第三章工业废水处理及再生利用基本方法
2.1概述
工业废水处理及再生利用是采用各种方法将废水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害的物质，其基本目的是保证废水达标排放，进而实现水资源再生利用。污泥处理处置是工业废水处理系统的重要组成部分，其目标是在安全、环保和经济的前提下，实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化。
2.1.1工业废水排放标准
污水排放标准是水污染物的允许排放量或限值。污水排放标准可以分为国家排放标准、行业排放标准和地方排放标准。
2.1国家排放标准
国家排放标准是国家环保行政主管部门制定并在全国范围特定区域内适用的标准，如《地面水环境质量标准》适用于全国范围。
将地面水划分为五类。
Ⅰ类：主要适用于源头水、国家自然保护区。
Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等。
Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。
Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。
Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
同一水域兼有多种功能的，依最高功能划分类型。
，将工矿企业和事业单位排放的污染物分为两类。
Ⅰ类污染物指能在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者。对此类污染物，不分其排放的方式和方向，也不分受纳水体的功能级别，一律执行严格的标准值。
Ⅱ类污染物系指其长远影响小于Ⅰ类的污染物质，按其排放水域的使用功能以及企业性质分为一级标准值、二级标准值和三级标准值。
《污水综合排放标准》还对矿山、钢铁、焦化、石油化工、农药、造纸等26个行业规定了排放标准，包括最高允许排水定额和相关的污染物最高允许排放浓度。
2.2行业排放标准
目前我国允许制浆造纸工业、纺织整染工业、肉类加工工业、电镀业、合成氨工业、磷肥工业、聚氯乙烯工业、制药工业、合成革与人造革工业、制糖工业、羽绒工业等工业门类，执行相应的行业排放标准。
等控制排放的污染物项目；对采用含氯漂白工艺企业提出了二噁英监控指标；将AOX指标列为强制执行项目。
分年限规定了纺织染整工业水污染物最高允许排放浓度及排水量。按照废水排放受纳水体，将排放标准分为三级；按照纺织染整工业建设项目的立项时间，将排放标准分为三类。
根据落实国家环境保护规划、环境保护管理和环保执法工作的需要，国家正在制定新的《纺织染整工业水污染物排放标准》，以代替GB—92，年4月环境保护部发布了征求意见稿。国家将调整和增加控制排放的污染物项目，提高污染物排放控制要求。
，规定了电镀企业水污染物和大气污染物排放限制、监测和监控要求。环保部年第30号文件规定，在环境容量较小、生态环境脆弱等地区执行特别排放限值。
，规定了制药工业水污染物排放限制、监测和监控要求。环保部年第30号文件规定，在环境容量较小、生态环境脆弱等地区执行特别排放限值。
2.3地方排放标准
地方排放标准是由省、自治区、直辖市人民政府批准，地方环保行政主管部门发布的，在特定行政区适用的污染物排放标准。如《上海市污水综合排放标准》分别适用于浙江省、江苏省。
2.4各类标准的关系
《中华人民共和国环境保护法》第10条规定：“省、自治区、直辖市人民政府对国家污染物排放标准中没作规定的项目，可以制定地方污染物排放标准，对国家污染物排放标准已作规定的项目，可以制定严于国家污染物排放标准的地方污染物排放标准。”两种标准并存的情况下，执行地方排放标准。在国家污水排放标准与国家行业排放标准并存的情况下，执行行业排放标准。
