污水的化學處理1知識分享

1、污水的化學處理15.1 5.1 概述概述不同酸不同酸( (堿堿) )含量工業(yè)廢水的處理方法：含量工業(yè)廢水的處理方法：1 1、廢酸液和廢堿液、廢酸液和廢堿液 酸含量大于酸含量大于5 510%10%的高濃度含酸廢水，常稱為的高濃度含酸廢水，常稱為廢酸液廢酸液；堿含量大于；堿含量大于3 35%5%的高濃度含堿廢水，常稱為的高濃度含堿廢水，常稱為廢堿液廢堿液。 對于這類廢酸液、廢堿液，一般應因地制宜地加以回收和利用，例對于這類廢酸液、廢堿液，一般應因地制宜地加以回收和利用，例如，用如，用蒸發(fā)濃縮法蒸發(fā)濃縮法回收苛性鈉；用回收苛性鈉；用擴散滲析法擴散滲析法回收鋼鐵酸洗廢液中的硫回收鋼鐵酸洗廢液中的硫酸等

2、。酸等。2 2、酸性廢水和堿性廢水、酸性廢水和堿性廢水 對于酸含量小于對于酸含量小于5 510%10%或堿含量小于或堿含量小于3 35%5%的低濃度的低濃度酸性廢水或堿酸性廢水或堿性廢水性廢水，由于其中酸、堿含量低，回收價值不大，常采用，由于其中酸、堿含量低，回收價值不大，常采用中和法中和法處理，處理，使其達到排放要求。使其達到排放要求。 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，將廢水的要，將廢水的pHpH值調(diào)整到某一特定值值調(diào)整到某一特定值( (范圍范圍) )，這種處理操作叫，這種處理操作叫pHpH調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)。若將

3、若將pHpH值由中性或酸性調(diào)至堿性，稱為值由中性或酸性調(diào)至堿性，稱為堿化堿化；若將；若將pHpH值由中性或堿性調(diào)值由中性或堿性調(diào)至酸性，稱為至酸性，稱為酸化酸化。5.2 5.2 基本原理基本原理5.3 5.3 酸性廢水的中和處理酸性廢水的中和處理一、藥劑中和法藥劑中和法 二、過濾中和法二、過濾中和法 三、利用堿性廢水和廢渣的中和法三、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四、利用天然水體及土境中堿度的中和法一、藥劑中和法藥劑中和法 藥劑中和法最常采用的堿性藥劑是藥劑中和法最常采用的堿性藥劑是石灰石灰(CaO)，有時也選，有時也選用用苛性鈉、碳酸鈉、石灰石、白云石、電石

4、渣苛性鈉、碳酸鈉、石灰石、白云石、電石渣等。選擇堿性等。選擇堿性藥劑時，不僅要考慮它本身的溶解性、反應速度、成本、二藥劑時，不僅要考慮它本身的溶解性、反應速度、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、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)量及處理費用等因素。數(shù)量及處理費用等因素。當投石灰進行中和處理時，當投石灰進行中和處理時，Ca(OH)2還有凝聚作用還有凝聚作用，因此，因此對雜質(zhì)多、濃度高的酸性廢水尤其適宜。對雜質(zhì)多、濃度高的酸性廢水尤其適宜。 一、藥劑中和法藥劑中和法 中和劑的投加量中和劑的投加量，可按實驗繪制的中和曲線確定，也可根據(jù)水，可按實驗繪制的中

5、和曲線確定，也可根據(jù)水質(zhì)分析資料，按中和反應的化學計量關(guān)系確定。質(zhì)分析資料，按中和反應的化學計量關(guān)系確定。堿性藥劑用量堿性藥劑用量Ga(kgGa(kgd)d)可按下式計算可按下式計算 ： )(2211acacKQGa Q廢水量，廢水量，m3d；C Cl l， C C2 2 廢水酸的濃度和酸性鹽的濃度，廢水酸的濃度和酸性鹽的濃度，kgkgm m3 3； a a1 1 ，a a2 2 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)，即堿性藥劑比耗量比耗量kgkgkgkg；K K考慮到反應不均，部分堿性藥劑不能參加反應的加大系數(shù)。如用考慮到反應不均，部分

6、堿性藥劑不能參加反應的加大系數(shù)。如用石灰法中和硫酸時，取石灰法中和硫酸時，取1.051.05l.10(l.10(濕投濕投) )或或1.41.41.5(1.5(干投干投) )；中和硝酸；中和硝酸和鹽酸時，取和鹽酸時，取1.051.05； 堿性藥劑的純度，堿性藥劑的純度，% %。 一、藥劑中和法藥劑中和法 中和產(chǎn)生的沉渣量中和產(chǎn)生的沉渣量(干基干基)G(kgd)可按下式計算可按下式計算 ：)()(dcSQeGGa 消耗單位重量藥劑所生成的難溶鹽及金屬氫氧化物量，消耗單位重量藥劑所生成的難溶鹽及金屬氫氧化物量，kgkg；e單位重量藥劑中雜質(zhì)含量，單位重量藥劑中雜質(zhì)含量，kgkg；c中和后溶于廢水中的

