三化学法.pptx

n化学方法：采用化学药剂和化学材料对污水中溶解性化学方法：采用化学药剂和化学材料对污水中溶解性物质或胶体物质，通过化学反应使污染物质与水分离物质或胶体物质，通过化学反应使污染物质与水分离或改变污染物的性质，以除去水中杂质的方法。或改变污染物的性质，以除去水中杂质的方法。n常用的化学方法有：中和法、混凝法、沉淀法、氧化常用的化学方法有：中和法、混凝法、沉淀法、氧化 还原法。还原法。第一节第一节 中和法中和法n中和法中和法是利用碱性药剂或酸性药剂将废水从酸性或碱是利用碱性药剂或酸性药剂将废水从酸性或碱性调整到中性附近的一类处理方法。在工业废水处理性调整到中性附近的一类处理方法。在工业废水处理中，中和处理既可以作为主要的处理单元，也可以作中，中和处理既可以作为主要的处理单元，也可以作为预处理。为预处理。n酸性废水的成分包括酸性废水的成分包括：n无机酸：无机酸：硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等n有机酸：有机酸：醋酸、甲酸、柠檬酸等醋酸、甲酸、柠檬酸等n金属盐。金属盐。n碱性废水的成分碱性废水的成分：苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺类等苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺类等不同酸不同酸(碱碱)含量工业废水的处理方法：含量工业废水的处理方法：1 1、废酸液和废碱液、废酸液和废碱液 酸含量大于酸含量大于5 510%10%的高浓度含酸废水，常称为的高浓度含酸废水，常称为废废酸液酸液；碱含量大于；碱含量大于3 35%5%的高浓度含碱废水，常称为的高浓度含碱废水，常称为废碱液废碱液。对于这类废酸液、废碱液，一般应因地制宜地加对于这类废酸液、废碱液，一般应因地制宜地加以回收和利用，例如，用以回收和利用，例如，用蒸发浓缩法蒸发浓缩法回收苛性钠；用回收苛性钠；用扩散渗析法扩散渗析法回收钢铁酸洗废液中的硫酸等。回收钢铁酸洗废液中的硫酸等。n2 2、酸性废水和碱性废水、酸性废水和碱性废水n 对于酸含量小于对于酸含量小于5 510%10%或碱含量小于或碱含量小于3 35%5%的低浓的低浓度度酸性废水或碱性废水酸性废水或碱性废水，由于其中酸、碱含量低，回，由于其中酸、碱含量低，回收价值不大，常采用收价值不大，常采用中和法中和法处理，使其达到排放要求。处理，使其达到排放要求。n 此外，还有一种与中和处理法相类似的处理操作，此外，还有一种与中和处理法相类似的处理操作，就是为了某种需要，将废水的就是为了某种需要，将废水的pHpH值调整到某一特定值值调整到某一特定值(范围范围)，这种处理操作叫，这种处理操作叫pHpH调节调节。若将。若将pHpH值由中性或值由中性或酸性调至碱性，称为酸性调至碱性，称为碱化碱化；若将；若将pHpH值由中性或碱性调值由中性或碱性调至酸性，称为至酸性，称为酸化酸化。1.11.1 酸性废水的中和处理酸性废水的中和处理一、药剂中和法药剂中和法 二、过滤中和法二、过滤中和法 三、利用碱性废水和废渣的中和法三、利用碱性废水和废渣的中和法 一、药剂中和法药剂中和法 药剂中和法最常采用的碱性药剂是药剂中和法最常采用的碱性药剂是石灰石灰(CaO)，有时也选用有时也选用苛性钠、碳酸钠、石灰石、白云石、电苛性钠、碳酸钠、石灰石、白云石、电石渣石渣等。选择碱性药剂时，不仅要考虑它本身的溶等。选择碱性药剂时，不仅要考虑它本身的溶解性、反应速度、成本、二次污染、使用方便等因解性、反应速度、成本、二次污染、使用方便等因素，而且还要考虑中和产物的性状、数量及处理费素，而且还要考虑中和产物的性状、数量及处理费用等因素。用等因素。当投石灰进行中和处理时，当投石灰进行中和处理时，Ca(OH)2还有凝聚作还有凝聚作用用，因此对杂质多、浓度高的酸性废水尤其适宜。，因此对杂质多、浓度高的酸性废水尤其适宜。一、药剂中和法药剂中和法 碱性药剂用量碱性药剂用量Ga(kgGa(kgd)d)可按下式计算可按下式计算 ：Q废水量，废水量，m3d；C Cl l，C C2 2 废水酸的浓度和酸性盐的浓度，废水酸的浓度和酸性盐的浓度，kgkgm m3 3；a a1 1，a a2 2 中和每公斤酸和酸性盐所需的碱性药剂公斤数，即碱性药剂中和每公斤酸和酸性盐所需的碱性药剂公斤数，即碱性药剂比耗量比耗量kgkgkgkg；K K考虑到反应不均，部分碱性药剂不能参加反应的加大系数。如用考虑到反应不均，部分碱性药剂不能参加反应的加大系数。