根据经济发展和环境保护要求，排放标准会适时地进行修订，要注意采用的废水排放标准必须是更新后的现行排放标准。
2.1.2再生回用水水质标准
在废水再生利用时，不同的利用目的对水质的要求有所不同。
2.1.2.1城市污水再生利用水质标准
我国已经颁布的城市污水再生利用水质标准有《城市污水再生利用分类》等。
2.1.2.2工业废水再生利用水质标准
在实施工业废水再生利用时，根据不同的利用目的，必须符合相应的再生利用水水质标准的要求。工业废水再生利用为城市杂质水、景观环境用水或农田灌溉用水时，可参照城市污水再生利用的相应用水水质要求。目前，我国尚未建立工业废水生产回用水质系列标准，一般工业废水生产回用时，再生回用水水质参照相应的生产工艺用水水质要求，经技术经济比较后确定。
2.1.3工业废水处理及再生利用处理系统
按照不同的废水特性和处理要求，工业废水处理有多种不同的方法。一般按照过程机理，可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法等各种处理方法。由于工业废水种类繁多，性质不同，浓度差异很大，工业废水处理工艺相对复杂，一般需要多种处理方法有机组合来完成。
工业废水处理系统通常包含废水的预处理、主处理、深度处理、再生利用处理，以及污泥处理处置。
2.1.3.1预处理系统
工业废水预处理的主要功能是分离去除废水中的漂浮物、粗大颗粒和悬浮物，同时均衡废水水量和水质。对于难以生物降解废水或对微生物有毒性的有机废水，往往采用分质收集预处理方法，改善废水的可生化性。使用的主要技术有格栅、初次沉淀和气浮等，处理过程中会产生栅渣、初沉污泥和浮渣等。
2.1.3.2主处理系统
主处理系统的主要功能是去除废水中呈胶体和溶解状态的主要污染物。对工业废水中的有机污染物采用生物处理方法。生物处理可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。低浓度有机废水一般采用好氧生物处理；高浓度有机废水一般采用厌氧生物处理后再进行好氧处理。对重金属等无机污染物，采用化学或物理化学方法处理。
2.1.3.3深度处理及再生利用处理系统
深度处理的主要功能是在主处理的基础上，进一步去除微量溶解性难降解有机物、胶体、氨氮、磷酸盐、无机盐、色度成分、大肠杆菌以及影响再生利用的溶解性矿物质等，以确保处理水达标排放或实现回用。深度处理及再生利用处理经常采用混凝、过滤、化学氧化、超滤、反渗透、活性炭吸附、离子交换、消毒等技术。
2.1.3.4污泥处理处置系统
污泥处理处置系统的主要功能是在安全、环保和经济的前提下，实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化。污泥处理是在污泥浓缩、调理和脱水的基础上，根据污泥处置要求进一步处理，包括污泥稳定、污泥热干化和污泥焚烧等。污泥处置是处理后污泥的消纳过程，包括土地利用、填埋、建筑材料综合利用等。
2.2物理化学处理法
2.2.1格栅
格栅是一种物理处理方法。由一组相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在格栅井内，设在集水井或调节池的进口处，用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大的悬浮物及杂物，以保证后续处理设施的正常运行。
（温馨提示：全文小说可点击文末卡片阅读）
工业废水处理一般先经粗格栅后再经细格栅。粗格栅的栅条间距一般采用10～25mm，细格栅的栅条间距一般采用6～8mm。小规模废水处理可采用人工清理的格栅，较大规模或粗大悬浮物及杂物含量较多的废水处理可采用机械格栅。
人工格栅是用直钢条制成的，一般与水平面成45°～60°倾角安放。倾角小时，清理时较省力，但占地面积较大。机械格栅的倾角一般为60°～70°。格栅栅条的断面形状有圆形、矩形及方形，目前多采用断面形式为矩形的栅条。为了防止栅条间隙堵塞，废水通过栅条间距的流速一般采用0.6～1.0m/s。
