水處理技術(shù)當(dāng)今社會(huì)面臨水資源短缺與水質(zhì)污染的雙重挑戰(zhàn)目錄1水處理概述水資源現(xiàn)狀、處理重要性2物理與化學(xué)方法沉淀、過濾、混凝、氧化還原3生物與膜分離技術(shù)活性污泥、膜技術(shù)、高級氧化新興技術(shù)與應(yīng)用案例第一章：水處理概述水資源狀況全球淡水資源分布不均水污染問題工業(yè)廢水、生活污水排放處理技術(shù)體系物理、化學(xué)、生物處理方法1.1水資源與水污染現(xiàn)狀水資源分布中國人均水資源僅為世界平均水平的1/4水污染嚴(yán)重工業(yè)廢水排放量大，超標(biāo)現(xiàn)象普遍水質(zhì)惡化地下水超采導(dǎo)致水質(zhì)退化問題1.2水處理的重要性1生態(tài)保護(hù)維護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)平衡2資源循環(huán)促進(jìn)水資源可持續(xù)利用3健康保障確保飲用水安全，預(yù)防疾病4工業(yè)發(fā)展?jié)M足工業(yè)生產(chǎn)用水需求1.3水處理的基本目標(biāo)去除懸浮物減少濁度和固體含量降解有機(jī)物減少COD、BOD等有機(jī)污染物去除營養(yǎng)物控制氮磷等引起水體富營養(yǎng)化的物質(zhì)消毒除菌去除病原微生物，確保衛(wèi)生安全1.4水質(zhì)指標(biāo)概述物理指標(biāo)濁度、色度、水溫、電導(dǎo)率1化學(xué)指標(biāo)pH值、溶解氧、COD、BOD2生物指標(biāo)總大腸菌群、病原微生物3毒理指標(biāo)重金屬、農(nóng)藥、有機(jī)物毒性4第二章：物理處理方法格柵篩濾去除大顆粒固體物質(zhì)沉淀分離利用重力分離懸浮物過濾技術(shù)截留細(xì)小顆粒和雜質(zhì)吸附處理去除微量污染物2.1格柵和篩濾粗格柵間距10-100mm，攔截大體積漂浮物細(xì)格柵間距3-10mm，去除較小懸浮物篩網(wǎng)微濾網(wǎng)孔徑可達(dá)0.1mm，進(jìn)一步提高處理效果2.2沉淀重力沉淀利用重力使懸浮顆粒下沉沉淀池矩形、圓形、豎流式等多種形式影響因素顆粒大小、密度、水流速度去除效率可去除50-70%懸浮物質(zhì)2.3浮選90%去除效率油脂去除率可達(dá)90%以上3-5分鐘處理時(shí)間停留時(shí)間短，處理速度快0.5-1.0MPa工作氣壓溶氣浮選常用氣壓范圍2.4過濾常見過濾類型：砂濾、活性炭、多介質(zhì)、濾布過濾去除0.1-50μm顆粒，提高出水透明度2.5吸附吸附劑種類活性炭沸石生物吸附劑影響因素吸附劑表面積pH值接觸時(shí)間應(yīng)用領(lǐng)域微量有機(jī)物去除氣味與色度控制重金屬處理第三章：化學(xué)處理方法混凝與絮凝膠體顆粒聚集沉淀1離子交換交換水中離子2化學(xué)沉淀形成不溶性化合物3氧化還原改變污染物分子結(jié)構(gòu)4中和調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)水的酸堿度53.1混凝與絮凝1加藥混合快速混合，均勻分散混凝劑2膠體不穩(wěn)定電荷中和，減少排斥力3形成微絮體小顆粒聚集形成較大絮體4絮體沉降大顆粒絮體在重力作用下沉降3.2離子交換陽離子交換交換水中鈣鎂等陽離子陰離子交換去除硝酸鹽、磷酸鹽等陰離子交換設(shè)備固定床或連續(xù)離子交換裝置3.3化學(xué)沉淀3.4中和1酸性廢水處理石灰、碳酸鈉等堿性物質(zhì)中和2堿性廢水處理硫酸、鹽酸等酸性物質(zhì)中和3自動(dòng)控制系統(tǒng)pH在線監(jiān)測與藥劑自動(dòng)投加4最適pH范圍通常控制在6-9之間3.5氧化還原常用氧化劑氯氣、次氯酸鈉、高錳酸鉀、臭氧常用還原劑亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、零價(jià)鐵處理對象氰化物、酚類、硫化物、重金屬影響因素pH、溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑第四章：生物處理方法1活性污泥法最廣泛應(yīng)用的生物處理方法2生物膜法微生物附著于載體表面3厭氧處理無氧條件下分解有機(jī)物4人工濕地模擬自然濕地生態(tài)系統(tǒng)4.1活性污泥法曝氣提供微生物所需氧氣微生物群落細(xì)菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物共存污泥回流維持生物相濃度好氧池主要污染物降解場所4.2生物膜法生物濾池水流通過濾料表面生物膜生物轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)圓盤表面附著微生物生物接觸氧化填料固定于水中，微生物附著4.3厭氧處理UASB反應(yīng)器上流式厭氧污泥床，高效處理高濃度廢水厭氧濾池污水通過填料層，適用中低濃度廢水厭氧發(fā)酵可產(chǎn)生沼氣，實(shí)現(xiàn)能源回收4.4生物脫氮除磷硝化反應(yīng)氨氮→硝態(tài)氮1反硝化硝態(tài)氮→氮?dú)?生物除磷聚磷菌超量攝取磷3污泥排放帶走磷的途徑44.5人工濕地常見類型：表面流、水平潛流、垂直流主要植物：蘆葦、香蒲、美人蕉第五章：膜分離技術(shù)1反滲透脫鹽、分離溶解性鹽類2納濾脫除二價(jià)離子3超濾分離膠體、大分子物質(zhì)4微濾去除懸浮物、細(xì)菌5.1微濾0.1-10μm孔徑范圍可截留細(xì)菌、部分病毒<2bar操作壓力能耗低98%懸浮物去除率出水水質(zhì)好5.2超濾1孔徑特點(diǎn)0.01-0.1μm，可攔截膠體物質(zhì)2膜材質(zhì)聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯等3配置形式中空纖維、卷式、管式、板框式4應(yīng)用領(lǐng)域飲用水處理、預(yù)處理、污水回用5.3納濾5.4反滲透預(yù)處理防止膜污染高壓泵提供透水驅(qū)動(dòng)力膜元件實(shí)現(xiàn)分離過程能量回收降低能耗5.5電滲析工作原理離子在電場作用下遷移膜堆結(jié)構(gòu)陽離子膜和陰離子膜交替排列應(yīng)用領(lǐng)域苦咸水脫鹽、工業(yè)廢水處理第六章：高級氧化技術(shù)臭氧氧化強(qiáng)氧化性氣體直接或間接氧化UV光催化紫外光激發(fā)產(chǎn)生羥基自由基芬頓氧化Fe2?催化H?O?分解產(chǎn)生羥基自由基電化學(xué)氧化電極表面產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑6.1臭氧氧化臭氧發(fā)生器電暈放電法產(chǎn)生臭氧臭氧接觸塔臭氧與水充分混合尾氣處理催化分解剩余臭氧6.2UV光催化氧化紫外照射高能光子激發(fā)光催化劑電子躍遷產(chǎn)生電子空穴對自由基生成形成強(qiáng)氧化性羥基自由基污染物降解有機(jī)污染物被氧化分解6.3芬頓氧化1反應(yīng)條件酸性環(huán)境(pH2-4)最佳2反應(yīng)機(jī)理Fe2?+H?O?→Fe3?+·OH+OH?3影響因素Fe2?/H?O?比例、pH值、溫度4改進(jìn)型芬頓光芬頓、電芬頓等新型工藝6.4電化學(xué)氧化直接氧化污染物在陽極表面直接被氧化間接氧化電極產(chǎn)生氧化劑間接氧化污染物電極材料鈦基金屬氧化物、導(dǎo)電金剛石電極6.5超臨界水氧化374℃臨界溫度超臨界狀態(tài)起始溫度22.1MPa臨界壓力超臨界狀態(tài)起始壓力99.99%有機(jī)物去除率幾乎徹底氧化分解第七章：新興水處理技術(shù)1納米技術(shù)納米材料高效吸附分離2磁分離技術(shù)磁性顆?？焖俜蛛x3等離子體技術(shù)高能處理難降解污染物4超聲波技術(shù)聲空化效應(yīng)強(qiáng)化處理5生物強(qiáng)化技術(shù)特種微生物高效降解7.1納米技術(shù)在水處理中的應(yīng)用納米吸附劑比表面積大，吸附能力強(qiáng)納米膜材料高通量、低能耗膜分離納米催化劑高效催化降解有機(jī)污染物納米傳感器超靈敏水質(zhì)在線監(jiān)測7.2磁分離技術(shù)1磁性材料制備Fe?O?