第三講 工業(yè)廢水污染物、廢水凈化再生與再用、城市污水合并處理20091008 [兼容模式]

1、2009-10-22 工業(yè)廢水污染防治 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水污染物 同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 二OO三年十月 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原 則及策略 Part2 工業(yè)廢水的主要污染物與 排放標(biāo)準(zhǔn) Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水對(duì)水環(huán)境的污染： 生產(chǎn)資料 資源 工業(yè)生產(chǎn) 產(chǎn) 生活資料 影響生活質(zhì)量 廢棄物(廢水， 廢氣，噪聲) 污染環(huán)境 影響可持續(xù)發(fā)展 造福 類(lèi) 造福人類(lèi) Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水對(duì)水環(huán)境的污染： 水質(zhì)惡化 改變水體功能(如灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖) 變 灌 養(yǎng) 污染飲用水源 危及人體健康 Part1 工

2、業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水的分類(lèi)： 污染物性質(zhì) 有機(jī)廢水 無(wú)機(jī)廢水 重金屬?gòu)U水 放射性廢水 熱污染廢水 污染物種類(lèi) 含酚廢水 含丙烯晴廢水 酸性廢水 堿性廢水 含鉻廢水 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水的分類(lèi)： 產(chǎn)生廢水工業(yè)部門(mén) 產(chǎn)生廢水的行業(yè) 制漿造紙工業(yè)廢水 印染工業(yè)廢水 焦化工業(yè)廢水 啤酒工業(yè)廢水 制革工業(yè)廢水 冶金工業(yè)廢水 化學(xué)工業(yè)廢水 紡織工業(yè)廢水 煤炭工業(yè)廢水 石油工業(yè)廢水 1 2009-10-22 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水的分類(lèi)： 廢水來(lái)源與受污染程度 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水的特點(diǎn)：

3、 1. 種類(lèi)繁多，治理技術(shù)遠(yuǎn)比城市污水復(fù)雜 2. 組分復(fù)雜難用單一處理技術(shù)解決費(fèi)用高 3. 污染物濃度高處理工藝復(fù)雜 4. 可能排放有害有毒污染物影響處理技術(shù)選擇 5. 廢水排放量大 6. 水質(zhì)水量變化幅度大，使處理工藝復(fù)雜化 生活污水 冷卻水 洗滌廢水 工藝廢水 地表徑流(初期雨水) Part1 概 述 Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水污染防治的主要原則 預(yù)防為主，防治結(jié)合 預(yù)防為主 防治結(jié)合 三大政策 誰(shuí)污染，誰(shuí)治理 強(qiáng)化環(huán)境管理，政策和法規(guī) 工業(yè)廢水的危害： Part1 工業(yè)廢水污染防治的主要原則及策略 工業(yè)廢水污染防治的主要策略 1. 積極推廣與實(shí)施清潔生產(chǎn)，實(shí)行

4、污染預(yù)防、工 業(yè)污染生產(chǎn)全過(guò)程控制，促進(jìn)工業(yè)持續(xù)發(fā)展； 2. 提倡工業(yè)廢水與城市污水的合并處理 3. 調(diào)整鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的布局與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，綜合防治鄉(xiāng) 鎮(zhèn)企業(yè)水污染 Part2 工業(yè)廢水的主要污染物 與排放標(biāo)準(zhǔn) 2 2009-10-22 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)廢水的主要污染物 重金屬 易降解 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標(biāo)準(zhǔn) 重金屬 通過(guò)什么途徑進(jìn)入人體，是否有累積性， 以及危害（部位不同）； 有機(jī)污染物 難降解 可降解 無(wú)機(jī)污染物 N，P 氟化物 氰化物 有機(jī)氯化合物、芳香胺類(lèi)化合物、有機(jī) 難降解有機(jī)物 重金屬化合物等。毒性強(qiáng)，化學(xué)性能穩(wěn) 定，通過(guò)食物鏈富集，三致

