水的其他物理化学处理方法市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第章第章 水其它物理化学处理方法水其它物理化学处理方法16.1 16.1 离心分离离心分离16.2 16.2 电解电解16.3 16.3 中和中和16.4 16.4 沉淀沉淀思索题思索题习题习题第1页本章目录本章目录离心分离离心分离1.1.原理原理颗粒受到净离心力颗粒受到净离心力F Fc c=（m-mm-mo o）2r2r颗粒在水中净重力颗粒在水中净重力F Fg g=（m-mm-mo o）g g 分离原因分离原因粒径为粒径为d(m)d(m)颗粒分离速度颗粒分离速度U Uc c(m/s)(m/s)：接下页第2页本章目录本章目录 式中：式中：、o o分别为颗粒和水密度，分别为颗粒和水密度，kg/m3kg/m3 水动力粘度，水动力粘度，0.1pas0.1pas当离心当离心oo，Uc0Uc0，颗粒抛向周围，颗粒抛向周围离心沉降。离心沉降。o o，Uc0Uc30003000）中速离心机（中速离心机（=1000=100030003000）常速离心机）常速离心机 低速离心机（低速离心机（100080%80%，q=25q=25；80%80%，q=30q=30（2 2）有效水深）有效水深H Ho o 1)1)按停留时间按停留时间t=15t=1520min20min计算：计算：H Ho o=Qt/A=Qt/A 2)2)按结构尺寸确定：按结构尺寸确定：H Ho o=(0.7=(0.71.2)D1.2)D D D池直径，池直径，D D较大，采取较大系数，反之亦然。较大，采取较大系数，反之亦然。（3 3）缓冲层高）缓冲层高度度 h h1 1=0.8=0.81.2m1.2m（保护高度）。（保护高度）。（4 4）进水管向下倾斜）进水管向下倾斜1 155，管咀处流速管咀处流速V=0.9V=0.91.1m/s1.1m/s。（5 5）所需水头）所需水头h h（水头差）。（水头差）。重力式旋流分离器重力式旋流分离器水力旋流沉淀池水力旋流沉淀池接下页第10页本章目录本章目录 式中：式中：系数，试验确定，普通为系数，试验确定，普通为4.54.5；V V管咀处流速（进口处流速）管咀处流速（进口处流速）0.90.91.1m/s1.1m/s；局部阻力系数；局部阻力系数；V V1 1进水管内流速进水管内流速0.80.81.0m/s1.0m/s；L L进水管长度，进水管长度，m m；I I进水管单位长度沿程损失。进水管单位长度沿程损失。（6 6）应用）应用旋流沉淀池适于小流量工业废水中比重较大无机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，回收率可达率可达909095%95%，出水可循环使用，出水可循环使用 重力式旋流分离器重力式旋流分离器水力旋流沉淀池水力旋流沉淀池第11页本章目录本章目录1.1.电解槽结构形式电解槽结构形式1 1）、结构形式：回流式、翻腾式如图）、结构形式：回流式、翻腾式如图16-216-2。采取直流电源。采取直流电源 电解电解第12页本章目录本章目录2 2）、极板电路：）、极板电路：单极性电解槽单极性电解槽 双极性电解槽双极性电解槽电解电解第13页本章目录本章目录2.2.电解法原理与分类电解法原理与分类 1 1）、法拉第电解定律）、法拉第电解定律耗电量计算耗电量计算 式中：式中：GG析出或溶解物质质量，析出或溶解物质质量，g gEE物质化学当量，物质化学当量，g/molg/molQQ经过电量经过电量,库伦（库伦（C C）II电流强度，安培（电流强度，安培（A A）；）；t t电解时间（电解时间（S）FF法拉第常数，法拉第常数，F=96487c/molF=96487c/mol2 2）、分解电压）、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 EE=E=原电池电动势原电池电动势+浓差电池电位浓差电池电位+化学极化电位化学极化电位+IR+IR（电解液电阻产生压降）。（电解液电阻产生压降）。槽电压普通为槽电压普通为4 45V5V电解电解第14页本章目录本章目录3.3.