氧消化、好氧发酵、干化或焚烧等方法，实现污泥减量化、无害化和资源化利用物理化学处理产生的污泥通常含有大量无机物、重金属和难降解有机物，处理难度大于生物处理污泥特别是含重金属污泥，属于危险废物，需特别关注其安全处置针对不同类型污泥，应采取针对性处理措施混凝沉淀污泥可采用板框压滤脱水后填埋；含油污泥可采用热解技术回收油分；含重金属污泥可采用固化/稳定化技术后安全填埋特殊废水应急处理方案突发污染识别通过在线监测系统实时监控pH、COD、氨氮、电导率等关键指标，快速发现异常情况对于未知污染物，采用生物毒性监测等方法进行预警一旦发现异常，立即启动应急响应程序污染源隔离立即切断污染源，关闭相关生产线或排放口利用紧急切换阀，将异常废水引入应急储存池，防止进入常规处理系统对于已进入处理系统的异常废水，采取措施减缓其流速，延长处理时间应急处理工艺根据污染物特性，选择适当的应急处理方法酸碱废水采用中和处理；有机物污染采用活性炭吸附或高级氧化；重金属污染采用化学沉淀或离子交换；油类污染采用气浮或吸油材料处理系统恢复与评估污染事件处理完毕后，对处理系统进行全面检查和恢复评估污染事件影响，采取措施防止类似事件再次发生完善应急预案，加强员工培训，提高应对突发事件的能力废水物理化学处理发展新趋势绿色化学理念深入废水处理领域，环境友好型药剂如改性淀粉、壳聚糖等生物基絮凝剂逐渐替代传统无机药剂，降低二次污染风险纳米材料技术带来₂处理效率革命，纳米零价铁、纳米TiO等新型材料在污染物降解和吸附方面表现出色电化学技术如电解、电渗析、电凝等方法因其高效、清洁的特点受到广泛关注低碳节能工艺成为研发重点，太阳能驱动膜处理、低压膜技术等节能技术不断涌现智能化与物联网技术全面融入废水处理系统，实现精准投药、智能调控和预测性维护，大幅提高处理效率和降低运行成本废水治理政策与标准总览政策法规类型主要内容实施要点基本环保法律《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水确立水污染防治基本原则和法律责任污染防治法》排放标准《污水综合排放标准》GB8978-1996及行业特定标准规定废水排放限值和监测要求监管政策排污许可制、环境影响评价制度、总量控制制度实施企业废水排放全过程管理经济政策排污费改税、差别化水价、绿色信贷通过经济杠杆促进污染减排技术规范废水处理工程技术规范、最佳可行技术指南指导废水处理工程建设和运行中国废水治理法规体系日益完善，排放标准不断严格《十四五节能减排综合工作方案》明确提出到2025年，单位GDP化学需氧量、氨氮排放量比2020年分别下降8%、8%双碳目标背景下，废水处理行业也面临减碳压力，低碳处理技术受到政策支持学科前沿与未来展望智能化与数字孪生废水处理正迈向智能化时代，数字孪生技术创建处理系统的虚拟模型，实现实时仿真和优化AI算法能够预测污染物浓度变化，自动调整处理参数，提高系统应对波动的能力第五代通信技术5G实现大规模设备互联，构建全流程智能监控网络资源循环利用废水不再被视为废弃物，而是资源的载体先进技术可从废水中回收磷、氮等营养元素制成肥料；提取有机物转化为生物塑料；浓缩重金属实现资源再利用能量回收技术可利用废水温差发电，或通过厌氧产甲烷发电，降低处理能耗，甚至实现能源正收益碳中和技术废水处理行业正积极响应碳中和战略，通过采用低能耗工艺、优化运行参数、使用可再生能源等措施减少碳排放生物炭技术可将污泥转化为稳定碳，实现碳捕获；同时藻类光合作用可吸收二氧化碳，产出生物质能源，创造负碳排放处理系统生物技术融合合成生物学与废水处理的融合创造新可能，基因工程改造的特殊微生物能够高效降解难处理污染物生物传感器可实时监测特定污染物浓度，生物膜技术与物理化学处理深度融合，构建复合处理系统酶工程技术实现温和条件下的高效催化降解，减少化学药剂使用总结与学习参考课程核心知识点回顾本课程系统介绍了废水物理化学处理的基本原理、工艺技术和应用案例物理法主要包括沉淀、过滤、气浮和隔油等技术，利用物理作用分离污染物；化学法包括中和、混凝沉淀、氧化还原和化学沉淀等技术，通过化学反应改变污染物性质；高级处理技术如吸附、离子交换、萃取和膜分离等实现深度净化推荐教材与参考书《水污染控制工程》高廷耀主编，高等教育出版社系统介绍废水处理基础理论和工艺技术；《工业废水处理技术与工程实例》王志伟主编，化学工业出版社提供丰富的工程案例；《高级水处理技术》李圭白主编，清华大学出版社详细讲解膜分离、高级氧化等前沿技术；《环境工程手册水污染控制卷》中国环境科学出版社是实用的技术参考工具学术期刊与研究前沿国际期刊方面，Water Research、Environmental ScienceTechnology和ChemicalEngineering Journal等期刊发表最新研究成果；国内期刊如《环境科学学报》、《中国环境科学》和《环境工程学报》报道本土研究进展中国环境科学研究院、清华大学环境学院和哈尔滨工业大学环境学院等机构的研究成果值得关注网络资源与继续学习生态环境部网站mee.gov.cn发布最新环保政策；中国环境保护产业协会网站caepi.org.cn提供行业动态；全国污染源监测信息管理平台

123.

127.

175.45:8082分享监测数据；Water EnvironmentFederation网站wef.org提供国际视野建议关注行业展会和技术培训，保持知识更新，跟踪技术发展。