污水的化學(xué)處理

關(guān)于污水的化學(xué)處理第1頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五5.1概述

中和法是利用堿性藥劑或酸性藥劑將廢水從酸性或堿性調(diào)整到中性附近的一類處理方法。在工業(yè)廢水處理中，中和處理既可以作為主要的處理單元，也可以作為預(yù)處理。酸性廢水的成分包括：無機(jī)酸：硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、磷酸等有機(jī)酸：醋酸、甲酸、檸檬酸等金屬鹽。堿性廢水的成分：苛性鈉、碳酸鈉、硫化鈉及胺類等。第2頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五5.1概述

不同酸(堿)含量工業(yè)廢水的處理方法：1、廢酸液和廢堿液酸含量大于5～10%的高濃度含酸廢水，常稱為廢酸液；堿含量大于3～5%的高濃度含堿廢水，常稱為廢堿液。對(duì)于這類廢酸液、廢堿液，一般應(yīng)因地制宜地加以回收和利用，例如，用蒸發(fā)濃縮法回收苛性鈉；用擴(kuò)散滲析法回收鋼鐵酸洗廢液中的硫酸等。2、酸性廢水和堿性廢水對(duì)于酸含量小于5～10%或堿含量小于3～5%的低濃度酸性廢水或堿性廢水，由于其中酸、堿含量低，回收價(jià)值不大，常采用中和法處理，使其達(dá)到排放要求。此外，還有一種與中和處理法相類似的處理操作，就是為了某種需要，將廢水的pH值調(diào)整到某一特定值(范圍)，這種處理操作叫pH調(diào)節(jié)。若將pH值由中性或酸性調(diào)至堿性，稱為堿化；若將pH值由中性或堿性調(diào)至酸性，稱為酸化。第3頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五5.2基本原理

第4頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五5.3酸性廢水的中和處理

一、藥劑中和法

二、過濾中和法

三、利用堿性廢水和廢渣的中和法

四、利用天然水體及土境中堿度的中和法

第5頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五一、藥劑中和法

藥劑中和法最常采用的堿性藥劑是石灰(CaO)，有時(shí)也選用苛性鈉、碳酸鈉、石灰石、白云石、電石渣等。選擇堿性藥劑時(shí)，不僅要考慮它本身的溶解性、反應(yīng)速度、成本、二次污染、使用方便等因素，而且還要考慮中和產(chǎn)物的性狀、數(shù)量及處理費(fèi)用等因素。當(dāng)投石灰進(jìn)行中和處理時(shí)，Ca(OH)2還有凝聚作用，因此對(duì)雜質(zhì)多、濃度高的酸性廢水尤其適宜。

第6頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五一、藥劑中和法

中和劑的投加量，可按實(shí)驗(yàn)繪制的中和曲線確定，也可根據(jù)水質(zhì)分析資料，按中和反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系確定。堿性藥劑用量Ga(kg／d)可按下式計(jì)算：

Q——廢水量，m3／d；Cl，C2——廢水酸的濃度和酸性鹽的濃度，kg／m3；a1，a2——中和每公斤酸和酸性鹽所需的堿性藥劑公斤數(shù)，即堿性藥劑比耗量kg／kg；K——考慮到反應(yīng)不均，部分堿性藥劑不能參加反應(yīng)的加大系數(shù)。如用石灰法中和硫酸時(shí)，取1.05～l.10(濕投)或1.4～1.5(干投)；中和硝酸和鹽酸時(shí)，取1.05；α——堿性藥劑的純度，%。

第7頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五一、藥劑中和法

中和產(chǎn)生的沉渣量(干基)G(kg／d)可按下式計(jì)算：Φ——消耗單位重量藥劑所生成的難溶鹽及金屬氫氧化物量，kg／kg；e——單位重量藥劑中雜質(zhì)含量，kg／kg；c——中和后溶于廢水中的鹽量，kg／m3；S——中和前廢水中懸浮物含量，kg／m3；d——中和后出水挾走的懸浮物含量，kg／m3。

投藥中和法的工藝過程主要包括：廢水的預(yù)處理；藥劑的制備與投配；混合與反應(yīng)；中和產(chǎn)物的分離；泥渣的處理與利用。廢水的預(yù)處理包括懸浮雜質(zhì)的澄清，水質(zhì)及水量的均和。前者可以減少投藥量，后者可以創(chuàng)造穩(wěn)定的處理?xiàng)l件。