7、鹽量，中和后溶于廢水中的鹽量， kgm3；S中和前廢水中懸浮物含量，中和前廢水中懸浮物含量，kgm3；d中和后出水挾走的懸浮物含量，中和后出水挾走的懸浮物含量，kgm3。 投藥中和法的工藝過程投藥中和法的工藝過程主要包括：主要包括：廢水的預處理；藥劑的制備與廢水的預處理；藥劑的制備與投配；混合與反應；中和產(chǎn)物的分離；泥渣的處理與利用投配；混合與反應；中和產(chǎn)物的分離；泥渣的處理與利用。廢水的預。廢水的預處理包括懸浮雜質(zhì)的澄清，水質(zhì)及水量的均和。前者可以減少投藥量，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)定的處理條件。后者可以創(chuàng)造穩(wěn)定的處理條件。 一、藥劑中和法

8、藥劑中和法 投加石灰有投加石灰有干法干法和和濕法濕法兩種方式。干投法設備簡單，藥劑的制備與投兩種方式。干投法設備簡單，藥劑的制備與投配容易，但反應緩慢，中和藥劑耗用量大配容易，但反應緩慢，中和藥劑耗用量大(約為理論用量的約為理論用量的1.4.5倍倍)。 石灰干投法示意圖石灰干投法示意圖一、藥劑中和法藥劑中和法 混合反應池混合反應池 中和反應較快，廢水與藥劑邊混合，邊中和，池中常設置隔板將中和反應較快，廢水與藥劑邊混合，邊中和，池中常設置隔板將其分成多室，以利混合反應。反應池的容積通常按其分成多室，以利混合反應。反應池的容積通常按520min的停留時間設計。的停留時間設計。一、藥劑中和法藥劑中和

9、法 投藥中和法的優(yōu)點是可處理任何濃度、任何性質(zhì)投藥中和法的優(yōu)點是可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水；廢水中容許有較多的懸浮雜質(zhì)，對水質(zhì)、的酸性廢水；廢水中容許有較多的懸浮雜質(zhì)，對水質(zhì)、水量的波動適應性強；并且中和劑利用率高，中和過水量的波動適應性強；并且中和劑利用率高，中和過程容易調(diào)節(jié)。存在的缺點是勞動條件差，藥劑配制及程容易調(diào)節(jié)。存在的缺點是勞動條件差，藥劑配制及投加設備較多，基建投資大，泥渣多且脫水難。投加設備較多，基建投資大，泥渣多且脫水難。 二、過濾中和法二、過濾中和法 酸性廢水流過堿性濾料時，可使廢水中和，這種中和方式叫酸性廢水流過堿性濾料時，可使廢水中和，這種中和方式叫過濾過濾中和

10、法中和法。主要的主要的堿性濾料堿性濾料有三種：石灰石、大理石、白云石。前兩種的主有三種：石灰石、大理石、白云石。前兩種的主要成分是要成分是CaCO3，后一種的主要成分是，后一種的主要成分是CaCO3MgCO3。 濾料的選擇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：形成的鹽具有不同的溶解度，其順序大致為：Ca(NO3)2、CaCl2MgSO4 CaSO4CaCO3、MgCO3。 二、過濾中和法二、過濾中和法濾料一般為濾料一般為30 30 5050mm，硫酸允許濃度在硫酸允許濃度在11.2gL 二、

11、過濾中和法二、過濾中和法濾料粒徑小濾料粒徑小(0.53mm)，濾速高濾速高(6670mk) ，硫酸允許濃度可提高到硫酸允許濃度可提高到2.22.3gL 。二、過濾中和法二、過濾中和法直徑直徑1m或更大，長度約為直或更大，長度約為直徑的徑的67倍。滾筒轉(zhuǎn)速約每分鐘倍。滾筒轉(zhuǎn)速約每分鐘10轉(zhuǎn)。濾料的粒徑較大轉(zhuǎn)。濾料的粒徑較大(達十幾毫達十幾毫米米)，裝料體積約占轉(zhuǎn)筒體積的一，裝料體積約占轉(zhuǎn)筒體積的一半；半；這種裝置的最大優(yōu)點是這種裝置的最大優(yōu)點是進水進水的硫酸濃度可以超過允許濃度數(shù)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倍，而濾料粒徑卻不必破碎得很小小。其缺點是。其缺點是負荷率低、

