水的其他物理化学处理方法市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,本章目录,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第章 水其它物理化学处理办法,16.1,离心分离,16.2,电解,16.3,中和,16.4,沉淀,思考题,习题,第1页,第1页,离心分离,1.原理,颗粒受到净离心力F,c,=（m-m,o,）2r,颗粒在水中净重力F,g,=（m-m,o,）g,分离原因,粒径为d(m)颗粒分离速度U,c,(m/s)：,接下页,第2页,第2页,式中：、,o,分别为颗粒和水密度，kg/m3,水动力粘度，0.1pas,当离心o，Uc0，颗粒抛向周围离心沉降。,o，Uc3000）,中速离心机（=10003000）常速离心机,低速离心机（80%，q=25；80%，q=30,（2）有效水深H,o,1)按停留时间t=1520min计算：H,o,=Qt/A,2)按结构尺寸拟定：H,o,=(0.71.2)D,D池直径，D较大，采用较大系数，反之亦然。,（3）缓冲层高,度 h,1,=0.81.2m（保护高度）。,（4）进水管向下倾斜15，,管咀处流速V=0.91.1m/s。,（5）所需水头h（水头差）。,重力式旋流分离器水力旋流沉淀池,接下页,第10页,第10页,式中：系数，试验拟定，普通为4.5；,V管咀处流速（进口处流速）0.91.1m/s；,局部阻力系数；,V,1,进水管内流速0.81.0m/s；,L进水管长度，m；,I进水管单位长度沿程损失。,（6）应用,旋流沉淀池适于小流量工业废水中比重较大无机杂质分离，它广泛用于回收轧钢废水中氧化铁皮和可浮油，回收率可达9095%，出水可循环使用,重力式旋流分离器水力旋流沉淀池,第11页,第11页,1.电解槽结构形式,1）、结构形式：回流式、翻腾式如图16-2。采用直流电源,电解,第12页,第12页,2）、极板电路：单极性电解槽 双极性电解槽,电解,第13页,第13页,2.电解法原理与分类,1）、法拉第电解定律耗电量计算,式中：G析出或溶解物质质量，g,E物质化学当量，g/mol,Q通过电量,库伦（C）,I电流强度，安培（A）；t电解时间（,S）,F法拉第常数，F=96487c/mol,2）、分解电压,定义：能使电解正常进行时所需最小外加电压叫分解电压E,E=原电池电动势+浓差电池电位+化学极化电位+IR（电解液电阻产生压降）。,槽电压普通为45V,电解,第14页,第14页,3.电解法在废水处理中应用,1)、电解法处理含铬废水,(1)基本原理：,在阳极：Fe2eFe2+（铁板阳极溶解，把电子转给电源）,（主要）,Cr,2,O,7,2-,+6Fe,2+,+14H+2Cr,3+,+6Fe,3+,+7H,2,O,CrO,4,2-,+3Fe,2+,+8H,+,Cr,3+,+4H,2,O+3,Fe,在阴级：2H,+,+2e H,2,（次要）,Cr,2,O,7,2-,+6e+14H,+,2Cr,3+,+7H,2,O,CrO,4,2-,+3e+8H,+,Cr,3+,+4H,2,O,H+减少，废水中碱性增强，使Cr3+、Fe3+产生氢氧化物沉淀,Cr,3+,+3OH Cr(OH),3,Fe,3+,+3OH Fe(OH),3,电解,接下页,第15页,第15页,阳极起氧化剂作用,阴极起还原剂作用,电解,接下页,第16页,第16页,减少铁阳极钝化办法：,（1）定期用钢丝刷清洗极板。,（2）投加食盐：NaCl中Cl吸附在钝化膜表面，取代钝化膜中氧离子氯化铁（可溶性），造成膜溶解。,（3）定期倒换阴、阳极，利用电解时阴极产生H2撕裂,还原作用，将极板上钝化膜除掉。,电解,接下页,第17页,第17页,电解,Fe,3+,+3OH,-,Fe(OH),3,第18页,第18页,2工艺流程：进水Ccr6+100mg/L，PH=46.5,含铬废水处理工艺流程如图16-4所表示,电解,调整池：按24h平均流量设计,沉淀池：t=2h；V污泥=(510)%V废水或1kg干重/m3废水。