第8頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五一、藥劑中和法

投加石灰有干法和濕法兩種方式。干投法設(shè)備簡(jiǎn)單，藥劑的制備與投配容易，但反應(yīng)緩慢，中和藥劑耗用量大(約為理論用量的1.4～１.5倍)。

石灰干投法示意圖第9頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五一、藥劑中和法

第10頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五

混合反應(yīng)池中和反應(yīng)較快，廢水與藥劑邊混合，邊中和，池中常設(shè)置隔板將其分成多室，以利混合反應(yīng)。反應(yīng)池的容積通常按5～20min的停留時(shí)間設(shè)計(jì)。第11頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五一、藥劑中和法

投藥中和法的優(yōu)點(diǎn)是可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水；廢水中容許有較多的懸浮雜質(zhì)，對(duì)水質(zhì)、水量的波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)；并且中和劑利用率高，中和過程容易調(diào)節(jié)。存在的缺點(diǎn)是勞動(dòng)條件差，藥劑配制及投加設(shè)備較多，基建投資大，泥渣多且脫水難。

第12頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五二、過濾中和法

酸性廢水流過堿性濾料時(shí)，可使廢水中和，這種中和方式叫過濾中和法。

主要的堿性濾料有三種：石灰石、大理石、白云石。前兩種的主要成分是CaCO3，后一種的主要成分是CaCO3·MgCO3。

濾料的選擇和中和產(chǎn)物的溶解度有密切的關(guān)系。各種酸在中和后形成的鹽具有不同的溶解度，其順序大致為：Ca(NO3)2、CaCl2＞MgSO4＞

CaSO4＞CaCO3、MgCO3。

第13頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五二、過濾中和法

濾料一般為30～50mm，硫酸允許濃度在1～1.2g／L

第14頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五二、過濾中和法

濾料粒徑小(0.5～3mm)，濾速高(66～70m／k)

，硫酸允許濃度可提高到2.2～2.3g／L

。第15頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五二、過濾中和法

直徑1m或更大，長(zhǎng)度約為直徑的6～7倍。滾筒轉(zhuǎn)速約每分鐘10轉(zhuǎn)。濾料的粒徑較大(達(dá)十幾毫米)，裝料體積約占轉(zhuǎn)筒體積的一半；這種裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)水的硫酸濃度可以超過允許濃度數(shù)倍，而濾料粒徑卻不必破碎得很小。其缺點(diǎn)是負(fù)荷率低、構(gòu)造復(fù)雜、動(dòng)力費(fèi)用較高、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音較大，同時(shí)對(duì)設(shè)備材料的耐蝕性能要求高。第16頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五三、利用堿性廢水和廢渣的中和法

在同時(shí)存在酸性廢水和堿性廢水的情況下，可以以廢治廢，互相中和。兩種廢水互相中和時(shí)，若堿性不足，應(yīng)補(bǔ)充藥劑；若堿量過剩，則應(yīng)補(bǔ)充酸中和堿。由于廢水的水量和濃度均難于保持穩(wěn)定，因此，應(yīng)設(shè)置均和池及混和反應(yīng)池(中和池)。如果混合水需要水泵提升，或者有相當(dāng)長(zhǎng)的出水溝管可資利用，也可不設(shè)混合反應(yīng)池。

利用堿性廢渣中和酸性廢水也有一定的實(shí)際意義。例如，軟水站石灰軟化法的廢渣中含有大量CaCO3、鍋爐灰中含有2～20％的CaO，利用它們處理酸性廢水，均能獲得一定的中和效果。

第17頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五四、利用天然水體及土境中堿度的中和法

天然水體及土壤中的重碳酸鹽可用來中和酸性廢水，如：Ca(HCO3)2+H2SO4＝CaSO4+2H2O+2CO2

利用土壤及天然水體中和酸性廢水，必須持慎重態(tài)度。允許排入水體的酸性廢水量，應(yīng)根據(jù)水體的中和能力來確定。在天然水體的pH值為7左右時(shí)，CO32-的量可忽略，只考慮一級(jí)解離平衡：(5℃)

則水體pH值為，

由于水體允許的pH界限值為6.5，則水體中游離CO2的極限濃度[H2CO3]或[CO2]可由下式求出：

則若已知天然水體中的[HCO3－]，并換算成相當(dāng)?shù)腃O2量A(mg／L)；游離CO2含量為B(mg／L)。設(shè)允許水中重碳酸鹽用于中和酸性廢水析出的CO2極限量為x(mg／L)，則：

