水污染控制工程第8章 污水的化學處理.pptx

1、第八章 污水的化學與物理化學處理18.1 廢水的混凝2混凝（絮凝）的基本概念混凝（絮凝）：通過向污水中加入化學藥劑，使廢水（污水）中的膠體顆?；蚱渌镔|能夠凝聚成大顆粒從而與水相分離的方法，一般有混凝沉淀和混凝氣浮兩大類。3混凝一級水處理流程4水果、蔬菜脫水廢水處理工藝中的混凝強化流程序號項目COD（mg/l）BOD5（mg/l）1原水700012000408069602UASB出水140018006126963二沉池出凝沉淀池出水8413225285標準值150305廢紙脫墨廢水處理技術 格柵集水井絮凝氣浮池浮渣儲槽(提升泵) (提升泵) 加藥裝置 排放或回用 回用

2、到車間 項 目原水格柵絮凝氣浮總出水排放要求COD(mg/l)1800162035080.6%BOD5(mg/l)80072012085%6混凝過程具有兩個作用處理對象：膠體態(tài)及難沉物第一個作用：使水中原有的離散微粒首先具有粘附在固體顆粒上的性質 凝聚（coagulation）第二個作用：使這些具有粘附性的離散微粒能夠粘結成絮體 絮凝（flocculation）混凝（coagulation-flocculation）7膠體顆粒的基本性質 水處理中常見膠體：粘土顆粒（對于d4m），大部分細菌（0.280nm），病毒（10300nm），蛋白質。 憎水性膠體，親水性膠體或介于兩者之間。 對憎水性膠體

3、，其穩(wěn)定性可用雙電層結構來說明。 對于親水性膠體，其穩(wěn)定性主要由于它所吸附的大 量水分子所構成的水殼來說明。 穩(wěn)定性：膠體顆粒在水中保持分散狀態(tài)的性質。8 混凝是廢水處理中最具代表意義的技術，混凝原理涉及界面與膠體科學的內(nèi)容，目前混凝研究仍處在瓶頸階段。 所謂的混凝四大機理：1.壓縮雙電層，2.吸附電中和，3.吸附架橋，4.沉淀網(wǎng)捕。其實對混凝科學的研究幫助不大。關鍵問題是混凝的定量性存在與否，定量性依據(jù)是什么的問題。1、混凝原理及藥物9膠團示意圖10電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核電位電位11顆粒能量圖12壓縮雙電層機理13聚合物的機理14鋁鹽絮凝的化學反應系列15pH值的影

4、響16鋁鹽的工作相圖17高分子物質的延伸現(xiàn)象182 水處理混凝劑一覽19最適藥劑量20藥劑的溶解和投加過程21混合是一種能量耗散，促成紊流是混合的要領。8.2. 混合的機理和設備混合有各種手段，衡量優(yōu)劣的是混和效率 混合在多相的廢水處理中是一個重要的單元操作，包括 （1）一種物質和另一種物質的完全混合。 （2）可互溶液體物質間的摻混。 （3）廢水的混凝（Coagulation & Flocculation) （4）廢水中懸浮體的持續(xù)維持 （5）熱的傳遞 混合可分為（1）持續(xù)性快速混合（小于30秒） （2）持續(xù)性慢速混合（大于30秒） （3）間歇式混合22化學混凝的設備混凝劑的配制和投加設備；混

5、合設備；反應設備；分離設備23快速混合的技術設備24兩種方式的混合攪拌25水中顆粒物的運動方式26漿板式機械混合池27各種形式的漿片28 穿孔板式混合29渦流式混合30水泵攪拌系統(tǒng)31反應設備反應設備中，攪拌強度沿水流方向應逐漸減小。思考：這樣做的目的是什么？反應設備主要設計參數(shù)是：攪拌強度：用速度梯度G表示。攪拌時間：t32速度梯度G速度梯度：指由于攪拌在垂直水流方向上引起的速度差。垂直水流距離攪拌需要的功率動力粘度系數(shù)Gt值間接表示整個反應時間內(nèi)顆粒碰撞的總次數(shù)，可以用來控制反應效果。（104105）GtC也可以應用，C為膠體濃度。（100左右）33水平軸機械反應池34 垂直軸機械反應池3

6、536全自動加藥工藝流程37成套自動加藥設備38自動加藥設備39 水射器投藥40加藥單元廠房內(nèi)部41加藥計量泵房42礬花結構的局部示意43助凝劑概念 助凝劑指用于混凝劑共同（在前、在后、同時）使用時，可促進水的混凝過程的化學藥劑.其主要作用有： 1.調整水的pH值，例如投加酸堿，對天然水常用的是石灰，使混凝劑處在最佳pH值范圍內(nèi)。 2.增大礬花的粒度，重度和結實度。 3.氧化作用。44 影響混凝的主要因素 內(nèi)部因素： 1.原水的水質和水溫 2.混凝劑種類和投量 3.pH值 4.離子強度 外部因素： 1.藥劑的配制和投放 2.混合、反應、分離和輸送45混凝實驗的一般步驟 巨量的燒杯實驗 1.原水