如用石灰法中和硫酸时，取石灰法中和硫酸时，取1.051.05l.10(l.10(湿投湿投)或或1.41.41.5(1.5(干投干投)；中和硝酸；中和硝酸和盐酸时，取和盐酸时，取1.051.05；碱性药剂的纯度，碱性药剂的纯度，%。一、药剂中和法药剂中和法 投加石灰有投加石灰有干法干法和和湿法湿法两种方式。干投法设备简单，药剂的制备与投两种方式。干投法设备简单，药剂的制备与投配容易，但反应缓慢，中和药剂耗用量大配容易，但反应缓慢，中和药剂耗用量大(约为理论用量的约为理论用量的1.4.5倍倍)。石灰干投法示意图石灰干投法示意图一、药剂中和法药剂中和法 混合反应池混合反应池 中和反应较快，废水与药剂边混合，边中和，池中常设置隔板将中和反应较快，废水与药剂边混合，边中和，池中常设置隔板将其分成多室，以利混合反应。反应池的容积通常按其分成多室，以利混合反应。反应池的容积通常按520min的停留时间设计。的停留时间设计。一、药剂中和法药剂中和法 投药中和法的优点是可处理任何浓度、任何性质的投药中和法的优点是可处理任何浓度、任何性质的酸性废水；废水中容许有较多的悬浮杂质，对水质、酸性废水；废水中容许有较多的悬浮杂质，对水质、水量的波动适应性强；并且中和剂利用率高，中和过水量的波动适应性强；并且中和剂利用率高，中和过程容易调节。存在的缺点是劳动条件差，药剂配制及程容易调节。存在的缺点是劳动条件差，药剂配制及投加设备较多，基建投资大，泥渣多且脱水难。投加设备较多，基建投资大，泥渣多且脱水难。二、过滤中和法二、过滤中和法 酸性废水流过碱性滤料时，可使废水中和，这种酸性废水流过碱性滤料时，可使废水中和，这种中和方式叫中和方式叫过滤中和法过滤中和法。主要的主要的碱性滤料碱性滤料有三种：石灰石、大理石、白云有三种：石灰石、大理石、白云石。前两种的主要成分是石。前两种的主要成分是CaCO3，后一种的主要成，后一种的主要成分是分是CaCO3MgCO3。滤料的选择滤料的选择和中和产物的溶解度有密切的关系。和中和产物的溶解度有密切的关系。各种酸在中和后形成的盐具有不同的溶解度，其顺各种酸在中和后形成的盐具有不同的溶解度，其顺序大致为：序大致为：Ca(NO3)2、CaCl2MgSO4CaSO4CaCO3MgCO3。二、过滤中和法二、过滤中和法滤料一般为滤料一般为30 30 5050mm，硫酸允许浓度在硫酸允许浓度在11.2gL 二、过滤中和法二、过滤中和法滤料粒径小滤料粒径小(0.53mm)，滤速高滤速高(6670mh)，硫酸允许浓度可提高硫酸允许浓度可提高到到2.22.3gL。二、过滤中和法二、过滤中和法直径直径1m或更大，长度或更大，长度约为直径的约为直径的67倍。滚筒倍。滚筒转速约每分钟转速约每分钟10转。滤料转。滤料的粒径较大的粒径较大(达十几毫米达十几毫米)，装料体积约占转筒体积，装料体积约占转筒体积的一半；的一半；这种装置的最大优点是这种装置的最大优点是进水的硫酸浓度可以超过进水的硫酸浓度可以超过允许浓度数倍，而滤料粒允许浓度数倍，而滤料粒径却不必破碎得很小径却不必破碎得很小。其。其缺点是缺点是负荷率低、构造复负荷率低、构造复杂、动力费用较高、运转杂、动力费用较高、运转时噪音较大时噪音较大，同时对设备，同时对设备材料的耐蚀性能要求高。材料的耐蚀性能要求高。三、利用碱性废水和废渣的中和法三、利用碱性废水和废渣的中和法在同时存在酸性废水和碱性废水的情况下，可以在同时存在酸性废水和碱性废水的情况下，可以以废治废，互相中和。以废治废，互相中和。两种废水互相中和时，若碱两种废水互相中和时，若碱性不足，应补充药剂；若碱量过剩，则应补充酸中性不足，应补充药剂；若碱量过剩，则应补充酸中和碱。和碱。利用碱性废渣中和酸性废水也有一定的实际意义。利用碱性废渣中和酸性废水也有一定的实际意义。例如，软水站石灰软化法的废渣中含有大量例如，软水站石灰软化法的废渣中含有大量CaCO3、锅炉灰中含有、锅炉灰中含有220的的CaO，利用它们处理酸，利用它们处理酸性废水，均能获得一定的中和效果。性废水，均能获得一定的中和效果。1.21.2 碱性废水的中和处理碱性废水的中和处理一、投酸中和法一、投酸中和法 投酸中和法处理碱性废水时，常用的酸性中和药剂有硫硫酸酸、盐盐酸酸及及压压缩缩二二氧氧化化碳碳。用CO2气体中和碱性废水时，为使气液充分接触反应，常采用逆流接触的反应塔(CO2气体从塔底吹入，以微小气泡上升；而废水从塔顶喷淋而下)。用CO2做中和剂的优点在于：由于pH值不会低于6左右，因此不需要pH值控制装置。