工業(yè)廢水的化學處理方法

會計學1工業(yè)廢水的化學處理方法一、概述二、酸堿廢水互相中和法三、藥劑中和法四、過濾中和法第三章工業(yè)廢水的化學處理1第一節(jié)中和第1頁/共54頁第一節(jié)中和一、概述1、酸堿廢水的來源與處置●酸性廢水：化工廠、化纖廠、電鍍廠、煤加工廠幾金屬酸洗車間等；●堿性廢水：印染廠、金屬加工廠、煉油廠、造紙廠等；●當酸或堿廢水的濃度很高時，如在3%-5%以上時，應(yīng)考慮回用和綜合利用的可能性；當濃度不高，如小于3%時，才考慮中和處理。第2頁/共54頁第一節(jié)中和一、概述2、中和法的適用情況●在廢水排入水體之前，因為水生生物對pH值的變化極其敏感，當大量廢水排入后使水體的pH值變得偏酸或偏堿時，會產(chǎn)生不良影響；●在廢水排入城市排水管道之前，由于酸、堿對排水管道產(chǎn)生腐蝕作用，一般城市排水管道對排入工業(yè)廢水的pH值都有明確的規(guī)定；●在廢水需要進行化學或生物處理之前，對于化學處理（如混凝、除磷等），要求廢水pH值升高或降低到某一需要的最佳值。對于生物處理，廢水的pH值通常應(yīng)維持在6.5—8.5范圍內(nèi)，以保證處理構(gòu)筑物內(nèi)的微生物維持最佳活性。第3頁/共54頁第一節(jié)中和一、概述3、中和藥劑●酸性廢水中和處理采用的中和藥劑：石灰、石灰石、白云石、蘇打、苛性鈉等；●堿性廢水中和處理采用的中和藥劑：鹽酸和硫酸等；●中和劑的單位消耗量見表1及表2.第4頁/共54頁表1堿性中和劑的單位消耗量酸類名稱中和1g所需堿性物質(zhì)的量/gCaOCa(OH)2CaCO3MgCO3CaCO3-MgCO3硫酸H2SO40.5710.7551.020.860.94鹽酸HCl0.771.011.371.151.29硝酸HNO30.4450.590.7950.6680.732醋酸HCH3COOH0.4660.6160.830.695-堿類名稱中和1g堿所需酸性物質(zhì)的量/gH2SO4HClHNO3100%98%100%98%100%98%NaOH1.221.240.912.531.372.42KOH0.880.900.651.801.131.74Ca（OH）20.321.340.992.741.702.62NH32.882.932.125.903.715.70表2酸性中和劑的單位消耗量第5頁/共54頁第一節(jié)中和一、概述4、中和方法●廢水的中和方法有酸性廢水與堿性廢水相互中和、藥劑中和和過濾中和3種方法；●中和方法的選擇應(yīng)考慮：?含酸或含堿廢水所含酸類或堿類的性質(zhì)、濃度、水量及其變化規(guī)律；?首先應(yīng)尋找能就地取材的酸性或堿性廢料，并盡可能加以利用；?本地區(qū)中和藥劑和濾料（如石灰石、白云石等）的供應(yīng)情況；?接納廢水水體性質(zhì)、城市下水道能容納廢水的條件，后續(xù)處理（如生物處理）對pH值的要求等。第6頁/共54頁第一節(jié)中和二、酸堿廢水互相中和法1、要求：●是將酸性廢水和堿性廢水共同引入中和池中，并在池內(nèi)進行混合攪拌。中和結(jié)果，應(yīng)該使廢水呈中性或弱堿性?！窀鶕?jù)質(zhì)量守恒原理計算酸、堿廢水的混合比例或流量，并且使實際需要量略大于計算量?！癞斔?、堿廢水的流量和濃度經(jīng)常變化，而且波動很大時，應(yīng)該設(shè)調(diào)節(jié)池加以調(diào)節(jié)，中和反應(yīng)則在中和池進行，其容積應(yīng)按1.5—2.0h的廢水量考慮。第7頁/共54頁第一節(jié)中和二、酸堿廢水互相中和法2、廢水需要量計算：

