【文章內(nèi)容簡介】 溶解鹽類(陰陽離子)總量，方法有：蒸餾法﹑電滲析法﹑離子交換法(應(yīng)用最廣)。離子交換法是水質(zhì)軟化和除鹽的主要方法。在廢水處理中，主要去除其中金屬離子。離子交換的實質(zhì)是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與溶液中其他同性質(zhì)離子的交換反應(yīng)，是一種特殊的吸附過程(可逆性化學(xué)吸附)。其反應(yīng)表達(dá)式為：RH(交換樹脂)+M+(交換離子)RM(飽和樹脂)+H+，在平衡狀態(tài)下，反應(yīng)物質(zhì)濃度符合關(guān)系式：[RM][ H+]/([RH][ M+])=k，k是平衡常數(shù)。k﹥1反應(yīng)向右進行，k越大，越有利于交換反應(yīng)，k的大小表示離子交換劑對某離子交換性大小。離子交換樹脂的性質(zhì)：有效pH范圍；交換容量；交聯(lián)度；交換勢(交換離子取代樹脂上可交換離子的難易程度)。離子交換裝置可分為固定床和連續(xù)床兩種。離子交換操作有四步：交換﹑反洗﹑再生和清洗。交換：交換過程主要與樹脂層高度﹑水流速度﹑原水濃度﹑樹脂性能和再生程度有關(guān)。當(dāng)水中離子濃度達(dá)到限值時，應(yīng)進行再生。反洗：其目的是松動樹脂層，以便下一步再生，使再生液能分布均勻，同時也可清除樹脂層內(nèi)雜質(zhì)﹑碎粒和氣泡。再生：即交換過程的逆過程，較高濃度的再生液流過樹脂層，將吸附的離子置換出來，使其恢復(fù)交換能力(固定床中很重要)。清洗：將樹脂層內(nèi)殘留的再生液清洗掉，直到出水水質(zhì)符合要求。吸附：在相界面上，物質(zhì)濃度自動發(fā)生累積或濃集的現(xiàn)象。吸附法就是利用多孔性固體物質(zhì)，使水中一種或多種物質(zhì)吸附在固體表面而去除的方法，其主要是去除溶解性有機物質(zhì)，此外還能去除合成洗潔劑﹑微生物﹑病毒和痕量重金屬，并能脫色除臭。吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附：吸附劑和吸附質(zhì)之間通過分子間力產(chǎn)生的吸附。吸附熱較小，在低溫下就能進行，反應(yīng)較快。化學(xué)吸附：吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于化學(xué)鍵力引起(不可逆)。一般在高溫下進行，吸附熱大，相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)熱。一種吸附劑只能對某種或幾種吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)吸附，有選擇性。物理吸附和化學(xué)吸附往往相伴發(fā)生。常有吸附劑有：活性炭﹑磺化煤﹑活化煤﹑沸石﹑活性白土﹑硅藻土﹑腐殖質(zhì)﹑焦炭﹑木炭﹑木屑等。吸附等溫線：一定溫度下，表示達(dá)到平衡時溶液濃度和活性炭吸附有機物數(shù)量關(guān)系的曲線。無拐點Langmuir，有拐點BET，直線Freundlich。吸附操作分靜態(tài)(間歇式)和動態(tài)(連續(xù)式，有固定床﹑移動床和流動床)兩種?！罱o水廠中，經(jīng)混凝和過濾的水不能保證去除所有病原微生物，需進行消毒。消毒并非要殺滅一切微生物，只要殺死病原細(xì)菌和對人體健康有害的微生物。