烟道气中含有高达24的CO2，有时还含有少量SO2及H2S，故可用来中和碱性废水，其中和产物Na2CO3、Na2SO4、Na2S均为弱酸强碱盐，具有一定的碱性，因此酸性物质必须超量供应。第二节第二节 化学混凝法化学混凝法2 2.1.1 胶体结构及其脱稳机理胶体结构及其脱稳机理2 2.2.2 混凝剂及其作用机理混凝剂及其作用机理 2 2.3.3 混凝条件及混凝试验混凝条件及混凝试验 2 2.4.4 混凝设备混凝设备 10-10 10-9 10-7 10-4 粒度（粒度（m）真溶液真溶液 胶体溶液胶体溶液 悬浮液悬浮液 混凝法混凝法沉淀法沉淀法 混凝澄清法，是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶混凝澄清法，是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为絮凝体，然后予以分离除去的水体和细微悬浮物凝聚为絮凝体，然后予以分离除去的水处理法处理法。4.1 4.1 胶体结构及其脱稳机理胶体结构及其脱稳机理一、胶体的特性一、胶体的特性二、胶体的结构二、胶体的结构三、胶体的脱稳和凝聚机理三、胶体的脱稳和凝聚机理4.1 4.1 胶体结构及其脱稳机理胶体结构及其脱稳机理1、光学性质、光学性质2、力学性质、力学性质3、表面性质、表面性质4、动电现象、动电现象一、胶体的特性一、胶体的特性二、胶体的结构二、胶体的结构及其及其电位电位 q胶体粒子的电动电荷密度，胶体粒子的电动电荷密度，即胶粒表面与溶液主体间的电荷即胶粒表面与溶液主体间的电荷差差 扩散层厚度，扩散层厚度，cm；水的介电常数，其值随水温水的介电常数，其值随水温升高而减小。升高而减小。三、胶体的脱稳和凝聚机理三、胶体的脱稳和凝聚机理 胶体能保持稳定的原因胶体能保持稳定的原因：（1）同性胶体微粒之间的静电斥力）同性胶体微粒之间的静电斥力（2）扩散层中反离子的的水化作用，）扩散层中反离子的的水化作用，水化膜的阻碍（亲水性胶水化膜的阻碍（亲水性胶体）体）胶体因胶体因电位降低或消除，从而失去稳定性的过程称为电位降低或消除，从而失去稳定性的过程称为脱稳脱稳。脱稳的胶粒相互聚集为微絮粒的过程称为脱稳的胶粒相互聚集为微絮粒的过程称为凝聚凝聚。未经脱稳的胶体通过高分子架桥作用形成大的颗粒，称为未经脱稳的胶体通过高分子架桥作用形成大的颗粒，称为絮凝絮凝。混凝机理混凝机理包括：包括：压缩双电层压缩双电层 吸附电中和吸附电中和 吸附架桥吸附架桥 沉淀物网捕沉淀物网捕混凝机理混凝机理压缩双电层机理压缩双电层机理（1)1)当向溶液中投加电当向溶液中投加电解质，使溶液中离子浓解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度增高，则扩散层的厚度将从图上的度将从图上的oaoa减少至减少至obob，扩散层厚度减小，扩散层厚度减小，电位降低，因此它们电位降低，因此它们之间的斥力就减小了，之间的斥力就减小了，胶体颗粒得以迅速凝聚。胶体颗粒得以迅速凝聚。（2 2）扩散层变薄，胶体）扩散层变薄，胶体颗粒碰撞机会多，有利颗粒碰撞机会多，有利于絮凝。于絮凝。吸附电中和机理吸附电中和机理 胶体粒子的表面带有电荷，它对异号离子、异号胶粒胶体粒子的表面带有电荷，它对异号离子、异号胶粒有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少或消除了粒子间的静电斥力，降低子所带电荷，减少或消除了粒子间的静电斥力，降低了了电位。使胶体脱稳和凝聚易于发生。电位。使胶体脱稳和凝聚易于发生。吸附架桥机理吸附架桥机理 由于高分子絮凝剂有较长的分子链，可以同时吸附在由于高分子絮凝剂有较长的分子链，可以同时吸附在两个以上的粒子上形成桥链结构，从而使粒子聚集，两个以上的粒子上形成桥链结构，从而使粒子聚集，即发生絮凝现象即发生絮凝现象。沉淀物网捕及卷扫机理沉淀物网捕及卷扫机理 某些高价金属盐类作为处理药剂，在投加量较大时会某些高价金属盐类作为处理药剂，在投加量较大时会迅速沉淀产生金属氢氧化物或金属碳酸盐，胶粒和细迅速沉淀产生金属氢氧化物或金属碳酸盐，胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。己发生凝聚的絮凝体，在沉降过程中以其巨所网捕。己发生凝聚的絮凝体，在沉降过程中以其巨大表面吸附卷扫其他胶粒，生成更大的絮团大表面吸附卷扫其他胶粒，生成更大的絮团。