12、構(gòu)造復負荷率低、構(gòu)造復雜、動力費用較高、運轉(zhuǎn)時噪音雜、動力費用較高、運轉(zhuǎn)時噪音較大較大，同時對設備材料的耐蝕性，同時對設備材料的耐蝕性能要求高。能要求高。三、利用堿性廢水和廢渣的中和法三、利用堿性廢水和廢渣的中和法在同時存在酸性廢水和堿性廢水的情況下，可以以廢治廢，互相在同時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。中和。 兩種廢水互相中和時，若堿性不足，應補充藥劑；若堿量過兩種廢水互相中和時，若堿性不足，應補充藥劑；若堿量過剩，則應補充酸中和堿。由于廢水的水量和濃度均難于保持穩(wěn)定，剩，則應補充酸中和堿。由于廢水的水量和濃度均難于保持穩(wěn)定，因此，應設置均和池及混和反應池因此，應設

13、置均和池及混和反應池(中和池中和池)。如果混合水需要水泵。如果混合水需要水泵提升，或者有相當長的出水溝管可資利用，也可不設混合反應池。提升，或者有相當長的出水溝管可資利用，也可不設混合反應池。利用堿性廢渣中和酸性廢水也有一定的實際意義。例如，軟水利用堿性廢渣中和酸性廢水也有一定的實際意義。例如，軟水站石灰軟化法的廢渣中含有大量站石灰軟化法的廢渣中含有大量CaCO3、鍋爐灰中含有、鍋爐灰中含有220的的CaO，利用它們處理酸性廢水，均能獲得一定的中和效果。，利用它們處理酸性廢水，均能獲得一定的中和效果。 四、利用天然水體及土境中堿度的中和法四、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

14、碳酸鹽可用來中和酸性廢水，如：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+H2SO4CaSO4+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。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，應根據(jù)水體的中和能力來確定。允許排入水體的酸性廢水量，應根據(jù)水體的中和能力來確定。在天然水體的在天然水體的pHpH值為值為7 7左右時，左右時，COCO3 32-2-的量可忽略，只考慮一級解離平衡：的量可忽略，只考慮一級解離平衡：(5) 則水體則水體pH值為，值為， 由于水體允許的由于水體允許的pH界限值為界限值為6.5，則水體中游

15、離，則水體中游離CO2的極限濃度的極限濃度H2CO3或或CO2可由下式求出：可由下式求出： 則則若已知天然水體中的若已知天然水體中的HCO3，并換算成相當?shù)?，并換算成相當?shù)腃O2量量A(mgL)；游離；游離CO2含量為含量為B(mgL)。設允許水中重碳酸鹽用于中和酸性廢水析出的設允許水中重碳酸鹽用于中和酸性廢水析出的CO2極限量為極限量為x(mgL)，則：，則： (B+x)1.047(A-x)則則于是就可進一步算出尤許排入水體的酸性廢水量。于是就可進一步算出尤許排入水體的酸性廢水量。 5.4 5.4 堿性廢水的中和處理堿性廢水的中和處理一、投酸中和法一、投酸中和法 投酸中和法處理堿性廢水時，常

16、用的酸性中和藥劑有硫酸、鹽酸及壓縮二氧化碳硫酸、鹽酸及壓縮二氧化碳。用CO2氣體中和堿性廢水時，為使氣液充分接觸反應，常采用逆流接觸的反應塔(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)點在于：由于pH值不會低于6左右，因此不需要pH值控制裝置。 煙道氣中含有高達24的CO2，有時還含有少量SO2及H2S，故可用來中和堿性廢水，其中和產(chǎn)物Na2CO3、 Na2SO4、Na2S均為弱酸強堿鹽，具有一定的堿性，因此酸性物質(zhì)必須超量供應。第第6 6章章 化學消毒法化學消毒法 6.1 6.1 概述概述 6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法 6.3 6.3 其它化學消毒

17、法其它化學消毒法 6.1 6.1 概述概述通過消毒劑或其它消毒手段，殺滅水中通過消毒劑或其它消毒手段，殺滅水中致病微生物致病微生物的處理過的處理過程，稱為程，稱為消毒消毒。水中的致病微生物包括。水中的致病微生物包括病毒、細菌、真菌、原生病毒、細菌、真菌、原生動物、腸道寄生蟲及其卵等動物、腸道寄生蟲及其卵等。應該注意到，消毒和滅菌是兩種不。應該注意到，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。全部微生物。 消毒方法包括消毒方法包括物理法和化學法物理法和化學法兩大類。物理法有加熱、光照兩大類。物理法