,第19页,第19页,电解槽工艺设计,（1）,电解槽有效容积：,式中：t电解历时，C,cr,6+,50mg/L；t=510min,C,cr,6+,=50100mg/L；t=1020min,（2）电流强度I（A）,式中：Q废水设计流量m,3,/h,C废水中Cr,6+,浓度，g/m,3,；QC=m,3,/hg/m,3,=g/h,Kcr1gCr,6+,还原成Cr,3+,所需电量，如无试验资料，可取,45(Ah/gCr),n电极串联次数，为串联极板数减1,电解,接下页,第20页,第20页,（3）极板面积F(dm,2,)：普通碳素钢板，=35mm，极板间净距S=10mm；极板消耗量：45g/还原1gCr,6+,电解,接下页,第21页,第21页,电解,接下页,第22页,第22页,（6）电能消耗N(kwh/m3),式中整流器效率，无实测数值，用0.8；,Q废水设计流量，m3/h,电解,第23页,第23页,药剂中和处理,1.酸性废水药剂中和处理,强酸性废水常采用石灰乳中和，由于弱酸与石灰反应缓慢，故普通不采用。,（1）中和反应：,石灰乳中和H2SO4废水生成CaSO4，当用颗粒状石灰石时，造成药剂表面形成硫酸钙复盖层，影响和制止中和反应继续进行，因此当用石灰石做中和剂时，颗粒粒径应小于0.5mm。,（2）中和剂用量,中和各种酸所需碱、盐理论比耗量（g/g）。,由于药剂中含有杂质，因此药剂实际耗量应比理论比耗量要大。同时还要考虑金属离子及中和反应混合不均匀使实际耗量比理论耗量高，用不均匀系数K来表示。,中和,接下页,第24页,第24页,中和,因此药剂总耗量Ga（Kg/d）,第25页,第25页,中和,中和反应产生沉渣量G（Kg/d）,第26页,第26页,（3）中和工艺,投药装置,石灰用量1t/d：采用机械办法消解。消解机有立式和卧式二种。,消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积V,2,（m,3,）,中和,第27页,第27页,消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积V,2,（m,3,）,式中：Ga石灰消耗量，t/d；,r石灰容重，0.91.1t/m3；,c石灰乳浓度，（510）%；,n天天搅拌次数。,中和,第28页,第28页,石灰乳投配系统与投配器,1)混合反应装置,水泵管道混合,隔板混合反应池如图,2)沉淀池,3)沉渣脱水装置：机械脱水、干化场,2、碱性废水药剂中和处理,（1）中和剂：H2SO4、HCl、HNO3、工业废酸、烟道气（含CO2、SO2）,（2）中和反应,（3）中和各种碱所需酸理论比耗量（g/g）.,中和,第29页,第29页,2、碱性废水药剂中和处理,（1）中和剂：H,2,SO,4,、HCl、HNO,3,、工业废酸、烟道气（含CO,2,、SO,2,）,（2）中和反应,（3）中和各种碱所需酸理论比耗量（g/g）.,碱性废水药剂中和处理,第30页,第30页,隔板混合反应,第31页,第31页,过滤中和处理,1、普通中和滤池,不适于中、高浓度酸性废水，对H2SO4废水，用石灰石作中和剂时，其SO4浓度应2g/L，如用白云石（CaCP3MgCO3）则其H2SO4浓度只能为5g/L；对HNO3、HCl废水，极限浓度20g/L。当H2SO4浓度为25g/L时，可用白云石作滤料，但反应速度慢。,（1）普通中和滤池形式,第32页,第32页,（2）中和滤池计算,1)平流式中和滤池,滤池长度L=Ut,式中：U滤速：0.010.03m/s,t废水同滤料接触时间，S,式中：K滤料系数，试验求得。,d滤料平均粒径，cm；,U滤速，m/s,C酸浓度，geq/L,过滤中和处理,接下页,第33页,第33页,滤池横断面积f（m2）,滤池水头损失h=iL（m）,式中：i滤池坡降,式中：U.d同上,P,o,滤料孔隙率：0.350.45,S系数，与滤料d相关：,过滤中和处理,第34页,第34页,2)竖流式中和滤池,滤床最小厚度H（cm）,中和H,2,SO,4,时使用下式,式中：d滤料粒径，mm,K滤料特性系数，试验得出,n经验系数，试验得出，普通1.47,C酸浓度，geq/L,U滤速：48m/h,滤料消耗及滤池工作周期T,滤料消耗量,G=K,Q,Ca（kg/d）,式中：K系数，1.5 a药剂比耗量 Q、C同上,滤池理论工作周期,式中：P滤料装载量，Kg,G滤料消耗量，Kg/d.,过滤中和处理,第35页,第35页,2、升流式膨胀中和滤池,（1）恒滤速升流膨胀中和滤池,过滤中和处理,第36页,第36页,2、升流式膨胀中和滤池,（1）恒滤速升流膨胀中和滤池,承托层厚度0.150.2m，2040mm,滤料粒径0.53mm，滤层高度11.2m（新滤料）,最后换料时滤层高度2m；U=6080m/h,膨胀率50%，上部清水区高度为0.5m,废水H,2,SO,4,浓度2200mg/L时，中和后PH=4.25，脱气后 PH=66.5,出水PH4.2需换料。