水污染控制工程污水的化學(xué)處理

水污染控制工程污水的化學(xué)處理第一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三§8.1廢水的混凝第二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三混凝（絮凝）的基本概念混凝（絮凝）：通過向污水中加入化學(xué)藥劑，使廢水（污水）中的膠體顆粒或其他物質(zhì)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。第三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三混凝一級水處理流程第四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三水果、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7000~120004080~69602UASB出水1400~1800612~6963二沉池出水140~22025~284混凝沉淀池出水84~13225~285標(biāo)準(zhǔn)值≤150≤30第五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三廢紙脫墨廢水處理技術(shù)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到車間項目原水格柵絮凝氣浮總出水排放要求COD(mg/l)18001620<350<350≤350COD去除率10%78.4%>80.6%BOD5(mg/l)800720<120<120≤120BOD5去除率10%83.3％>85%第六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三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(zhì)——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(jié)成絮體——絮凝（flocculation）混凝（coagulation-flocculation）第七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三膠體顆粒的基本性質(zhì)①水處理中常見膠體：粘土顆粒（對于d<4μm），大部分細菌（0.2~80nm），病毒（10~300nm），蛋白質(zhì)。③憎水性膠體，親水性膠體或介于兩者之間。④對憎水性膠體，其穩(wěn)定性可用雙電層結(jié)構(gòu)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(gòu)成的水殼來說明。②穩(wěn)定性：膠體顆粒在水中保持分散狀態(tài)的性質(zhì)。第八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三混凝是廢水處理中最具代表意義的技術(shù)，混凝原理涉及界面與膠體科學(xué)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(xué)的研究幫助不大。關(guān)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、混凝原理及藥物第九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三膠團示意圖第十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核ζ電位Ψ電位第十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三顆粒能量圖第十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三壓縮雙電層機理第十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三聚合物的機理第十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三鋁鹽絮凝的化學(xué)反應(yīng)系列第十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三pH值的影響第十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三鋁鹽的工作相圖第十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三高分子物質(zhì)的延伸現(xiàn)象第十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三2水處理混凝劑一覽第十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三最適藥劑量第二十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三藥劑的溶解和投加過程第二十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三

混合是一種能量耗散，促成紊流是混合的要領(lǐng)。§8.2.混合的機理和設(shè)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(zhì)和另一種物質(zhì)的完全混合。（2）可互溶液體物質(zhì)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）間歇式混合第二十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三化學(xué)混凝的設(shè)備混凝劑的配制和投加設(shè)備；混合設(shè)備；反應(yīng)設(shè)備；分離設(shè)備第二十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三快速混合的技術(shù)設(shè)備第二十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三兩種方式的混合攪拌第二十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三水中顆粒物的運動方式第二十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三漿板式機械混合池第二十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三各種形式的漿片第二十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三穿孔板式混合第二十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三渦流式混合第三十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三水泵攪拌系統(tǒng)第三十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三反應(yīng)設(shè)備反應(yīng)設(shè)備中，攪拌強度沿水流方向應(yīng)逐漸減小。思考：這樣做的目的是什么？反應(yīng)設(shè)備主要設(shè)計參數(shù)是：攪拌強度：用速度梯度G表示。攪拌時間：t第三十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三速度梯度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(yīng)時間內(nèi)顆粒碰撞的總次數(shù)，可以用來控制反應(yīng)效果。（104－105）GtC也可以應(yīng)用，C為膠體濃度。（100左右）第三十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三水平軸機械反應(yīng)池第三十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三垂直軸機械反應(yīng)池第三十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三第三十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三全自動加藥工藝流程第三十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三成套自動加藥設(shè)備第三十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三自動加藥設(shè)備第三十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三水射器投藥第四十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三加藥單元廠房內(nèi)部第四十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三加藥計量泵房第四十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三礬花結(jié)構(gòu)的局部示意第四十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三助凝劑概念

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(xué)藥劑.其主要作用有：

1.調(diào)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(jié)實度。3.氧化作用。第四十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三影響混凝的主要因素

內(nèi)部因素：

1.原水的水質(zhì)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(yīng)、分離和輸送第四十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三混凝實驗的一般步驟巨量的燒杯實驗

1.原水調(diào)查（特別是目標(biāo)物質(zhì)的選定，電導(dǎo)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(biāo)，電導(dǎo)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(biāo)藥劑進行化學(xué)計量方面的實驗，確定最佳投量，比例關(guān)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(xué)方面的參數(shù)實驗。第四十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三§8.3中和法第四十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三酸堿廢水的產(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：投加法過濾法第四十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三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(yīng)。投加法的藥劑工業(yè)上主要是:石灰：熟石灰Ca(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）。第四十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三投加方式第五十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三酸堿廢水自動中和處理設(shè)備第五十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三冷軋廠酸堿廢水第五十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三酸堿廢水中和系統(tǒng)第五十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三酸堿中和系統(tǒng)第五十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三過濾法用石灰石、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。第五十五頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三升流式膨脹濾池當(dāng)粒料粒經(jīng)較?。?lt;3mm）時，廢水上升濾速應(yīng)在50－70m/h，這樣濾床膨脹，粒料互相摩擦有助于防止結(jié)殼。第五十六頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三煙氣中和堿性廢水煙氣中含有CO2和少量的SO2、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(diào)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。第五十七頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三§8.4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。第五十八頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三1、氧化法電鍍廢水(氰根)的氧化處理:加堿，pH大于10，加氯（質(zhì)量濃度比CN-:Cl2=1:2.7）pH調(diào)到8.5，再加氯，質(zhì)量濃度比CN-:Cl2=1:4.1計算氯量，再過量10%，反應(yīng)1小時以上。第五十九頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三2高級氧化技術(shù)種類繁多，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(shù)，稱為高級氧化技術(shù)（AdvancedOxidationProcesses即AOPs）特點：氧化性強；反應(yīng)速度快提高生物可降解性。第六十頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三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(zhì)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(yīng)迅速。不會給反應(yīng)溶液帶來雜質(zhì)。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(chǔ)上，與其他工藝相結(jié)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(yīng)用第六十一頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三濕式氧化法濕式氧化法（WetAirOxidation簡稱WAO）是在高溫、高壓下，利用氧化劑將廢水中的有機物轉(zhuǎn)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(shè)備要求較高。2由于反應(yīng)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。第六十二頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三濕式氧化法反應(yīng)機理自由基鏈反應(yīng)反應(yīng)階段第六十三頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三光化學(xué)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(dǎo)體金屬氧化物為催化劑，用氧氣作為氧化劑。經(jīng)過反復(fù)的實驗，大多數(shù)金屬氧化物都不適合，只有TiO2具有良好的反應(yīng)特性。

第六十四頁，共六十八頁，編輯于2023年，星期三氧化鈦光催化劑屬n型半導(dǎo)體，當(dāng)它接受紫外線(400nm)時，形成電子(Electron)及電子束(ElectronHole)，生成有強烈氧化作用的-OH及O2-，這兩種物質(zhì)把有機化合物進行氧化分解，使之變成水(H2O)及二氧化碳(CO2)。