水污染控制工程第8章 污水的化學(xué)處理.pptx

1、第八章 污水的化學(xué)與物理化學(xué)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(guò)向污水中加入化學(xué)藥劑，使廢水（污水）中的膠體顆?；蚱渌镔|(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(lèi)。3混凝一級(jí)水處理流程4水果、蔬菜脫水廢水處理工藝中的混凝強(qiáng)化流程序號(hào)項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)值150305廢紙脫墨廢水處理技術(shù) 格柵集水井絮凝氣浮池浮渣儲(chǔ)槽(提升泵) (提升泵) 加藥裝置 排放或回用 回用

2、到車(chē)間 項(xiàng) 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(guò)程具有兩個(gè)作用處理對(duì)象：膠體態(tài)及難沉物第一個(gè)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(gè)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）7膠體顆粒的基本性質(zhì) 水處理中常見(jiàn)膠體：粘土顆粒（對(duì)于d4m），大部分細(xì)菌（0.280nm），病毒（10300nm），蛋白質(zhì)。 憎水性膠體，親水性膠體或介于兩者之間。 對(duì)憎水性膠體

3、，其穩(wěn)定性可用雙電層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明。 對(duì)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(lái)說(shuō)明。 穩(wěn)定性：膠體顆粒在水中保持分散狀態(tài)的性質(zhì)。8 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(jī)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(shí)對(duì)混凝科學(xué)的研究幫助不大。關(guān)鍵問(wèn)題是混凝的定量性存在與否，定量性依據(jù)是什么的問(wèn)題。1、混凝原理及藥物9膠團(tuán)示意圖10電位離子反離子擴(kuò)散層膠團(tuán)邊界滑動(dòng)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(jī)理13聚合物的機(jī)理14鋁鹽絮凝的化學(xué)反應(yīng)系列15pH值的影

4、響16鋁鹽的工作相圖17高分子物質(zhì)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(guò)程21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(jī)理和設(shè)備混合有各種手段，衡量?jī)?yōu)劣的是混和效率 混合在多相的廢水處理中是一個(gè)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22化學(xué)混凝的設(shè)備混凝劑的配制和投加設(shè)備；混

5、合設(shè)備；反應(yīng)設(shè)備；分離設(shè)備23快速混合的技術(shù)設(shè)備24兩種方式的混合攪拌25水中顆粒物的運(yùn)動(dòng)方式26漿板式機(jī)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(yīng)設(shè)備反應(yīng)設(shè)備中，攪拌強(qiáng)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(jì)參數(shù)是：攪拌強(qiáng)度：用速度梯度G表示。攪拌時(shí)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(dòng)力粘度系數(shù)Gt值間接表示整個(gè)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)顆粒碰撞的總次數(shù)，可以用來(lái)控制反應(yīng)效果。（104105）GtC也可以應(yīng)用，C為膠體濃度。（100左右）33水平軸機(jī)械反應(yīng)池34 垂直軸機(jī)械反應(yīng)池3

6、536全自動(dòng)加藥工藝流程37成套自動(dòng)加藥設(shè)備38自動(dòng)加藥設(shè)備39 水射器投藥40加藥單元廠房?jī)?nèi)部41加藥計(jì)量泵房42礬花結(jié)構(gòu)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(shí)）使用時(shí)，可促進(jìn)水的混凝過(guò)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(duì)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(shí)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(zhì)和水溫 2.混凝劑種類(lèi)和投量 3.pH值 4.離子強(qiáng)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45混凝實(shí)驗(yàn)的一般步驟 巨量的燒杯實(shí)驗(yàn) 1.原水

7、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(shí)驗(yàn)）， 3.專(zhuān)項(xiàng)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(duì)目標(biāo)藥劑進(jìn)行化學(xué)計(jì)量方面的實(shí)驗(yàn)，確定最佳投量，比例關(guān)系，操作條件等。 6.進(jìn)行機(jī)理的探討和研究（普遍欠缺）。 7.進(jìn)行混合等工程學(xué)方面的參數(shù)實(shí)驗(yàn)。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(duì)排水管網(wǎng)有腐蝕危害，所以必須對(duì)其進(jìn)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(guò)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(jìn)行中和反應(yīng)。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(shí)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(dòng)中和處理設(shè)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(guò)濾法用石灰石、白云石作為中和劑時(shí)，常將其制成粗粒狀，作為濾料，采用過(guò)濾法處理酸性廢水。以石灰石為濾料時(shí)，廢水硫酸濃度一般不超過(guò)1-2g/L。如果硫酸濃度過(guò)高，可以用回流水稀釋。55升流式膨脹濾池當(dāng)粒料粒經(jīng)較?。?mm）時(shí)，廢水上升濾速應(yīng)在5070m/h，這樣濾床膨脹，粒料互相摩擦有助于防止結(jié)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(shí)，該工藝其實(shí)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(guò)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(jìn)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(wú)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(wú)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(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(jì)算氯量，再過(guò)量10%，反應(yīng)1小時(shí)以上。592 高級(jí)氧化技術(shù)種類(lèi)

10、繁多，包括臭氧氧化、過(guò)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(chēng)為高級(jí)氧化技術(shù)（Advanced Oxidation Processes 即AOPs）特點(diǎn)：氧化性強(qiáng)；反應(yīng)速度快提高生物可降解性。60過(guò)氧化氫氧化法過(guò)氧化氫是淡藍(lán)色粘稠液體，熔點(diǎn)-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(qiáng)氧化劑，反應(yīng)迅速。不會(huì)給反應(yīng)溶液帶來(lái)雜質(zhì)。Fenton試劑：亞鐵離子和過(guò)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(lèi)Fenton試劑：在Fenton工藝基礎(chǔ)上，與其他工藝相結(jié)

11、合的方式，如電-Fenon、光-Fenton等等。過(guò)氧化氫單獨(dú)氧化。在水處理中的應(yīng)用61濕式氧化法濕式氧化法（Wet Air Oxidation簡(jiǎn)稱(chēng)WAO ）是在高溫、高壓下，利用氧化劑將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，從而達(dá)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(wú)二次污染、氧化速度快、可回收能量及有用物料等特點(diǎn)。存在的缺點(diǎn)主要有：1 高溫高壓條件下進(jìn)行，中間產(chǎn)物有有機(jī)酸類(lèi)，對(duì)設(shè)備要求較高。2 由于反應(yīng)高溫，對(duì)大量廢水不經(jīng)濟(jì)。3 某些有機(jī)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(huì)產(chǎn)生毒性更強(qiáng)的中間產(chǎn)物。62濕式氧化法反應(yīng)機(jī)理自由基鏈反應(yīng)反應(yīng)階段63光化學(xué)氧化TiO2光催化的方法又稱(chēng)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