18、有加熱、光照及超聲波等手段，但在廢水處理中很少應用。屬于化學消毒法的及超聲波等手段，但在廢水處理中很少應用。屬于化學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，其中以重金屬離子（銀、銅等）及陽離子型表面活性劑等，其中以氯消氯消毒和臭氧消毒法毒和臭氧消毒法應用最多。應用最多。6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法不同不同pHpH和水溫時水中和水溫時水中HClOHClO與與ClOClO- -的相對含量的相對含量N-經(jīng)時間t后存活的微生物量； t-消毒時間； 氯胺的作用氯胺的作用Cl2

19、+H2O=HOCl+HCl；NH3+HOCl=NH2Cl+H2O；NH2Cl+HOCl=NHCl2+H2O；NHCl2+HOCl=NCl3+H2O 一、一、 氯的消毒作用氯的消毒作用6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法 二、投氯量及投氯點二、投氯量及投氯點 6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法 二、投氯量及投氯點二、投氯量及投氯點對給水處理來說，若氨氮含量較低（小于對給水處理來說，若氨氮含量較低（小于0.3mg/L0.3mg/L），通常投氯量），通常投氯量超過折點超過折點B B，維持一定游離余氯量，此即，維持一定游離余氯量，此即“ “折點氯化法折點氯化法” ”。若胺氮含量較高（大于若胺氮含量較高（大于

20、0.5mg/L0.5mg/L），投氯量控制在峰點），投氯量控制在峰點A A以前即可，以前即可，這時的化合余氯量以足夠消毒。這時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，應通過實驗確定投氯量。一不同廢水的水質(zhì)和消毒要求差別很大，應通過實驗確定投氯量。一般城市污水沉淀后出水的投氯量約為般城市污水沉淀后出水的投氯量約為6 624mg/L24mg/L，二級生化處理出水約，二級生化處理出水約為為3 39mg/L9mg/L，二級生化加過濾處理之出水，約為，二級生化加過濾處理之出水，約為1 15mg/L5mg/L。氯與廢水應。氯與廢水應充分混合，充分混合，接觸時間約為接觸時間約為1h1h（氯

21、胺消毒為（氯胺消毒為2h2h）。廢水經(jīng)加氯消毒后，）。廢水經(jīng)加氯消毒后，1h1h后的余氯量應不小于后的余氯量應不小于0.5mg/L0.5mg/L。 6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法1出氯孔；出氯孔；2玻璃鐘罩；玻璃鐘罩；3吸氯管；吸氯管；4水射器；水射器；5，6浮球；浮球；7補補充進水管；充進水管；8溢流管；溢流管；9淺盤；淺盤；10旋流分離器旋流分離器加氯裝置加氯裝置6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法應用應用加氯量為50mg/L，余氯2mg/L，消毒作用穩(wěn)定，同時可去除氨氮50%，懸浮物87%，溶解氧由2mg/L增加至7mg/L。6.3 6.3 其它化學消毒法其它化學消毒法 一、臭氧消毒一、臭

22、氧消毒 二、重金屬消毒法二、重金屬消毒法 三、二氧化氯消毒法三、二氧化氯消毒法四、其它鹵素消毒法四、其它鹵素消毒法 6.3 6.3 其它化學消毒法其它化學消毒法 一、臭氧消毒一、臭氧消毒 1 1、臭氧消毒的特點、臭氧消毒的特點臭氧是僅僅次于氟的強氧化劑，它有很強的消毒能力，除能殺死細菌外，對耐藥性較強的病毒、芽孢也有很強的殺滅能力；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；能同時除色、除臭、除味、降解各種有機毒物，不致產(chǎn)生而次污染。 2、臭氧消毒的投加量、臭氧消毒的投加量 臭氧消毒時，投加量一般為14mg/L。如同時氧化分解廢水中其它污染物，應增大投加量。醫(yī)院污水消

23、毒處理時，投量可高達2050mg/L。3 3、決定臭氧消毒效果的主要因素、決定臭氧消毒效果的主要因素 剩余臭氧量和接觸時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，接觸時間15min，可達到良好的消毒效果（包括病毒的殺滅）。4 4、臭氧消毒存在的主要問題、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。 6.3 6.3 其它化學消毒法其它化學消毒法 二、重金屬消毒法二、重金屬消毒法 銀離子能凝固微生物的蛋白質(zhì)，破壞細胞結(jié)構(gòu)，在很低的濃度（15g/L）下，就具有顯著的消毒作用，但所需接觸時間很長。由于成本很高，僅在廢水中含有銀