中和時酸性廢水和堿性廢水的酸和堿的當量數(shù)應(yīng)相等，即按當量定律來計算：

Q1C1=Q2C2式中Q1，Q2-酸性、堿性廢水流量，L/h；

C1，C2-酸性、堿性廢水的當量濃度，克當量/h?！裨谥泻瓦^程中，酸堿雙方的當量恰好相等時稱為中和反應(yīng)的等當點；●強酸強堿互相中和時，由于生成的強酸強堿鹽不發(fā)生水解，因此等當點即中性點，溶液的PH值等于7.0；●若中和一方為弱酸或弱堿時，由于中和過程所生成的鹽的水解，盡管達到等當點，但溶液并非中性，PH值大小取決于所生成鹽的水解度。第8頁/共54頁第一節(jié)中和例12-1(1)百分比濃度―――當量濃度百分比濃度為重量之比，故１Ｌ的1.4%ＮaOH中占1.4%*1000=14g的NaOH，當量濃度為14/40.01=0.3499geq/L(2)克當量流量Ｑ＝8m3/h=8000L/h=8000*0.3499=2799.20geq/hHCl-NaOH=2808.49-2799.20=9.29geq/h(3)混合后廢水的當量濃度9.29/(8+16.3)=0.38geq/m3=0.38*10-3geq/L(4)混合后廢水的pH值ＨＣl全部電離，且當量濃度＝摩爾濃度，故[H+]=0.38*10-3mol/L，pH=-lg[H+]=3.42(5)中和池有效容積

反應(yīng)時間取2hW=(8+16.3)*2=48.6m3第9頁/共54頁第一節(jié)中和二、酸堿廢水互相中和法3、中和設(shè)備：●當水質(zhì)水量變化較小或后續(xù)處理對PH要求較寬時，可在集水井（或管道、混合槽）內(nèi)進行連續(xù)混合反應(yīng)；●當水質(zhì)水量變化不大或后續(xù)對PH要求較高時，可設(shè)連續(xù)流中和池。中和時間視水質(zhì)水量變化情況確定，一般采用1-2h；●當水質(zhì)水量變化較大，且水量較小時，連續(xù)流無法保證出水PH要求，或出水中還含有其他雜質(zhì)或重金屬離子時，多采用間歇式中和池。池有效容積可按污水排放周期（如一班或一晝夜）中的廢水量來計算。第10頁/共54頁第一節(jié)中和三、藥劑中和法1、酸性廢水的藥劑中和處理●中和劑及其用量

中和劑：常用石灰.石灰乳有凝聚作用,適用處理雜質(zhì)多高濃度的酸性廢水.可選用工業(yè)廢渣.

