江建院水處理工程技術(shù)課件05工業(yè)廢水處理

情境5工業(yè)廢水處理單元1工業(yè)廢水處理對象與方法單元2工業(yè)廢水處理工藝單元3工業(yè)廢水處理運行與管理本章內(nèi)容單元1工業(yè)廢水處理對象與方法一、工業(yè)廢水處理的分類與去除對象二、工業(yè)廢水處理的方法三、工業(yè)廢水的處理原則一、工業(yè)廢水處理的分類與去除對象工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、污水和廢液，其中包括夾雜在水中流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。從不同角度出發(fā)，工業(yè)廢水可分為以下不同種類：按工業(yè)廢水中所含主要污染物的化學性質(zhì)可分為無機廢水和有機廢水。例如冶金廢水是無機廢水；食品加工廢水是有機廢水。按工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品和加工對象分類，如電鍍廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、化學肥料廢水、染料廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水等。按廢水中所含污染物的主要成分分類，如酸性廢水、堿性廢水、含氰廢水、含鉻廢水、含汞廢水、含酚廢水、含油廢水、含硫廢水、含有機磷廢水和放射性廢水等。按廢水處理的難易度和廢水的危害性分類，將廢水中主要污染物歸納為廢熱、常規(guī)污染物和有毒污染物三類。第一類為廢熱，主要為冷卻水，一般可以回用；第二類為常規(guī)污染物，即無明顯毒性而又易于生物降解的物質(zhì)，包括生物可降解的有機物，可作為生物營養(yǎng)素的化合物，以及有機懸浮固體等；第三類為有毒污染物，即有毒性而又不易生物降解的物質(zhì)，包括重金屬、有毒化合物和不易被生物降解的有機化合物等。實際上，一種工業(yè)可以排出幾種不同性質(zhì)的廢水，而一種廢水又會有不同的污染物和不同的污染效應。例如染料工廠既排出酸性廢水，又排出堿性廢水。紡織印染廢水，由于織物和染料的不同，其中的污染物和污染效應就會有很大差別。即便是一套生產(chǎn)裝置排出的廢水，也可能同時含有幾種污染物。如煉油廠的蒸餾、裂化、焦化、疊合等裝置的塔頂油品蒸氣凝結(jié)水中，含有酚、油、硫化物。在不同的工業(yè)企業(yè)，雖然產(chǎn)品、原料和加工過程截然不同，也可能排出性質(zhì)類似的廢水。如煉油廠、化工廠和煉焦煤氣廠等，可能均有含油、含酚廢水排出。二、工業(yè)廢水處理的方法1.物理處理法物理處理法，指借助于物理作用分離和除去水中的不溶性懸浮物或固體的方法。常用的物理處理法有均和調(diào)節(jié)、篩濾、沉淀、離心分離、過濾、高梯度磁分離、物理消毒等。（1）均和調(diào)節(jié)分水質(zhì)調(diào)節(jié)和水量調(diào)節(jié)，目的在于減少污水特征上的波動，為后續(xù)水處理系統(tǒng)提供穩(wěn)定和優(yōu)化的操作條件。水質(zhì)調(diào)節(jié)是對不同時間或不同來源的污水進行混合，使流出的水質(zhì)比較均勻。水量調(diào)節(jié)分為線內(nèi)調(diào)節(jié)和線外調(diào)節(jié)2種。（2）篩濾利用留有孔眼的裝置或由某種介質(zhì)組成的濾層截留廢水中的懸浮固體的方法。使用設(shè)備有：格柵，用以截阻大塊固體污染物；篩網(wǎng)，用以截阻、去除廢水中的纖維、紙漿等較細小的懸浮物；布濾設(shè)備，用以截阻、去除廢水中的細小懸浮物；砂濾設(shè)備，用以過濾截留更為微細的懸浮物。（3）沉淀沉淀，指水中懸浮顆粒在重力作用下從水中分離出來的過程。這種方法簡單易行，分離效果好，是水處理的重要工藝，在每一種水處理過程中幾乎都有使用。在各種水處理工藝中，沉淀的作用有所不同。（4）離心分離污水中的懸浮物借助離心設(shè)備的高速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下與水分享的過程。由于離心力場中懸浮物所受的離心力遠大于它所受的重力，所以能獲得很好的分離效果，遠超過重力沉降法。（5）過濾過濾，指待濾水通過過濾介質(zhì)(或過濾設(shè)備)時，水中固體物質(zhì)從水中分離出來的一種單元處理方法。過濾分為表面過濾和濾層過濾(又稱濾床過濾或深層過濾)兩種。表面過濾是指尺寸大于介質(zhì)孔隙的固體物質(zhì)被截留于過濾介質(zhì)表面而讓水通過的一種過濾方法。如濾網(wǎng)過濾、微孔濾膜過濾等。濾層過濾是指過濾設(shè)備中填裝粒狀濾料(如石英砂、無煙煤等)形成多孔濾層的過濾。（6）高梯度磁分離對水中弱磁性或反磁性物質(zhì)，可以通過提高磁場梯度的辦法來增大磁力使之分離的方法。常用的設(shè)備為磁過濾器。2.化學處理法化學處理法，指通過化學反應和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的廢水處理法。以投加藥劑產(chǎn)生化學反應為基礎(chǔ)的處理單元有混凝、中和、氧化還原等；以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的處理單元有萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲吸和反滲透等。在水處理工程技術(shù)領(lǐng)域，化學處理法一般指以投加藥劑產(chǎn)生化學反應為基礎(chǔ)的處理單元，常用的化學處理法有中和、混凝、化學沉淀、氧化還原、電解、化學消毒等。（1）中和在酸（堿）廢水中投加堿（酸）生成弱解離的水分子，同時生成可溶解或難溶解的其他鹽類，從而消除它們的有害作用。（2）混凝在未經(jīng)處理或等待進一步處理的水中投加電解質(zhì)，使水中不易沉淀的膠體和懸浮物聚結(jié)成易于沉淀的絮凝體的過程，混凝包括凝聚和絮凝兩個階段。（3）化學沉淀化學沉淀，指向水中投加某種化學藥劑，與水中一些溶解物質(zhì)發(fā)生化學反應而生成難溶物沉淀下來。（4）氧化還原化學氧化，指用氧化劑氧化水中溶解性有毒有害物質(zhì)使之轉(zhuǎn)化為無毒無害或不溶物質(zhì)的方法。氧化、還原同時發(fā)生，氧化劑得到電子得以還原，而使另一種物質(zhì)失去電子受到氧化。給水處理常用氧、氯等氧化劑氧化水中鐵、錳、鉻、氰等無機物和多種有機物等生成不溶物質(zhì)沉淀去除。用氯、二氧化氯等氧化劑滅活水中絕大多數(shù)病原體進行消毒。（5）電解電解法，指利用電解原理，將含有電解質(zhì)的污水通過電解過程，在陰、陽兩極上分別發(fā)生還原反應和氧化反應，從而使某些污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)以實現(xiàn)污水凈化的方法。（6）化學消毒化學消毒，指通過向水中投加化學消毒劑來實現(xiàn)消毒。主要有氯化法、臭氧消毒法、二氧化氯消毒法等。3.物理化學處理法物理化學處理法指運用物理和化學的綜合作用使水得到凈化的方法。它是由物理方法和化學方法組成的廢水處理系統(tǒng)，或是包括物理過程和化學過程的單項處理方法，如浮選、吹脫、結(jié)晶、吸附、萃取、電解、電滲析、離子交換、反滲透等。（1）氣浮固液分離或液液(如含油水)分離的一種方法。利用大量微細氣泡粘附于雜質(zhì)、絮粒之上，將懸浮顆粒浮出水面而去除的工藝。（2）吸附吸附可以發(fā)生在固相液相、固相氣相或液相氣相之間。在某種力的作用下，被吸附物質(zhì)移出原來所處的位置在界面處發(fā)生相問積聚和濃縮的現(xiàn)象稱為吸附。由分子力產(chǎn)生的吸附為物理吸附；由化學鍵力產(chǎn)生的吸附為化學吸附。（3）離子交換離子交換，指用一種不溶于水且?guī)в锌山粨Q基團的固體顆粒(離子交換劑)從水溶液中吸附陰、陽離子，且把本身可交換基團中帶相同電荷的離子等當量地釋放到水中，從而達到去除水中特定離子的過程。離子交換法廣泛應用于硬水軟化、除鹽和工業(yè)廢水中的鉻銅等重金屬的去除。（4）膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)，指在電位差、壓力差或濃度差推動力作用下，利用特定膜的透過性能，分離水中離子、分子和固體微粒的處理方法。在水處理中，通常采用電位差和壓力差兩種。利用電位差的膜分離法有電滲析法；利用壓力差的膜分離法有微濾、超濾、納濾和反滲透法。（5）萃取利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解度的不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從另一溶劑所組成的溶液里提取出來的操作方法。（6）吹脫吹脫法是用來脫除污水中的溶解氣體和某些極易揮發(fā)的溶質(zhì)的一種氣液相轉(zhuǎn)移分離法。其過程是，將空氣通入污水中，使其與污水充分接觸，污水中的溶解氣體和易揮發(fā)的溶質(zhì)便穿過氣液界面，進入空氣相，從而達到脫除溶解氣體（污染物）的目的。吹脫法常用于去除污水中含有的有毒、有害的溶解氣體，如CO2、H2S、HCN等。4.生物化學處理法生物化學處理法，指利用微生物的代謝作用，使水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，以實現(xiàn)凈化的方法。分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法，常用的好氧生物處理法有活性污泥法、生物膜法、自然生物處理法等。曝氣及生物處理，這種單元工藝以往主要應用在污水處理領(lǐng)域，隨著源水污染的加劇，生活飲用水水源中有機污染物的含量越來越高，采用曝氣可以去除水中溶解氣體如CO2、H2S等，以及能引起嗅和味的物質(zhì)和揮發(fā)有機物（VOC）。曝氣還對源水有預處理作用，如可以補充水中溶解氧，氧化水中的鐵錳。生物處理工藝主要去除水中的有機物，采用的反應器多為微生物膜類型，生物處理對色度、鐵錳的去除也有效果，可以減少后續(xù)工藝的混凝劑投加量。三、工業(yè)廢水的處理原則（1）最根本的是改革生產(chǎn)工藝，盡可能在生產(chǎn)過程中杜絕有毒有害廢水的產(chǎn)生。如以無毒用料或產(chǎn)品取代有毒用料或產(chǎn)品。（2）在使用有毒原料以及產(chǎn)生有毒的中間產(chǎn)物和產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，采用合理的工藝流程和設(shè)備，并實行嚴格的操作和監(jiān)督，消除漏逸，盡量減少流失量。（3）含有劇毒物質(zhì)廢水，如含有一些重金屬、放射性物質(zhì)、高濃度酚、氰等廢水應與其他廢水分流，以便于處理和回收有用物質(zhì)。（4）一些流量大而污染輕的廢水如冷卻廢水，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和污水處理廠的負荷。這類廢水應在廠內(nèi)經(jīng)適當處理后循環(huán)使用。（5）成分和性質(zhì)類似于城市污水的有機廢水，如造紙廢水、制糖廢水、食品加工廢水等，可以排入城市污水系統(tǒng)。應建造大型污水處理廠，包括因地制宜修建的生物氧化塘、污水庫、土地處理系統(tǒng)等簡易可行的處理設(shè)施。與小型污水處理廠相比，大型污水處理廠既能顯著降低基本建設(shè)和運行費用，又因水量和水質(zhì)穩(wěn)定，易于保持良好的運行狀況和處理效果。（6）一些可以生物降解的有毒廢水如含酚、氰廢水，經(jīng)廠內(nèi)處理后，可按容許排放標準排入城市下水道，由污水處理廠進一步進行生物氧化降解處理。（7）含有難以生物降解的有毒污染物廢水，不應排入城市下水道和輸往污水處理廠，而應進行單獨處理。單元2工業(yè)廢水處理工藝任務1工業(yè)廢水的物理處理任務2工業(yè)廢水的化學處理任務3工業(yè)廢水的物理化學處理任務4工業(yè)廢水的生物處理任務1