氯與水的作用：略溶于水，溶解度1%(10℃)，在水中水解，Cl2+H2OHOCl+H++Cl+，HOCl H++OCl一般認(rèn)為，Cl2﹑HOCl﹑OCl都有氧化能力，但HOCl殺菌能力比OCl強70—80倍(HOCl中性，容易擴散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，從而穿過細(xì)胞膜)，氯原子氧化破壞細(xì)菌體內(nèi)的酶，使其死亡。水中有氨存在時，可生成氯胺，HN3+HOClH2O+NH2Cl，HN3+2HOCl2H2O+NHCl2，HN3+3HOCl3H2O+NCl3，各種氯胺水解后，又變?yōu)镠OCl，其殺毒作用雖比較慢，但氯胺在水中較穩(wěn)定，殺菌持續(xù)時間長，這就是氯胺消毒。氯還可以和水中其他雜質(zhì)作用，從而消耗一定的氯量。余氯：投加的氯除去與細(xì)菌和雜質(zhì)作用消耗后的剩余部分。分為游離性余氯：Cl2﹑HOCl﹑OCl；化合性余氯：NH2Cl﹑NHCl2，﹑NCl3。需氯量=加氯量余氯量。折點加氯：在折點之前，余氯全都是化合性余氯，沒有游離性余氯，在折點之后，所增加的氯量全部以游離性余氯存在，既有化合性余氯，又有游離性余氯，消毒效果最好。當(dāng)按大于折點需氯量來加氯時，稱為折點加氯。物理消毒法：加熱消毒：消耗大量燃料，只用于少量飲用水。紫外消毒：紫外光譜的能量被細(xì)菌重要組成部分的核酸所吸收，使核酸結(jié)構(gòu)破壞。其優(yōu)點有：速度快，效率高；不影響水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分，不增加水的臭和味；便于操作管理，易于實現(xiàn)自動化。缺點：不能解決管網(wǎng)中再污染問題；耗電量大；水中懸浮物阻礙光線透射。臭氧消毒：臭氧不穩(wěn)定，分解放出新生態(tài)氧，O3=O2+[O]，[O]有強氧化能力，對有頑強抵抗能力的微生物(病毒﹑芽孢)有強大殺傷力。優(yōu)點：接觸時間短，不受氨氮和pH影響，可氧化水中有機物，去除鐵﹑錳嗅﹑味﹑色度和酚。缺點：基建投資大，耗電量大，不能解決管網(wǎng)中再污染問題，不能儲存，水質(zhì)和水量變化時，投加量難以調(diào)節(jié)。其他化學(xué)法：重金屬消毒：銀離子能凝固微生物蛋白質(zhì)，破化細(xì)胞結(jié)構(gòu)，達(dá)到殺菌目的。但價格貴，殺菌慢，只能用于少量飲用水，可能對人健康不利。中和法：酸﹑堿廢水中和法；藥劑中和法；過濾中和法(石灰石﹑大理石﹑白云石作濾料)?；瘜W(xué)氧化還原法：化學(xué)氧化法：空氣氧化法；氯化法；臭氧氧化法；光氧化法?；瘜W(xué)還原法：硫酸亞鐵—石灰法除鉻；化學(xué)還原法除汞(Ⅱ)?；瘜W(xué)沉淀法：氫氧化物沉淀法；硫化物沉淀法；鋇鹽沉淀法。電化學(xué)法：電化學(xué)氧化法(陽極氧化)；電化學(xué)還原法(陰極還原)；電解氣浮(電解生成H2﹑O2和CO2﹑Cl2)和電解絮凝法(陽極產(chǎn)生Fe3+﹑Al3+)。磁力分離法(抗磁﹑順磁﹑鐵磁)溶劑萃取(高濃度重金屬離子和有機廢水)：萃取指將與水不互溶且密度小于水的特定有機溶劑和被處理的水接觸，在物理和化學(xué)作用下，使原溶解于水中的某種組分由水相轉(zhuǎn)移至有機相中。被萃取組分在兩相平衡濃度之比分配系數(shù)α=C有機/C水；兩種組分分離的難易程度分離系數(shù)β=αA(有機)/αB，β越大，A越容易從B中分離出來；相比n=V有機/V水，n越大，萃取效率越高。