(B+x)＝1.047(A-x)則于是就可進(jìn)一步算出尤許排入水體的酸性廢水量。

第18頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五5.4堿性廢水的中和處理

一、投酸中和法

投酸中和法處理堿性廢水時(shí)，常用的酸性中和藥劑有硫酸、鹽酸及壓縮二氧化碳。用CO2氣體中和堿性廢水時(shí)，為使氣液充分接觸反應(yīng)，常采用逆流接觸的反應(yīng)塔(CO2氣體從塔底吹入，以微小氣泡上升；而廢水從塔頂噴淋而下)。用CO2做中和劑的優(yōu)點(diǎn)在于：由于pH值不會(huì)低于6左右，因此不需要pH值控制裝置。

煙道氣中含有高達(dá)24％的CO2，有時(shí)還含有少量SO2及H2S，故可用來中和堿性廢水，其中和產(chǎn)物Na2CO3、Na2SO4、Na2S均為弱酸強(qiáng)堿鹽，具有一定的堿性，因此酸性物質(zhì)必須超量供應(yīng)。第19頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五第6章化學(xué)消毒法

6.1概述6.2氯消毒法6.3其它化學(xué)消毒法

第20頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五6.1概述

通過消毒劑或其它消毒手段，殺滅水中致病微生物的處理過程，稱為消毒。水中的致病微生物包括病毒、細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、腸道寄生蟲及其卵等。應(yīng)該注意到，消毒和滅菌是兩種不同的處理工藝，前者僅要求殺滅致病微生物，而后者則要求殺滅全部微生物。

消毒方法包括物理法和化學(xué)法兩大類。物理法有加熱、光照及超聲波等手段，但在廢水處理中很少應(yīng)用。屬于化學(xué)消毒法的消毒劑有多種氧化劑（氯、臭氧、溴、碘、高錳酸鉀等）、某些重金屬離子（銀、銅等）及陽離子型表面活性劑等，其中以氯消毒和臭氧消毒法應(yīng)用最多。第21頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五6.2氯消毒法

不同pH和水溫時(shí)水中HClO與ClO-的相對(duì)含量N--經(jīng)時(shí)間t后存活的微生物量；t--消毒時(shí)間；

氯胺的作用Cl2+H2O=HOCl+HCl；NH3+HOCl=NH2Cl+H2O；NH2Cl+HOCl=NHCl2+H2O；NHCl2+HOCl=NCl3+H2O

一、氯的消毒作用第22頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五6.2氯消毒法

二、投氯量及投氯點(diǎn)

第23頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五6.2氯消毒法

二、投氯量及投氯點(diǎn)對(duì)給水處理來說，若氨氮含量較低（小于0.3mg/L），通常投氯量超過折點(diǎn)B，維持一定游離余氯量，此即“折點(diǎn)氯化法”。若胺氮含量較高（大于0.5mg/L），投氯量控制在峰點(diǎn)A以前即可，這時(shí)的化合余氯量以足夠消毒。不同廢水的水質(zhì)和消毒要求差別很大，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定投氯量。一般城市污水沉淀后出水的投氯量約為6～24mg/L，二級(jí)生化處理出水約為3～9mg/L，二級(jí)生化加過濾處理之出水，約為1～5mg/L。氯與廢水應(yīng)充分混合，接觸時(shí)間約為1h（氯胺消毒為2h）。廢水經(jīng)加氯消毒后，1h后的余氯量應(yīng)不小于0.5mg/L。

第24頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五6.2氯消毒法

1—出氯孔；2—玻璃鐘罩；3—吸氯管；4—水射器；5，6—浮球；7—補(bǔ)充進(jìn)水管；8—溢流管；9—淺盤；10—旋流分離器加氯裝置第25頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五6.2氯消毒法

應(yīng)用加氯量為50mg/L，余氯2mg/L，消毒作用穩(wěn)定，同時(shí)可去除氨氮50%，懸浮物87%，溶解氧由2mg/L增加至7mg/L。第26頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五6.3其它化學(xué)消毒法