二二 混凝剂及其作用机理混凝剂及其作用机理1、常用混凝剂及其性能常用混凝剂及其性能2、混凝剂的作用机理混凝剂的作用机理3、助凝剂助凝剂 一、一、常用混凝剂及其性能常用混凝剂及其性能名称名称代号代号分子式分子式主要性能主要性能三氯化三氯化铁铁FCFeCl.6H2O混凝效果不受水温影响，最佳混凝效果不受水温影响，最佳PH为为6.0 8.4，但在，但在4.0 11范围内仍可使用。易溶解，絮范围内仍可使用。易溶解，絮体大而密实，沉降快，但腐蚀性大，在酸性体大而密实，沉降快，但腐蚀性大，在酸性水中易生成水中易生成HCl气体而污染空气气体而污染空气聚合硫聚合硫酸铁酸铁PFSFe2(OH)n(SO4)3-n/2m用量小，絮体生成快，大而密实。腐蚀性比用量小，絮体生成快，大而密实。腐蚀性比FeCl3小，所需碱性助剂量小于小，所需碱性助剂量小于PAC以外的以外的铁铝盐。适宜水温铁铝盐。适宜水温1050oC，pH5.08.5，但在但在4.0 11范围内仍可使用范围内仍可使用精制硫精制硫酸铝酸铝ASAl2(SO4).18H2O含含Al2(SO4)250 60%。适宜水温。适宜水温20 40oC，pH6.0 8.5。水解缓慢，使用时需加碱性。水解缓慢，使用时需加碱性助剂，卫生条件好，但在废水处理中应用较助剂，卫生条件好，但在废水处理中应用较少，在循环水中易生成坚硬的铝垢少，在循环水中易生成坚硬的铝垢聚合氯聚合氯化铝化铝PACAl2(OH)nCl6-nm对水温、对水温、pH值和碱度的适应性强，絮体生值和碱度的适应性强，絮体生成快且密实，使用时无需加碱性助剂，腐蚀成快且密实，使用时无需加碱性助剂，腐蚀性小。最佳性小。最佳pH值为值为6.0 8.5，聚合硫聚合硫酸铝酸铝PASAl2(OH)n(SO4)3-n/2m使用条件与硫酸铝基本相同，但用量小，使用条件与硫酸铝基本相同，但用量小，性能好。最佳性能好。最佳PH值为值为6.0 8.5，使用时一般，使用时一般无需加碱性助剂无需加碱性助剂聚硫氯聚硫氯化铝化铝PACSAl4(OH)2nCl1-2n(SO4)m系新型品种，絮体生成快，大而密实。对水系新型品种，絮体生成快，大而密实。对水质的适应性强，脱色效果优良。最佳质的适应性强，脱色效果优良。最佳pH为为5.0 9.0，消耗水中碱度小于其他铁铝盐，消耗水中碱度小于其他铁铝盐，无需加碱性助剂无需加碱性助剂一、一、常用混凝剂及其性能常用混凝剂及其性能有机高分子絮凝剂有机高分子絮凝剂 （1 1）人工合成的有机高分子絮凝剂）人工合成的有机高分子絮凝剂 阴离子型阴离子型 含有含有-COOM(M-COOM(M为为H H+或金属离子或金属离子)或或-SO-SO3 3H H的聚合物，如部分水的聚合物，如部分水解聚丙烯酰胺解聚丙烯酰胺(HPAM)(HPAM)和聚苯乙烯磺酸钠和聚苯乙烯磺酸钠(PSS)(PSS)等。等。阳离子型阳离子型 含有含有-NH-NH3 3+、-NH-NH2 2+和和-N-N+R R4 4的聚合物，如聚二甲基氨甲基丙烯的聚合物，如聚二甲基氨甲基丙烯酰胺酰胺(APAM)(APAM)和聚乙烯吡啶盐等和聚乙烯吡啶盐等非离子型非离子型 所含基因不发生离解的聚合物，如聚丙烯酰胺所含基因不发生离解的聚合物，如聚丙烯酰胺(PAM)(PAM)、甲基、甲基聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(MPAM)(MPAM)和聚氧化乙烯和聚氧化乙烯(PEO)(PEO)等，其中以等，其中以PAMPAM应用最为普遍。应用最为普遍。（2）天然高分子絮凝剂天然高分子絮凝剂常用的有淀粉、半乳甘露糖、纤维素衍生物、多糖和动物骨胶五大类。常用的有淀粉、半乳甘露糖、纤维素衍生物、多糖和动物骨胶五大类。其它如海藻酸钠、丹宁等其它如海藻酸钠、丹宁等二、二、混凝剂的作用机理混凝剂的作用机理1、铝盐和铁盐混凝剂的作用机理、铝盐和铁盐混凝剂的作用机理（1）铝盐的水解过程）铝盐的水解过程 在在pH 4时，时，Al3+以以Al(H2O)63+的形式存在的形式存在 当当pH升高，发生配位水分子离解，生成各种升高，发生配位水分子离解，生成各种羟基合铝离子羟基合铝离子，最终生成氢氧化铝沉淀物。，最终生成氢氧化铝沉淀物。实际上，在实际上，在pH 4时，随着溶液中的时，随着溶液中的OH-浓度的提高，水解产物之间还发生羟基浓度的提高，水解产物之间还发生羟基架桥聚合反应，生成不同聚合度的高电荷络离子：架桥聚合反应，生成不同聚合度的高电荷络离子：与此同时，生成的多核聚合物还会继续水解与此同时，生成的多核聚合物还会继续水解 所以水解与缩聚两种反应交错进行，最终结果产生聚合度极大的中性氢氧化铝。