,缺点：,下部滤料膨胀不起来，上部带出小颗粒滤料。,过滤中和处理,接下页,第37页,第37页,（2）变速膨胀中和滤池,U下=130m/h150m/h U上=4060m/,过滤中和处理,第38页,第38页,（3）过滤中和法优缺点,长处：,出水PH值较稳定，操作简朴，沉渣量少。,缺点：,废水中H,2,SO,4,浓度不能太高，定期倒床，劳动强度大。,过滤中和处理,第39页,第39页,过滤中和处理,（4）过滤中和滚筒,（4）过滤中和滚筒,第40页,第40页,过滤中和处理,（4）过滤中和滚筒,点击看示意图,滤料粒径大（几mm+几mm），滤料体积为筒体体积1/2。滚筒线速度0.30.5m/s。进水H,2,SO,4,浓度可达78g/L,缺点:,动力费高，设备结构复杂，噪声大。,第41页,第41页,1、酸性或碱性废水需要量,Q,1,C,1,=Q,2,C,2,等当量反应,2、中和设备,（1）在集水井（或管道、混合槽）内连续混合；,（2）连续流中和池：V池（Q,1,+Q,2,）t；,t中和时间，12h,（3）间歇中和池：,V池一个周期内排放废水量。,酸性废水与碱性废水中和处理,第42页,第42页,化学沉淀,1.概述,1）,难溶盐溶度积常数,第43页,第43页,化学沉淀,1.概述,2）,沉淀剂,第44页,第44页,2.,氢氧化物沉淀法,1）原理,化学沉淀,接下页,第45页,第45页,化学沉淀,见图167,第46页,第46页,2、应用,石灰乳作为沉淀剂清除矿山废水Cu和Fe金属离子。见图16-8,用石灰乳和漂白粉清除铅锌冶炼厂废水中金属离子。见图,16-9,化学沉淀,第47页,第47页,铅锌冶炼厂废水,第48页,第48页,含Hg废水,第49页,第49页,3.硫化物沉淀法,化学沉淀,第50页,第50页,化学沉淀,接下页,第51页,第51页,化学沉淀,应用：用Na,2,S处理含Hg废水：,第52页,第52页,4.钡盐沉淀法主要用于处理六价铬CrO42-废水,一个沉淀转化成另一个沉淀过程叫沉淀转化,应投加过量,BaCO,3,，t=2030min，但造成出水含有一定量残钡，应用石膏法加以清除：,化学沉淀,第53页,第53页,思考题,1、何谓离心分离分离原因？衡量水力旋流器分离效果主要指,标是什么？它物理意义是什么？,2、工业废水中金属可采取哪几个化学沉淀法来处理？用氢氧化,物处理工业废水中重金属时，最主要影响原因是什么？,3、化学沉淀法与化学混凝法在原理上有何不同？使用药剂有何,不同？,4、用石灰石对硫酸废水进行过滤中和时应注意什么问题？当前最,惯用石灰石过滤中和是哪几个形式？它有何优缺点？,5、用硫化钠处理含汞废水，为何还要投加硫酸亚铁？,6、臭氧氧化处理印染废水使其脱色原理是什么？,7、阐述电解法处理含铬废水基本原理。铁阳极为何会产生钝,化膜？怎样消除钝化膜？,8、电解能够产生哪些反应过程？对水处理能起什么作用？,第54页,第54页,习题,1,、碱性氯化法处理含氰废水（完全氧化法）反应原理？,2、分别举出含氰废水、含铬废水、含汞废水、含酚废水两种以上,处理办法。,3、混凝剂与浮选剂有何区别？各起什么作用？,4、含有颗粒小于8um悬浮物废水，要取得较好分离效率，用,旋流分离器还是用离心机？为何？,5、比较投药中和及过滤中和、滚筒中和优缺点及采用条件？,6、用氢氧化物沉淀法处理含Cd废水，若欲将Cd2+浓度降到0.1mg/L，,问需将溶液PH值提升到多少？,7、电解能够产生哪些反应过程？对水处理能起什么作用？,第55页,第55页,过滤中和滚筒,第56页,第56页,废水PH值是氢氧化物沉淀法清除金属离子M,n,+,一个主要条件,重金属离子溶解度与PH值关系,第57页,第57页,