水處理課件-水的其他物理化學處理方法

第１６章水的其他物理化學處理方法16.1離心分離16.2電解16.3中和16.4沉淀思考題習題離心分離1.原理顆粒受到的凈離心力Fc=（m-mo）ω2r顆粒在水中的凈重力Fg=（m-mo）g

α——分離因素粒徑為d(m)的顆粒的分離速度Uc(m/s)：接下頁

式中：ρ、ρo——分別為顆粒和水的密度，kg/m3μ——水的動力粘度，0.1pa·s當離心ρ>ρo，Uc>0，顆粒拋向周邊——離心沉降。

ρ<ρo，Uc<0，顆粒被推向中心——離心上浮。當d越小，（ρ—ρo）越小，μ越大，則Uc越小，顆粒越難分離。離心分離1.原理

離心機：高速離心機（α>3000）中速離心機（α=1000～3000）常速離心機低速離心機（α<1000）（1）常速離心機：(ρ—ρo)較大時采用，用于污泥脫水，纖維回收。（2）高速離心機：(ρ—ρo)較小時采用，用于乳化油、蛋白質回收。壓力式水力旋流器

水力旋流器重力式水力旋流器離心分離2.離心原理設備：離心機、水力旋流器壓力式水力旋流器（1）構造與原理壓力式水力旋流器（1）構造與原理壓力式水力旋流器（1）構造與原理1)確定分離器的尺寸——按經驗確定園筒直徑——D園筒高度——Ho=1.7D錐體高度——Hk=3Ho；錐體角度：θ=10～15°中心溢流管直徑——do=(0.25～0.3)D進水管直徑——d1=(0.25～0.4)D出水管直徑——d2=(0.25～0.5)D；出口流速6～10m/s。錐底直徑——d3=(0.5～0.8)do2)處理水量Q（L/min）Q=KDdo（g△p）1/2式中：K——流量系數，K=5.5d1/D△P——進出口壓差，Mpa，△p=p1—p2，一般為0.1～0.2Mpa。g——重力加速度（m/s2）壓力式水力旋流器（2）壓力式水力旋流器的設計：接下頁3)分離器臺數n并聯使用。4)被分離顆粒的極限直徑dc(cm)

式中：d1——進水管直徑（cm）

φ——環(huán)流速度的變化系數，約為

μ——水的動力粘度，Pa·s

Q——處理水量，cm3/s

H——中心流束高度，cm，約為錐體高度的2/3，即h=（D—d3）/3tgθ；dc是判斷水力旋流器分離效果的重要指標，極限直徑dc越小，分離效果越好。q沉淀池=1.0m3/m2·h； q水力旋流器=950m3/m2·h壓力式水力旋流器1.設計：（1）表面積

（m2）式中：q——表面水力負荷：取25～30m3/m2·h要求η>80%，q=25；η<80%，q=30（2）有效水深Ho1)按停留時間t=15～20min計算：Ho=Qt/A2)按結構尺寸確定：Ho=(0.7～1.2)DD——池直徑，D較大，采用較大系數，反之亦然。（3）緩沖層高度h1=0.8～1.2m（保護高度）。（4）進水管向下傾斜1～5°，管咀處流速V=0.9～1.1m/s。（5）所需水頭h（水頭差）。重力式旋流分離器——水力旋流沉淀池接下頁

式中：α——系數，試驗確定，一般為4.5；V——管咀處流速（進口處流速）0.9～1.1m/s；ξ——局部阻力系數；V1——進水管內流速0.8～1.0m/s；

L——進水管長度，m；

I——進水管單位長度的沿程損失。（6）應用——旋流沉淀池適于小流量工業(yè)廢水中比重較大的無機雜質的分離，它廣泛用于回收軋鋼廢水中氧化鐵皮和可浮油，回收率可達90～95%，出水可循環(huán)使用重力式旋流分離器——水力旋流沉淀池1.電解槽的結構形式1）、結構形式：回流式、翻騰式如圖16-2。采用直流電源電解2）、極板電路：單極性電解槽雙極性電解槽電解2.電解法的原理與分類

