工業(yè)廢水的化學(xué)處理

工業(yè)廢水的化學(xué)處理第一頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日12.1中和（一）概述中和的基本原理：用化學(xué)法使廢水的pH值達(dá)到適宜范圍的過(guò)程。

對(duì)于高濃度（大于3%）的酸、堿廢水的處理，應(yīng)首先考慮回收其中的酸或堿以及綜合利用，只有當(dāng)廢水無(wú)回收及綜合利用的價(jià)值時(shí)，才采用中和法處理。第二頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（1）酸堿廢水的來(lái)源及危害

酸堿廢水的來(lái)源：酸性廢水：化工，化纖，電鍍，電子，金屬加工堿性廢水：印染，金屬加工，煉油，造紙酸堿廢水的危害：破壞水體水質(zhì)，影響水生動(dòng)植物生存排水管道、設(shè)施腐蝕破壞影響污水處理效果（混凝，生物）第三頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）中和方法的分類酸性廢水的中和方法主要有：與堿性廢水互相中和，藥劑中和，過(guò)濾中和。堿性廢水的中和方法主要有：與酸性廢水互相中和以及藥劑中和。第四頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日⑶中和方法的選擇選擇中和方法時(shí)應(yīng)考慮的因素：酸、堿廢水所含污染物的性質(zhì)、濃度、水量變化規(guī)律以及中和后水質(zhì)要求當(dāng)?shù)厮嵝曰驂A性廢料來(lái)源當(dāng)?shù)刂泻退巹┖蜑V料的供應(yīng)情況受納水體的性質(zhì)、城市下水道能容納廢水的條件，后續(xù)處理對(duì)pH的要求等第五頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（二）酸堿廢水中和法⑴中和能力的計(jì)算根據(jù)當(dāng)量定律計(jì)算:Q1C1=Q2C2等當(dāng)點(diǎn)等當(dāng)點(diǎn)的pH第六頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日當(dāng)水質(zhì)水量變化較小或后續(xù)處理對(duì)PH要求較寬時(shí)：可在集水井（或管道、混合槽）內(nèi)進(jìn)行連續(xù)混合反應(yīng)。當(dāng)水質(zhì)水量變化不大或后續(xù)處理對(duì)pH值要求高時(shí)：可設(shè)連續(xù)流中和池。中和時(shí)間l~2h；有效容積V=（Q1+Q2)t當(dāng)水質(zhì)水量變化較大且水量較小時(shí)：多采用間歇式中和池。⑵中和設(shè)備第七頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（三）藥劑中和法⑴酸性廢水的藥劑中和法：向酸性廢水中投加堿性藥劑，使廢水pH值升高的方法。常采用的中和劑為石灰、石灰石、大理石、白云石、碳酸鈉、苛性納和氧化鎂等。選擇中和劑時(shí)，盡可能使用一些工業(yè)廢渣，如化學(xué)軟水站排出的白堊（CaCO3）有機(jī)化工廠排放的電石廢渣Ca(OH)2鋼廠或電石廠篩下的廢石灰熱電廠的爐灰渣硼酸廠的硼泥第八頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日中和后生成的硫酸鈣在水中的溶解度很小，此鹽不僅形成沉淀，而且當(dāng)硫酸濃度很高時(shí)，在藥劑表面會(huì)產(chǎn)生硫酸鈣的覆蓋層．影響和阻止中和反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)采用石灰石，白堊或白云石做中和劑時(shí)，藥劑顆物應(yīng)在0.5mm以下。

中和法反應(yīng)第九頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日由于藥劑中常含有不參與中和反應(yīng)的惰性雜質(zhì)，而且廢水中常含有影響中和反應(yīng)的雜質(zhì)以及中和反應(yīng)混合不均勻等，因此中和劑的實(shí)際耗量比理論耗量高，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。中和劑的實(shí)際用量第十頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日藥劑中和法投藥量計(jì)算