工業(yè)廢水的物理處理

一、調(diào)節(jié)池二、除油池三、離心分離四、過濾

一、調(diào)節(jié)池1.調(diào)節(jié)的作用

2.調(diào)節(jié)處理的類型

3.調(diào)節(jié)池設(shè)計

1.調(diào)節(jié)的作用調(diào)節(jié)的作用體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提供對污水處理負荷的緩沖能力，防止處理系統(tǒng)負荷的急劇變化；（2）減少進入處理系統(tǒng)污水流量的波動，使處理污水時所用化學品的加料速率穩(wěn)定，適合加料設(shè)備的能力；（3）在控制污水的pH值、穩(wěn)定水質(zhì)方面，可利用不同污水自身的中和能力，減少中和作用中化學品的消耗量；（4）防止高濃度的有毒物質(zhì)直接進入生物化學處理系統(tǒng)；（5）當工廠或其他系統(tǒng)暫時停止排放污水時，仍能對處理系統(tǒng)繼續(xù)輸入污水，保證系統(tǒng)的正常運行。2.調(diào)節(jié)處理的類型

調(diào)節(jié)處理一般分為水量調(diào)節(jié)和水質(zhì)調(diào)節(jié)兩類。（1）水量調(diào)節(jié)水量調(diào)節(jié)比較簡單，一般只需設(shè)置一簡單的水池，保持必要的調(diào)節(jié)池容積并使出水均勻即可。污水處理中單純的水量調(diào)節(jié)有兩種方式：一種為線內(nèi)調(diào)節(jié)，如圖5.1.1所示，另一種為線外調(diào)節(jié)，如圖5.1.2所示。（2）水質(zhì)調(diào)節(jié)

水質(zhì)調(diào)節(jié)的任務是對不同時間或不同來源的污水進行混合，使流出的水質(zhì)比較均勻，以避免后續(xù)處理設(shè)施承受過大的沖擊負荷。水質(zhì)調(diào)節(jié)的方法有外加動力調(diào)節(jié)和差流方式調(diào)節(jié)兩類。外加動力就是在調(diào)節(jié)池內(nèi)，采用外加葉輪攪拌、鼓風空氣攪拌、水泵循環(huán)等設(shè)備對水質(zhì)進行強制調(diào)節(jié)。差流方式進行強制調(diào)節(jié)，使不同時間和不同濃度的污水進行水質(zhì)自身水力混合。①對角線調(diào)節(jié)池

對角線調(diào)節(jié)池是常用的差流方式調(diào)節(jié)池。對角線調(diào)節(jié)池的特點是出水槽沿對角線方向設(shè)置，污水由左右兩側(cè)進入池內(nèi)，經(jīng)不同的時間流到出水槽，從而使先后過來的、不同濃度的廢水混合，達到自動調(diào)節(jié)均和的目的。②同心圓調(diào)節(jié)池

同心圓調(diào)節(jié)池與對角線調(diào)節(jié)池的結(jié)構(gòu)原理相似，只是做成圓形，如圖5.1.4所示。③折流調(diào)節(jié)池

折流調(diào)節(jié)池如圖5.1.5所示。在池內(nèi)設(shè)置許多折流隔墻，控制污水1/3~1/4流量從調(diào)節(jié)池的起端流入，在池內(nèi)來回折流，延遲時間，充分混合、均衡；剩余的流量通過設(shè)在調(diào)節(jié)池上的配水槽的各投配口等量地投入池內(nèi)前后各個位置。從而使先后過來的、不同濃度的廢水混合，達到自動調(diào)節(jié)均和的目的。3.調(diào)節(jié)池設(shè)計

調(diào)節(jié)池的設(shè)計主要是確定其容積。對于水量調(diào)節(jié)，計算平均流量作為出水流量，再根據(jù)流量的波動情況計算出所需調(diào)節(jié)池的容積。調(diào)節(jié)池容積可按流量和濃度比較大的連續(xù)4~8h的污水水量計算。若水質(zhì)水量變化大時，可取10~12h的流量，甚至采取24h