电解法在废水处理中应用电解法在废水处理中应用1)1)、电解法处理含铬废水、电解法处理含铬废水(1)(1)基本原理：基本原理：在阳极：在阳极：Fe2eFe2+Fe2eFe2+（铁板阳极溶解，把电子转给电源）（铁板阳极溶解，把电子转给电源）（主要）（主要）Cr Cr2 2O O7 72-2-+6Fe+6Fe2+2+14H+2Cr+14H+2Cr3+3+6Fe+6Fe3+3+7H+7H2 2O O CrO CrO4 42-2-+3Fe+3Fe2+2+8H+8H+Cr Cr3+3+4H+4H2 2O+3O+3FeFe在阴级：在阴级：2H 2H+2e H+2e H2 2（次要）（次要）Cr Cr2 2O O7 72-2-+6e+14H+6e+14H+2Cr 2Cr3+3+7H+7H2 2O O CrO CrO4 42-2-+3e+8H+3e+8H+Cr Cr3+3+4H+4H2 2O OH+H+降低，废水中碱性增强，使降低，废水中碱性增强，使Cr3+Cr3+、Fe3+Fe3+产生氢氧化物沉淀产生氢氧化物沉淀 Cr Cr3+3+3OH Cr(OH)+3OH Cr(OH)3 3 Fe Fe3+3+3OH Fe(OH)+3OH Fe(OH)3 3电解电解接下页第15页本章目录本章目录阳极起氧化剂作用阳极起氧化剂作用阴极起还原剂作用阴极起还原剂作用电解电解接下页第16页本章目录本章目录降低铁阳极钝化方法：降低铁阳极钝化方法：（1 1）定时用钢丝刷清洗极板。）定时用钢丝刷清洗极板。（2 2）投加食盐：）投加食盐：NaClNaCl中中ClCl吸附在钝化膜表面，取代钝化膜中吸附在钝化膜表面，取代钝化膜中氧离子氧离子氯化铁（可溶性），造成膜溶解。氯化铁（可溶性），造成膜溶解。（3 3）定时倒换阴、阳极，利用电解时阴极产生）定时倒换阴、阳极，利用电解时阴极产生H2H2撕裂撕裂还原作用，将极板上钝化膜除掉。还原作用，将极板上钝化膜除掉。电解电解接下页第17页本章目录本章目录电解电解Fe3+3OH-Fe(OH)3第18页本章目录本章目录2 2工艺流程：进水工艺流程：进水Ccr6+100mg/LCcr6+100mg/L，PH=4PH=46.56.5含铬废水处理工艺流程如图含铬废水处理工艺流程如图16-416-4所表示所表示电解电解调整池：按调整池：按2 24h4h平均流量设计平均流量设计沉淀池：沉淀池：t=2ht=2h；V V污泥污泥=(5=(510)%V10)%V废水或废水或1kg1kg干重干重/m3/m3废水。废水。第19页本章目录本章目录电解槽工艺设计电解槽工艺设计（1 1）电解槽有效容积：电解槽有效容积：式中：式中：tt电解历时，电解历时，C Ccrcr6+6+50mg/L50mg/L；t=5 t=510min10min C Ccrcr6+6+=50=50100mg/L100mg/L；t=10 t=1020min20min（2 2）电流强度）电流强度I I（A A）式中：式中：QQ废水设计流量废水设计流量m m3 3/h/h C C废水中废水中CrCr6+6+浓度，浓度，g/mg/m3 3；QC=mQC=m3 3/hg/m/hg/m3 3=g/h=g/h Kcr1gCr Kcr1gCr6+6+还原成还原成CrCr3+3+所需电量，如无试验资料，可取所需电量，如无试验资料，可取 4 45(Ah/gCr)5(Ah/gCr)n n电极串联次数，为串联极板数减电极串联次数，为串联极板数减1 1电解电解接下页第20页本章目录本章目录（3 3）极板面积）极板面积F(dmF(dm2 2)：普通碳素钢板，：普通碳素钢板，=3=35mm5mm，极板间净，极板间净距距S=10mmS=10mm；极板消耗量：；极板消耗量：4 45g/5g/还原还原1gCr1gCr6+6+电解电解接下页第21页本章目录本章目录电解电解接下页第22页本章目录本章目录（6 6）电能消耗）电能消耗N(kwh/m3)N(kwh/m3)式中式中整流器效率，无实测数值，用整流器效率，无实测数值，用0.80.8；QQ废水设计流量，废水设计流量，m3/hm3/h电解电解第23页本章目录本章目录药剂中和处理药剂中和处理 1.1.酸性废水药剂中和处理酸性废水药剂中和处理强酸性废水常采取石灰乳中和，因为弱酸与石灰反应迟缓，强酸性废水常采取石灰乳中和，因为弱酸与石灰反应迟缓，故普通不采取。故普通不采取。（1 1）中和反应：）中和反应：石灰乳中和石灰乳中和H2SO4H2SO4废水生成废水生成CaSO4CaSO4，当用颗粒，当用颗粒状石灰石时，造成药剂表面形成硫酸钙复盖层，影响和阻止状石灰石时，造成药剂表面形成硫酸钙复盖层，影响和阻止中和反应继续进行，所以当用石灰石做中和剂时，颗粒粒径中和反应继续进行，所以当用石灰石做中和剂时，颗粒粒径应小于应小于0.5mm0.5mm。