式中：Q——廢水流量(m3/h)C——廢水中酸（堿）濃度(kg/m3)——換算（比重1）a——藥劑單位理論耗量(kg/kg)α

——藥劑純度或濃度(0.6-0.98)K——反應(yīng)不均勻系數(shù)(1.1-2.0)第十一頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日向堿性廢水投加酸性藥劑，使廢水的pH值降低的方法。常采用的中和劑有硫酸、鹽酸、硝酸以及鍋爐煙道氣（CO2、SO2）等，還應(yīng)盡可能使用一些工業(yè)廢酸（工業(yè)硫酸）。⑵堿性廢水的藥劑中和法第十二頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日據(jù)某廠經(jīng)驗(yàn)，煙道氣中和PH值10~12的廢水，出水可降至中性優(yōu)點(diǎn)：以廢治廢、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、節(jié)水且可回收煙灰及煤，把廢水處理與消煙除塵結(jié)合起來(lái)缺點(diǎn)：出水的硫化物、色度、耗氧量、水溫等指標(biāo)都升高，還需進(jìn)一步處理。中和法反應(yīng)第十三頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（四）過(guò)濾中和法過(guò)濾中和法：指酸性廢水流過(guò)堿性濾料時(shí)與濾料進(jìn)行中和反應(yīng)的方法。僅用于酸性廢水的中和處理。堿性濾料：主要有石灰石、大理石和白云石等。中和濾池：有普通中和濾池、升流式中和濾池和過(guò)濾中和濾池三種。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，出水pH值較穩(wěn)定，沉渣量少。缺點(diǎn)：廢水的酸濃度不能太高，因?yàn)橹泻瓦^(guò)程中生成的鈣鹽沉淀在水中溶解度很小，易在濾料表面形成覆蓋層，阻礙濾料和酸的接觸反應(yīng)，需定期倒床，勞動(dòng)強(qiáng)度較高。