的流量計算。應根據(jù)具體條件和處理要求來選定合適的調(diào)節(jié)時間。3.調(diào)節(jié)池設(shè)計

污水經(jīng)過一定的調(diào)節(jié)時間后的平均濃度可按下式計算：

C——時間T內(nèi)的污水平均濃度，mg/L；

q

——時間T內(nèi)的污水平均流量，m3/h；

c1，c2，…

，cn——污水在各時間段t1，t2，…，tn內(nèi)的平均濃度，mg/L；

Q1，Q2，…，Qn

——相應于t1，t2，…，tn時段內(nèi)的污水平均流量,m3/h；

T——連續(xù)的t1，t2，…，tn時間間段(時)總和。3.調(diào)節(jié)池設(shè)計

考慮廢水在池內(nèi)流動可能出現(xiàn)短路等因素，在實際計算調(diào)節(jié)池容積時，一般引入容積經(jīng)驗系數(shù)，對于對角線調(diào)節(jié)池來說，其容積可按下式計算：調(diào)節(jié)池有效容積的設(shè)計累積流量

（m3）

qi–––在t時段內(nèi)廢水的平均流量，m3/s；

ti–––時段，h。平均流量

工業(yè)廢水通常以平均流量為設(shè)計的依據(jù)。

Q–––為周期T內(nèi)的平均

流量，m3/h。圖解法繪出工作周期T內(nèi)的累計流量曲線；用直線連接曲線的起點O和終點A，直線OA為提升泵的出水累計水量；平行OA作流量累計曲線的兩條外切線，兩切線的豎直長度即為有效容積。二、除油池1.含油污水中油的種類與油粒上浮

2.平流式隔油池

3.斜板式隔油池

1.含油污水中油的種類與油粒上浮油類污染物按組成成分可分為兩類，第一類包括動物或植物脂肪，第二類是原油或礦物油的液體部分。污水中的油類按其存在狀態(tài)可分為四類：（1）浮油：油珠的粒徑一般在100~150μm，很容易浮于水面形成油膜或油層。浮油是含油污水的主要油組分。（2）分散油：油珠的粒徑一般在10~100μm，懸浮于水中，靜止一定時間后可形成浮油。（3）乳化油：油珠粒徑小于10μm，一般為0.1~2μm，通常由于污水中含有表面活性劑而使之形成穩(wěn)定的乳化狀態(tài)，即使長期靜置也難以從水中分離出來。（4）溶解油：油珠粒徑有的可小到幾個納米，其溶解度很小，在水中呈溶解狀態(tài)。油粒上浮

由于油珠顆粒的密度比水小，在靜止狀態(tài)下，油珠顆粒能夠上浮。其上浮過程與前面所講的密度大于水的顆粒的沉淀類同，其上浮的速度可用修正的斯托克斯(Stokes)公式表示：

β—水中懸浮物引起顆粒碰撞的阻力系數(shù)，一般取0.95；2.平流式隔油池

平流式隔油池的構(gòu)造如圖5.1.6所示，污水自進水管流入，經(jīng)配水槽進入澄清區(qū)。在該區(qū)內(nèi)，密度小的油珠上浮在水面；密度大的固體雜質(zhì)則沉到池底。平流隔油池的設(shè)計

平流隔油池的設(shè)計一般按油粒上升速度計算。油粒上浮速度u可通過試驗求出（同沉淀的方法相同）或直接應用式5.1.4計算。（1）表面面積A：

Q—污水流量，m3/h；

α—修正系數(shù)，與隔油池內(nèi)污水水平流速對油粒上浮速度比值（v/u）有關(guān)，其值按教材表5.1.2查取。

（2）過水斷面：（3）池長L：

h—隔油池有效水深，m。平流式隔油池應用較早，它的優(yōu)點是構(gòu)造簡單，運行管理方便，除油效果穩(wěn)定。缺點也必較明顯：體積大，占地面積大，處理能力低，3.斜板式隔油池

斜板式隔油池是借鑒斜板式沉淀池的思路，由平流隔油池改良發(fā)展而來，其構(gòu)造如圖5.1.7所示。池內(nèi)裝置的波紋板間距為20~50mm，傾角45°。污水流入隔油池后，沿板面向下流，從出水堰排出。三、離心分離

1.離心分離原理

2.離心分離設(shè)備

（1）壓力式水力旋轉(zhuǎn)器（2）水力旋流沉淀池（3）離心機①間歇式過濾離心機②轉(zhuǎn)筒式離心機③盤式離心機1.離心分離原理含懸浮物（或乳化油）的水在高速旋轉(zhuǎn)時，由于顆粒和水的質(zhì)量不同，因此受到的離心力大小也不同，質(zhì)量大的被甩到外圍，質(zhì)量小的則留在內(nèi)圍，通過不同的出口分別導引出來，從而回收了水中的懸浮顆粒（或乳化油），并凈化了水。2.離心分離設(shè)備

離心分離設(shè)備按離心力產(chǎn)生的方式可分為兩種類型：一種為水力旋流器（或稱旋流分離器），另一種為離心機，依靠轉(zhuǎn)鼓的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力。（1）壓力式水力旋轉(zhuǎn)器

水泵將水沿切線方向壓入水力旋流器，沿器壁向下旋轉(zhuǎn)運動（一次渦流），然后再向上旋轉(zhuǎn)（二次渦流），通過上部清液排出管排出澄清液。較大的懸浮顆粒在離心力的作用下沿器壁向下滑動，隨濃液從底部排出。較小的懸浮顆粒旋轉(zhuǎn)到一定程度后隨二次渦流由清液管排出。（2）水力旋流沉淀池（重力式水力旋流器）

圖5.1.9為某鋼廠處理軋鋼廢水的水力旋流沉淀池示意圖。廢水由切線方向進入池內(nèi)，造成旋流，在離心力及重力的作用下，氧化鐵皮被拋向池壁并向池底集中，定期由抓斗卸出。出水溢流到吸水井，用泵抽送到高梯度磁分離器進一步處理后送回車間循環(huán)使用。（3）離心機

離心機的種類很多，按分離因素a分類，有低速離心機（a<1500），中速離心機（a=1500～3000），高速離心機（a>3000）。按離心機的型式分類，有間歇式過濾離心機，轉(zhuǎn)筒式離心機，管式離心機，盤式離心機等。

①間歇式過濾離心機

如圖5.1.10，繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓壁上有很多圓孔，壁內(nèi)襯以帆布。污泥或沉渣由上部投入鼓內(nèi)，在離心力的作用下沖向鼓壁，水穿過濾布而流出鼓外，固體顆粒則被截留在鼓內(nèi)，從而完成固液分離過程。停機后可將濾渣從鼓內(nèi)取出。②轉(zhuǎn)筒式離心機轉(zhuǎn)筒式離心機一般屬中速離心機，用于污泥脫水及含纖維或漿粕的廢水處理。③盤式離心機盤式離心機屬高速離心機，轉(zhuǎn)速一般大于5000轉(zhuǎn)/分。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有很多盤片，在盤片之間形成狹窄的通道，以提高固液分離的效率，如同在沉淀池中裝設(shè)斜板一樣。四、過濾1.濾池形式及濾料選擇

2.上向流濾池

3.多層濾料濾池

4.壓力濾池

5.新型濾料濾池

過濾一般是指以石英砂等粒狀材料組成的濾料層截留水中的懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過程。

1.濾池形式及濾料選擇（1）濾池形式按濾料的種類分，有單層濾池、雙層濾池和多層濾池；按作用水頭分，有重力式濾池(作用水頭4～5m)和壓力濾池(15～20m)；從進、出水及反沖洗水的供給與排除方式分有快濾池、虹吸濾池和無閥濾池。根據(jù)過濾材料不同，過濾可分為顆粒材料過濾和多孔材料過濾兩大類。（2）濾料選擇