用量：書中表12-2：中和酸所需堿、鹽量，同時要考慮純度和不均勻性問題第11頁/共54頁第一節(jié)中和三、藥劑中和法●中和反應(yīng)石灰可以中和不同濃度的酸性廢水，在用石灰乳時，中和反應(yīng)方程式如下：廢水中含有其他金屬鹽類，如鐵、鉛、鋅、銅等也消耗石灰乳的用量，反應(yīng)如下：第12頁/共54頁第一節(jié)中和三、藥劑中和法●藥劑中和處理工藝流程●主要裝置Ⅰ投藥裝置Ⅱ混合反應(yīng)裝置Ⅲ沉淀池Ⅳ沉渣脫水裝置出水第13頁/共54頁第一節(jié)中和三、藥劑中和法Ⅰ投藥裝置采用石灰做中和劑時，s可以采用干投或濕投，一般采用濕投，見右圖。石灰經(jīng)消解后，形成石灰乳排至溶液槽。消解采用人工和機械法。采用機械攪拌、空氣攪拌、水泵攪拌。石灰乳投配裝置第14頁/共54頁第一節(jié)中和三、藥劑中和法Ⅱ混合反應(yīng)裝置混合時間：用石灰和酸性廢水時，采用2-5min。其它采用5-10min，如下圖,四室隔板反應(yīng)池，采用壓縮空氣攪拌。四室隔板反應(yīng)池Ⅲ沉淀池采用豎流式(沉渣量少時)或平流式(排泥困難時)。沉渣用污泥泵排出。Ⅳ沉渣脫水裝置采用機械脫水或干化場脫水第15頁/共54頁第一節(jié)中和三、藥劑中和法2、堿性廢水的藥劑中和處理●中和劑硫酸、鹽酸、硝酸、煙道氣●中和反應(yīng)以含氫氧化鈉和氫氧化銨堿性廢水為例，中和劑用工業(yè)硫酸，其化學反應(yīng)如下：如果硫酸銨的濃度足夠，可考慮回收利用。以含氫氧化鈉堿性廢水為例，用煙道氣中和，煙道氣中含CO2量可達24%。其化學反應(yīng)如下：第16頁/共54頁第一節(jié)中和四、過濾中和法●定義：酸性廢水流過堿性濾料時與濾料進行中和反應(yīng)的方法?！襁m用對象：用于酸性廢水的中和處理?！駷V料：石灰石、大理石、白云石。●類型：普通中和濾池、升流式膨脹中和濾池、滾筒中和濾池。第17頁/共54頁第一節(jié)中和1、普通中和濾池●適用范圍對硫酸廢水，因中和過程中生成的硫酸鈣在水中溶解度很小，易在濾料表面形成覆蓋層，阻礙濾料和酸的接觸反應(yīng)。硫酸極限濃度：用石灰石時為2g/L，白云石為5g/L硝酸和鹽酸的極限濃度：20g/L四、過濾中和法第18頁/共54頁第一節(jié)中和四、過濾中和法普通中和濾池●形式分為升流式和降流式。參數(shù)：濾料直徑為30-50mm，過濾速度1-1.5m/h，接觸時間不少于10min，濾床厚度為1-1.5m.?！裰泻蜑V池的計算自學第19頁/共54頁第一節(jié)中和2、升流式膨脹中和濾池●廢水從濾池的底部進入，從池頂流出，使濾料處于膨脹狀態(tài)?！穹诸悾汉銥V速＋變?yōu)V速恒濾速升流式膨脹中和濾池采用大阻力或小阻力布水系統(tǒng)進水。大阻力布水系統(tǒng)底部裝有柵狀配管，干管與支管下部開有孔眼，下設(shè)卵石承托層，濾層高度一般為1.0m~1.2m，總高度一般為3~3.5m。為使濾料處于膨脹狀態(tài)并互相摩擦，不結(jié)垢，避免堵塞，流速采用60~80m/h，膨脹率保持在50%左右。上清水區(qū)高度為0.5m。變?yōu)V速膨脹中和濾池下部橫截面積小，上部大。上濾速下部為130~150m/h，上部為40~60m/h，使濾層全部都能膨脹，上部出水可少帶料，克服了恒速膨脹濾池下部膨脹不起來，上部帶出小顆粒濾料的缺點?！駪?yīng)用實例：自學四、過濾中和法第20頁/共54頁第一節(jié)中和3、滾筒中和濾池●這種裝置的優(yōu)點是進水硫酸濃度可超過極限濃度值數(shù)倍，濾料不必破碎到很小粒徑，但構(gòu)造復(fù)雜，動力費用高，運行時設(shè)備噪音較大。四、過濾中和法第21頁/共54頁一、概述二、氫氧化物沉淀法三、硫化物沉淀法四、鋇鹽沉淀法第三章工業(yè)廢水的化學處理2第二節(jié)化學沉淀第22頁/共54頁第二節(jié)化學沉淀

化學沉淀法是指向水中投加沉淀劑，使之與廢水中污染物發(fā)生沉淀反應(yīng)，形成難溶的固體，然后進行固液分離，從而除去廢水中污染物的一種方法。一般用于處理含金屬離子的工業(yè)廢水。一、概述

在一定溫度下，難溶化合物AmBn的飽和溶液中，其沉淀-溶解平衡可表示為：令A(yù)mBn的溶解度為S(mol/l)，則：第23頁/共54頁第二節(jié)化學沉淀