5、作用； 植物營(yíng)養(yǎng)素 富營(yíng)養(yǎng)化； 有機(jī) 病原體 熱污染 油類(lèi) 放射性 懸浮物 無(wú)機(jī) Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標(biāo)準(zhǔn) 耗氧有機(jī)物 碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、氨基酸、 酯類(lèi)、脂肪酸等； a. b. c. d. a. b. c. d. 吸附有毒物質(zhì)（重金屬，有機(jī)物） 產(chǎn)生淤積 傷害魚(yú)鰓 影響光合作用生態(tài) 水中DO減少 水生生物代謝速率增大 增加了某些污染物的毒性 使水生生物群體發(fā)生變異 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標(biāo)準(zhǔn) 石油類(lèi) a. 形成油膜，阻止復(fù)氧自凈能力受影響 b. 魚(yú)類(lèi)，鳥(niǎo)類(lèi)死亡 c. 食用價(jià)值通過(guò)食物鏈危害人體 酸、堿和氰化物、氟化物等； 無(wú)機(jī)懸浮物 機(jī)懸浮物 無(wú)機(jī)有害

6、物 熱污染 病原體 腸道傳染病，病毒，寄生蟲(chóng)。 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標(biāo)準(zhǔn) Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn) 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法(1989) 中華人民共和國(guó)水污染防治法(1996) 中華人民共和國(guó)海洋環(huán)境保護(hù)法(1982) 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 排放標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 地方標(biāo)準(zhǔn) 3 2009-10-22 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn) 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn) 排放標(biāo)準(zhǔn) Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn) 中華人民

7、共和國(guó)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) (GB8978-1996) 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) (GB 189182002 ) 上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) (DB 31/1991997) 第一類(lèi)污染物 第二類(lèi)污染物 Part3 工業(yè)廢水的主要污染物與排放標(biāo)準(zhǔn) 污染物排放總量控制 污染物排放申請(qǐng)登記 污染物排放許可證制度 工業(yè)廢水污染防治 廢水的凈化再生與利用 同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 2003.11 Part 1 廢水再用的意義 Part2 廢水再用的形式與再生技術(shù) Part3 廢水再用的危害評(píng)價(jià) Part4 費(fèi)用效果分析 Part5 再生水回用的實(shí)例 4 2009-10-22

8、Part 1 廢水再用的意義 水資源 Part 1 廢水再用的意義 廣義水資源 狹義水資源 Part 1 廢水再用的意義 中國(guó)水資源 Part 1 廢水再用的意義 我國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用的主要問(wèn)題 我國(guó)水資源總量： 27000億m3，排世界第五， 人均僅2630 m3 （世界平均10240 m3 ）。 水資源短缺評(píng)價(jià)： 可利用的水資源量 實(shí)際利用量 用水發(fā)展趨勢(shì) 社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展 我國(guó)水資源特點(diǎn)： 我國(guó)水資源特點(diǎn) 總量多，人均占有量少 地區(qū)分布不均勻 季節(jié)分布不均勻 河流含沙量大 水污染日益嚴(yán)重 地下水開(kāi)采過(guò)量 Part 1 廢水再用的意義 我國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用的主要問(wèn)題 水資源不豐富，可利用資源

9、量少 水資源量不豐富 污染嚴(yán)重，使可利用資源少 廢水再用的意義 Part 1 廢水再用的意義 用再生水作為第二水源，以緩解水資源 的緊張問(wèn)題 實(shí)際利用不合理，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重 實(shí)際利用不合理 水資源浪費(fèi)嚴(yán)重 開(kāi)發(fā)利用差距大，地域性 地下水超采地面下沉，漏斗形 水利用率低，水資源浪費(fèi) 廢水再用可減輕江河、湖泊污染，保護(hù) 水環(huán)境 污水處理率低地下水，地表水污染 用水趨勢(shì) 減少水處理費(fèi)用 5 2009-10-22 廢水再用的主要形式 Part2 廢水再用的形式與再生技術(shù) Part2 廢水再用的形式與再 生技術(shù) 直接再用 間接再用 再用水的水質(zhì)問(wèn)題 微量有機(jī)物 Part2 廢水再用的形式與再生技術(shù) 再生