（2 2）中和剂用量）中和剂用量中和各种酸所需碱、盐理论比耗量（中和各种酸所需碱、盐理论比耗量（g/gg/g）。）。因为药剂中含有杂质，所以药剂实际耗量应比理论比耗量要因为药剂中含有杂质，所以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，用不均匀系数量比理论耗量高，用不均匀系数K K来表示。来表示。中和中和接下页第24页本章目录本章目录中和中和所以药剂总耗量所以药剂总耗量GaGa（Kg/dKg/d）第25页本章目录本章目录中和中和中和反应产生沉渣量中和反应产生沉渣量G（Kg/d）第26页本章目录本章目录（3 3）中和工艺）中和工艺投药装置投药装置 石灰用量石灰用量1t/d1t/d1t/d：采取机械方法消解。消解机有立式和卧式二：采取机械方法消解。消解机有立式和卧式二种。种。消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积V V2 2（m m3 3）中和中和第27页本章目录本章目录消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积V V2 2（m m3 3）式中：式中：GaGa石灰消耗量，石灰消耗量，t/dt/d；rr石灰容重，石灰容重，0.90.91.1t/m31.1t/m3；cc石灰乳浓度，（石灰乳浓度，（5 51010）%；nn天天搅拌次数。天天搅拌次数。中和中和第28页本章目录本章目录石灰乳投配系统与投配器石灰乳投配系统与投配器1)1)混合反应装置混合反应装置 水泵管道混合水泵管道混合 隔板混合反应池如图隔板混合反应池如图2)2)沉淀池沉淀池3)3)沉渣脱水装置：机械脱水、干化场沉渣脱水装置：机械脱水、干化场2 2、碱性废水药剂中和处理、碱性废水药剂中和处理（1 1）中和剂：）中和剂：H2SO4H2SO4、HClHCl、HNO3HNO3、工业废酸、烟道气（含、工业废酸、烟道气（含CO2CO2、SO2SO2）（2 2）中和反应）中和反应（3 3）中和各种碱所需酸理论比耗量（）中和各种碱所需酸理论比耗量（g/gg/g）.中和中和第29页本章目录本章目录2 2、碱性废水药剂中和处理、碱性废水药剂中和处理（1 1）中和剂：）中和剂：H H2 2SOSO4 4、HClHCl、HNOHNO3 3、工业废酸、烟道、工业废酸、烟道气（含气（含COCO2 2、SOSO2 2）（2 2）中和反应）中和反应（3 3）中和各种碱所需酸理论比耗量（）中和各种碱所需酸理论比耗量（g/gg/g）.碱性废水药剂中和处理碱性废水药剂中和处理第30页本章目录本章目录隔板混合反应隔板混合反应第31页本章目录本章目录过滤中和处理过滤中和处理1 1、普通中和滤池、普通中和滤池 不适于中、高浓度酸性废水，对不适于中、高浓度酸性废水，对H2SO4H2SO4废水，用石灰石作中废水，用石灰石作中和剂时，其和剂时，其SO4SO4浓度应浓度应2g/L2g/L，如用白云石（，如用白云石（CaCP3MgCO3CaCP3MgCO3）则）则其其H2SO4H2SO4浓度只能为浓度只能为5g/L5g/L；对；对HNO3HNO3、HClHCl废水，极限浓度废水，极限浓度20g/L20g/L。当当H2SO4H2SO4浓度为浓度为2 25g/L5g/L时，可用白云石作滤料，但反应速度慢。时，可用白云石作滤料，但反应速度慢。（1 1）普通中和滤池形式）普通中和滤池形式 第32页本章目录本章目录（2 2）中和滤池计算）中和滤池计算1)1)平流式中和滤池平流式中和滤池 滤池长度滤池长度L=Ut L=Ut 式中：式中：UU滤速：滤速：0.010.010.03m/s0.03m/s t t废水同滤料接触时间，废水同滤料接触时间，S S 式中：式中：KK滤料系数，试验求得。滤料系数，试验求得。