24、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、含氮有機物反應，也不會產(chǎn)生有機氯化物。因此，特別適合于對含有酚和有臭味的廢水進行消毒處理。 在給水處理中，當單純用于消毒時，其投加量約0.11.5mg/L；同時兼做除臭時，投加量約0.61.5mg/L。投藥量必須保證管網(wǎng)末端有0.05mg/L的余量。6.3 6.3 其它化學消毒法其它化學消毒法 四、其它鹵素消毒法四、其它鹵素消毒法 除氯以外，鹵素中的溴和碘、

25、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，因此不需采用折點消毒法。如對于Pollio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，60min尚難達到相同效果。 碘化消毒碘化消毒還有其獨特優(yōu)點，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。 溴和碘作用強且消失快，排放水體的安全度高，消毒后不必進行脫除處理。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）因而在實用上尚受限制。 利用KI或Br的協(xié)同效應

26、協(xié)同效應，可強化氯的消毒效果，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管道、設備的腐蝕，而且節(jié)約藥劑費45%左右。第第7 7章章 氧化還原法氧化還原法 7.1 7.1 基本原理基本原理 7.2 7.2 藥劑氧化法藥劑氧化法 一、空氣一、空氣( (及純氫及純氫) )氧化法氧化法 二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法 三、高錳酸鹽氧化法三、高錳酸鹽氧化法 四、光輻射或放射性輻射強化氧化過程四、光輻射或放射性輻射強化氧化過程7.3 7.3 藥劑還原法藥劑還原法 一、還原法去

27、除六價鉻一、還原法去除六價鉻 二、還原法除汞二、還原法除汞()() 7.1 7.1 基本原理基本原理通過藥劑與污染物的氧化還原反應，把廢水中有毒害的污染物轉(zhuǎn)化通過藥劑與污染物的氧化還原反應，把廢水中有毒害的污染物轉(zhuǎn)化為無毒或微毒物質(zhì)的處理方法稱為為無毒或微毒物質(zhì)的處理方法稱為氧化還原法氧化還原法。與生物氧化法相比，化學氧化還原法需較高的運行費用。因此目前與生物氧化法相比，化學氧化還原法需較高的運行費用。因此目前僅用于僅用于飲用水處理、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的的廢水深度處理等場合。等場合。選擇化學氧化還

28、原法應遵循以下原則選擇化學氧化還原法應遵循以下原則：（1）處理效果好，反應產(chǎn)物無毒無害，不需進行二次處理；）處理效果好，反應產(chǎn)物無毒無害，不需進行二次處理；（2）處理費用合理，所需藥劑與材料易得；）處理費用合理，所需藥劑與材料易得；（3）操作特性好，在常溫和較寬的）操作特性好，在常溫和較寬的pH范圍內(nèi)具有較快的反應速度；范圍內(nèi)具有較快的反應速度；（4）與前后處理工序的目標一致，搭配方便。）與前后處理工序的目標一致，搭配方便。 7.1 7.1 基本原理基本原理有機物氧化為簡單無機物是逐步完成的，這個過程稱為有機物的有機物氧化為簡單無機物是逐步完成的，這個過程稱為有機物的降解。甲烷的降解大致經(jīng)歷下

29、列步驟：降解。甲烷的降解大致經(jīng)歷下列步驟：各類有機物的可氧化性是不同的。各類有機物的可氧化性是不同的。易于氧化的有機物易于氧化的有機物：酚類、醛類、芳胺類和硫醇、硫醚等；：酚類、醛類、芳胺類和硫醇、硫醚等；較難氧化的有機物較難氧化的有機物：醇類、酸類、酯類、烷基取代的芳烴化合物、：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；硝基取代的芳烴化合物、不飽和烴類、碳水化合物等；難以氧化的有機物難以氧化的有機物：飽和烴類、鹵代烴類、合成高分子聚合物等：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廢水處理中最常采用的氧化劑是空氣、臭氧、氯

30、氣、次氯酸鈉及空氣、臭氧、氯氣、次氯酸鈉及漂白粉漂白粉；常用的還原劑有；常用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、硼氫化鈉及鐵屑硫酸亞鐵、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等。在電解氧化還原法中，電解槽的陽極可作為氧化劑氧化劑，陰極可作，陰極可作為為還原劑還原劑。7.1 7.1 基本原理基本原理一、反應程度的控制一、反應程度的控制 對于水溶液中的氧化還原反應，可以方便地用各電對的對于水溶液中的氧化還原反應，可以方便地用各電對的電極電勢電極電勢來衡量其氧化性來衡量其氧化性(或還原性或還原性)的強弱，估計反應進行的程度。氧化劑和的強弱，估計反應進行的程度。氧化劑和還原劑