10、水回用基本要求 Part2 廢水再用的形式與再生技術(shù) 難降解有機(jī)物常規(guī)生物處理難去除 處理費(fèi)用高 “三致”,可通過(guò)食物鏈危及人類(lèi) 對(duì)人體健康無(wú)不良影響； 對(duì)環(huán)境質(zhì)量、自然生態(tài)無(wú)不良影響； 回用生產(chǎn)目的時(shí)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)不良影響； 重金屬 總?cè)芙夤腆w 植物營(yíng)養(yǎng)物 懸浮物 病 毒 水質(zhì)應(yīng)符合各類(lèi)使用規(guī)定的指標(biāo)。 Part2 廢水再用的形式與再生技術(shù) 再生水回用于各類(lèi)場(chǎng)合的基本要求 農(nóng)灌： 衛(wèi)生 感官 傳播病原體 土壤鹽 營(yíng)養(yǎng) 再生水回用于各類(lèi)場(chǎng)合的基本要求 漁業(yè)： 娛樂(lè)漁場(chǎng) 商品生產(chǎn)漁場(chǎng) Part2 廢水再用的形式與再生技術(shù) 氨氮、病原體、TDS、DO、pH 食用 食用重金屬 毒害有機(jī)物 重金屬、毒

11、害有機(jī)物 娛樂(lè)用水： 牧場(chǎng)灌溉： 結(jié)核病菌，蟲(chóng)卵 接觸 不接觸 病原體,化學(xué)刺激物 6 2009-10-22 再生水回用于各類(lèi)場(chǎng)合的基本要求 發(fā)電廠和工 業(yè)冷卻水： Part2 廢水再用的形式與再生技術(shù) 水中組分因循環(huán)而被濃縮 結(jié)垢、腐蝕、泡沫、滋生微生物 P、有機(jī)物、油脂、硬度、硅、N、 病原體、TDS 懸浮物 滋生微生物(粘泥) 再生水回用于各類(lèi)場(chǎng)合的基本要求 城市中的再用： 有限制的再用消毒 Part2 廢水再用的形式與再生技術(shù) 無(wú)限制的再用符合飲用水標(biāo)準(zhǔn) 地下水回灌： 結(jié)垢指數(shù)、混濁度、總細(xì)菌數(shù)、 氧濃度、硫化氫、懸浮物等 廢水再用的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和推薦再生技術(shù) Part2 廢水再用的形式與

12、再生技術(shù) 廢水再用的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和推薦再生技術(shù) 廢水再生技術(shù)、處理水平依據(jù)再用目的確 定，作為飲用水要求最高； 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)病原體、殘存化學(xué)品； 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 病原體 殘存化學(xué)品 除回灌不直接食用農(nóng)作物，均要二級(jí)處理 及進(jìn)一步處理； Part2 廢水再用的形式與再生技術(shù) 表37 表38 除回灌不直接食用農(nóng)作物，均需消毒。 廢水再用技術(shù)的選擇 Part2 廢水再用的形式與再生技術(shù) Part3 廢水再用的危害評(píng)價(jià) 7 2009-10-22 廢水再生回用可行性評(píng)價(jià) 廢水再生 可行性 Part3 廢水再用的危害評(píng)價(jià) 廢水再用于工業(yè)的危害評(píng)價(jià) Part3 廢水再用的危害評(píng)價(jià) 是否使產(chǎn)品質(zhì)量下降工藝水： 微生物污染滋