由于廢水的水質(zhì)復雜，懸浮物濃度高、黏度大、易堵塞，選擇濾料時應注意以下幾點：①濾料粒徑應較大。②濾料耐腐蝕性應較強。③濾料的機械強度好，成本低。濾料可采用石英砂、無煙煤、陶粒、大理石、自云石、石榴石、磁鐵礦石等顆粒材料及近年來開發(fā)的纖維球、聚氯乙烯或聚丙烯球等。常見濾料依次為石英砂、無煙煤、纖維球、錳砂、椰殼活性炭、磁鐵礦、2.上向流濾池

上向流濾池如圖5.1.11所示。廢水自濾池下部進入，向上流經(jīng)濾層，從上部流出。濾料通常采用石英砂，粒徑根據(jù)進水水質(zhì)確定。3.多層濾料濾池

多層濾料濾池，常用雙層濾料濾池和三層濾料濾池，如圖5.1.12所示。雙層濾池的濾料可采用上層為無煙煤，下層為石英砂。4.壓力濾池

壓力濾池有立式和臥式兩類。如圖5.1.14所示。立式壓力濾池。因橫斷面面積受限制，多為小型的過濾設(shè)備。

1-進水管；2-無煙煤濾池；3-砂濾層；4-濾頭；5-下部配水盤；6-出水口；

7-排氣管；8-上部配水盤；9-旋轉(zhuǎn)式表面沖洗裝置；10-表面沖洗高壓水進口4.壓力濾池

壓力濾池的特點

（1）由于廢水中懸浮物濃度較高，過濾時水頭損失增加較快，所以濾池的允許水頭損失也較高，重力式濾池允許水頭損失一般為2m，而壓力濾池可達6～7m。（2）在廢水深度處理中，過濾常作為活性炭吸附或臭氧氧化法的預處理，壓力濾池的出水水頭能滿足后處理的要求，不必再次提升。（3）壓力濾池是密閉式的?？煞乐褂泻怏w從廢水中逸出。（4）壓力濾池采用多個并聯(lián)時，各濾池的出水管可相互連接，當其中-一個濾池進行反沖洗時，沖洗水可由其他幾個濾池的出水供給，這樣可省去反沖洗水箱和水泵。5.新型濾料濾池

（1）塑料、石英砂雙層濾料濾池上層采用圓柱形塑料濾料，直徑為3mm，濾層高1000mm，下層為石英砂濾料，粒徑為0.6mm，層高500mm，支撐層高350mm，濾速為30m/h。（2）纖維球濾料濾池采用耐酸、耐堿、耐磨的合成纖維球作濾料，用直徑為20～50μm的纖維絲制成直徑為10～30mm的纖維球。任務2工業(yè)廢水的化學處理

一、中和二、化學沉淀三、氧化還原四、電解

一、中和1.酸性廢水的中和處理

2.堿性廢水的中和處理

3.中和處理工程應用一、中和

工業(yè)生產(chǎn)中總伴隨有酸性廢水和堿性廢水。酸性廢水中常見的酸性物質(zhì)有硫酸、硝酸、氫氟酸、氫氰酸、磷酸等無機酸以及醋酸、甲酸、檸檬酸等有機酸。堿性廢水中常見的堿性物質(zhì)有苛性鈉、碳酸鈉、硫化鈉及胺等。中和處理所采用的藥劑稱中和劑。酸性廢水處理時所用中和劑有石灰、石灰石、白云石、蘇打、苛性鈉等。堿性廢水處理時所用中和劑有鹽酸和硫酸。中和處理時首先應考慮將酸性廢水與堿性廢水互相中和，其次再考慮向酸性或堿性廢水中投加藥劑中和以及過濾中和等。1.酸性廢水的中和處理

（1）酸、堿廢水互相中和（2）藥劑中和（3）過濾中和（1）酸堿廢水互相中和

酸堿廢水相互中和是一種簡單又經(jīng)濟的以廢治廢的處理方法。利用酸性廢水和堿性廢水互相中和時，應進行中和能力的計算。中和時兩種廢水的酸或堿的當量數(shù)應相等。據(jù)化學反應當量原理，可按下式進行計算：

Qb－堿性廢水流量，m3/h；

Bb－堿性廢水濃度，mg/L；

Qa－酸性廢水流量，m3/h；

Ba－酸性廢水濃度，mg/L；

α－藥劑比耗量，即中和1kg酸所需堿量；

k－反應不完全系數(shù)，一般取1.5～2（2）藥劑中和

投加藥劑中和法常用于酸性廢水的處理。以石灰石、電石渣、石灰作中和劑，也有采用碳酸鈉和苛性鈉作中和劑的。由于藥劑中常含有不參與中和反應的惰性雜質(zhì)(如砂土、粘土），因此藥劑的實際耗量比理論耗量要大些。石灰的投加方式可以用干投或濕投。干投是將石灰粉直接計量投入水中。目前常用的是濕投法。濕投法先將石灰消解，配制成石灰乳液，然后投加。石灰乳液濃度在10%左右，用泵送到投配器，經(jīng)投配器投入到混合反應設(shè)備。濕投法

濕投法設(shè)備較多，且反應迅速徹底，投藥量少，僅為理論值的1.05~1.10倍。流程如圖5.2.1所示。（2）藥劑中和

中和反應較快，廢水與藥劑邊混合，邊中和，可用隔板構(gòu)成狹道或用攪拌機械混合藥劑和廢水，停留時間采用5~20min。投藥中和酸性廢水時，投藥量可以按式5.2.2計算：

Ga－廢水中酸的含量，kg/h；

a－中和劑比耗量，見表5.2.1；

α－中和劑純度，％，

k－反應不均勻系數(shù)，一般取1.1~1.2；石灰乳中和硫酸時取1.1，中和鹽酸或硝酸時可取1.05。（3）過濾中和

廢水流經(jīng)具有中和能力的濾料并與濾料進行中和反應的方法稱為過濾中和法。工業(yè)上常用石灰石、大理石或白云石作中和濾料處理酸性廢水，反應在中和濾池中進行。水流方式為豎流式(升流或降流均可)。過濾中和法較藥劑投加中和法具有操作方便、運行費用低及勞動條件好等優(yōu)點。但用石灰石作濾料處理濃度較高的酸性廢水尤其是硫酸廢水時，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。（3）過濾中和

過濾中和所使用的中和濾池有普通中和濾池、升流式膨脹中和濾池和滾筒式中和濾池。

①普通中和濾池普通中和濾池為固定床，水的流向有平流式和豎流式。豎流式又分為升流式和降流式兩種。普通中和濾池的濾料粒徑一般為30~50mm，不能混有粉料雜質(zhì)。②升流式膨脹中和濾池

采用升流式膨脹中和濾池，可以改善硫酸廢水的中和過濾。具體操作是廢水從濾池的底部進入，水流自下向上流動，從池頂部流出。③滾筒式中和濾池

如圖5.2.3所示。裝于滾筒中的濾料隨滾筒一起轉(zhuǎn)動，使濾料相互碰撞，及時剝離由中和產(chǎn)物形成的覆蓋層，可以加快中和反應速度。廢水由滾筒的另一端流出。③滾筒式中和濾池2.堿性廢水的中和處理（1）藥劑中和堿性廢水的中和劑主要是采用工業(yè)硫酸，因為其價格較低。使用鹽酸的優(yōu)點是反應產(chǎn)物的溶解度高，泥渣量少，但出水溶解固體濃度高。無機酸中和堿性廢水的工藝、設(shè)備和酸性廢水的加藥中和設(shè)備基本相同。（2）煙道氣中和

在工業(yè)上還常用另外一種形式的濾床，稱為噴淋塔，用它來處理堿性廢水。中和劑則是含有CO2和少量SO2、H2S的煙道氣。煙道氣中的CO2和少量SO2、H2S與堿性廢水反應式如下：