根據(jù)溶度積可以判斷沉淀的生成與溶解，判斷水中離子是否能用化學沉淀法處理以及分離的程度：一、概述第24頁/共54頁第二節(jié)化學沉淀1．原理

水中金屬離子很容易生成各種氫氧化物，它們的生成條件和存在狀態(tài)與溶液PH有直接關(guān)系。如果水中的金屬離子以Mn+表示，則其氫氧化物的溶解平衡為：二、氫氧化物沉淀法

因為水在25℃的離子積：

由此可見：●金屬離子濃度相同時，溶度積越小，則開始析出氫氧化物沉淀的PH值越低；●同一金屬離子，濃度越大，開始析出氫氧化物沉淀的PH值愈低。第25頁/共54頁第二節(jié)化學沉淀2．氫氧化物沉淀法在廢水處理中的應(yīng)用二、氫氧化物沉淀法

某礦山廢水含銅83.4mg/L，總鐵1260mg/L，二價鐵10mg/L，PH為2.23，沉淀劑采用石灰乳，其工藝流程圖如下所示。一級化學沉淀控制PH為3.47，使鐵先沉淀，鐵渣含鐵32.84%，含銅0.148%；第二級化學沉淀控制PH在7.5-8.5范圍，使銅沉淀，銅渣含銅3.06%，含鐵1.38%。廢水經(jīng)二級化學沉淀后，出水可達到排放標準，鐵渣和銅渣可回收利用。第26頁/共54頁第二節(jié)化學沉淀三、硫化物沉淀法●含汞廢水處理，由于生成的硫化汞顆粒很小，沉淀物分離困難，常投加適量的凝聚劑，進行共沉，這種方法叫硫化物共沉法。先加硫化鈉，生成HgS和Hg沉淀后，再投加適量的FeSO4，形成FeS和Fe(OH)2沉淀●常用沉淀劑：硫化氫、硫化鈉、硫化鉀第27頁/共54頁第二節(jié)化學沉淀四、鋇鹽沉淀法●用于處理六價鉻；●沉淀劑：碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇等?！馚aCO3+CrO42-＝BaCrO4+CO32------沉淀的轉(zhuǎn)化●過量的鋇可用石膏法去除。第28頁/共54頁一、藥劑氧化法氯氧化法空氣氧化法高錳酸鉀氧化法二、藥劑還原法原理亞硫酸鹽硫酸亞鐵水合肼第三章工業(yè)廢水的化學處理3第三節(jié)藥劑氧化還原●氧化：得電子――價位降低－―氧化劑（氧、臭氧、氯、漂白粉、三氯化鐵）●還原：失電子――價位升高――還原劑（Fe2+、SO42-、鐵、鋅、SO2等）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)的處理方法稱為藥劑氧化還原法。第29頁/共54頁第三節(jié)藥劑氧化還原一、藥劑氧化法●向廢水中投加氧化劑，氧化廢水中的有毒有害物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害的或毒性小的新物質(zhì)的方法稱為氧化法；●氯系氧化劑包括氯氣、氯的含氧酸及其鈉鹽、鈣鹽以及二氧化氯；●氯氧化法：用于去除氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油類、脫色、脫臭、殺菌等；●含氰廢水：來源于電鍍車間和某些化工廠，如氰化鈉、氰化鉀、氰化銨等，氰離子為CN-。第30頁/共54頁1.堿式氯化法基本原理

利用次氯酸根的氧化作用(ClO-)

漂白粉2CaOCl2+H2O=2HClO+Ca(OH)2+CaCl2氯氣Cl2+H2O=HCl+HClO第三節(jié)藥劑氧化還原一、藥劑氧化法第31頁/共54頁1.堿式氯化法基本原理●局部氧化法氰化物在堿性條件下被氯氧化成氰酸鹽。CN-+ClO-+H2O――――CNCl+2OH-與pH值無關(guān)CNCl+OH-――――CNO-+Cl-+H2OpH越高反應(yīng)越快用量：a.破壞游離氰所需氧化劑的理論用量為：CN:Cl2=1:2.73CN:NaOCl=1:2.85CN:漂白粉(有效氯20%～25%)=1:4～5b.破壞絡(luò)離子用量：CN:NaOCl=1:3.22c.還有其它還原物質(zhì)，故若用NaOCl計，用量為含氰量的5～8倍。第三節(jié)藥劑氧化還原一、藥劑氧化法第32頁/共54頁第三節(jié)藥劑氧化還原一、藥劑氧化法1.堿式氯化法基本原理