萃取過程影響因素：相比，萃取劑濃度，水相pH值。吹脫與汽提：吹脫(廢水中溶解性氣體和某些易揮發(fā)溶質(zhì))：讓廢水與空氣充分接觸使水中溶解性氣體和某些易揮發(fā)溶質(zhì)通過氣液界面，向空氣中擴散的傳質(zhì)過程，氣體吹脫量G=KF(C0C)t，(K：解吸系數(shù)；F：氣液接觸面積；C0C：廢水中原始溶解氣體濃度與吹脫后平衡濃度差；t：接觸時間)。汽提：用熱蒸汽與廢水接觸，使廢水水溫升至沸點，利用蒸餾作用時廢水中的揮發(fā)性污染物揮發(fā)到大氣中，分為簡單蒸餾(水溶性揮發(fā)污染物)和蒸汽蒸餾(不溶解的分散性揮發(fā)污染物)。蒸餾﹑結(jié)晶與冷凝：蒸發(fā)過程質(zhì)量守恒：G1B1=G2B2+G3B3=G2B2+(G1G2)B3，其中G1，G2，G3，B1，B2，B3分別是原水﹑二次蒸汽冷凝水﹑濃縮液水量和其中污染物濃度；濃縮倍數(shù)α=G1/(G1G2)=G1/G3；去污效率ε=(B1B2)/B1100%。水的生物化學(xué)處理法就是在人工創(chuàng)造的有利于微生物生命活動的環(huán)境中，使微生物大量繁殖，提高微生物氧化分解有機物的效率的一種水處理方法。主要用于去除污水中溶解性和膠體性有機物，降低水中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量。其分為好氧和厭氧兩類，分別利用好氧和厭氧微生物分解有機物。從工藝上又可分為懸浮生長系統(tǒng)(微生物在處理設(shè)備中懸浮生長)和附著生長系統(tǒng)(微生物在惰性介質(zhì)上成膜狀生長)。生物化學(xué)處理法投資省，運轉(zhuǎn)費用低，處理效果好，操作簡單等優(yōu)點，在城市污水和工業(yè)廢水中處理中應(yīng)用很廣。在廢水的生物處理中，凈化污水的微生物(好氧﹑厭氧﹑兼性)主要是細(xì)菌(凈化污水的第一和主要承擔(dān)者)﹑真菌(霉菌)﹑藻類(光合放氧)﹑原生動物和一些小型后生動物(輪蟲是好氧生物凈化過程高度有效的指標(biāo))，它們在特定的污水中形成與之相適應(yīng)的微生物群落。細(xì)菌生長過程：延緩期→對數(shù)增長期→減速增長期→內(nèi)源呼吸期。有機物+O2(微生物﹑酶)→同化(細(xì)胞物質(zhì))﹑異化(代謝產(chǎn)物)。﹑凈化過程和影響因素 好氧懸浮生長生物處理工藝主要有：活性污泥法﹑曝氣氧化塘﹑好氧消化法﹑高負(fù)荷氧化塘?；钚晕勰喾ǖ幕驹恚合蛏钗鬯胁粩嘧⑷肟諝?，維持水中足夠的溶解氧，一段時間后污水中形成一種絮凝體—活性污泥，其由大量繁殖的微生物構(gòu)成，易于沉淀分離，使污水澄清。活性污泥法就是以懸浮在水中的活性污泥為主體，在微生物生長有利的環(huán)境條件下和污水充分接觸，使污水凈化。其主要構(gòu)筑物是曝氣池和二次沉淀池。需處理的污水和回流性污泥一起進入曝氣池，成為懸浮混合液，沿曝氣池注入壓縮空氣曝氣，使污水與活性污泥充分混合，并供給混合液足夠的溶解氧。這時污水中的有機物被活性污泥中的好氧微生物分解，然后混合液進入二沉池，活性污泥與水澄清分離，部分活性污泥回到曝氣池，繼續(xù)進行凈化過程，澄清的水排放。由于處理過程中活性污泥不斷增長，部分剩余污泥從系統(tǒng)中排出，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定。