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O

H2S+2NaOH=Na2S+2H2O噴淋塔

噴淋塔也是一種豎流式濾池，其濾料是一種惰性填料，本身并不參與中和反應。運行時堿性廢水從塔頂用布液器噴出，流向填料床，煙道氣則自塔底進入，升入填料床。圖5.2.4噴淋塔噴淋塔3.中和處理工程應用

某鋼廠新建14×104t/a無縫鋼管生產(chǎn)線。酸洗車間所產(chǎn)生的廢酸液總量：2.26×104m3/a，含硫酸50g/L，F(xiàn)eSO4230g/L；酸性廢水總量：27.28×104m3/a，含硫酸0.7g/L，F(xiàn)eSO41.72g/L。某鋼廠新建14×104t/a無縫鋼管。酸洗車間所產(chǎn)生的廢酸液總量：2.26×104m3/a，含硫酸50g/L，F(xiàn)eSO4230g/L；酸性廢水總量：27.28×104m3/a，含硫酸0.7g/L，F(xiàn)eSO41.72g/L。其處理工藝流程見圖。3.中和處理工程應用

設(shè)計參數(shù)：石灰中和池HRT＝3h；調(diào)節(jié)池HRT＝10h；變速升流式膨脹濾塔上部濾速40m/h，下部濾速140m/h；脫氣塔填料層高2m，共3層；反應槽HRT＝2.5h；平流式沉淀池HRT＝1.5h，q＝2m3/(m2.h)；污泥濃縮池HRT＝3h。濾料粒徑為0.5~3mm，平均粒徑1.2mm。該處理站進水pH值為2.1~3.4，經(jīng)處理后出水pH值為6.1~6.9。二、化學沉淀

向廢水中投加某種化學物質(zhì)，使它和其中某些溶解物質(zhì)發(fā)生化學反應，生成難溶的鹽或氫氧化物而沉淀下來，這種方法稱之為化學沉淀法。在廢水處理中，這種方法常用于處理一些有害的重金屬離子如Hg2+、Cd2+、Cr6+、Pb2+、Cu2+等，有時也用于去除某些酸根離子如SO42-、PO43-等。在一定溫度下，在含有難溶鹽(或難溶氫氧化物)MmNn(固體)的飽和溶液中，各種離子濃度的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，記作Ks：

MmNn＝mMn++nNm-

Ks＝[Mn+]m×[Nm-]n

Mn+表示陽離子，Nm-表示陰離子，[]表示摩爾濃度。1.氫氧化物沉淀法（1）原理除了堿金屬和部分堿土金屬外，其他金屬的氫氧化物大多都是難溶的。因此可以用氫氧化物沉淀法去除水中的重金屬離子。沉淀劑為各種堿性藥劑，常用的有石灰、碳酸鈉、苛性鈉、石灰石、白云石等。除了堿金屬和部分堿土金屬外，其他金屬的氫氧化物大多都是難溶的。因此可以用氫氧化物沉淀法去除水中的重金屬離子。沉淀劑為各種堿性藥劑，常用的有石灰、碳酸鈉、苛性鈉、石灰石、白云石等。1.氫氧化物沉淀法若以表示M(OH)n金屬氫氧化物，則

M(OH)n＝Mn+＋nOH－

KM(OH)n＝[Mn+][OH－]n(5.2.4)水的離子積為：

KH2O＝[H+][OH－]＝1×10－14（25℃）(5.2.5)代入公式5.2.4，則：

(5.2.6)1.氫氧化物沉淀法

將上式兩邊取對數(shù)，則得到：上式表示與金屬氫氧化物沉淀平衡共存的金屬離子濃度和溶液pH值的關(guān)系。（2）氫氧化物沉淀法在廢水處理中的應用

某礦山廢水含銅83.4mg/L，總鐵1260mg/L，二價鐵10mg/L，pH值為2.23，沉淀劑采用石灰乳，其工藝流程如圖5.2.6所示：一級化學沉淀控制pH值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值在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。2.硫化物沉淀法（1）原理多數(shù)金屬能形成硫化物沉淀。大多數(shù)金屬硫化物的溶解度比其氫氧化物的要小的多。硫化物沉淀法是向廢液中加入硫化氫、硫化銨或堿金屬的硫化物，使要去除的金屬離子生成難溶的硫化物沉淀，以達到分離純化的目的。

S2-離子和OH-離子一樣，也能夠與許多金屬離子形成絡(luò)陰離子，從而使金屬硫化物的溶解度增大，不利于重金屬的沉淀去除。因此必須控制沉淀劑的投加量。（2）應用

硫化物沉淀法處理含汞廢水在堿性條件下（pH＝8~10），向廢水中投加硫化鈉，使其與廢水中的汞離子或亞汞離子進行反應：用此法處理含汞廢水時，由于生成的硫化汞顆粒很小，沉淀物難以分離，為了提高除汞效果，常投加適量的混凝劑，如硫酸亞鐵等進行共沉，這種方法稱為硫化物共沉法。3.其他沉淀法(1)鋇鹽沉淀法主要用于處理六價鉻的廢水，采用的沉淀劑有碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇等。如以碳酸鋇作為沉淀劑處理含鉻廢水，則反應如下：碳酸鋇是一種難溶鹽，它的溶度積Ks＝8.0×10-9，鉻酸鋇的溶度積Ks＝2.3×10-10。相比之下，鉻酸鋇的溶度積更小，因此向含有鉻酸根的水中投加碳酸鋇，Ba2+就會和CrO42-生成BaCrO4沉淀，從而使Ba2+和CrO42-濃度下降。BaCO3就會逐漸溶解，直到CrO42-離子完全沉淀。這種從一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的方法稱為沉淀的轉(zhuǎn)化。（2）碳酸鹽沉淀法

許多金屬的碳酸鹽都難溶于水，所以可用碳酸鹽沉淀法將這些金屬離子從廢水中去除。碳酸鹽沉淀法可以有不同的方法：①以難溶的碳酸鈣作為沉淀劑，利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，使某些金屬離子生成溶度積更小的碳酸鹽而析出。②以可溶性的碳酸鈉作為沉淀劑，使水中金屬離子生成難溶的碳酸鹽沉淀而析出。（3）鐵氧體沉淀法

鐵氧體是一類具有一定晶體結(jié)構(gòu)的復合氧化物，具有較高的導磁率和較高的電阻率。不溶于酸、堿、鹽溶液，也不溶于水。污水中的重金屬可以通過形成MxFe3-xO4的尖晶石型鐵氧體而去除。沉淀工藝可分為中和法和氧化法兩種。①中和法先將M2+和鐵鹽溶液混合，在一定條件下用堿中和直接形成尖晶石型鐵氧體，其反應式為：（3）鐵氧體沉淀法②氧化法將亞鐵離子和其他可溶性金屬離子溶液混合，在一定條件下用空氣或其他氧化方法部分氧化Fe2＋，從而形成尖晶石型鐵氧體。其反應式為：鐵氧體沉淀法除去水中重金屬離子的工藝是向廢水中投加鐵鹽，通過工藝條件的控制，使廢水中的各種金屬離子形成不溶性的鐵氧體晶體，再采用固液分離手段，達到去除重金屬離子的目的。4.工程應用

某制革有限公司含鉻廢水來源于鉻鞣和復鞣工段，Cr3+含量較高，廢水處理工藝如下：廢水先進入儲存池，再進入反應沉淀池，在反應沉淀池加入石灰進行混合，使反應液的pH值為8~8.5，通入蒸汽，使水溫為70~75℃，靜置沉淀2h，上清液進入總混合廢水調(diào)節(jié)池。沉淀下來的鉻泥由板框壓濾機壓成鉻餅。三、氧化還原