磁性納米顆粒2功能化修飾增強(qiáng)選擇性吸附能力3吸附處理吸附水中污染物4磁場分離外加磁場快速分離7.3等離子體技術(shù)工作原理：產(chǎn)生高能電子、離子和自由基應(yīng)用：降解持久性有機(jī)污染物、消毒滅菌7.4超聲波技術(shù)1234聲空化效應(yīng)產(chǎn)生微氣泡并劇烈崩潰熱效應(yīng)局部高溫達(dá)數(shù)千度機(jī)械效應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊波化學(xué)效應(yīng)生成羥基自由基7.5生物強(qiáng)化技術(shù)基因工程菌高效降解特定污染物固定化酶技術(shù)特異性催化反應(yīng)微生物燃料電池產(chǎn)電同時(shí)處理廢水第八章：特種水處理技術(shù)海水淡化將海水轉(zhuǎn)化為淡水資源超純水制備滿足高精尖產(chǎn)業(yè)用水需求中水回用廢水處理后再利用特殊廢水處理垃圾滲濾液、重金屬廢水8.1海水淡化反滲透多級閃蒸多效蒸餾電滲析其他8.2超純水制備預(yù)處理沉淀、過濾、活性炭吸附脫鹽處理反滲透、離子交換精處理混床、EDI、紫外殺菌拋光處理終端過濾、紫外氧化8.3中水回用處理工藝生物處理+過濾+消毒主要用途綠化、沖廁、道路清洗工業(yè)應(yīng)用冷卻水、鍋爐補(bǔ)給水8.4垃圾滲濾液處理特點(diǎn)高氨氮高COD難生化性處理工藝MBR處理納濾/反滲透蒸發(fā)結(jié)晶處理難點(diǎn)膜污染鹽分積累濃縮液處理8.5重金屬廢水處理化學(xué)沉淀形成難溶性化合物1吸附處理活性炭、離子交換樹脂2膜分離納濾、反滲透3電化學(xué)法電解回收金屬4生物修復(fù)特殊微生物吸附轉(zhuǎn)化5第九章：水處理工藝設(shè)計(jì)1需求分析確定處理目標(biāo)和出水標(biāo)準(zhǔn)2工藝選擇基于水質(zhì)特性選擇工藝組合3工程設(shè)計(jì)水力計(jì)算、設(shè)備選型、布局規(guī)劃4運(yùn)行優(yōu)化節(jié)能降耗、提高處理效率9.1工藝流程選擇市政污水處理預(yù)處理→生物處理→深度處理→消毒工業(yè)廢水處理預(yù)處理→物化處理→生化處理→深度處理飲用水處理取水→混凝沉淀→過濾→消毒中水回用系統(tǒng)二級處理→過濾→消毒→儲存9.2處理單元設(shè)計(jì)9.3設(shè)備選型設(shè)備選型考慮因素：處理效率、能耗、維護(hù)便利性應(yīng)選擇穩(wěn)定可靠、售后服務(wù)完善的知名品牌9.4自動(dòng)化控制1在線監(jiān)測系統(tǒng)pH、溶解氧、COD、氨氮等參數(shù)監(jiān)測2PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)控制各處理單元運(yùn)行3SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集4智能化管理大數(shù)據(jù)分析、智能決策支持9.5節(jié)能與優(yōu)化1工藝優(yōu)化提高處理效率2設(shè)備節(jié)能變頻控制、高效設(shè)備3能源回收沼氣利用、余熱回收4資源化利用污泥資源化、中水回用第十章：水處理案例分析市政案例大型污水處理廠建設(shè)運(yùn)營工業(yè)案例特種工業(yè)廢水處理方案飲用水案例安全飲水工程建設(shè)回用案例工業(yè)園區(qū)水循環(huán)利用10.1市政污水處理廠案例10萬噸/日處理規(guī)模大型城市污水處理設(shè)施A2/O核心工藝脫氮除磷效果顯著1級A出水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到高排放標(biāo)準(zhǔn)10.2工業(yè)廢水處理案例電鍍廢水化學(xué)沉淀+離子交