進水→曝氣池(空氣)→二沉池(剩余污泥排除，回流污泥至曝氣池前)→出水活性污泥凈化過程機理：吸附階段：污水和活性污泥接觸后在很短時間內(nèi)水中有機物(BOD)迅速降低，主要有吸附作用引起。由于絮狀活性污泥表面積很大，表面具有多糖類粘液層，有利于吸附。氧化階段：有氧條件下，微生物將吸附的有機物一部分氧化分解獲得能量，一部分合成新細(xì)胞，這一階段比吸附階段慢得多。絮凝體形成與凝聚沉淀階段：氧化階段合成的菌體有機體形成絮凝體，通過重力沉淀出來，使水凈化。影響活性污泥增長的因素：溶解氧(2mg/L左右)供氧不足影響微生物代謝，造成絲狀菌等耐低溶解氧環(huán)境的微生物滋長，使污泥不易沉淀，出現(xiàn)污泥膨脹﹑營養(yǎng)物質(zhì)(BOD5：N：P＝100：5：1)包括：C﹑N﹑P﹑S﹑Ka﹑Mg﹑Ca﹑Fe和各種微量元素﹑pH(—)﹑溫度(20—30℃)﹑控制對生物有毒有害物質(zhì)(重金屬﹑氰化物﹑H2S﹑鹵素及其化合物﹑酚﹑醛﹑醇﹑染料)的濃度。活性污泥膨脹是指活性污泥質(zhì)量變輕，污泥結(jié)構(gòu)松散，體積膨大，沉降性能惡化，在二沉池內(nèi)不能正常沉池下來，污泥指數(shù)異常增高?；钚晕勰嗯蛎洠鶕?jù)誘因可分為：因絲狀菌異常增殖所導(dǎo)致的絲狀菌性膨脹和因粘性物質(zhì)大量產(chǎn)生積累的非絲狀菌膨脹，前者為易發(fā)與多發(fā)性膨脹。導(dǎo)致污泥膨脹的情況主要有：污水中碳水化合物較多，取氮﹑磷﹑鐵等養(yǎng)料；DO不足；未及時排泥，污泥齡過長；污泥負(fù)荷過高；pH偏低和溫度過高易引起絲狀菌的大量繁殖。防止污泥膨脹可經(jīng)常檢測水質(zhì)等指標(biāo)，加強曝氣，及時排泥，分段進水家小負(fù)荷。污泥解體是處理水質(zhì)混濁，污泥絮體細(xì)微化(污泥絮凝性下降)，處理效果變差的現(xiàn)象。原因：運行不當(dāng)(曝氣過量)使DO﹑營養(yǎng)物質(zhì)﹑pH﹑溫度不適合致使微生物減少并失去活性，吸附能力降低；混入有毒物質(zhì)(微生物受到抑制或傷害)。 混合液懸浮固體(MLSS)：曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合液懸浮固體數(shù)(mg/L)，也稱混合液污泥濃度，是計量曝氣池中活性污泥數(shù)量的指標(biāo)。其是具有活性的微生物(Ma)，微生物自身氧化殘留物(Me)，吸附在污泥上不能生物降解的有機物(Mi)和無機物(Mii)的總合?；旌弦簱]發(fā)性懸浮固體(MLVSS)：混合液懸浮固體中有機物數(shù)量MLVSS=Ma+Me+Mi，能較好的表示活性污泥微生物數(shù)量，但不是最理想的。污泥沉降比(SV%)：曝氣混合液在100ml量筒中靜置沉淀30min后，沉淀污泥占混合液體積的百分比。它反映曝氣池正常運行時的污泥量，以控制剩余污泥的排放，其還可反映污泥膨脹等異常情況。污泥指數(shù)(污泥容積指數(shù))(SVI)：曝氣池出口處混合液經(jīng)30min沉淀后，1kg干污泥所占的容積(mL)，SVI=SV%10/MLSS(g/L)。SVI值能較好的反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚﹑沉淀性能。對于一般城市污水，SVI在50—150左右，值低說明泥粒細(xì)小緊密，無機物多，缺乏活性和吸附能力；值高說明污泥難于沉淀分離。例：從活性污泥曝氣池取混合液500ml，置于500ml量筒中，半小時后沉淀污泥量為150ml，計算沉降比。