d d滤料平均粒径，滤料平均粒径，cmcm；U U滤速，滤速，m/sm/s C C酸浓度，酸浓度，geq/Lgeq/L过滤中和处理过滤中和处理接下页第33页本章目录本章目录滤池横断面积滤池横断面积f f（m2m2）滤池水头损失滤池水头损失h=iLh=iL（m m）式中：式中：ii滤池坡降滤池坡降 式中：式中：U.dU.d同上同上 P Po o滤料孔隙率：滤料孔隙率：0.350.350.450.45 S S系数，与滤料系数，与滤料d d相关：相关：过滤中和处理过滤中和处理第34页本章目录本章目录2)2)竖流式中和滤池竖流式中和滤池 滤床最小厚度滤床最小厚度H H（cmcm）中和中和H H2 2SOSO4 4时使用下式时使用下式 式中：式中：dd滤料粒径，滤料粒径，mmmm K K滤料特征系数，试验得出滤料特征系数，试验得出 n n经验系数，试验得出，普通经验系数，试验得出，普通1.471.47 C C酸浓度，酸浓度，geq/Lgeq/L U U滤速：滤速：4 48m/h8m/h 滤料消耗及滤池工作周期滤料消耗及滤池工作周期T T 滤料消耗量滤料消耗量 G=KG=KQ QCaCa（kg/dkg/d）式中：式中：KK系数，系数，1.5 a1.5 a药剂比耗量药剂比耗量 Q Q、C C同上同上 滤池理论工作周期滤池理论工作周期 式中：式中：PP滤料装载量，滤料装载量，KgKg G G滤料消耗量，滤料消耗量，Kg/d.Kg/d.过滤中和处理过滤中和处理第35页本章目录本章目录2 2、升流式膨胀中和滤池、升流式膨胀中和滤池（1 1）恒滤速升流膨胀中和滤池）恒滤速升流膨胀中和滤池 过滤中和处理过滤中和处理第36页本章目录本章目录2 2、升流式膨胀中和滤池、升流式膨胀中和滤池（1 1）恒滤速升流膨胀中和滤池）恒滤速升流膨胀中和滤池 承托层厚度承托层厚度0.150.150.2m0.2m，202040mm40mm 滤料粒径滤料粒径0.50.53mm3mm，滤层高度，滤层高度1 11.2m1.2m（新滤料）（新滤料）最终换料时滤层高度最终换料时滤层高度2m2m；U=60U=6080m/h80m/h 膨胀率膨胀率50%，上部清水区高度为，上部清水区高度为0.5m 废水废水H2SO4浓度浓度2200mg/L时，中和后时，中和后PH=4.25，脱气后，脱气后 PH=66.5 出水出水PH4.2需换料。需换料。缺点：缺点：下部滤料膨胀不起来，上部带出小颗粒滤料。下部滤料膨胀不起来，上部带出小颗粒滤料。过滤中和处理过滤中和处理接下页第37页本章目录本章目录（2）变速膨胀中和滤池）变速膨胀中和滤池 U下下=130m/h150m/h U上上=4060m/过滤中和处理过滤中和处理第38页本章目录本章目录（3 3）过滤中和法优缺点）过滤中和法优缺点 优点：优点：出水出水PHPH值较稳定，操作简单，沉渣量少。值较稳定，操作简单，沉渣量少。缺点：缺点：废水中废水中H H2 2SOSO4 4浓度不能太高，定时倒床，劳动强度大。浓度不能太高，定时倒床，劳动强度大。过滤中和处理过滤中和处理第39页本章目录本章目录过滤中和处理过滤中和处理（4 4）过滤中和滚筒）过滤中和滚筒（4 4）过滤中和滚筒）过滤中和滚筒第40页本章目录本章目录过滤中和处理过滤中和处理（4 4）过滤中和滚筒）过滤中和滚筒 点击看示意图点击看示意图 滤料粒径大（几滤料粒径大（几mm+几几mm），滤料体积为筒体体积），滤料体积为筒体体积1/2。滚。滚筒线速度筒线速度0.30.5m/s。进水。进水H2SO4浓度可达浓度可达78g/L 缺点缺点:动力费高，设备结构复杂，噪声大。动力费高，设备结构复杂，噪声大。第41页本章目录本章目录1 1、酸性或碱性废水需要量、酸性或碱性废水需要量 Q Q1 1C C1 1=Q=Q2 2C C2 2等当量反应等当量反应2 2、中和设备、中和设备（1 1）在集水井（或管道、混合槽）内连续混合；）在集水井（或管道、混合槽）内连续混合；（2 2）连续流中和池：）连续流中和池：V V池（池（Q Q1 1+Q+Q2 2）t t；t t中和时间，中和时间，1 12h2h（3 3）间歇中和池：）间歇中和池：V V池池一个周期内排放废水量。一个周期内排放废水量。酸性废水与碱性废水中和处理酸性废水与碱性废水中和处理第42页本章目录本章目录化学沉淀化学沉淀 1.1.概述概述1 1）难溶盐溶度积常数难溶盐溶度积常数第43页本章目录本章目录化学沉淀化学沉淀 1.1.概述概述 2 2）沉淀剂沉淀剂第44页本章目录本章目录2.2.氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 1 1）原理）原理化学沉淀化学沉淀 接下页第45页本章目录本章目录化学沉淀化学沉淀 见图见图167第46页本章目录本章目录2 2、应用、应用石灰乳作为沉淀剂去除矿山废水石灰乳作为沉淀剂去除矿山废水CuCu和和FeFe金属离子。