所以水解与缩聚两种反应交错进行，最终结果产生聚合度极大的中性氢氧化铝。当其数量超过其溶解度时，即析出氢氧化铝沉淀物。当其数量超过其溶解度时，即析出氢氧化铝沉淀物。A1(OH)(H2O)52+A12(OH)2(H2O)84+A1n(OH)2n-2(H2O)2n+4(n+2)+二、二、混凝剂的作用机理混凝剂的作用机理1、铝盐和铁盐混凝剂的作用机理、铝盐和铁盐混凝剂的作用机理（2）铝盐和铁盐在混凝中的作用铝盐和铁盐在混凝中的作用由于上述聚合和水解反应交错进行，因而其产物必然是多种形态的聚合铝络离子在一定由于上述聚合和水解反应交错进行，因而其产物必然是多种形态的聚合铝络离子在一定条件下的混合平衡。略去配位条件下的混合平衡。略去配位H2O分子以后的具体形态可能有：分子以后的具体形态可能有：A16(OH)153+、A17(OH)174+、A18(OH)204+及及A113(OH)345+等等。一般地，一般地，低低pH值值下的主要形态是下的主要形态是低聚合度的高电荷络离子低聚合度的高电荷络离子；（压缩双电层和电荷中和作用（压缩双电层和电荷中和作用 ）高高pH值值下的主要形态是下的主要形态是高聚合度的低电荷络离子高聚合度的低电荷络离子。（吸附桥联作用）（吸附桥联作用）pH值在值在78时，时，聚合度极大的中性聚合度极大的中性A1(OH)3(H2O)3n占绝对优势；占绝对优势；（沉淀的网捕作用（沉淀的网捕作用 ）当当pH8.5时，则重新溶解为时，则重新溶解为A1(OH)4-、A16(OH)202-等负离子等负离子。（吸附桥联作用）（吸附桥联作用）由上述情况可见，从投加混凝剂开始到反应结束，必然是从简单到复杂的各种产物相继由上述情况可见，从投加混凝剂开始到反应结束，必然是从简单到复杂的各种产物相继出现并交叉发挥作用的过程出现并交叉发挥作用的过程 。二、二、混凝剂的作用机理混凝剂的作用机理2、有机高分子絮凝剂有机高分子絮凝剂 离子型离子型的絮凝效果更有效，原因是：的絮凝效果更有效，原因是：（1 1）如为离子型，而且其电号与微粒电性相反，就能起降低）如为离子型，而且其电号与微粒电性相反，就能起降低电位和吸附桥联的双重作电位和吸附桥联的双重作用。用。（2 2）离子型絮凝剂所带的同电号基团间的静电斥力能使线性分于由卷曲形变为伸展形，）离子型絮凝剂所带的同电号基团间的静电斥力能使线性分于由卷曲形变为伸展形，捕捉范围增大，活性基团也得到充分暴露，从而使絮凝剂分子与微粒之间发生吸附桥联的捕捉范围增大，活性基团也得到充分暴露，从而使絮凝剂分子与微粒之间发生吸附桥联的机率增大。机率增大。三、三、助凝剂助凝剂(1)pH(1)pH调调整整剂剂在在原原水水pHpH值值不不符符合合工工艺艺要要求求，或或在在投投加加混混凝凝剂剂后后pHpH值值发发生生较较大大变变化化时时，就就需需要要投投加加酸酸性性或或碱碱性性物物质质子子以以调调整。常用的整。常用的pHpH调整剂有调整剂有H H2 2SOSO4 4、COCO2 2和和Ca(OH)Ca(OH)2 2、NaOHNaOH、NaNa2 2COCO3 3等。等。(2)(2)絮絮体体结结构构改改良良剂剂 其其作作用用是是加加大大絮絮体体的的粒粒径径、密密度度和和机机械械强强度。这类物质有水玻璃、活性硅酸和粉煤灰、粘土等。度。这类物质有水玻璃、活性硅酸和粉煤灰、粘土等。(3)(3)氧化剂氧化剂 当原水中的有机物含量较高时，容易形成泡沫，当原水中的有机物含量较高时，容易形成泡沫，不仅使感观性状恶化，絮凝体也不易沉降。此时，应投加不仅使感观性状恶化，絮凝体也不易沉降。此时，应投加C1C12 2、Ca(C1O)Ca(C1O)2 2和和NaClONaClO等氧化剂来破坏有机物。当用等氧化剂来破坏有机物。当用FeSOFeSO4 4作混凝作混凝剂时，则常用剂时，则常用O O2 2和和ClCl2 2将将FeFe2+2+氧化为氧化为FeFe3+3+，以提高混凝效果。，以提高混凝效果。四四 混凝条件及混凝试验混凝条件及混凝试验一、混凝工艺条件一、混凝工艺条件(1)(1)水温水温 水温一般以水温一般以20203030为宜，水温过低，混凝剂水解缓慢，生为宜，水温过低，混凝剂水解缓慢，生成的絮体细碎松散，不易沉降。成的絮体细碎松散，不易沉降。(2)pH(2)pH值和碱度值和碱度 每种混凝剂都有其适宜的每种混凝剂都有其适宜的pHpH值，这是因为值，这是因为pHpH值的高低值的高低不但直接影响着污染物存在的形态和表面性质，而且影响着混凝不但直接影响着污染物存在的形态和表面性质，而且影响着混凝剂的水解平衡及产物的存在形态和存在时间。