把溶解于廢水中的有毒有害物質(zhì)，經(jīng)過氧化還原反應，轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)，或轉(zhuǎn)化為氣體或固體使其容易從水中分離出去，這種廢水的處理方法稱為氧化還原法。在氧化還原反應中，有毒有害物質(zhì)有時是作還原劑的，這時需外加氧化劑。當有毒有害物質(zhì)作氧化劑時，需外加還原劑。如果通電電解，則電解時陽極是一種氧化劑，陰極是一種還原劑。水處理中常用的氧化劑有：空氣中的氧、純氧、臭氧、氯氣、漂白粉、次氯酸鈉、三氯化鐵等；常用的還原劑有：硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、氯化亞鐵、鐵屑等。1.化學氧化（1）空氣氧化空氣氧化法是以空氣中的氧作為氧化劑來氧化有機物或還原性物質(zhì)的方法。目前常用的是空氣氧化法處理含硫廢水。煉油廠、石油化工廠、皮革廠等排除大量的含硫廢水。向廢水中同時注入空氣和熱蒸汽，硫化物轉(zhuǎn)化為無毒的硫代硫酸鹽或硫酸鹽。（1）空氣氧化

空氣氧化脫硫在脫硫塔中進行。圖5.2.7。（2）臭氧氧化

臭氧氧化法是利用臭氧（O3）的強氧化能力，使污水（或廢水）中的污染物氧化分解成低毒或無毒的化合物，使水質(zhì)得到凈化。它不僅可降低水中BOD、COD，而且還可起脫色、除臭、除味、殺菌、殺藻等功能。①臭氧的物理化學性質(zhì)臭氧是氧的同素異形體，其分子式為O3，常溫下臭氧為淡蘭色氣體，具有一種特殊的臭味。在標準狀態(tài)下，其密度為2.144g／L。臭氧是一種強氧化劑，其氧化能力僅次于氟，比氧、氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。除金、鉑外，臭氧幾乎對所有金屬都有腐蝕作用，不含碳的鐵、鉻合金耐臭氧腐蝕性較好，可以用作制造臭氧化反應設(shè)備及零部件。②臭氧的制備

臭氧的制備方法有許多，常見的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。無聲放電法又有氣相中放電和液相中放電兩種。在水處理中多采用氣相中無聲放電法，其工作原理如圖5.2.8所示。②臭氧的制備

在玻璃管外，套一個不銹鋼管，使兩者之間形成放電間隙。玻璃管內(nèi)壁涂石墨作為一個電極。交流電源通過變壓器升壓后，將高壓交流電加在石墨層和不銹鋼管之間，使放電間隙產(chǎn)生高速電流。玻璃管作為介電體防止兩極間產(chǎn)生火花放電。將干燥的空氣或氧氣從一端通人放電間隙，受到高速電子流的轟擊，從另一端流出時就成為臭氧化空氣或臭氧化氧氣。反應式如下：第一步：O2→2O

第二步：3O→O3②臭氧的制備

臭氧發(fā)生器選型主要是考慮臭氧需要量QO3，再折合成臭氧化(干燥)空氣量Q干，具體計算可按式5.2.9計算：

Qo3——臭氧需要量，g／h；

Q——

廢水處理量，m3／h；

1.06——安全系數(shù)；

C——臭氧投量，mgO3／L。影響臭氧氧化的主要因素是廢水中雜質(zhì)的性質(zhì)、濃度、pH值、臭氧的濃度、臭氧的反應器類型和水力停留時間等。臭氧投量應通過試驗確定。③臭氧接觸反應設(shè)備

水處理中的臭氧氧化反應實際上是一種氣—液接觸的非均相反應，根據(jù)臭氧氧化空氣與水的接觸方式，臭氧氧化反應設(shè)備可以分為泡式、水膜式和水滴式三種反應器。氣泡式反應器是將臭氧加入水中后，水為吸收劑，臭氧為吸收質(zhì)，在氣液兩相間進行傳質(zhì)，同時臭氧與水中的雜質(zhì)進行氧化反應，因此屬于一種化學吸收。氣泡產(chǎn)生的方式有多孔擴散式、機械表面曝氣及塔板式三種。③臭氧接觸反應設(shè)備

根據(jù)氣和水的流動方向不同又可分為同向流和異向流兩種，見圖5.2.9及圖5.2.10。③臭氧接觸反應設(shè)備

圖5.2.11為表面曝氣式反應器。反應器內(nèi)安裝曝氣葉輪，臭氧化空氣沿液面流動，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪在其周圍形成水躍，使水劇烈攪動而卷進臭氧化空氣，氣液界面不斷更新，使臭氧溶于水中。塔板式反應器臭氧反應器的容積

臭氧反應器的容積可按式5.2.11計算：

V——臭氧反應器容積，m3；

t——水力停留時間，min，根據(jù)試驗確定，一般為5～10min；

Q——污水流量，m3／h。④臭氧氧化在廢水處理中的應用

臭氧氧化在工業(yè)上運用較多的是印染廢水處理、含氰或含酚廢水的處理等。它的主要優(yōu)點是氧化能力強，對除臭、脫色、殺菌、去除無機物和有機物都有顯著的效果，處理后廢水中的臭氧易分解，不產(chǎn)生二次污染。下面以含氰廢水的處理為例來簡要介紹臭氧氧化的實際運用。氰與臭氧的反應式為：

按上式反應，第一步，每去除l.0mgCN－需臭氧1.84mg，生成的CNO－的毒性為CN－的1％，第二步氧化到無害狀態(tài)時，每去除l.0mgCN－需臭氧4.61mg。④臭氧氧化在廢水處理中的應用

整個工藝流程如圖5.2.13所示。（3）氯氧化

廢水中的有毒有害物質(zhì)為還原性物質(zhì)，向其中投入氧化劑，將有毒有害物質(zhì)氧化成無毒或毒性較小的新物質(zhì)，此種方法稱為藥劑氧化法。在廢水處理中用得最多的藥劑氧化法是氯氧化法。氯系氧化劑有：液氯、漂白粉、氯氣、次氯酸鈉等。其基本原理都是利用產(chǎn)生的次氯酸根的強氧化作用。（4）其他氧化

除了以上常用的臭氧氧化、氯氧化、空氣氧化，還有一些藥劑可作為氧化劑使用。如高錳酸鹽氧化。高錳酸鹽是一種強氧化劑，能與水中Fe2+、Mn2+、

S2－、CN－、酚以及有機化合物反應。反應時，高錳酸鹽被還原，生成水合二氧化錳，因而具有吸附作用，具有很強的殺菌能力。高錳酸鹽氧化法出水沒有異味，氧化劑易于投配和監(jiān)測。但處理成本較高，高錳酸鹽對魚類毒性較大，（最大濃度為5mg/L），適宜與其他處理方法配合使用，可降低處理成本。2.化學還原

還原法目前主要用于冶煉工業(yè)產(chǎn)生的含銅、鉛、鋅、鉻、汞等重金屬離子廢水的處理。用的方法有鐵屑過濾法、亞硫酸鹽還原法、硫酸亞鐵還原法、水合肼還原法等。（1）藥劑還原

a.硫酸亞鐵還原法向含鉻廢水中投加硫酸亞鐵作為還原劑，亞鐵離子起還原作用，在酸性條件下(pH值=2～3)，使廢水中六價鉻還原為三價鉻。其反應式為：b.亞硫酸鹽還原法

常用亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉作為還原劑。焦亞硫酸鈉水解后生成亞硫酸氫鈉。六價鉻與亞硫酸鈉的反應：六價鉻與亞硫酸氫鈉反應：(2)化學還原法處理酸性鍍銅廢水

用連二亞硫酸鈉作為還原劑，在酸性條件下，從硫酸銅溶液中還原出金屬銅粉，放出二氧化硫。反應如下：沉淀后上清液無色透明，Cu2+含量在1mg/L以下。部分二氧化硫可溶于水中生成亞硫酸，因此處理后濾液中含有亞硫酸及過量的連二亞硫酸鈉，有很強的還原性，可以用于處理含六價鉻廢水。（3）金屬還原法

金屬還原法是向廢水中投加還原性較強的金屬單質(zhì)，將水中氧化性的金屬離子還原成單質(zhì)金屬析出，投加的金屬則被氧化成離子進入水中。此種處理方法常用來處理含重金屬離子的廢水，典型例子是鐵屑還原處理含汞廢水，反應式如下：鐵屑還原的效果與水中pH值有關(guān)，當水中pH值較低時，鐵屑還會將廢水中H+還原成H2逸出，因而會增加鐵屑的用量。3.工程應用