31、的還原劑的電極電勢差電極電勢差越大，反應進行得越完全。越大，反應進行得越完全。 利用奈斯特公式可估算處理程度，即求出氧化還原反應達平衡時利用奈斯特公式可估算處理程度，即求出氧化還原反應達平衡時各有關(guān)物質(zhì)的殘余濃度。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：例如，銅屑置換法處理含汞廢水有如下反應： Cu+Hg2+=Cu2+Hg 當反應在室溫當反應在室溫(25)(25)達平衡時，相應原電池兩電極的電極電勢相等達平衡時，相應原電池兩電極的電極電勢相等： 由標準電極電勢表查得：由標準電極電勢表查得：E E0 0Cu2+/CuCu2+/Cu 0.34V， E E0 0Hg2+/Hg

32、Hg2+/Hg 0.86V，于，于是可求得是可求得Cu2+Hg2+1017.5?？梢姡朔磻蛇M行得十分完全，。可見，此反應可進行得十分完全，平衡時溶液中殘平衡時溶液中殘Hg2+極微。極微。 7.1 7.1 基本原理基本原理二、影響處理能力的動力學因素二、影響處理能力的動力學因素 由于多數(shù)氧化還原反應速度很慢，因此，在用氧化還原法處理廢水時，影響水溶液中氧化還原反應速度的動力因素對實際處理能力有更為重要的意義，這些因素包括： (1)反應劑和還原劑的本性。影響很大，其影響程度通常要由實驗觀察或經(jīng)驗來決定； (2)反應物的濃度。一般講，濃度升高，速度加快，其間定量關(guān)系與反應機理有關(guān)，可根據(jù)實驗觀察

33、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；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)及相對數(shù)量。7.2 7.2 藥劑氧化法藥劑氧化法 一、空氣一、空氣( (及純氧及純氧) )氧化法氧化法濕式氧化法濕式氧化法是利用高溫是利用高溫(200(200300)300)、高壓、高壓(3(315MPa)15MPa)強化空強化空氣氧化過程，處理含大量有機物的污

34、泥和高濃度有機廢水的一種方氣氧化過程，處理含大量有機物的污泥和高濃度有機廢水的一種方法。與一般方法相比，濕式氧化法具有法。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、適用范圍廣、處理里效率高、二次污染低、氧化速度快、裝置小、可回收能量二次污染低、氧化速度快、裝置小、可回收能量等優(yōu)點。等優(yōu)點。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、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合制藥廢水、煤氣

35、洗滌廢水、造紙廢水、合成纖維廢水及其他有機合成工業(yè)廢水成工業(yè)廢水的處理。的處理。 一、空氣一、空氣( (及純氧及純氧) )氧化法氧化法空氣氧化法目前主要用于含硫空氣氧化法目前主要用于含硫()()廢水的處理。硫廢水的處理。硫()()在廢在廢水中以水中以S S2 2、HSHS- -、H H2 2S S的形式存在。的形式存在。在堿性溶液中，硫在堿性溶液中，硫()()的還的還原性較強，且不會形成易揮發(fā)的硫化氫，空氣氧化效果較好。原性較強，且不會形成易揮發(fā)的硫化氫，空氣氧化效果較好。氧氧與硫化物的反應在與硫化物的反應在80809090下按如下反應式進行：下按如下反應式進行：第一步第一步 2HS2HS+2

36、O+2O2 2S S2 20 03 32 2+H+H2 2O O；2S2S2 2+2O+2O2 2+H+H2 2O OS S2 2O O3 32 2+2OH+2OH；第二步第二步 S S2 2O O3 32 2+2O+2O2 2+2OH-+2OH-2SO2SO4 42 2+H+H2 2O O。在廢水處理中，接觸反應時間約在廢水處理中，接觸反應時間約1.5h1.5h，第一步反應幾乎進行，第一步反應幾乎進行完全，而第二步反應只能進行約完全，而第二步反應只能進行約10%10%。綜合這兩者，氧化。綜合這兩者，氧化lkglkg硫硫()()總共約需總共約需1.1kg1.1kg氧，約相當于氧，約相當于4m4

37、m3 3空氣?？諝?。一、空氣一、空氣( (及純氧及純氧) )氧化法氧化法空氣氧化脫硫工藝可在各種密封空氣氧化脫硫工藝可在各種密封塔體塔體( (空塔、篩板塔、填料塔等空塔、篩板塔、填料塔等) )中進中進行。行。右圖為某煉油廠廢水的氧化脫硫右圖為某煉油廠廢水的氧化脫硫裝置。氧化脫硫塔分四段，段高裝置。氧化脫硫塔分四段，段高3m3m；廢水在塔內(nèi)的廢水在塔內(nèi)的停留時間停留時間為為1.52.5h，空氣用量空氣用量為理論用量的為理論用量的23倍，倍，氣水氣水體積比體積比不小于不小于15。為加速反應，塔內(nèi)。為加速反應，塔內(nèi)反應溫度反應溫度采用采用8090，脫硫效率脫硫效率達達98.3%。據(jù)試驗，若溫度為。據(jù)