有时为了进一步截留或回收废水中较大的悬浮颗粒，可在粗格栅后设置隔网。
2.2.2调节
在工业废水处理中，由于废水水质水量的不均匀性，一般均设置调节池，进行水量和水质均衡调节，以改善废水处理系统的进水条件。
调节池的停留时间应满足调节废水水量和水质的要求。废水在调节池中的停留时间越长，均衡程度越高，但容积大，经济上不尽合理。通常根据废水排放量、排放规律和变化程度等因素，设计采用不同的调节时间，其范围可在4～24h取值，一般工业废水调节池的水力停留时间为8h左右。
在调节池中为了保证水质均匀，避免固体颗粒在池底部沉积，通常需要对废水进行混合。常用的混合方法有空气搅拌、机械搅拌、水泵强制循环、差流水力混合等方式。
空气搅拌混合是通过所设穿孔管与鼓风机相连，用鼓风机将空气通入穿孔管进行搅拌，其曝气强度一般可取2m
采用机械搅拌混合时，为保持混合液呈悬浮状态所需动力为5～8W/m
水泵强制循环混合方式是在调节池底设穿孔管，穿孔管与水泵压水管相连，用压力水进行搅拌，简单易行，混合也比较完全，但动力消耗较多。
差流水力混合常采用穿孔导流槽布水进行均化，虽然无需能耗，但均化效果不够稳定，而且构筑物结构复杂，池底容易沉泥，目前还缺乏效果良好的构造形式。
空气搅拌的效果良好，能够防止水中悬浮物的沉积，且兼有预曝气及脱硫的效能，是工业废水处理中常用的混合方式。但是，这种混合方式的管路常年浸没于水中，易遭腐蚀，且有致使挥发性污染物质逸散到空气中的不良后果，另外运行费用也较高。在下列情况下一般不宜选用：①废水中含有有害的挥发物或溶解气体时；②废水中的还原性污染物有可能被氧化成有害物质时；③空气中的二氧化碳能使废水中的污染物转化为沉淀物或有毒挥发物时。
2.2.3中和
中和属于化学处理方法。在工业废水中，酸性废水和碱性废水来源广泛，当废水酸碱度较大时，需考虑中和处理。通常可在调节池进行中和处理，或者单独设置中和反应池。
2.2.3.1酸性废水的药剂中和法
酸性废水的中和处理采用碱性中和剂，主要有石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等。通过中和反应式可以计算出中和一定量的酸所需的碱性中和剂投加量。表2-1列出了中和不同种类的酸所需的各种碱性中和剂投加量。
采用石灰为中和剂时，一般采用机械方法进行消解，搅拌机转速可设为20～40r/min。如采用空气搅拌，强度可采用8～10L/（m
用石灰中和酸性废水时，中和反应时间一般采用2～5min。当考虑去除重金属或其他毒物，采用其他中和剂时，应延长混合反应时间，一般采用15～20min。中和池设搅拌装置，可采用水力搅拌、压缩空气或机械搅拌。
2.2.3.2碱性废水的药剂中和法
碱性废水的中和处理采用酸性中和剂，主要有盐酸、硫酸和硝酸。有时烟道气也可用于中和碱性废水。表2-2列出了酸性中和剂中和碱性废水的理论单位消耗量。
2.2.4混凝
混凝是在混凝剂的作用下，胶体和悬浮物脱稳并黏结的过程。工业废水中含有胶体和细微悬浮物的粒径分别为1～nm和～00nm。由于布朗运动和水合作用，尤其是微粒间的静电斥力，胶体和细微悬浮物能在水中长期保持悬浮状态。投加混凝剂可破坏胶体和悬浮物的稳定性，使其相互聚集为数百微米以致数毫米的絮凝体，以便采用沉降、过滤或气浮等方法去除。混凝技术在工业废水处理中应用极为普遍。
2.2.4.1混凝机理
化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很多，如水中的杂质成分和浓度、水温、pH值、碱度、水力条件以及混凝剂种类等。但归结起来，可以认为化学混凝主要是压缩双电层作用、吸附架桥作用和网捕作用。
，可降低或消除胶粒的ξ电位。这种通过投加电解质压缩扩散层，使微粒间产生相互聚结的作用，称为压缩双电层作用。胶粒因ξ电位降低或消除而失去稳定性的过程，称为胶粒脱稳。脱稳胶粒相互聚结的过程，称为凝聚。