13、生粘物 產(chǎn)品產(chǎn)生污漬水中的濁度，色度，鐵，錳 化學(xué)污染反應(yīng) 再生水硬度較高 化學(xué)污染反應(yīng)再生水硬度較高 產(chǎn)品色澤，光澤水中懸浮固體、濁度、色度 是否引起設(shè)備損壞： 腐蝕、侵蝕氯對(duì)熱交換器影響 含碳酸鈉冷卻塔填料溶脫木質(zhì)素 再生技術(shù)的合理性和經(jīng)濟(jì)性 術(shù) 濟(jì) 人體 危害評(píng)價(jià) 產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)量 費(fèi)用效果分析 廢水再用于工業(yè)的危害評(píng)價(jià) Part3 廢水再用的危害評(píng)價(jià) 是否引起效率降低，產(chǎn)量降低： 產(chǎn)生結(jié)節(jié)或形成泥漿； 起泡(Na,K)； 滋生微生物(C,N,P)； 積垢(Ca,Mg)。 Part3 廢水再用的危害評(píng)價(jià) 再生水的衛(wèi)生危害評(píng)價(jià) 再生水的 衛(wèi)生危害評(píng)價(jià) 危害鑒定 危害判斷 社會(huì)評(píng)價(jià) Part3

14、 廢水再用的危害評(píng)價(jià) 再生水的衛(wèi)生危害評(píng)價(jià) 危害鑒定 確定損害和傷害的潛在可能 定性的評(píng)價(jià) 病原體，化學(xué)物質(zhì) 病害統(tǒng)計(jì)研究、流行病學(xué)研究、 動(dòng)物研究等 描述有害物質(zhì) 性 質(zhì) 鑒定急性和慢 性的有害影響 鑒定潛在的效 益 （ 危 害 ） 再生水的衛(wèi)生危害評(píng)價(jià) 危害判斷(評(píng)價(jià)) Part3 廢水再用的危害評(píng)價(jià) 定量評(píng)價(jià)損害或傷害的潛在可能 產(chǎn)生不利影響 時(shí)某物質(zhì)劑量 吸收的介 質(zhì) 總 量 危害物濃度、 危害源距離 持續(xù)接 觸時(shí)間 可能接 觸人數(shù) 8 2009-10-22 再生水的衛(wèi)生危害評(píng)價(jià) 社會(huì)評(píng)價(jià) Part3 廢水再用的危害評(píng)價(jià) 判斷危害是否可以被人們接受 Part4 費(fèi)用效果分析 成本/效益

15、分析 危害/效益分析 Part4 費(fèi)用效果分析 費(fèi)用效果分析 (Cost-Effectiveness Analysis) 費(fèi)用貨幣度量 費(fèi)用 貨幣度量 效益無(wú)形的用物理化學(xué)指標(biāo)等評(píng)估 費(fèi)用效益分析 (Cost-Benefit Analysis) 費(fèi)用和效益均用貨幣度量 經(jīng)濟(jì)性項(xiàng)目 Part5 再生水回用的實(shí)例 Part5 再生水回用的實(shí)例 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 集成電路廠廢水回用： 美國(guó)的廢水再用 光刻 光敏電阻器 西南非洲的廢水再用 印度棉紡工業(yè)的廢水再用 我國(guó)的廢水再用 切片 刻蝕 顯影 金屬化、摻入 封裝 剝脫 氧化 集成電路芯片的制作過(guò)程 9 2009-10-22 Pa

16、rt 6 集成電路廠廢水回用案例 集成電路廠廢水回用： 為了確保芯片的質(zhì)量，制作過(guò)程中需要使用大量高純度 的水對(duì)芯片表面進(jìn)行沖洗， 以去除制作過(guò)程中殘留刻蝕 液，切削或研末產(chǎn)生的顆粒物 液 切削或研末產(chǎn)生的顆粒物 由于高純水的制備成本高，芯片廠高純水的消耗量大， 提高水的利用率和廢水回用率成為降低成本的關(guān)鍵所在 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 典型上海自來(lái)水 電導(dǎo)率 TOC SiO2 濁度 Na+ ClSO42480-985S/cm 3.4 mg/L 7 mg/L 0.6-1.1NTU 511 mg/L 21196mg/L 4789 mg/L ASTM 一級(jí)