第十四頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日12.2化學(xué)沉淀（一）概述：化學(xué)沉淀法：指向工業(yè)廢水中投加某種化學(xué)物質(zhì)，使其和廢水中溶解物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并生成難溶鹽沉淀，從而去除廢水中該溶解性物質(zhì)的方法。用于處理含金屬離子和某些陰離子的工業(yè)廢水一般采用氫氧化物、硫化物和碳酸鹽等作為沉淀劑第十五頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（二）氫氧化物沉淀法大多數(shù)金屬的氫氧化物在水中的溶度積很小，因此可以利用向水中投加某種化學(xué)藥劑使水中金屬陽(yáng)離子生成氫氧化物沉淀而被去除。氫氧化物沉淀法最經(jīng)濟(jì)的化學(xué)藥劑是石灰，適用于不準(zhǔn)備回收重金屬的低濃度廢水處理。第十六頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（三）硫化物沉淀法大多數(shù)金屬硫化物的溶解度一般比其氫氧化物的要小很多，采用硫化物作沉淀劑可使廢水中的金屬得到更完全地去除。硫化物沉淀法處理費(fèi)用較高，且硫化物固液分離困難，常需投加凝聚劑，此法的應(yīng)用不太廣泛，有時(shí)作為氫氧化物沉淀法的補(bǔ)充法。常用沉淀劑：硫化氫、硫化鈉和硫化鉀等。第十七頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（四）碳酸鹽沉淀法鋅和鉛等金屬離子的碳酸鹽的溶度積較小，可投加碳酸鈉到高濃度的含鋅或含鉛廢水中，形成鋅或鉛的碳酸鹽沉淀，從而回收重金屬。第十八頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（五）其他沉淀處理法鋇鹽沉淀法：主要用于含六價(jià)鉻的廢水處理鐵氧體沉淀法：用于金屬?gòu)U水的處理與回收利用。其特點(diǎn)是易沉淀分離。第十九頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（六）化學(xué)沉淀法處理廢水⑴堿性鋅酸鹽鍍鋅廢水處理堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝應(yīng)用比較廣泛。鋅的氫氧化物兼有弱堿性和弱酸性，氫氧化鋅不溶于水，但由于呈兩性，在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中都能溶解。其處理工藝為：在反應(yīng)池中用硫酸將廢水的pH值調(diào)8.5～9.0，廢水的鋅很快轉(zhuǎn)化為氫氧化鋅白色沉淀，而分離出的氫氧化鋅再遇到氫氧化鈉溶液又溶解，可返回到鍍槽再利用。第二十頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日⑵硫化物沉淀法處理重金屬?gòu)U水例如某化工廠需去除所排廢液中的鉛和鎘污染，將含鉛和鎘廢水調(diào)至微酸性，以符合質(zhì)量要求的硫化錳固體為沉淀劑，通過(guò)反應(yīng)生成硫化鉛和硫化鎘沉淀，用過(guò)濾法去除沉淀物后，將濾液蒸發(fā)和結(jié)晶，可獲得工廠制備氯化錳和硫酸錳的原料。第二十一頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日12.3氧化還原法氧化還原法原理：利用氧化還原反應(yīng)，將廢水中的有害物質(zhì)氧化或還原，使其變成無(wú)害或危害較小的新物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)中，失去電子的過(guò)程叫氧化，失去電子的物質(zhì)稱還原劑；得到電子的過(guò)程叫還原，得到電子的物質(zhì)叫氧化劑，在反應(yīng)中被還原。每個(gè)物質(zhì)都有各自的氧化態(tài)和還原態(tài)，其氧化還原電位的高低決定了該物質(zhì)的氧化還原能力。廢水的氧化還原處理法：分為氧化法和還原法兩類第二十二頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日氯氧化法：氰化物，硫化物，消毒臭氧氧化法：酚，氰化物，染料，有機(jī)物，消毒Fenton試劑法：過(guò)氧化氫＋硫酸亞鐵，難降解有機(jī)物光催化氧化法：UV＋氧化劑，難降解有機(jī)物電解氧化還原法：電鍍廢水，含酚廢水常用氧化還原法及其應(yīng)用第二十三頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（一）氧化法常用的氧化劑：空氣中的氧、純氧、臭氧、氯氣、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯、三氯化鐵、過(guò)氧化氫和電解槽的陽(yáng)極等。第二十四頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（1）氯氧化法氯氧化法采用氯系氧化劑，如次氯酸鈉、漂白粉和液氯等主要用于去除廢水中的氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油類以及對(duì)廢水進(jìn)行脫色、脫臭、殺菌等處理主要處理設(shè)備：反應(yīng)池及沉淀池第二十五頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）臭氧氧化法(§12.4)臭氧（O3）：由3個(gè)氧原子組成，常溫下為無(wú)色氣體，具有特殊的臭味，是一種強(qiáng)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。在理想的反應(yīng)條件下，臭氧可以把水溶液中大多數(shù)單質(zhì)和化合物氧化到它們的最高氧化態(tài)，對(duì)水中有機(jī)物有強(qiáng)烈的氧化降解作用，還有強(qiáng)烈的消毒殺菌作用。第二十六頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）臭氧氧化法氧化性：氧化能力強(qiáng)（僅次于氟，強(qiáng)于常用氧化劑）溶解性：溶解度低（3－7mg/L）不穩(wěn)定性：易分解，在水中分解速度快于空氣，半衰期5－30min隨溫度升高而加快，隨pH值提高而加快，不易貯存，現(xiàn)場(chǎng)制備使用有毒性，腐蝕性強(qiáng)臭氧的物理化學(xué)性質(zhì)第二十七頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）臭氧氧化法臭氧的制備：空氣，氧氣——無(wú)聲放電法臭氧接觸反應(yīng)設(shè)備：氣泡式臭氧接觸反應(yīng)器（曝氣產(chǎn)生氣泡）水膜式臭氧接觸反應(yīng)器（填料形成水膜）水滴式臭氧接觸反應(yīng)器（噴霧產(chǎn)生水珠）廢水的臭氧處理是在接觸反應(yīng)器中進(jìn)行，為了使臭氧與水中充分反應(yīng)，應(yīng)盡可能使臭氧化空氣在水中形成微小氣泡，并采用氣液兩相逆流操作，以強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程。常用的臭氧化空氣投加設(shè)備：多孔擴(kuò)散器、乳化攪拌器、射流器等。第二十八頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）臭氧氧化法主要是使污染物氧化分解，用于降低BOD、COD，脫色，除臭、除味、殺菌、殺藻、除鐵、錳、氰、酚等。印染廢水處理（脫色）含氰廢水處理（破氰）含酚廢水處理（除酚）游泳池循環(huán)水處理（消毒）臭氧在廢水處理中的應(yīng)用第二十九頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）臭氧氧化法臭氧氧化法的優(yōu)缺點(diǎn)臭氧氧化法的優(yōu)點(diǎn)：氧化能力強(qiáng)，處理效果好（除臭，脫色，殺菌，去除有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物）處理后廢水中的臭氧易分解，不產(chǎn)生二次污染現(xiàn)場(chǎng)制備使用，操作管理較方便處理過(guò)程中泥渣量少臭氧氧化法的缺點(diǎn)：造價(jià)高（臭氧發(fā)生器）處理成本高（臭氧制備，電耗）第三十頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（3）過(guò)氧化氫氧化法過(guò)氧化氫價(jià)格較高，單獨(dú)使用時(shí)氧化反應(yīng)過(guò)程過(guò)于緩慢，多利用投加催化劑的方法以促進(jìn)氧化過(guò)程。常用的催化劑：硫酸亞鐵、絡(luò)合鐵、銅、錳、天然酶等。H2O2與Fe2+作用（Fenton試劑），能產(chǎn)生羥基自由基，其氧化能力僅次于氟，能使許多難于生物降解及一般化學(xué)氧化法難于氧化的有機(jī)物氧化分解。第三十一頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（4）光氧化法光分解和化學(xué)分解組合成的光催化氧化法已成為廢水處理領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù)。常用光源：紫外光或具有特定波長(zhǎng)的光源常用氧化劑：臭氧、過(guò)氧化氫、氯、空氣等。O3-UV是光催化氧化法中比較成功的一種，能有效地去除水中鹵代烴、苯、醇類、酚類、醛類、硝基苯、農(nóng)藥和腐殖酸等有機(jī)物以及細(xì)菌和病毒等（氧化能力提高10倍以上），而且在處理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染。第三十二頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（5）濕式氧化法濕式氧化法：在高溫（150～350℃）和高壓（0.5～20MPa）的操作條件下，以氧氣和空氣作為氧化劑，將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水的過(guò)程。濕式氧化過(guò)程：（i）空氣中的氧從氣相到液相的傳質(zhì)過(guò)程；（ii）溶解氧與基質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)濕式氧化法的應(yīng)用：（i）進(jìn)行高濃度難降解有機(jī)廢水生化處理的預(yù)處理，以提高可生化性；（ii）用于處理有毒有害的工業(yè)廢水。