一、臭氧消毒

二、重金屬消毒法

三、二氧化氯消毒法四、其它鹵素消毒法

第27頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五6.3其它化學(xué)消毒法

一、臭氧消毒

1、臭氧消毒的特點(diǎn)臭氧是僅僅次于氟的強(qiáng)氧化劑，它有很強(qiáng)的消毒能力，除能殺死細(xì)菌外，對(duì)耐藥性較強(qiáng)的病毒、芽孢也有很強(qiáng)的殺滅能力；臭氧消毒基本上不受pH值和溫度的影響；臭氧易于分解，不產(chǎn)生永久性殘留；能同時(shí)除色、除臭、除味、降解各種有機(jī)毒物，不致產(chǎn)生而次污染。

2、臭氧消毒的投加量

臭氧消毒時(shí)，投加量一般為1～4mg/L。如同時(shí)氧化分解廢水中其它污染物，應(yīng)增大投加量。醫(yī)院污水消毒處理時(shí)，投量可高達(dá)20～50mg/L。3、決定臭氧消毒效果的主要因素剩余臭氧量和接觸時(shí)間為決定臭氧消毒效果的主要因素。如維持臭氧濃度0.4mg/L，接觸時(shí)間15min，可達(dá)到良好的消毒效果（包括病毒的殺滅）。4、臭氧消毒存在的主要問題基建投資大，制備臭氧的電消耗高；臭氧在水中不穩(wěn)定易分解，沒有持久的殺菌作用。

第28頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五6.3其它化學(xué)消毒法

二、重金屬消毒法銀離子能凝固微生物的蛋白質(zhì)，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，在很低的濃度（15μg/L）下，就具有顯著的消毒作用，但所需接觸時(shí)間很長(zhǎng)。由于成本很高，僅在廢水中含有銀離子的情況下，與其它廢水混合而起消毒作用；亦用于小水量的消毒。

銅離子特別適于殺滅藻類，作用迅速，效果良好，但其殺菌作用很弱。硫酸銅常用于湖泊、水庫或循環(huán)水的滅藻。三、二氧化氯消毒法

二氧化氯作為消毒劑，不與廢水中的氨氮、含氮有機(jī)物反應(yīng)，也不會(huì)產(chǎn)生有機(jī)氯化物。因此，特別適合于對(duì)含有酚和有臭味的廢水進(jìn)行消毒處理。

在給水處理中，當(dāng)單純用于消毒時(shí)，其投加量約0.1～1.5mg/L；同時(shí)兼做除臭時(shí)，投加量約0.6～1.5mg/L。投藥量必須保證管網(wǎng)末端有0.05mg/L的余量。第29頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五6.3其它化學(xué)消毒法

四、其它鹵素消毒法

除氯以外，鹵素中的溴和碘、鹵素互化物（氯化溴、氯化碘、溴化碘）、鹵素混合物等均有消毒作用。鹵素與氨生成鹵胺。溴胺的消毒作用接近于游離氯和游離溴，因此不需采用折點(diǎn)消毒法。如對(duì)于PollioⅡ病毒，在氨氮濃度10ppm、pH值7.5、溫度25℃的條件下，采用BrCl消毒，僅需5min就能將其全部殺死，而用同濃度的Cl2時(shí)，60min尚難達(dá)到相同效果。

碘化消毒還有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，就是碘元素可從某些片劑中釋放出來，緩慢而持久地發(fā)揮消毒作用。溴和碘作用強(qiáng)且消失快，排放水體的安全度高，消毒后不必進(jìn)行脫除處理。溴、碘消毒的主要問題是成本高（氯、溴、碘的成本比約為1：3：40）因而在實(shí)用上尚受限制。

利用KI或Br的協(xié)同效應(yīng)，可強(qiáng)化氯的消毒效果，降低投氯量。例如，某城市污水深度處理出水，投加氯4mg/L和碘化鉀0.04mg/L（或溴化鉀0.1mg/L），可達(dá)到與常規(guī)加氯10mg/L相同的消毒效果。這不僅減輕了大量投氯對(duì)管道、設(shè)備的腐蝕，而且節(jié)約藥劑費(fèi)45%左右。第30頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五第7章氧化還原法

7.1基本原理7.2藥劑氧化法一、空氣(及純氫)氧化法二、臭氧氧化法三、高錳酸鹽氧化法四、光輻射或放射性輻射強(qiáng)化氧化過程7.3藥劑還原法一、還原法去除六價(jià)鉻二、還原法除汞(Ⅱ)