曝氣池中污泥濃度為3000mg/L，求污泥指數(shù)，曝氣池能否正常運行？SV%=100V污/V液=150100/500=30SVI=SV%10/MLSS(g/L)=3010/3g/L=100，SVI在50—150之間可以正常運行。污泥齡(ζc)：曝氣池中工作的活性污泥總量與每日排放的剩余污泥量的比值(d)。它表示新增長的污泥在曝氣池中的平均停留時間，其與細(xì)菌的增長處于什么階段有關(guān)。作用：對水量和水質(zhì)的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)污水pH值﹑水溫，有預(yù)曝氣作用，還可用作事故排水。分類：水量調(diào)節(jié)池和水質(zhì)調(diào)節(jié)池。曝氣的機理：活性污泥需提供足夠量的溶解氧，并保持活性污泥處在懸浮狀態(tài)。曝氣的目的就是將空氣中的氧強制溶解到曝氣池混合液中去，并提供適宜的攪拌。單位容積內(nèi)氧的轉(zhuǎn)移速率(mg/Lh)dC/dt=KLa(CSCL)(KLa：氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)h1，CSCL：溶液飽和溶解氧和實際溶解氧的濃度差mg/L)，KLa通過實驗測得，其值的大小因空氣量﹑水溫﹑攪拌方法﹑水質(zhì)等條件變化?？s小氣泡直徑，延長氣體接觸時間，更新液面膜并減少界膜厚度，都可增大KLa。加大水深，增加空氣中的氧含量，有助于增大CS。衡量曝氣設(shè)備效能指標(biāo)有：動力效率(Ep)：一度電所能轉(zhuǎn)移到液體中去的氧量(kg/kwh)；氧轉(zhuǎn)移效率(EA)：鼓風(fēng)曝氣轉(zhuǎn)移到液體中的氧占供給量的百分比；充氧能力：葉輪或轉(zhuǎn)刷在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到液體中的氧量(kg/h)。通常采用的曝氣方法有鼓風(fēng)曝氣﹑機械曝氣和鼓風(fēng)機械并用曝氣。曝氣池從混合液的流型可分為推流式﹑完全混合式﹑循環(huán)混合式(氧化溝)。二沉池用于澄清混合液和回收﹑濃縮活性污泥，其好壞直接影響出水水質(zhì)和回流污泥濃度。有豎流﹑平流和輻流三種，也有采用斜板和斜管沉淀池的。普通活性污泥法(傳統(tǒng)活性污泥法)：污水凈化的吸附階段和氧化階段在一個曝氣池中完成，進口處有機物濃度高，延池長逐漸降低，需氧量也隨之降低，在池子起端活性污泥一般處于生長率的上升階段，曝氣池末端活性污泥進入生長階段，決定于曝氣時間。根據(jù)常用曝氣時間，微生物進入內(nèi)源呼吸期，活動能力減弱，容易在沉淀池內(nèi)混凝﹑沉淀。同時污泥中的微生物處于缺乏營養(yǎng)的饑餓狀態(tài)，充分恢復(fù)活性，回流入曝氣池后，對有機物有很強的吸附和氧化能力。所以普通活性污泥法對有機物(BOD)和懸浮物去除率高，特別適用于處理要求高而水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。缺點：不能適應(yīng)沖擊負(fù)荷；需氧量延池長前大后小，而空氣的供給均勻，造成前段氧量不足后段過剩的現(xiàn)象；曝氣時間長，池體積大，占地，基建費用高。階段曝氣法(逐步曝氣法)：為解決前段氧量不足后段過剩的現(xiàn)象而發(fā)展的。污水延池長分多點進入，有機物負(fù)荷均勻，微生物能充分發(fā)揮分解有機物的能力。污泥濃度延池長