某無機鹽廠主要生產(chǎn)重鉻酸鈉和鉻酸酐，廢水主要污染物是六價鉻，含量13mg/L左右，全年排出含鉻廢水約7萬噸。廢水處理工藝流程如圖所示：含鉻廢水進入均化池后，由計量泵送入處理池，分析廢水中的六價鉻含量，按照化學計量式過量20%加入硫酸亞鐵，并進行攪拌。廢水中的六價鉻在酸性條件下與硫酸亞鐵發(fā)生反應生成三價鉻。反應20min后，分析六價鉻含量指標，達到排放標準后，加入石灰調(diào)節(jié)pH值為8左右，使Cr3+生成Cr(OH)3沉淀，同時Fe3+、Fe2+分別生成Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀。繼續(xù)攪拌20min后，停止攪拌，任其自然沉降，上清液直接排出廠外，沉淀物經(jīng)板框壓濾機分離，濾液排放，濾渣烘干返回重鉻酸鈉焙燒配料工序。四、電解

電解法就是利用電解原理處理廢水的方法。在廢水的電解處理過程中，因陰極與電源負極相連，放出電子，廢水中的陽離子則在陰極上得到電子而被還原；陽極與電源正極相連得到電子，廢水中的陰離子則在陽極上失去電子而被氧化。因此，廢水中的有害物質(zhì)在電極上發(fā)生了氧化還原反應，生成了新的物質(zhì)，新的物質(zhì)則通過沉積在電極表面或沉淀于水中或轉(zhuǎn)化為氣體而被去除。

電解法在處理含鉻廢水時，一般以鋼板為電極，在電極上發(fā)生如下反應：從以上反應可以看出，在陽極上鐵由于失去電子而被氧化為亞鐵離子，亞鐵離子是強還原劑，與廢水中的鉻酸根發(fā)生反應，將6價鉻還原為3價鉻，3價鉻的毒性遠遠小于6價鉻。

電解法在處理含氰廢水時，一般采用石墨做電極，當廢水中不加食鹽電解質(zhì)時，在陽極及廢水中發(fā)生如下反應：當電解廢水中投加食鹽時，在陽極及廢水中發(fā)生如下反應：投加食鹽后，不但增加了廢水的導電性，降低電解電壓，電解反應也發(fā)生了變化，首先水中的氯離子被氧化為具有強氧化性的游離性氯，然后游離性氯再將CN-和CNO-氧化為無毒的CO2和N2，從而加速了電解反應。任務3工業(yè)廢水的物理化學處理

一、混凝二、氣浮三、吸附一、混凝

混凝是水處理工程技術(shù)不可缺少的重要工藝過程。在實際工作中應注意以下幾點：（1）低溫條件下混凝效果較差，主要因為無機鹽水解吸熱；溫度降低，黏度升高，布朗運動減弱；膠體顆粒水化作用增強，妨礙凝聚。（2）無機鹽水解造成pH下降，影響水解產(chǎn)物形態(tài)。根據(jù)水質(zhì)、去除對象不同，最佳pH范圍也不同。有時需堿度來調(diào)整pH，堿度不夠時需要投加石灰。（3）水中雜質(zhì)濃度低，顆粒間碰撞幾率下降，混凝效果差?？刹扇⊥都痈叻肿又齽?、投加黏土、投加混凝劑后直接過濾等措施。二、氣浮

1.氣浮原理

2.溶氣氣浮

3.充氣氣浮

4.電解氣浮

5.工程應用二、氣浮

氣體的密度遠小于水以及水中的顆粒物，如果能向水中注入大量的微氣泡，并使其與水中欲去除的顆粒粘附在一起，形成密度比水小得多的氣浮體，就很容易上浮至水面形成浮渣，從而將這些密度與水接近的顆粒分離出來。這種處理方法稱為氣浮，也稱浮選。

1.氣浮原理從上面介紹的氣浮思路可知，實現(xiàn)氣浮分離必須滿足兩個條件：一是水中有足夠數(shù)量的微小氣泡；二是使欲分離的懸浮顆粒與氣泡粘附形成氣浮體并上浮。2.溶氣氣浮

溶氣氣浮是先將空氣在壓力下送入水中，然后減壓使水中的過飽和空氣以微細的氣泡形式釋放出來，從而使水中的雜質(zhì)顆粒被粘附形成氣浮體，上浮到水面分離。溶氣氣浮產(chǎn)生的氣泡直徑只有20~100μm左右。

（1）基本流程①全流程溶氣氣浮法如圖所示。全部污水用泵加壓至3~4個大氣壓，在溶氣罐內(nèi)，空氣溶解于污水中，然后通過減壓閥將污水送入氣浮池。析出許多小氣泡與污水中的顆粒物形成氣浮體，而逸出水面，在水面上形成浮渣。②部分溶氣氣浮法

如圖5.3.3所示。取部分污水（通常占總水量的15%～40%）加壓溶氣，其余污水直接進入氣浮池并在氣浮池中與溶氣水混合。③部分回流溶氣氣浮法

如圖5.3.4所示。取部分出水進行回流加壓溶氣，減壓后進入氣浮池，與直接進入氣浮池的污水混合?；亓髁恳话銥槲鬯?5%～50%。(2)主要設(shè)備

①加壓泵加壓泵用于提升污水，并對水氣混和物加壓，使受壓空氣溶于水中。壓力越高，則溶氣量越大，溶氣水量越少，壓力過高或過低均對氣浮不利，應根據(jù)氣浮所需空氣量的多少、溶氣罐的大小等選取。②供氣設(shè)備

供氣方式有加壓泵吸水管吸氣、加壓泵壓水管射流吸氣和加壓泵-空壓機聯(lián)合溶氣三種方式

圖23圖5.3.6

圖5.3.7。

③溶氣罐

溶氣罐是一個密封的耐壓鋼罐，罐上有進氣管、排氣管、進水管、出水管、放空管、液位計與壓力表等?？諝馀c水在罐內(nèi)混合、溶解。④減壓釋放設(shè)備

減壓釋放設(shè)備的作用是使壓力溶氣水中的溶解空氣在減壓后迅速以為氣泡形式釋放出來，滿足氣浮需要。生產(chǎn)中采用的減壓釋放設(shè)備有減壓閥和專用釋放器兩類。⑤氣浮池

提供水中懸浮顆粒與微氣泡粘附、上升、去除的場所，目前常用的氣浮池有平流式和豎流式兩種，均為敞口式水池。如圖5.3.8、圖5.3.9所示。（3）設(shè)計計算

主要設(shè)計參數(shù)：①溶氣罐的壓力為0.2～0.4MPa。混合時間一般為2～5min。②氣固比G/S（空氣析出量與原水中懸浮固體量的比值）應按氣浮效率的要求通過實驗確定。當無實測數(shù)據(jù)時，一般可選用0.005～0.060，原水的懸浮物含量高時，取下限，低時則取上限。③氣浮池的表面負荷通常為5～10m3/(m2·h)。廢水在氣浮池停留時間為10～20min。④平流氣浮池的有效工作水深一般為1.5～2.0m，不超過2.5m。對長寬比沒有嚴格要求，一般單格寬度不超過10m，池長不超過15m為宜。⑤一般采用刮渣機逆水流方向定期刮渣，刮渣機的水平移動速度控制在5m/min以內(nèi)。⑥氣浮池集水應力求均勻，一般采用穿孔集水管，給水管的最大流速宜控制在0.5m/s左右。⑦主要計算公式：

a.壓力溶氣水量：

Qr——壓力溶氣水量，m3/h；

c0——污水中懸浮污染物濃度，mg/L；

Q

——污水流量，m3/h；

G/S

——氣固比，見設(shè)計參數(shù)說明；

a0——101.3kPa下空氣在水中的飽和溶解度，mg/L，其值與溫度有關(guān)（見表2-6）；

f

——溶氣效率，其值與溶氣罐結(jié)構(gòu)、溶氣壓力和時間有關(guān)，一般為0.5～0.8；

P——溶氣絕對壓力，105Pa；

b.所需提供空氣量

Qa——所需提供空氣量，L/h；

KT——溶解常數(shù)，L/(m3·kPa)，隨溫度而變，不同溫度下的KT見表5.3.2。

c.氣浮池的容積

V——氣浮池的容積，

m3；

vs——氣浮池的表面負荷,5～10m3/(m2·h)；3.充氣氣浮

又稱散氣氣浮。充氣氣浮沒有溶氣設(shè)備，直接將空氣注入氣浮池水中，利用機械剪切力將空氣粉碎成細小的氣泡進行浮選。充氣氣浮所形成的氣泡直徑大約為1000μm，氣浮效率不太高。（1）葉輪氣浮