高分子絮凝剂除离剂的水解平衡及产物的存在形态和存在时间。高分子絮凝剂除离解时产生解时产生H H+和和OH-OH-者外，一般受者外，一般受pHpH值的影响很小。值的影响很小。(3)(3)混凝剂的种类和加量混凝剂的种类和加量 种类的选择主要取决于胶体和细微悬浮物种类的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的种类、性质和浓度。的种类、性质和浓度。(4)(4)搅拌强度和搅拌时间搅拌强度和搅拌时间 混凝澄清的工艺过程可分为混合、反应混凝澄清的工艺过程可分为混合、反应 和和絮体分离三个阶段。混合和反应阶段都需要搅拌，此时，水中微絮体分离三个阶段。混合和反应阶段都需要搅拌，此时，水中微粒通过速度梯度实现碰撞。粒通过速度梯度实现碰撞。五、混凝设备五、混凝设备(1)水泵混合水泵混合 将混凝剂溶液在输水泵的吸入管加入，利用叶轮旋转将混凝剂溶液在输水泵的吸入管加入，利用叶轮旋转产生的涡流达到混合。这种方式简便易行，能耗低，且混合均产生的涡流达到混合。这种方式简便易行，能耗低，且混合均匀。但水泵离反应器不能太远，否则容易在输水管内形成细碎匀。但水泵离反应器不能太远，否则容易在输水管内形成细碎絮凝体。絮凝体。一、混合器一、混合器一、混合器一、混合器(2)(2)管道混合管道混合 将混凝剂溶液加入压力管，利用管内紊流使药将混凝剂溶液加入压力管，利用管内紊流使药剂扩散于水中。管内水速宜采用剂扩散于水中。管内水速宜采用1.51.52.0m2.0ms s，投药后的管，投药后的管内水头损失不小于内水头损失不小于0.30.30.4m0.4m。管道混合无活动部件，结构简。管道混合无活动部件，结构简单，安装使用方便。单，安装使用方便。一、混合器一、混合器(3)机械搅拌混合槽机械搅拌混合槽 由搅拌桨快速旋转造由搅拌桨快速旋转造成的紊流完成混合。成的紊流完成混合。槽体有效容积按水槽体有效容积按水力停留时间为力停留时间为101030s30s计算。桨叶外缘线计算。桨叶外缘线速度取速度取1 15 53 30m0ms s。（4）隔板混合）隔板混合 在混合池内设有在混合池内设有数块隔板，水流通过数块隔板，水流通过隔板孔道时产生急剧隔板孔道时产生急剧的收缩和扩散，形成的收缩和扩散，形成涡流，使药剂和原水涡流，使药剂和原水充分混合。充分混合。n平流式隔板反应池n竖流式隔板反应池n回流式隔板反应池n涡流式反应池加料方式n计量泵n水射器n虹吸定量投药器第四节第四节 氧化还原法氧化还原法 4 4.1.1 基本原理基本原理 4 4.2.2 药剂氧化法药剂氧化法 一、氯氧化一、氯氧化 二、空气氧化法二、空气氧化法 三、臭氧氧化法三、臭氧氧化法 四、光辐射或放射性辐射强化氧化过程四、光辐射或放射性辐射强化氧化过程4 4.3.3 药剂还原法药剂还原法 一、还原法去除六价铬一、还原法去除六价铬 二、还原法除汞二、还原法除汞()()一一 基本原理基本原理通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害的污染通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为氧化还原法氧化还原法。与生物氧化法相比，化学氧化还原法需较高的运行费用。因与生物氧化法相比，化学氧化还原法需较高的运行费用。因此目前仅用于此目前仅用于饮用水处理、特种工业水处理、有毒工业废水处理饮用水处理、特种工业水处理、有毒工业废水处理和以回用为目的的废水深度处理和以回用为目的的废水深度处理等场合。等场合。选择化学氧化还原法应遵循以下原则选择化学氧化还原法应遵循以下原则：（1）处理效果好，反应产物无毒无害，不需进行二次处理；）处理效果好，反应产物无毒无害，不需进行二次处理；（2）处理费用合理，所需药剂与材料易得；）处理费用合理，所需药剂与材料易得；（3）操作特性好，在常温和较宽的）操作特性好，在常温和较宽的pH范围内具有较快的反范围内具有较快的反应速度；应速度；（4）与前后处理工序的目标一致，搭配方便。）与前后处理工序的目标一致，搭配方便。一一 基本原理基本原理有机物氧化为简单无机物是逐步完成的，这个过程称为有机物的有机物氧化为简单无机物是逐步完成的，这个过程称为有机物的降解。甲烷的降解大致经历下列步骤：降解。甲烷的降解大致经历下列步骤：各类有机物的可氧化性是不同的。各类有机物的可氧化性是不同的。