7、調查（特別是目標物質的選定，電導率） 2.原水的初試（試管實驗）， 3.專項分析，確定跟蹤和表征指標，電導率和吸光度很有作用。 4.選擇幾種方案，比較幾種藥物 5.對目標藥劑進行化學計量方面的實驗，確定最佳投量，比例關系，操作條件等。 6.進行機理的探討和研究（普遍欠缺）。 7.進行混合等工程學方面的參數(shù)實驗。468.3 中和法47酸堿廢水的產(chǎn)生和處置方法酸和堿是常用的工業(yè)原料。而酸堿廢水對排水管網(wǎng)有腐蝕危害，所以必須對其進行處理。酸性廢水的處置方法大致可以用以下兩種：投加法過濾法48投加法如果中和劑能制成溶液或漿料，可以將其直接投入中和池進行中和反應。投加法的藥劑工業(yè)上主要是:石灰：熟石灰C

8、a(OH)2），制成乳液，濃度10左右；電石渣：電石CaC、Ca(OH)2；石灰石：CaCO3；有時也用苛性鈉（NaOH）和碳酸鈉（Na(OH)2）。49投加方式50酸堿廢水自動中和處理設備 51冷軋廠酸堿廢水 52酸堿廢水中和系統(tǒng) 53酸堿中和系統(tǒng)54過濾法用石灰石、白云石作為中和劑時，常將其制成粗粒狀，作為濾料，采用過濾法處理酸性廢水。以石灰石為濾料時，廢水硫酸濃度一般不超過1-2g/L。如果硫酸濃度過高，可以用回流水稀釋。55升流式膨脹濾池當粒料粒經(jīng)較?。?mm）時，廢水上升濾速應在5070m/h，這樣濾床膨脹，粒料互相摩擦有助于防止結殼。56煙氣中和堿性廢水煙氣中含有CO2和少量的SO

9、2、H2S，可以中和堿性廢水。同時，該工藝其實也是煙氣脫硫的方法之一。廢氣和堿性廢水都得到一定凈化和調節(jié)。不過出水一般含有硫化物，而且色度顯著增加、含氧量較低，仍需進一步處理方可排出。578.4 氧化還原法1、氧化法廢水處理中常用的氧化劑是：氯和臭氧。臭氧的制備：目前臭氧制備方法有：無聲放電法、放射法、紫外線輻射法、等離子射流法和電解法等。水處理中常用的是無聲放電法。581、氧化法電鍍廢水(氰根)的氧化處理:加堿，pH大于10，加氯（質量濃度比CN-:Cl2=1:2.7）pH調到8.5，再加氯，質量濃度比CN-:Cl2=1:4.1計算氯量，再過量10%，反應1小時以上。592 高級氧化技術種類

10、繁多，包括臭氧氧化、過氧化氫、二氧化氯、濕式氧化、超臨界水氧化、光催化氧化等等。1987年，Glaze等人提出：以羥基自由基（OH）作為主要氧化劑的技術，稱為高級氧化技術（Advanced Oxidation Processes 即AOPs）特點：氧化性強；反應速度快提高生物可降解性。60過氧化氫氧化法過氧化氫是淡藍色粘稠液體，熔點-0.43，物理性質和水相似，是一種弱酸，稀釋水溶液呈中性，屬于強氧化劑，反應迅速。不會給反應溶液帶來雜質。Fenton試劑：亞鐵離子和過氧化氫的組合。產(chǎn)生羥基自由基，具有高氧化性，其氧化還原電位高于臭氧。類Fenton試劑：在Fenton工藝基礎上，與其他工藝相結

11、合的方式，如電-Fenon、光-Fenton等等。過氧化氫單獨氧化。在水處理中的應用61濕式氧化法濕式氧化法（Wet Air Oxidation簡稱WAO ）是在高溫、高壓下，利用氧化劑將廢水中的有機物轉化為二氧化碳和水，從而達到去除污染物的目的。與常規(guī)方法相比，具有適用范圍廣、處理效率高、無二次污染、氧化速度快、可回收能量及有用物料等特點。存在的缺點主要有：1 高溫高壓條件下進行，中間產(chǎn)物有有機酸類，對設備要求較高。2 由于反應高溫，對大量廢水不經(jīng)濟。3 某些有機物，如多氯聯(lián)苯、小分子羧酸取出效果不理想。4 濕式氧化可能會產(chǎn)生毒性更強的中間產(chǎn)物。62濕式氧化法反應機理自由基鏈反應反應階段63光化學氧化TiO2光催化的方法又稱為納米光催化氧化法。此工藝采用半導體金屬氧化物為催化