1）、法拉第電解定律——耗電量的計算

式中：G——析出或溶解的物質質量，g

E——物質的化學當量，g/molQ——通過的電量,庫倫（C）I——電流強度，安培（A）；t——電解時間（S）F——法拉第常數，F=96487c/mol2）、分解電壓定義：能使電解正常進行時所需的最小外加電壓叫分解電壓EE=原電池的電動勢+濃差電池電位+化學極化電位+IR（電解液電阻產生壓降）。槽電壓一般為4～5V電解3.電解法在廢水處理中的應用1)、電解法處理含鉻廢水(1)基本原理：在陽極：Fe—2e→Fe2+（鐵板陽極溶解，把電子轉給電源）

（主要的）

Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O

CrO42-+3Fe2++8H+Cr3++4H2O+3Fe在陰級：2H++2eH2↑

（次要的）Cr2O72-+6e+14H+2Cr3++7H2O

CrO42-+3e+8H+Cr3++4H2OH+減少，廢水中堿性增強，使Cr3+、Fe3+產生氫氧化物沉淀Cr3++3OHCr(OH)3↓Fe3++3OHFe(OH)3↓電解接下頁陽極起氧化劑作用陰極起還原劑作用電解接下頁減少鐵陽極鈍化的方法：（1）定期用鋼絲刷清洗極板。（2）投加食鹽：NaCl中的Cl—吸附在鈍化膜表面，取代鈍化膜中的氧離子→氯化鐵（可溶性），導致膜溶解。（3）定期倒換陰、陽極，利用電解時陰極產生H2的撕裂還原作用，將極板上的鈍化膜除掉。電解接下頁電解Fe3++3OH-Fe(OH)3↓2．工藝流程：進水Ccr6+≤100mg/L，PH=4～6.5含鉻廢水處理工藝流程如圖16-4所示電解調節(jié)池：按2～4h平均流量設計沉淀池：t=2h；V污泥=(5～10)%V廢水或1kg干重/m3廢水。電解槽工藝設計（1）電解槽有效容積：式中：t——電解歷時，Ccr6+<50mg/L；t=5～10minCcr6+=50～100mg/L；t=10～20min（2）電流強度I（A）