●完全氧化法將生成的氰酸根CNO-進一步氧化成N2和CO2，消除氰酸鹽對環(huán)境的污染。2NaCNO+3HOCl+H2O=2CO2+N2+2NaCl+HCl+H2O2CNCl+2HOCl+H2O=2CO2+N2+5HClpH控制pH小于12用量a.氧化劑的用量一般為局部法的1.1－1.2倍；b.藥劑分兩次投加，分步進行，以保證有效地破壞氰酸鹽；c.適當攪拌可加速反應(yīng)進行。第33頁/共54頁第三節(jié)藥劑氧化還原一、藥劑氧化法2.堿式氯化法處理含氰廢水的工藝流程

含氰廢水調(diào)節(jié)池絮凝沉淀池加堿濾池排放沖洗排水加凝聚劑加氧化劑沖洗水攪拌污泥脫水污泥一級氧化處理含氰廢水基本工藝流程第34頁/共54頁第三節(jié)藥劑氧化還原一、藥劑氧化法2.堿式氯化法處理含氰廢水的工藝流程

兩級氧化處理含氰廢水基本工藝流程含氰廢水調(diào)節(jié)池一級絮凝池加堿濾池排放沖洗排水加凝聚劑加氧化劑沖洗水攪拌污泥脫水污泥沉淀池二級絮凝池攪拌第35頁/共54頁第三節(jié)藥劑氧化還原一、藥劑氧化法

3.堿式氯化法注意事項：●宜用于電鍍廢水，氰離子含量不大于50mg/L；●一般情況下采用一級氧化處理，特殊采用二級氧化處理，氧化劑分級投加。●設(shè)有調(diào)節(jié)池，宜設(shè)兩格，有效容積按2-4h平均廢水量計算，并設(shè)除油、清除沉淀物等設(shè)施；間歇處理兩格沉淀池交替使用時可不設(shè)調(diào)節(jié)池；●可采用水力攪拌或機械攪拌；●氧化劑可采用次氯酸鈉、漂白粉、液氯等，其投加量按試驗確定或按氰離子與活性氯的重量比計算確定，一級氧化1:3-1:4，兩級氧化1:7-1:8；●一級氧化處理時，采用次氯酸鈉、漂白粉、漂粉精時，廢水PH控制在10-11，采用液氯時PH控制在11-11.5，反應(yīng)時間30min；兩級氧化時，一級氧化廢水PH值控制在10-11，反應(yīng)時間10-15min，二級氧化PH6.5-7.0，反應(yīng)時間10-15min。第36頁/共54頁1.藥劑還原法處理含鉻廢水基本原理●含鉻廢水來源：電鍍廠、制革廠、某些化工廠●原理：在酸性條件下，利用化學還原劑將六價鉻還原成三價鉻，然后用堿使三價鉻成為氫氧化鉻沉淀去除。六價鉻：CrO42-和Cr2O72-在酸性條件下，主要以Cr2O72-形式存在CrO42-+2H+＝＝Cr2O72-＋H2O在堿性條件下，主要以CrO42-形式存在Cr2O72-＋2OH-＝＝2CrO42-+2H2O●常用的還原劑有：亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵、二氧化硫、水合肼、鐵屑、鐵粉等。第三節(jié)藥劑氧化還原二、藥劑還原法第37頁/共54頁2.亞硫酸鹽還原法六價鉻與亞硫酸氫鈉或亞硫酸鈉反應(yīng)后，生成三價鉻Cr3+，在堿性條件下再形成Cr(OH)3沉淀，中和劑為NaOH和石灰。3．硫酸亞鐵還原法在酸性條件下，用硫酸亞鐵還原六價鉻，形成Cr3+和Fe3+，用石灰乳中和沉淀，形成混合沉淀物CaSO4、Cr(OH)3和Fe(OH)3，稱為硫酸亞鐵石灰法，無回收價值。4．水合肼還原法水合肼N2H4.H2O在中性或微堿性條件下，能迅速感覺還原六價鉻并生成氫氧化鉻沉淀。4CrO3+3N2H4＝＝4Cr(OH)3+3N2可處理鍍鉻生產(chǎn)線第二回收槽帶出的含鉻廢水，也可處理鉻酸鹽鈍化工藝中產(chǎn)生的含鉻漂洗水。第三節(jié)藥劑氧化還原二、藥劑還原法第38頁/共54頁4第四節(jié)臭氧氧化第三章工業(yè)廢水的化學處理一、臭氧的理化性質(zhì)二、臭氧的制備三、臭氧的接觸反應(yīng)設(shè)備四、尾氣處理四、臭氧廢水處理系統(tǒng)的計算四、臭氧在廢水處理中的應(yīng)用四、臭氧氧化的優(yōu)缺點第39頁/共54頁第四節(jié)臭氧氧化一、臭氧的理化性質(zhì)