易于氧化的有机物易于氧化的有机物：酚类、醛类、芳胺类和硫醇、硫醚等；：酚类、醛类、芳胺类和硫醇、硫醚等；较难氧化的有机物较难氧化的有机物：醇类、酸类、酯类、烷基取代的芳烃化合物、：醇类、酸类、酯类、烷基取代的芳烃化合物、硝基取代的芳烃化合物、不饱和烃类、碳水化合物等；硝基取代的芳烃化合物、不饱和烃类、碳水化合物等；难以氧化的有机物难以氧化的有机物：饱和烃类、卤代烃类、合成高分子聚合物等：饱和烃类、卤代烃类、合成高分子聚合物等废水处理中最常采用的氧化剂是废水处理中最常采用的氧化剂是空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉漂白粉；常用的还原剂有；常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠及铁屑硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠及铁屑等。在电解氧化还原法中，电解槽的阳极可作为等。在电解氧化还原法中，电解槽的阳极可作为氧化剂氧化剂，阴极可作，阴极可作为为还原剂还原剂。二、氧化法二、氧化法1、氯氧化法、氯氧化法投加药剂：漂白粉、次氯酸钠、液氯等。投加药剂：漂白粉、次氯酸钠、液氯等。氯在水中瞬间水解：氯在水中瞬间水解：Cl2 H2O HOCl HClHOCl H+OCl-pH9时，时，OCl-接近接近100OCl-的标准氧化还原电位的标准氧化还原电位1.2V 主要用途：氰化物、硫化物、酚、醛、油类的氧化去主要用途：氰化物、硫化物、酚、醛、油类的氧化去除以及脱色、脱臭、杀菌等除以及脱色、脱臭、杀菌等下面主要介绍处理含氰废水处理。下面主要介绍处理含氰废水处理。n第一步：CN-+2OH-+Cl2 CNO-+2Cl-+H2On第二步：CNO-+4OH-+3Cl2 2CO2+N2+6Cl-+2H2On CNCl 2OH-+Cl2 CNO-（氰酸根）（氰酸根）Cl-H2O 该反应需该反应需pH控制在控制在1213，时间：，时间：1015分，分，pH9.5时，反应不完全。时，反应不完全。虽然虽然CNO毒性小（仅为氰的千分之一），但易水解毒性小（仅为氰的千分之一），但易水解生成生成NH3。因此从水体安全出发，还应彻底处理。因此从水体安全出发，还应彻底处理。2NaCNO+3HOCl+H2O2CO2+N2+2NaCl+HCl+H2O pH应在应在67。考虑重金属氢氧化物的沉淀去除，可控。考虑重金属氢氧化物的沉淀去除，可控制在制在7.58，时间，时间30分分2 2、空气、空气(及纯氧及纯氧)氧化法氧化法一、空气一、空气(及纯氧及纯氧)氧化法氧化法湿式氧化法湿式氧化法是利用高温是利用高温(200(200300)300)、高压、高压(3(315MPa)15MPa)强化空气氧化过程，处理含大量有机物的污泥和强化空气氧化过程，处理含大量有机物的污泥和高浓度有机废水的一种方法。与一般方法相比，湿式氧高浓度有机废水的一种方法。与一般方法相比，湿式氧化法具有化法具有适用范围广、处理里效率高、二次污染低、氧适用范围广、处理里效率高、二次污染低、氧化速度快、装置小、可回收能量化速度快、装置小、可回收能量等优点。等优点。目前，湿式氧化法在国外已广泛用于各类高浓度废水目前，湿式氧化法在国外已广泛用于各类高浓度废水及污泥处理，尤其是毒性大，难以用生化方法处理的及污泥处理，尤其是毒性大，难以用生化方法处理的农农药废水、染料废水、制药废水、煤气洗涤废水、造纸废药废水、染料废水、制药废水、煤气洗涤废水、造纸废水、合成纤维废水及其他有机合成工业废水水、合成纤维废水及其他有机合成工业废水的处理的处理。湿式催化氧化n湿式催化氧化法（Catalytic Wet Oxidation，简称CWO）是一种处理高浓度难降解有机废水颇有潜力的方法。它是指在高温(150300)、高压(18 MPa)下，利用催化剂，氧化剂的催化氧化作用，加快废水中有机物与氧化剂间的呼吸反应，使废水中的有机物及含N、S等毒物氧化成CO、N、SO2、H2O，达到净化之目的。对高化学含氧量或含生化法不能降解的化合物的各种工业有机废水，COD及NH3-N去除率达到99%以上，不再需要进行后处理，只经一次处理即可达排放标准。nCu2+H2O2 Cu+HO2+H+(4-1)nCu+H2O2 Cu2+HO+OH (4-2)nHO2+H2O2 O2+HO (4-3)nCu+HO Cu2+OH (4-4)nRH+HO R+H2O (4-5)nR+Cu2+R+Cu+(4-6)nR+O2 ROO+CO2+H2O (4-7)空气氧化法空气氧化法空气氧化法目前主要用于含硫空气氧化法目前主要用于含硫()()废水的处理。硫废水的处理。