第31頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五7.1基本原理

通過藥劑與污染物的氧化還原反應(yīng)，把廢水中有毒害的污染物轉(zhuǎn)化為無毒或微毒物質(zhì)的處理方法稱為氧化還原法。與生物氧化法相比，化學(xué)氧化還原法需較高的運(yùn)行費(fèi)用。因此目前僅用于飲用水處理、特種工業(yè)水處理、有毒工業(yè)廢水處理和以回用為目的的廢水深度處理等場(chǎng)合。選擇化學(xué)氧化還原法應(yīng)遵循以下原則：（1）處理效果好，反應(yīng)產(chǎn)物無毒無害，不需進(jìn)行二次處理；（2）處理費(fèi)用合理，所需藥劑與材料易得；（3）操作特性好，在常溫和較寬的pH范圍內(nèi)具有較快的反應(yīng)速度；（4）與前后處理工序的目標(biāo)一致，搭配方便。

第32頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五7.1基本原理

有機(jī)物氧化為簡(jiǎn)單無機(jī)物是逐步完成的，這個(gè)過程稱為有機(jī)物的降解。甲烷的降解大致經(jīng)歷下列步驟：各類有機(jī)物的可氧化性是不同的。易于氧化的有機(jī)物：酚類、醛類、芳胺類和硫醇、硫醚等；較難氧化的有機(jī)物：醇類、酸類、酯類、烷基取代的芳烴化合物、硝基取代的芳烴化合物、不飽和烴類、碳水化合物等；難以氧化的有機(jī)物：飽和烴類、鹵代烴類、合成高分子聚合物等廢水處理中最常采用的氧化劑是空氣、臭氧、氯氣、次氯酸鈉及漂白粉；常用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、硼氫化鈉及鐵屑等。在電解氧化還原法中，電解槽的陽極可作為氧化劑，陰極可作為還原劑。第33頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五7.1基本原理

一、反應(yīng)程度的控制對(duì)于水溶液中的氧化還原反應(yīng)，可以方便地用各電對(duì)的電極電勢(shì)來衡量其氧化性(或還原性)的強(qiáng)弱，估計(jì)反應(yīng)進(jìn)行的程度。氧化劑和還原劑的電極電勢(shì)差越大，反應(yīng)進(jìn)行得越完全。利用奈斯特公式可估算處理程度，即求出氧化還原反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)各有關(guān)物質(zhì)的殘余濃度。

例如，銅屑置換法處理含汞廢水有如下反應(yīng)：

Cu+Hg2+=Cu2++Hg當(dāng)反應(yīng)在室溫(25℃)達(dá)平衡時(shí)，相應(yīng)原電池兩電極的電極電勢(shì)相等：

由標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表查得：E0Cu2+/Cu

＝0.34V，E0Hg2+/Hg

＝0.86V，于是可求得[Cu2+]／[Hg2+]＝1017.5?？梢?，此反應(yīng)可進(jìn)行得十分完全，平衡時(shí)溶液中殘Hg2+極微。

第34頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五7.1基本原理

二、影響處理能力的動(dòng)力學(xué)因素

由于多數(shù)氧化還原反應(yīng)速度很慢，因此，在用氧化還原法處理廢水時(shí)，影響水溶液中氧化還原反應(yīng)速度的動(dòng)力因素對(duì)實(shí)際處理能力有更為重要的意義，這些因素包括：

(1)反應(yīng)劑和還原劑的本性。影響很大，其影響程度通常要由實(shí)驗(yàn)觀察或經(jīng)驗(yàn)來決定；

(2)反應(yīng)物的濃度。一般講，濃度升高，速度加快，其間定量關(guān)系與反應(yīng)機(jī)理有關(guān)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察來確定；

(3)溫度。一般講，溫度升高，速度加快，其間定量關(guān)系可由阿侖尼烏斯公式表示；

(4)催化劑及某些不純物的存在。近年來異相催化劑(如活性炭、粘土、金屬氧化物等)在水處理中的應(yīng)用受到重視；

(5)溶液的pH值。影響很大，其影響途徑有三：H+或OH-直接參與氧化還原反應(yīng)；OH-或H+為催化劑；溶液的pH值決定溶液中許多物質(zhì)的存在狀態(tài)及相對(duì)數(shù)量。第35頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五7.2藥劑氧化法