。这种由高分子物质吸附架桥而使微粒相互黏结的过程，也称为絮凝。
混凝剂投加过量时，胶粒对高分子物质产生强烈吸附，胶粒会被高聚物包卷而丧失表面吸附活性。若混凝剂为正电荷离子，并且不以等电量交换吸附层中的负离子，则可导致进入吸附层的正离子过量，造成胶体电性改变。
网捕作用三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物，在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体黏结。
上述三种作用产生的微粒凝结现象——凝聚和絮凝总称为混凝。
混凝过程完成以后需要与泥水分离过程相结合组成一个完整的处理工艺，在废水处理中，常用沉淀或气浮。
2.2.4.2混凝剂
在混凝处理中，以压缩双电层及中和电荷为机理的药剂，称为凝聚剂。以吸附架桥为机理的药剂，称为絮凝剂。兼有上述两种功能的药剂，称为混凝剂。单用一种混凝剂收效不佳时，可投加辅助药剂，这种辅助药剂称为助凝剂。
混凝剂用于废水处理的混凝剂种类较多，主要有无机盐类混凝剂和高分子混凝剂两大类。若再根据分子量、官能团以及所带电荷，则可以进一步分为高分子、低分子、阳离子型、阴离子型和非离子型混凝剂等。表2-3为常见混凝剂的分类。工业废水性质差异较大，采用何种混凝剂需要通过实验确定。
铝盐和铁盐是常用的无机混凝剂。铝盐混凝剂主要有硫酸铝［Al
助凝剂助凝剂主要有以下三类。
①pH调整剂。在原水pH值不符合处理工艺要求，或在投加混凝剂后pH值发生较大变化时，需要投加酸性或碱性物质予以调整。常用的pH调整剂有H
②絮凝结构改良剂。其功能是加大絮体的粒径、密度和机械强度，改善沉降性能和污泥脱水性能。聚丙烯酰胺是工业废水处理常用的有机高分子助凝剂。
③氧化剂。当原水中有机物含量较高时，容易形成泡沫，不仅感官性状差，而且絮凝体不易沉降。投加Cl
2.2.4.3混凝设备
混凝设备包括混凝剂的配制和投加设备、混合设备和反应设备。
工业废水处理常用的混合设备是管道混合和机械混合。处理水量较小时，可采用管道混合。机械搅拌混合的桨板外缘线速度一般在2m/s左右。
反应设备可分为水力搅拌设备和机械搅拌设备。水力搅拌设备主要有隔板反应池、旋流反应池、涡流反应池等；机械搅拌设备主要是机械搅拌反应池。反应时间一般在15～30min。
2.2.5沉淀
2.2.5.1沉淀池的类型与特点
沉淀是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生下沉，以实现固液分离的过程，是废水处理中应用最广泛的物理方法。沉淀池常按水流方向区分为平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池及斜板沉淀池四种类型。不同类型沉淀池的特点及适用条件如表2-4所示。
2.2.5.2沉淀池工艺设计
沉淀池是废水处理工艺中使用最广泛的一种处理构筑物，可以应用到废水处理流程中的多个部位。如初次沉淀池、混凝沉淀池、化学沉淀池、二次沉淀池、污泥浓缩池等。沉淀池工艺设计的内容包括确定沉淀池的数量、沉淀池的类型、沉淀区尺寸、污泥区尺寸、进出水方式和排泥方式等。
设计沉淀池时应根据其在处理流程中的位置和需要达到的污染物去除率，合理确定沉淀池的表面负荷率、废水在池内的平均流速以及沉淀时间等。特别要注意的是，随着废水排放标准的不断提高，沉淀池表面负荷率的取值应相应优化调整。
将剩余活性污泥投加到入流废水中，利用剩余污泥的活性对入流废水中的污染物质产生吸附与絮凝作用，这一过程称为生物絮凝，这一方法已在工业废水处理中得到较为广泛的应用。采用生物絮凝，可以使沉淀效率提高10%～15%，活性污泥的投加量一般在～mg/L。
2.2.6气浮
（点击上方卡片可阅读全文哦↑↑↑）
感谢大家的阅读，如果感觉小编推荐的书符合你的口味，欢迎给我们评论留言哦！
想了解更多精彩内容，