式中：Q——廢水設計流量m3/hC——廢水中Cr6+濃度，g/m3；QC=m3/h·g/m3=g/hKcr——1gCr6+還原成Cr3+所需電量，如無試驗資料，可取4～5(A·h/gCr)n——電極串聯次數，為串聯極板數減1電解接下頁（3）極恩板面積F溪(dm2)：普劉通碳素畢鋼板，嬌δ=3哀～5m葡m，極音板間凈夢距S=涼10m既m；極堪板消耗班量：4罵～5g驚/還原護1gC夏r6+電解接下頁電解接下頁（6）電捏能消耗N龍(kw·美h/m3信)式中η洗——整饞流器效鬼率，無著實測數糕值，用仗0.8匯；Q——考廢水設趕計流量罷，m3賞/h電解藥劑中眾和處理1.酸補性廢水禍的藥劑雜中和處即理強酸性求廢水常沙采用石均灰乳中階和，由蔥于弱酸拔與石灰闊反應緩儲慢，故騎一般不霧采用。（1）熊中和反槽應：石灰乳中餃和H2S持O4廢水賣生成Ca思SO4，鳥當用顆粒旦狀石灰石勞時，導致條藥劑表面結形成硫酸立鈣的復蓋奪層，影響針和阻止中早和反應的拜繼續(xù)進行趣，所以當單用石灰石壓做中和劑畢時，顆粒育粒徑應小乳于0.5捏mm。（2）皂中和劑夢用量中和各種妥酸所需堿殊、鹽的理經論比耗量介（g/g季）。因為藥駛劑中含留有雜質載，所以屢藥劑的張實際耗香量應比知理論比諸耗量要澆大。同炎時還要甜考慮金粉屬離子娘及中和隔反應混碌合不均抵勻使實誰際耗量島比理論禍耗量高斥，用不捐均勻系迫數K來蒼表示。中和接下頁中和所以藥劑纖總耗量G仗a（Kg提/d）中和中和反座應產生超的沉渣辨量G（下Kg/市d）（3）中數和工藝投藥裝鹽置石灰用贊量<1悟t/d鼓：在消熊解槽內打人工攪舊拌和消嘉解，制諒成（4賤0～5寶0）%烤的乳濁昌液，其軍有效容乎積V1（m3）：消解槽勒：V1=KVo式中：晶Vo——一次臉配制的藥吸劑量，m3K——容淹積系數，若2～5石灰用舟量>1幼t/d呆：采用坐機械方拉法消解固。消解座機有立框式和臥妄式二種趙。消解后亞石灰乳啟排至溶謙液槽，深其有效返容積V2（m3）中和消解后石堤灰乳排至紛溶液槽，音其有效容貼積V2（m3）式中：礙Ga—介—石灰惑消耗量究，t/裳d；r——釘石灰的動容重，斤0.9俗～1.帖1t/肯m3；c——夜石灰乳沫濃度，摩（5～登10）戰(zhàn)%；n——撕每天攪庫拌次數晚。中和石灰乳撓投配系巧統(tǒng)與投每配器1)混積合反應裝佳置·水泵廉管道混灑合·隔板混舊合反應池神如圖2)沉瘡淀池3)燥沉渣脫哲水裝置舅：機械抵脫水、晨干化場2、堿千性廢水蔬的藥劑隸中和處粒理（1）間中和劑梁：H2振SO4炕、HC痕l、H劉NO3僵、工業(yè)譽廢酸、遠煙道氣碌（含C比O2、液SO2的）（2）肅中和反濱應（3）潔中和各算種堿所撇需酸的菠理論比嘉耗量（陷g/g真）.中和2、堿濱性廢水甚的藥劑堂中和處悶理（1）中民和劑：H2SO4、HC超l、H綱NO3、工業(yè)須廢酸、械煙道氣樓（含C棟O2、SO2）（2）中向和反應（3）中字和各種堿艱所需酸的候理論比耗球量（g/老g）.堿性廢創(chuàng)水的藥展劑中和演處理隔板混暮合反應過濾中越和處理1、普赤通中和堂濾池不適于中漠、高濃度疊的酸性廢慰水，對H遞2SO4膽廢水，用志石灰石作薪中和劑時殖，其SO零4濃度應偶≤2g/獲L，如用可白云石（胃CaCP爺3·Mg暖CO3）店則其H2乖SO4濃稅度只能為舍5g/L販；對HN被O3、H某Cl廢水嘩，極限濃旬度20g瓶/L。當牌H2SO葬4濃度為翼2～5g赤/L時，狼可用白云更石作濾料苦，但反應絲式速度慢。（1）普戒通中和濾閃池的形式（2）稠中和濾記池的計保算1)膜平流式的中和濾帳池·濾池濱長度L頁=Ut麻……式中：U勿——濾速仔：0.0淋1～0.屬03m/鳳st——廢銷水同濾料舅接觸時間缸，S式中：層K——監(jiān)濾料系杯數，試尊驗求得濱。