一、空氣(及純氧)氧化法濕式氧化法是利用高溫(200～300℃)、高壓(3～15MPa)強(qiáng)化空氣氧化過程，處理含大量有機(jī)物的污泥和高濃度有機(jī)廢水的一種方法。與一般方法相比，濕式氧化法具有適用范圍廣、處理里效率高、二次污染低、氧化速度快、裝置小、可回收能量等優(yōu)點(diǎn)。目前，濕式氧化法在國外已廣泛用于各類高濃度廢水及污泥處理，尤其是毒性大，難以用生化方法處理的農(nóng)藥廢水、染料廢水、制藥廢水、煤氣洗滌廢水、造紙廢水、合成纖維廢水及其他有機(jī)合成工業(yè)廢水的處理。

第36頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五一、空氣(及純氧)氧化法

空氣氧化法目前主要用于含硫(Ⅱ)廢水的處理。硫(Ⅱ)在廢水中以S2－、HS-、H2S的形式存在。在堿性溶液中，硫(Ⅱ)的還原性較強(qiáng)，且不會(huì)形成易揮發(fā)的硫化氫，空氣氧化效果較好。氧與硫化物的反應(yīng)在80～90℃下按如下反應(yīng)式進(jìn)行：第一步2HS－+2O2＝S2032－+H2O；2S2－+2O2+H2O＝S2O32－+2OH－；第二步S2O32－+2O2+2OH-＝2SO42－+H2O。在廢水處理中，接觸反應(yīng)時(shí)間約1.5h，第一步反應(yīng)幾乎進(jìn)行完全，而第二步反應(yīng)只能進(jìn)行約10%。綜合這兩者，氧化lkg硫(Ⅱ)總共約需1.1kg氧，約相當(dāng)于4m3空氣。第37頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五一、空氣(及純氧)氧化法

空氣氧化脫硫工藝可在各種密封塔體(空塔、篩板塔、填料塔等)中進(jìn)行。右圖為某煉油廠廢水的氧化脫硫裝置。氧化脫硫塔分四段，段高3m；廢水在塔內(nèi)的停留時(shí)間為1.5～2.5h，空氣用量為理論用量的2～3倍，氣水體積比不小于15。為加速反應(yīng)，塔內(nèi)反應(yīng)溫度采用80～90℃，脫硫效率達(dá)98.3%。據(jù)試驗(yàn)，若溫度為64℃脫硫效率為94.3%。

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臭氧的制備方法

由于臭氧是不穩(wěn)定的，因此通常多在現(xiàn)場(chǎng)制備。制備臭氧的方法有電解法、化學(xué)法、高能射線輻射法和無聲放電法等。目前工業(yè)上幾乎都用干燥空氣或氧氣經(jīng)無聲放電來制取臭氧。

在電子的轟擊下，發(fā)生如下反應(yīng)：O2+e＝O+O+e；O2+O＝O3；O+O+O＝O3；O3+e＝O2+O+e；O3+O＝2O2

在上列反應(yīng)中，既有O3的生成，又有O3的分解，因而無聲放電法得到的是臭氧僅為l～3%(重量)的混合氣體，通常叫做臭氧化氣。第39頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五二、臭氧氧化法

影響臭氧產(chǎn)率的因素

影響臭氧產(chǎn)率的因素很多，包括：溫度、原料氣中水分與O2含量、氣體流速、施加的電壓、電流頻率及臭氧發(fā)生器的構(gòu)造型式等。（1）溫度升溫雖有利于O2分子鍵的斷裂，但亦促使O3的熱分解，故要冷卻發(fā)生部件，并采用較高的氣流速度，以減少臭氧在發(fā)生器內(nèi)的熱分解。（2）原料氣中水分氣體中的水分阻礙臭氧的產(chǎn)生，促進(jìn)其分解，因此原料氣必須充分干燥。（3）原料氣中O2含量

O2含量高，產(chǎn)生的臭氧濃度大，因此，最好采用純氧或富氧空氣作原料。（4）電流頻率電流頻率增高，所制取臭氧濃度與產(chǎn)率均能提高。第40頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五二、臭氧氧化法