第三十三頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（6）電解法電解法：利用電解原理處理廢水的方法。原理：廢水中的有害物質(zhì)在電極上發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新的物質(zhì)，新的物質(zhì)則通過(guò)沉積在電極表面或沉淀于水中或轉(zhuǎn)化為氣體而被去除。直流電場(chǎng)—電解質(zhì)溶液—電化學(xué)反應(yīng)—電解電源正極—陰極—放出電子—還原陽(yáng)離子—還原劑（釋放H2）電源負(fù)極—陽(yáng)極—得到電子—氧化陰離子—氧化劑（釋放O2）

第三十四頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日電解過(guò)程的耗電量：可以用法拉第電解定律計(jì)算 （法拉第常數(shù)F=96487C/mol）電解時(shí)，在電極上析出或溶解的物質(zhì)質(zhì)量（G）與通過(guò)的電量（Q）成正比（即：與電流強(qiáng)度I和電解時(shí)間t成正比）每通過(guò)96487庫(kù)侖的電量，在電極上發(fā)生任一電極反應(yīng)而變化的物質(zhì)質(zhì)量均為1mol（E）。第三十五頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日分解電壓：能使電解正常進(jìn)行時(shí)所需的最小外加電壓。影響分解電壓的主要因素電極的濃差極化電極的化學(xué)極化電解液中離子運(yùn)動(dòng)的阻力電極的性質(zhì)，廢水水質(zhì)，電流密度，溫度等第三十六頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日

電解還原法處理含鉻、含銀廢水：利用廢水中物質(zhì)通過(guò)電解后能沉積在電極表面或沉積于水中的特點(diǎn)，處理貴重金屬?gòu)U水，同時(shí)又能回收純度較高的貴重金屬。

電解氧化法處理含氰、含酚廢水：利用廢水中物質(zhì)通過(guò)電解后生成氣體的特點(diǎn)，處理非金屬有毒廢水，如含氰、含酚廢水的處理

電解氣?。弘娊庋趸€原法在廢水處理中的應(yīng)用

第三十七頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日微電解微電解（內(nèi)電解）與電解（外電解）的區(qū)別：微電解工藝過(guò)程中不需要外接電源。微電解的原理：鐵和碳在廢水中形成無(wú)數(shù)個(gè)微電池，鐵是陽(yáng)極，碳是陰極，在酸性條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而去除部分COD。第三十八頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日空氣氧化法空氣氧化脫硫（石油煉廠廢水）空氣氧化除鐵、錳（地下水）第三十九頁(yè)，共四十三頁(yè)，編輯于2023年，星期日（二）還原法還原法：通過(guò)投加還原劑或利用電解槽陰極作用，使廢水中有毒害作用的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害或毒害作用較小的新物質(zhì)的方法。應(yīng)用：可用于處理一些特殊的廢水，如含重金屬離子鉻、汞、銅等的廢水，及一些特殊的純化。常用的方法：有鐵屑過(guò)濾法、亞硫酸