d——手濾料的產平均粒扔徑，c碼m；U——珠濾速，類m/sC——美酸的濃臂度，g紙eq/錫L過濾中兔和處理接下頁濾池橫遠斷面積課f（m尋2）濾池的水進頭損失h使=iL（露m）式中：i唇——濾池爽的坡降式中：U捐.d同上Po——濾料沈的孔隙率閣：0.3倘5～0.蓄45S——跪系數，瞎與濾料浮d有關啟：過濾中和汪處理2)豎管流式中和鞭濾池濾床最小步厚度H（車cm）——中和以H2SO4時使用下坐式式中：d叔——濾料項粒徑，m年mK——晃濾料特西征系數梢，試驗籃得出n——經汪驗系數，降試驗得出步，一般1消.47C——酸害的濃度，扇geq/誼LU——至濾速：筑4～8奪m/h濾料的霧消耗及蟻濾池的岡工作周博期T濾料的名消耗量G=KQCa（宅kg/獵d）式中：免K——朽系數，錘1.5繡a—梅—藥劑崗比耗量圈Q、悟C同上濾池的理候論工作周紐奉期式中：杠P——您濾料裝緩載量，客KgG——卡濾料消漂耗量，削Kg/四d.過濾中和坊處理2、升飄流式膨賺脹中和伙濾池（1）賢恒濾速戚升流膨響脹中和科濾池過濾中和蘭處理接下頁2、升流艙式膨脹中喊和濾池（1）像恒濾速溝升流膨始脹中和寺濾池承托層牌厚度0魚.15裂～0.鉛2m，蓋φ20疼～40梨mm濾料粒功徑0.宮5～3翻mm，只濾層高呀度1～諸1.2栗m（新弊濾料）最終換料披時的濾層洲高度≥2嶼m；U=家60～8價0m/h膨脹率5冰0%±，肌上部清水微區(qū)高度為床0.5m廢水H2SO4濃度<體220眨0mg饅/L時猾，中和戚后PH熱=4.耗2～5蟲，脫氣要后P單H=6腎～6.心5出水PH嘩<4.2雹需換料。缺點：下部濾里料膨脹足不起來取，上部漠帶出小咽顆粒濾熟料。過濾中和貸處理接下頁（2）敢變速膨搭脹中和只濾池U下=1繳30m/如h～15哪0m/h惹U上=撐40～6駱0m/過濾中和色處理（3）透過濾中費和法的柱優(yōu)缺點優(yōu)點：出水P勺H值較春穩(wěn)定，子操作簡避單，沉嶼渣量少臺。缺點：廢水中品H2SO4濃度不能壺太高，定仗期倒床，漠勞動強度行大。過濾中搏和處理過濾中和俱處理（4）過擊濾中和滾銹筒（4）過攤濾中和滾釣筒過濾中效和處理（4）過奶濾中和滾洪筒點擊看招示意圖濾料粒無徑大（拿幾mm咐～+幾傻mm）相，濾料發(fā)體積為銀筒體體謝積的1促/2?；鶟L筒線編速度0傻.3～萌0.5勝m/s伸。進水惑H2SO4濃度可達搜7～8g沈/L缺點:動力費汽高，設砌備構造沉復雜，虧噪聲大寇。1、酸齊性或堿鵝性廢水計需要量Q1C1=Q2C2——等當繪量反應2、中晶和設備（1）在景集水井（俘或管道、鐵混合槽）務內連續(xù)混聰合；（2）羞連續(xù)流憂中和池總：V池辛＝（Q1+Q2）t；t——投中和時綠間，1勇～2h（3）盡間歇中盲和池：V池——術一個周期址內排放的據廢水量。酸性廢水頸與堿性廢頭水中和處表理化學沉柏淀1.概淘述1）難溶鹽的惹溶度積常葬數化學沉摸淀1.概述2）沉淀劑2.氫氧化物摩沉淀法1）原理化學沉淀接下頁化學沉淀見圖1域6－72、應用石灰乳度作為沉膽淀劑去體除礦山主廢水的帽Cu和圣Fe金匹屬離子鹽。見圖匠16-總8用石灰乳坊和漂白粉泄去除鉛鋅礦冶煉廠廢清水中金屬篇離子。見抬圖16-筐9化學沉旋淀鉛鋅冶煉因廠廢水含Hg廢瓜水3.高硫化物剪沉淀法化學沉淀化學沉淀接下頁化學沉淀●應用溉：用Na2S處理含黃Hg廢水多：4.鋇格鹽沉淀法撓——主要埋用于處理么六價鉻C承rO42赴-的廢水●一種桃沉淀轉化畝成另一種救沉淀的過僚程叫沉淀載的轉化●應四投加過罩量的BaC顫O3，t=2裝0～30命min，撥但導致出扔水含有一天定量的殘贏鋇，應用翁石膏法加妙以去除：化學沉政淀思考題1、何糖謂離心鑰分離的栽分離因蓋素？衡往量水力否旋流器油分離效怪果的重燃要指標是什劣么？它棕的物理泰意義是希什么？2、工蹲業(yè)廢水死中的金角屬可采貓用哪幾腐種化學置沉淀法自來處理徒？用氫拘氧化物處理詢工業(yè)廢勉水中的尋重金屬骨時，最幅重要的仍影響因命素是什爛么？3、化學柏沉淀法與