38、試驗，若溫度為64脫硫脫硫效率為效率為94.3%。 二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法臭氧的制備方法臭氧的制備方法 由于臭氧是不穩(wěn)定的，因此通常多在現(xiàn)場制備。制備臭氧的方法有由于臭氧是不穩(wěn)定的，因此通常多在現(xiàn)場制備。制備臭氧的方法有電電解法、化學法、高能射線輻射法和無聲放電法解法、化學法、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。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：在電子的轟擊下，發(fā)生如下反應： O O2 2+e+eO+O+eO+O+e；O O2 2+O+OO O3 3；O+O+OO+O+OO O3 3；

39、 O O3 3+e+eO O2 2+O+e+O+e；O O3 3+O+O2O2O2 2 在上列反應中，既有在上列反應中，既有O O3 3的生成，的生成，又有又有O O3 3的分解，因而無聲放電法的分解，因而無聲放電法得到的是臭氧僅為得到的是臭氧僅為l l3%(3%(重量重量) )的的混合氣體，通常叫做混合氣體，通常叫做臭氧化氣。臭氧化氣。二、臭氧氧化法二、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 影響臭氧產(chǎn)率的因素很多，包括：溫度、原料氣中水分與影響臭氧產(chǎn)率的因素很多，包括：溫度、原料氣中水分與O2含量、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。氣體流速、施加的電壓

40、、電流頻率及臭氧發(fā)生器的構(gòu)造型式等。（1）溫度溫度 升溫雖有利于升溫雖有利于O2分子鍵的斷裂，但亦促使分子鍵的斷裂，但亦促使O3的熱分解，故要的熱分解，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。解。（2）原料氣中水分原料氣中水分 氣體中的水分阻礙臭氧的產(chǎn)生，促進其分解，因此氣體中的水分阻礙臭氧的產(chǎn)生，促進其分解，因此原料氣必須充分干燥。原料氣必須充分干燥。（3）原料氣中原料氣中O2含量含量 O2含量高，產(chǎn)生的臭氧濃度大，因此，最好采含量高，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。用純氧或富氧

41、空氣作原料。（4）電流頻率電流頻率 電流頻率增高，所制取臭氧濃度與產(chǎn)率均能提高。電流頻率增高，所制取臭氧濃度與產(chǎn)率均能提高。二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法 臭氧發(fā)生器臭氧發(fā)生器 工業(yè)生產(chǎn)中常用工業(yè)生產(chǎn)中常用的臭氧發(fā)生器，按電的臭氧發(fā)生器，按電極的構(gòu)造不同，可以極的構(gòu)造不同，可以分為兩大類：分為兩大類：(1)管式臭氧發(fā)生器；管式臭氧發(fā)生器；(2)板式臭氧發(fā)生器。板式臭氧發(fā)生器。 二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法 混合反應器混合反應器 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、溶液加量、溶液pHpH值、溫度、反應時間外，

42、值、溫度、反應時間外，氣態(tài)藥劑氣態(tài)藥劑O O3 3的投加方式的投加方式亦很重要。亦很重要。O O3 3的投加通常在混合反應器中進行。設計混合反應器時要考慮臭氧分子在水的投加通常在混合反應器中進行。設計混合反應器時要考慮臭氧分子在水中的擴散速度和與污染物的反應速度。中的擴散速度和與污染物的反應速度。（1 1）當擴散速度較大，而反應速度為整個臭氧化過程的速度控制步驟時當擴散速度較大，而反應速度為整個臭氧化過程的速度控制步驟時，混合接觸器的結(jié)構(gòu)型式應有利于反應的充分進行。屬于這一類的污染物有混合接觸器的結(jié)構(gòu)型式應有利于反應的充分進行。屬于這一類的污染物有烷基苯磺酸鈉、焦油、烷基苯磺酸鈉、焦油、COD

43、COD、BODBOD、污泥、氨氮、污泥、氨氮等，反應器可采用等，反應器可采用微孔擴散微孔擴散板式鼓泡塔板式鼓泡塔。（2 2）當反應速度較大、擴散速度為整個臭氧化過程的速度控制步驟時當反應速度較大、擴散速度為整個臭氧化過程的速度控制步驟時，結(jié)，結(jié)構(gòu)型式應有利于臭氧的加速擴散。屬于這一類的污染物有構(gòu)型式應有利于臭氧的加速擴散。屬于這一類的污染物有鐵鐵()()、錳、錳()()、氰、酚、親水性染料、細菌氰、酚、親水性染料、細菌等，可采用等，可采用噴射器噴射器做為反應器。做為反應器。 混合反應器的形式混合反應器的形式二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法 臭氧氧化法在水處理中的應用臭氧氧化法在水處理中的應用 由于