见图金属离子。见图16-816-8用石灰乳和漂白粉去除铅锌冶炼厂废水中金属离子。见图用石灰乳和漂白粉去除铅锌冶炼厂废水中金属离子。见图16-916-9化学沉淀化学沉淀 第47页本章目录本章目录铅锌冶炼厂废水铅锌冶炼厂废水第48页本章目录本章目录含含HgHg废水废水 第49页本章目录本章目录3.3.硫化物沉淀法硫化物沉淀法化学沉淀化学沉淀 第50页本章目录本章目录化学沉淀化学沉淀 接下页第51页本章目录本章目录化学沉淀化学沉淀 应用：用应用：用NaNa2 2S S处理含处理含HgHg废水：废水：第52页本章目录本章目录4.4.钡盐沉淀法钡盐沉淀法主要用于处理六价铬主要用于处理六价铬CrO42-CrO42-废水废水 一个沉淀转化成另一个沉淀过程叫沉淀转化一个沉淀转化成另一个沉淀过程叫沉淀转化 应投加过量应投加过量BaCOBaCO3 3，t=20t=2030min30min，但造成出水含有一定量残钡，但造成出水含有一定量残钡，应用石膏法加以去除：应用石膏法加以去除：化学沉淀化学沉淀 第53页本章目录本章目录思索题思索题1 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、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？标是什么？它物理意义是什么？2 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、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？物处理工业废水中重金属时，最主要影响原因是什么？3 3、化学沉淀法与化学混凝法在原理上有何不一样？使用药剂有何、化学沉淀法与化学混凝法在原理上有何不一样？使用药剂有何 不一样？不一样？4 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、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？惯用石灰石过滤中和是哪几个形式？它有何优缺点？5 5、用硫化钠处理含汞废水，为何还要投加硫酸亚铁？、用硫化钠处理含汞废水，为何还要投加硫酸亚铁？6 6、臭氧氧化处理印染废水使其脱色原理是什么？、臭氧氧化处理印染废水使其脱色原理是什么？7 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、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？化膜？怎样消除钝化膜？8 8、电解能够产生哪些反应过程？对水处理能起什么作用？、电解能够产生哪些反应过程？对水处理能起什么作用？第54页本章目录本章目录习题习题1、碱性氯化法处理含氰废水（完全氧化法）反应原理？、碱性氯化法处理含氰废水（完全氧化法）反应原理？2 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、分别举出含氰废水、含铬废水、含汞废水、含酚废水两种以上 处理方法。处理方法。3 3、混凝剂与浮选剂有何区分？各起什么作用？、混凝剂与浮选剂有何区分？各起什么作用？4 4、含有颗粒小于、含有颗粒小于8um8um悬浮物废水，要取得很好分离效率，用悬浮物废水，要取得很好分离效率，用 旋流分离器还是用离心机？为何？旋流分离器还是用离心机？为何？5 5、比较投药中和及过滤中和、滚筒中和优缺点及采取条件？、比较投药中和及过滤中和、滚筒中和优缺点及采取条件？6 6、用氢氧化物沉淀法处理含、用氢氧化物沉淀法处理含CdCd废水，若欲将废水，若欲将Cd2+Cd2+浓度降到浓度降到0.1mg/L0.1mg/L，问需将溶液问需将溶液PHPH值提升到多少？值提升到多少？7 7、电解能够产生哪些反应过程？对水处理能起什么作用？、电解能够产生哪些反应过程？对水处理能起什么作用？第55页本章目录本章目录过滤中和滚筒过滤中和滚筒第56页本章目录本章目录废水废水PH值是氢氧化物沉淀法去除金属离子值是氢氧化物沉淀法去除金属离子Mn+一个主要条件一个主要条件 重金属离子溶解度与重金属离子溶解度与PHPH值关系值关系 第57页