葉輪浮選設(shè)備如圖5.3.10所示。當電動機帶動葉輪旋轉(zhuǎn)時，在蓋板下形成負壓，空氣從進氣管吸入，污水由蓋板上的小孔進入，在葉輪的攪動下，空氣被粉碎成細小的氣泡，并與水充分混合成為水氣混合體，甩出導向葉片之外，又經(jīng)整流板穩(wěn)流后，在池體內(nèi)平穩(wěn)地垂直上升，進行浮選。

圖5.3.10.

葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造示意圖

l—葉輪；2—蓋板；3—轉(zhuǎn)軸；4—輪套；5—軸承；6—進氣管；

7—進水槽；8—出水槽；9—泡沫槽；10—刮沫板；11—整流板

（2）擴散板曝氣氣浮

構(gòu)造原理與一般的曝氣池相似。在氣浮池的下部，安置有擴散板或微孔管等曝氣裝置，壓縮空氣直接通過曝氣裝置的微細孔隙，以微小氣泡的形式進入水中，進行氣浮。為了提高氣浮效率，盡量控制氣泡的體積，曝氣裝置的微細孔隙一般做得比較小，但在使用中容易發(fā)生微孔堵塞。4.電解氣浮

電解氣浮是在直流電的作用下，用不溶性材料作陽極與陰極對污水進行電解，在陰陽兩極分別產(chǎn)生大量的氫氣和氧氣微小氣泡，將污水中懸浮顆粒粘附并帶到水面，達到分離凈化污水的目的。在電解氣浮的過程中，在陽極附近電離形成的氫氧化物一般呈絮狀，可起著混凝劑的作用，能使氣浮過程和混凝過程結(jié)合進行。電解氣浮法所產(chǎn)生的氣泡直徑遠小于充氣氣浮和溶氣氣浮，氣浮效果較好，產(chǎn)渣量少，裝置構(gòu)造也比較簡單，另外，電解氣浮還具有氧化、脫色和殺菌作用。因此，電解氣浮是一種很有前途的污水凈化方法。5.工程應用

圖5.3.11是某煉油廠含油廢水處理的回流加壓溶氣氣浮處理階段工藝流程。三、吸附

1.吸附的分類

2.吸附平衡和吸附等溫線

3.吸附的影響因素

5.吸附劑的再生

6.吸附工藝三、吸附

吸附是一種物質(zhì)附著在另一種物質(zhì)表面上的過程，它可發(fā)生在氣液、氣固、液固兩相之間。吸附法就是利用多孔性的固體物質(zhì)，使水中一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面上，從而予以回收或去除的方法。具有吸附能力的多孔性固體物質(zhì)稱為吸附劑，例如活性炭、活化煤、焦炭、煤渣、吸附樹脂、木屑等，其中以活性炭的使用最為普遍。吸附處理可作為離子交換、膜分離技術(shù)處理系統(tǒng)的預處理單元。1.吸附的分類

吸附劑表面的吸附力可分為三種，即分子間引力（范德華力），化學鍵力和靜電引力，因此吸附可分為三種類型：物理吸附，化學吸附和離子交換吸附。

（1）物理吸附物理吸附亦稱為范德華力吸附，是由于吸附質(zhì)與吸附劑之間的靜電力或分子間引力產(chǎn)生的吸附過程。物理吸附的特征表現(xiàn)在以下幾個方面：①物理吸附是一種放熱反應，②由于物理吸附是分子間力引起的，所以吸附熱較小，③沒有特定的選擇性。④影響物理吸附的主要因素是吸附劑的比表面積。（2）化學吸附

化學吸附是吸附質(zhì)與吸附劑之間通過化學鍵力結(jié)合而引起的吸附過程?；瘜W吸附的特征為：①吸附熱大，②有選擇性，③化學吸附比較穩(wěn)定，④吸附劑表面的化學性能、吸附質(zhì)的化學性質(zhì)以及溫度條件等，對化學吸附有較大的影響。（3）離子交換吸附

離子交換吸附是指吸附質(zhì)的離子由于靜電引力聚集到吸附劑表面的帶電點上，同時吸附劑表面原先固定在這些帶電點上的其它離子被置換出來，等于吸附劑表面放出一個等當量離子。這種吸附實質(zhì)上吸附劑的表面發(fā)生了離子交換反應。物理吸附、化學吸附和離子交換吸附并不是孤立的，往往相伴發(fā)生。在污水處理中，大多數(shù)的吸附現(xiàn)象往往是上述三種吸附作用的綜合結(jié)果。2.吸附平衡和吸附等溫線

吸附過程是吸附和解吸的一個可逆的平衡過程。吸附劑吸附能力的大小以吸附容量(g／g)表示。所謂吸附容量是指單位重量的吸附劑(g)所吸附的吸附質(zhì)的重量(g)。吸附量可用下式計算：－吸附劑的平衡吸附容量，g/g；－溶液體積，L；－溶液的初始吸附質(zhì)濃度，g/L；－吸附平衡時的吸附質(zhì)濃度，g/L；－吸附劑投加量，g。2.吸附平衡和吸附等溫線

在溫度一定的條件下，吸附容量隨吸附質(zhì)平衡濃度的提高而增加。把吸附容量隨平衡濃度而變化的曲線稱為吸附等溫線。表示吸附等溫線的方程式稱為吸附等溫式，在污水處理中，常用的吸附等溫式是弗蘭德利希經(jīng)驗公式：

將上式改寫為對數(shù)式以lgc和lgq分別作為橫坐標和縱坐標，便得到一條直線，稱為弗蘭德利希等溫線，這條直線的截距為lgK，斜率為1/n。1/n越小，吸附性能越好。3.吸附的影響因素

（1）吸附劑的性質(zhì)吸附劑的性質(zhì)主要有比表面積、種類、極性、顆粒大小、細孔的構(gòu)造和分布情況及表面化學性質(zhì)等。

（2）吸附質(zhì)的性質(zhì)吸附質(zhì)的性質(zhì)主要有溶解度、表面自由能、極性、吸附質(zhì)分子大小和不飽和度、吸附質(zhì)的濃度等。①吸附質(zhì)的溶解性能對平衡吸附有重大影響。②吸附質(zhì)分子的大小和化學結(jié)構(gòu)對吸附也有較大的影響。③吸附質(zhì)的濃度在一定范圍時，隨著濃度增高，吸附容量增大。（3）吸附過程的操作條件

吸附過程的操作條件主要包括水的pH值、共存物質(zhì)、溫度、接觸時間等。①pH值

pH值會影響因吸附質(zhì)在水中的離解度、溶解度及其存在狀態(tài)，同樣會影響吸附劑表面的荷電性和其它化學特性，從而會影響吸附的效果。②共存物質(zhì)多種吸附質(zhì)共存時，吸附劑對其中任一種吸附質(zhì)的吸附能力，都要低于組分濃度相同但只含有該吸附質(zhì)時的吸附能力。③溫度吸附過程一般是放熱過程，所以低溫有利于吸附，④接觸時間4.吸附劑種類

只有多孔性物質(zhì)或磨得極細的物質(zhì)，由于具有很大的比表面積，才有明顯的吸附能力，也才能作為吸附劑?？捎糜谒幚淼奈絼┓N類很多，包括活性炭、