臭氧O3是氧的同素異構(gòu)體，是一種具有魚腥味的淡紫色氣體。沸點-112.5℃；密度2.144kg／m3，此外，臭氧還具有以下一些重要性質(zhì)。●不穩(wěn)定性：在常溫下容易分解成為氧氣并放出熱量?！袢芙庑裕涸谒腥芙舛缺燃冄醺?0倍，比空氣高25倍?！穸拘裕焊邼舛瘸粞跏怯卸練怏w，有強烈的刺激作用●氧化性：一種強氧化劑，氧化還原電位與pH值有關(guān)?！窀g性臭氧具有強腐蝕性。

第40頁/共54頁第四節(jié)臭氧氧化二、臭氧的制備●空氣中的臭氧是氧氣吸收太陽波長小于185nm紫外線后形成的。反應(yīng)為3O2+hν=2O3當用波長25nm紫外線照射臭氧時，它又分解成氧氣。實驗室可用其它方法制取少量臭氧。例如，用濃H2SO4與BaO2作用可制得臭氧?！裱鯕庠跓o聲放電或紫外線的作用下，有一部分轉(zhuǎn)變成臭氧3O2=2O3實驗室里用感應(yīng)圈進行無聲放電。生成的臭氧用淀粉—碘化鉀溶液或淀粉—碘化鉀試紙來檢驗O3+2KI+H2O=I2+2KOH+O2第41頁/共54頁第四節(jié)臭氧氧化二、臭氧的制備2、臭氧的制備過程1、臭氧發(fā)生器第42頁/共54頁第43頁/共54頁第四節(jié)臭氧氧化三、臭氧的接觸反應(yīng)設(shè)備

一般根據(jù)臭氧化空氣與水的接觸方式分為：氣泡式（應(yīng)用較多）：水膜式；水滴式第44頁/共54頁第四節(jié)臭氧氧化四、尾氣處理

●活性碳法：2C+O3?CO2+CO

●藥劑法:亞鐵鹽等使其還原；氫氧化鈉使其分解●燃燒法：在3000℃以上立即分解。第45頁/共54頁第四節(jié)臭氧氧化五、臭氧廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計（1）發(fā)生器臭氧需要量：Qo3=1.06QC(g/h)Q:處理廢水量，m3/hC:臭氧投量。通過試驗確定（2）臭氧接觸反應(yīng)器容積計算：V=QT/60（3）氣源冷卻和除塵設(shè)備選擇合適的冷凝器。（4）干燥器第46頁/共54頁第四節(jié)臭氧氧化六、臭氧在水處理中的應(yīng)用

水經(jīng)臭氧處理，可達到降低COD、殺菌、增加溶解氧、脫色除臭、降低濁度幾個目的。臭氧的消毒能力比氯更強。對脊髓灰質(zhì)炎病毒，用氯消毒，保持O.5～1mg/L余氯量，需1.5～2h，而達到同樣效果，用臭氧消毒，保持O.045～O.45mgO3，只需2min。將混凝或活性污泥法與臭氧化聯(lián)合