44、臭氧具有很強的氧化性，可分解一般氧化劑難于破壞的有機物可分解一般氧化劑難于破壞的有機物，而且反應完全，速度快；出水無嗅無味，不產(chǎn)生污泥；原料反應完全，速度快；出水無嗅無味，不產(chǎn)生污泥；原料( (空氣空氣) )來源來源廣廣，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用受到限制，主要用于低濃度、難氧化的有機廢水的處理和消毒殺菌。例1 對印染廢水印染廢水的處理，采用生化法脫色效率較低(僅為4050%)，而采用臭氧氧化法(有時還與混凝、活性炭吸附結(jié)合)，脫色率可達脫色率可達909099%99%，一般一般O O3 3投量為投量

45、為404060mg60mgL L，接觸反應時間為，接觸反應時間為101030min30min。例2 某煉油廠廢水煉油廠廢水，經(jīng)脫硫、浮選和曝氣處理后，采用O3進行深度處理，O O3 3投量為投量為50mg/L50mg/L，接觸反應時間，接觸反應時間10min10min，處理效果顯著（見下表）。 酚（酚（mgL）油（油（mgL）硫化物（硫化物（mgL）色度（度）色度（度）O3處理前處理前0.10.35100.05812O3處理后處理后0.010.30.0224三、高錳酸鹽氧化法三、高錳酸鹽氧化法 高錳醒鹽氧化法的優(yōu)點是高錳醒鹽氧化法的優(yōu)點是出水沒有異味；出水沒有異味；氧化藥劑氧化藥劑(干態(tài)或濕態(tài)

46、干態(tài)或濕態(tài))易于投配和監(jiān)測，并易于利用原有水處理設備易于投配和監(jiān)測，并易于利用原有水處理設備 (如凝聚沉淀設備，過濾設備如凝聚沉淀設備，過濾設備)；1.反應所生成的二氧化錳將利于凝聚沉淀的進行反應所生成的二氧化錳將利于凝聚沉淀的進行(特別是對于低濁度廢特別是對于低濁度廢水的處理水的處理)。最常用的高錳酸鹽是最常用的高錳酸鹽是KMnO4。在廢水處理中，高錳酸鹽氧化法正。在廢水處理中，高錳酸鹽氧化法正研究應用于去除酚、研究應用于去除酚、H2S、CN等；而在給水處理中，可用于消滅藻等；而在給水處理中，可用于消滅藻類、除臭、除味、除鐵類、除臭、除味、除鐵()、除錳、除錳()等。等。高錳醒鹽氧化法的缺點

47、是高錳醒鹽氧化法的缺點是 成本高和尚缺乏廢水處理的運行經(jīng)驗。成本高和尚缺乏廢水處理的運行經(jīng)驗。 將此法與其它處理方法將此法與其它處理方法(如空氣曝氣、活性炭吸附等如空氣曝氣、活性炭吸附等)配合使用，可使配合使用，可使處理效率提處理效率提 高，成本下降。高，成本下降。四、光輻射或放射性輻射強化氧化過程四、光輻射或放射性輻射強化氧化過程 紫外線、放射線紫外線、放射線(、X射線等)等可強化廢水的氧化過程，使氧化效率提高。射線輻照下氧化反應的產(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、輻照強度等)。 射線強化處理過程，目前多處于試驗研究階段，茲舉例如下： (1)用紫外線強化氯的氧化過程 在投

48、氯的有機廢水中，用紫外光進行照射，可使氯的氧化作用大大增強(一般認為是由于初生態(tài)氧原子的強氧化作用)?？捎糜谌コ墚a(chǎn)生色、嗅、味的有機物。 (2)紫外線強化空氣(O2)的氧化過程 這一過程的原理是紫外線能使有機物產(chǎn)生易與氧結(jié)合的自由基，因而促使其氧化破壞。為了產(chǎn)生足夠的自由基，可將廢水在空氣中霧化，形成氣溶膠，然后用紫外線(250270nm)照射，接觸輻照的時間為912s。試驗給果表明，在一定的光強下，揮發(fā)酚的氧化降解率為100%，表面活性物質(zhì)的為67，油類的為3054%。 光氧化法具有反應迅速、處理效率高、投藥少(因而泥渣少、水中鹽分少)、操作簡便等優(yōu)點，對于低濃度有機廢水的處理是有效的。為了使此法能應用到實際中去，必須研制功率更大更經(jīng)濟的紫外光源。7.3 7.3 藥劑還原法藥劑還原法 一、還原法去除六價鉻一、還原法去除