硫()()在废在废水中以水中以S S2 2、HSHS-、H H2 2S S的形式存在。的形式存在。在碱性溶液中，硫在碱性溶液中，硫()()的还原的还原性较强，且不会形成易挥发的硫化氢，空气氧化效果较好。性较强，且不会形成易挥发的硫化氢，空气氧化效果较好。氧与氧与硫化物的反应在硫化物的反应在80809090下按如下反应式进行：下按如下反应式进行：第一步第一步 2HS2HS+2O+2O2 2S S2 20 03 32 2+H+H2 2O O；2S2S2 2+2O+2O2 2+H+H2 2O OS S2 2O O3 32 2+2OH+2OH；第二步第二步 S S2 2O O3 32 2+2O+2O2 2+2OH-+2OH-2SO2SO4 42 2+H+H2 2O O。在废水处理中，接触反应时间约在废水处理中，接触反应时间约1.5h1.5h，第一步反应几乎进行，第一步反应几乎进行完全，而第二步反应只能进行约完全，而第二步反应只能进行约10%10%。综合这两者，氧化。综合这两者，氧化lkglkg硫硫()()总共约需总共约需1.1kg1.1kg氧，约相当于氧，约相当于4m4m3 3空气。空气。空气氧化脱硫工艺可在各种密空气氧化脱硫工艺可在各种密封塔体封塔体(空塔、筛板塔、填料塔等空塔、筛板塔、填料塔等)中进行。中进行。右图为某炼油厂废水的氧化脱右图为某炼油厂废水的氧化脱硫装置。氧化脱硫塔分四段，段硫装置。氧化脱硫塔分四段，段高高3m3m；废水在塔内的；废水在塔内的停留时间停留时间为为1.52.5h，空气用量空气用量为理论用量为理论用量的的23倍，倍，气水体积比气水体积比不小于不小于15。为加速反应，塔内。为加速反应，塔内反应温度反应温度采采用用8090，脱硫效率脱硫效率达达98.3%。据试验，若温度为。据试验，若温度为64脱硫效脱硫效率为率为94.3%。3 3、臭氧氧化法、臭氧氧化法臭氧的制备方法臭氧的制备方法 由于臭氧是不稳定的，因此通常多在现场制备。制备臭氧的方法有由于臭氧是不稳定的，因此通常多在现场制备。制备臭氧的方法有电电解法、化学法、高能射线辐射法和无声放电法解法、化学法、高能射线辐射法和无声放电法等。目前工业上几乎都用干等。目前工业上几乎都用干燥空气或氧气经无声放电来制取臭氧。燥空气或氧气经无声放电来制取臭氧。在电子的轰击下，发生如下反应：在电子的轰击下，发生如下反应：O O2 2+e+eO+O+eO+O+e；O O2 2+O+OO O3 3；O+O+OO+O+OO O3 3；O O3 3+e+eO O2 2+O+e+O+e；O O3 3+O+O2O2O2 2 在上列反应中，既有在上列反应中，既有O O3 3的生成，又的生成，又有有O O3 3的分解，因而无声放电法得到的分解，因而无声放电法得到的是臭氧仅为的是臭氧仅为l l3%(3%(重量重量)的混合的混合气体，通常叫做气体，通常叫做臭氧化气。臭氧化气。影响臭氧产率的因素影响臭氧产率的因素 影响臭氧产率的因素很多，包括：温度、原料气中水分与影响臭氧产率的因素很多，包括：温度、原料气中水分与O2含量、含量、气体流速、施加的电压、电流频率及臭氧发生器的构造型式等。气体流速、施加的电压、电流频率及臭氧发生器的构造型式等。（1）温度温度 升温虽有利于升温虽有利于O2分子键的断裂，但亦促使分子键的断裂，但亦促使O3的热分解，故要的热分解，故要冷却发生部件，并采用较高的气流速度，以减少臭氧在发生器内的热分冷却发生部件，并采用较高的气流速度，以减少臭氧在发生器内的热分解。解。（2）原料气中水分原料气中水分 气体中的水分阻碍臭氧的产生，促进其分解，因此气体中的水分阻碍臭氧的产生，促进其分解，因此原料气必须充分干燥。原料气必须充分干燥。（3）原料气中原料气中O2含量含量 O2含量高，产生的臭氧浓度大，因此，最好采含量高，产生的臭氧浓度大，因此，最好采用纯氧或富氧空气作原料。用纯氧或富氧空气作原料。（4）电流频率电流频率 电流频率增高，所制取臭氧浓度与产率均能提高。电流频率增高，所制取臭氧浓度与产率均能提高。臭氧发生器臭氧发生器 工业生产中常用工业生产中常用的臭氧发生器，按电的臭氧发生器，按电极的构造不同，可以极的构造不同，可以分为两大类：分为两大类：(1)管式臭氧发生器；管式臭氧发生器；(2)板式臭氧发生器。板式臭氧发生器。臭氧氧化法在水处理中的应用臭氧氧化法在水处理中的应用 由于臭氧具有很强的氧化性，可分解一般氧化剂难于破坏的有机物，由于臭氧具有很强的氧化性，可分解一般氧化剂难于破坏的有机物，而且反应完全，速度快；出水无嗅无味，不产生污泥；原料而且反应完