臭氧發(fā)生器

工業(yè)生產(chǎn)中常用的臭氧發(fā)生器，按電極的構(gòu)造不同，可以分為兩大類：(1)管式臭氧發(fā)生器；(2)板式臭氧發(fā)生器。

第41頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五二、臭氧氧化法

混合反應(yīng)器

影響臭氧氧化法處理效果的主要因素除污染物的性質(zhì)、濃度、臭氧投加量、溶液pH值、溫度、反應(yīng)時(shí)間外，氣態(tài)藥劑O3的投加方式亦很重要。O3的投加通常在混合反應(yīng)器中進(jìn)行。設(shè)計(jì)混合反應(yīng)器時(shí)要考慮臭氧分子在水中的擴(kuò)散速度和與污染物的反應(yīng)速度。（1）當(dāng)擴(kuò)散速度較大，而反應(yīng)速度為整個(gè)臭氧化過程的速度控制步驟時(shí)，混合接觸器的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)有利于反應(yīng)的充分進(jìn)行。屬于這一類的污染物有烷基苯磺酸鈉、焦油、COD、BOD、污泥、氨氮等，反應(yīng)器可采用微孔擴(kuò)散板式鼓泡塔。（2）當(dāng)反應(yīng)速度較大、擴(kuò)散速度為整個(gè)臭氧化過程的速度控制步驟時(shí)，結(jié)構(gòu)型式應(yīng)有利于臭氧的加速擴(kuò)散。屬于這一類的污染物有鐵(Ⅱ)、錳(Ⅱ)、氰、酚、親水性染料、細(xì)菌等，可采用噴射器做為反應(yīng)器。

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混合反應(yīng)器的形式第43頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五二、臭氧氧化法

臭氧氧化法在水處理中的應(yīng)用

由于臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，可分解一般氧化劑難于破壞的有機(jī)物，而且反應(yīng)完全，速度快；出水無嗅無味，不產(chǎn)生污泥；原料(空氣)來源廣，因此臭氧氧化法在水處理中是很有前途的。目前，由于制備臭氧的電能消耗較大，臭氧的投加與接觸系統(tǒng)效率低，使其在廢水處理中的應(yīng)用受到限制，主要用于低濃度、難氧化的有機(jī)廢水的處理和消毒殺菌。例1對(duì)印染廢水的處理，采用生化法脫色效率較低(僅為40～50%)，而采用臭氧氧化法(有時(shí)還與混凝、活性炭吸附結(jié)合)，脫色率可達(dá)90～99%，一般O3投量為40～60mg／L，接觸反應(yīng)時(shí)間為10～30min。例2某煉油廠廢水，經(jīng)脫硫、浮選和曝氣處理后，采用O3進(jìn)行深度處理，O3投量為50mg/L，接觸反應(yīng)時(shí)間10min，處理效果顯著（見下表）。

酚（mg／L）油（mg／L）硫化物（mg／L）色度（度）O3處理前0.1~0.35~100.058~12O3處理后≤0.01≤0.3≤0.022~4第44頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五三、高錳酸鹽氧化法

高錳醒鹽氧化法的優(yōu)點(diǎn)是出水沒有異味；氧化藥劑(干態(tài)或濕態(tài))易于投配和監(jiān)測(cè)，并易于利用原有水處理設(shè)備(如凝聚沉淀設(shè)備，過濾設(shè)備)；反應(yīng)所生成的二氧化錳將利于凝聚沉淀的進(jìn)行(特別是對(duì)于低濁度廢水的處理)。最常用的高錳酸鹽是KMnO4。在廢水處理中，高錳酸鹽氧化法正研究應(yīng)用于去除酚、H2S、CN－等；而在給水處理中，可用于消滅藻類、除臭、除味、除鐵(Ⅱ)、除錳(Ⅱ)等。高錳醒鹽氧化法的缺點(diǎn)是成本高和尚缺乏廢水處理的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。將此法與其它處理方法(如空氣曝氣、活性炭吸附等)配合使用，可使處理效率提高，成本下降。第45頁，共49頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)23分，星期五四、光輻射或放射性輻射強(qiáng)化氧化過程

紫外線、放射線(α、β、X射線等)等可強(qiáng)化廢水的氧化過程，使氧化效率提高。射線輻照下氧化反應(yīng)的產(chǎn)物及效率取決于被處理物質(zhì)的種類和輻照條件(射線種類、輻照強(qiáng)度等)。

射線強(qiáng)化處理過程，目前多處于試驗(yàn)研究階段，茲舉例如下：

(1)用紫外線強(qiáng)化氯的氧化過程

在投氯的有機(jī)廢水中，用紫外光進(jìn)行照