17、高純水標(biāo)準(zhǔn) 電阻率 TOC SiO2 顆粒 Na+ ClSO4218.2M.cm pp 25 ppb 5 ppb 1個(gè)/ml 0.5 ppb 1 ppb 1 mg/L Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 高純水的制備過(guò)程 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (4)高純水的制備過(guò)程（2） 超純水的制水成本：上海約為6.5元/m3, 北京近10元/m3. Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 集成電路芯片制作中排放的廢物 （以上海華虹NEC為例） 清洗 酸廢氣，堿廢氣，有機(jī)廢氣，氨廢水，酸堿廢水 氧化 酸廢氣 涂膠 酸廢氣， 有機(jī)廢氣

18、 酸廢氣 光刻 酸廢氣 顯影 堿廢氣和THAM廢水 刻蝕 含氟廢水，硫酸廢液，氨廢水，磷酸廢水，酸堿廢水 擴(kuò)散 離子注入 化學(xué)機(jī)械拋光 金屬化 背面減薄 酸廢氣 酸廢氣 酸、堿廢氣，含氟廢水，酸堿廢水，背磨，化學(xué)拋光廢水 酸廢氣 背磨，化學(xué)拋光廢水 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 集成電路廠廢水的分類(lèi) 含氟廢水 酸堿廢水 工藝廢水 有機(jī)廢水 過(guò)氧化氫廢水 研磨廢水 集成電路生產(chǎn) 廢氣洗滌廢水 超純水制備廢水 冷卻水 生活污水 其中70%的水電阻 率在3M.cm 以 上，具有顯著的 回用價(jià)值 回用的技術(shù)途徑？ 經(jīng)濟(jì)可行性？ 10 2009-10-22 Part

19、 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 廢水回收利用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)考慮 高濃度 廢水種類(lèi) 主要污染物 不宜回收 HF、KH4F、HNO3、 酸堿和含氟廢水 H2SO4，H3PO4， NH4OH， CH3COOH 有機(jī)廢水 顯影液 研磨類(lèi)廢水 丙酮，甲醇，甲 苯，三氯乙烯等 TMAH，光刻膠 硅粒子 電導(dǎo)率 >150 uS/cm 可回收 電導(dǎo)率 <150 uS/cm 最宜回收 低濃度 極低濃度 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 高濃度廢水 廢水處理站 市政管網(wǎng) 自來(lái)水 電導(dǎo)率 <150 uS/cm 超純水 系統(tǒng) 生產(chǎn)工藝 低濃度

20、廢水 廢水回用站 回用 TOC>5 mg/L TOC<5 mg/L TOC<1 mg/L TOC> 500 mg/L TOC< 500 mg/L 濁度>1000NTU 濁度 <1000NTU 部分回收系統(tǒng) Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 研磨廢水的回用 電阻率 18.2M.cm 25 ppb 5 ppb 1個(gè)/ml 0.5 ppb 1 ppb 1 mg/L Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 研磨廢水的回用 超濾出水可回用 超純水系統(tǒng) 進(jìn)水 回流泵 研磨廢水水質(zhì)特點(diǎn) 懸浮物： 5500

21、 ppm 懸浮物 pH： 56 水溫： 2030oC TOC < 2 ppm 活性硅 < 3 ppm TOC SiO2 顆粒 Na+ ClSO42- 進(jìn)水池 進(jìn)水泵 超濾出水池 超濾 反洗泵 壓濾機(jī) 污泥池 Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： Part 6 集成電路廠廢水回用案例 (2) 集成電路廠廢水回用： 研磨廢水的回用 10m3/hr 超濾系統(tǒng) 膜成本 能耗 廢水回收率 系統(tǒng)總投資 年運(yùn)行成本 S$60,700 25.15 kW 95% S$198,000 S$101,842 S$1.41/m3 廢水 投資回收年限 1.34 years 新加坡水價(jià)： S$ 2.5/m3 新加坡某電子芯片廠研磨廢水回用系統(tǒng) （Chemitreat Pte Ltd提供） 11 2009-10-22 Part 7 小結(jié) 工業(yè)廢水污染防治 (1) 廢水水質(zhì)的調(diào)查； (2) 用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 查 用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查； (3) 廢水處理工藝路線的確定； (4) 回用工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 工業(yè)廢水與城市污水 合 并 處 理