水污染控制工程第8章 污水的化学处理.pptx

1、第八章 污水的化学与物理化学处理18.1 废水的混凝2混凝（絮凝）的基本概念混凝（絮凝）：通过向污水中加入化学药剂，使废水（污水）中的胶体颗粒或其他物质能够凝聚成大颗粒从而与水相分离的方法，一般有混凝沉淀和混凝气浮两大类。3混凝一级水处理流程4水果、蔬菜脱水废水处理工艺中的混凝强化流程序号项目COD（mg/l）BOD5（mg/l）1原水700012000408069602UASB出水140018006126963二沉池出凝沉淀池出水8413225285标准值150305废纸脱墨废水处理技术 格栅集水井絮凝气浮池浮渣储槽(提升泵) (提升泵) 加药装置 排放或回用 回用

2、到车间 项 目原水格栅絮凝气浮总出水排放要求COD(mg/l)1800162035080.6%BOD5(mg/l)80072012085%6混凝过程具有两个作用处理对象：胶体态及难沉物第一个作用：使水中原有的离散微粒首先具有粘附在固体颗粒上的性质 凝聚（coagulation）第二个作用：使这些具有粘附性的离散微粒能够粘结成絮体 絮凝（flocculation）混凝（coagulation-flocculation）7胶体颗粒的基本性质 水处理中常见胶体：粘土颗粒（对于d4m），大部分细菌（0.280nm），病毒（10300nm），蛋白质。 憎水性胶体，亲水性胶体或介于两者之间。 对憎水性胶体

3、，其稳定性可用双电层结构来说明。 对于亲水性胶体，其稳定性主要由于它所吸附的大 量水分子所构成的水壳来说明。 稳定性：胶体颗粒在水中保持分散状态的性质。8 混凝是废水处理中最具代表意义的技术，混凝原理涉及界面与胶体科学的内容，目前混凝研究仍处在瓶颈阶段。 所谓的混凝四大机理：1.压缩双电层，2.吸附电中和，3.吸附架桥，4.沉淀网捕。其实对混凝科学的研究帮助不大。关键问题是混凝的定量性存在与否，定量性依据是什么的问题。1、混凝原理及药物9胶团示意图10电位离子反离子扩散层胶团边界滑动面胶粒吸附层胶核电位电位11颗粒能量图12压缩双电层机理13聚合物的机理14铝盐絮凝的化学反应系列15pH值的影

4、响16铝盐的工作相图17高分子物质的延伸现象182 水处理混凝剂一览19最适药剂量20药剂的溶解和投加过程21混合是一种能量耗散，促成紊流是混合的要领。8.2. 混合的机理和设备混合有各种手段，衡量优劣的是混和效率 混合在多相的废水处理中是一个重要的单元操作，包括 （1）一种物质和另一种物质的完全混合。 （2）可互溶液体物质间的掺混。 （3）废水的混凝（Coagulation & Flocculation) （4）废水中悬浮体的持续维持 （5）热的传递 混合可分为（1）持续性快速混合（小于30秒） （2）持续性慢速混合（大于30秒） （3）间歇式混合22化学混凝的设备混凝剂的配制和投加设备；混

5、合设备；反应设备；分离设备23快速混合的技术设备24两种方式的混合搅拌25水中颗粒物的运动方式26浆板式机械混合池27各种形式的浆片28 穿孔板式混合29涡流式混合30水泵搅拌系统31反应设备反应设备中，搅拌强度沿水流方向应逐渐减小。思考：这样做的目的是什么？反应设备主要设计参数是：搅拌强度：用速度梯度G表示。搅拌时间：t32速度梯度G速度梯度：指由于搅拌在垂直水流方向上引起的速度差。垂直水流距离搅拌需要的功率动力粘度系数Gt值间接表示整个反应时间内颗粒碰撞的总次数，可以用来控制反应效果。（104105）GtC也可以应用，C为胶体浓度。（100左右）33水平轴机械反应池34 垂直轴机械反应池3

6、536全自动加药工艺流程37成套自动加药设备38自动加药设备39 水射器投药40加药单元厂房内部41加药计量泵房42矾花结构的局部示意43助凝剂概念 助凝剂指用于混凝剂共同（在前、在后、同时）使用时，可促进水的混凝过程的化学药剂.其主要作用有： 1.调整水的pH值，例如投加酸碱，对天然水常用的是石灰，使混凝剂处在最佳pH值范围内。 2.增大矾花的粒度，重度和结实度。 3.氧化作用。44 影响混凝的主要因素 内部因素： 1.原水的水质和水温 2.混凝剂种类和投量 3.pH值 4.离子强度 外部因素： 1.药剂的配制和投放 2.混合、反应、分离和输送45混凝实验的一般步骤 巨量的烧杯实验 1.原水

7、调查（特别是目标物质的选定，电导率） 2.原水的初试（试管实验）， 3.专项分析，确定跟踪和表征指标，电导率和吸光度很有作用。 4.选择几种方案，比较几种药物 5.对目标药剂进行化学计量方面的实验，确定最佳投量，比例关系，操作条件等。 6.进行机理的探讨和研究（普遍欠缺）。 7.进行混合等工程学方面的参数实验。468.3 中和法47酸碱废水的产生和处置方法酸和碱是常用的工业原料。而酸碱废水对排水管网有腐蚀危害，所以必须对其进行处理。酸性废水的处置方法大致可以用以下两种：投加法过滤法48投加法如果中和剂能制成溶液或浆料，可以将其直接投入中和池进行中和反应。投加法的药剂工业上主要是:石灰：熟石灰C

8、a(OH)2），制成乳液，浓度10左右；电石渣：电石CaC、Ca(OH)2；石灰石：CaCO3；有时也用苛性钠（NaOH）和碳酸钠（Na(OH)2）。49投加方式50酸碱废水自动中和处理设备 51冷轧厂酸碱废水 52酸碱废水中和系统 53酸碱中和系统54过滤法用石灰石、白云石作为中和剂时，常将其制成粗粒状，作为滤料，采用过滤法处理酸性废水。以石灰石为滤料时，废水硫酸浓度一般不超过1-2g/L。如果硫酸浓度过高，可以用回流水稀释。55升流式膨胀滤池当粒料粒经较小（3mm）时，废水上升滤速应在5070m/h，这样滤床膨胀，粒料互相摩擦有助于防止结壳。56烟气中和碱性废水烟气中含有CO2和少量的SO

9、2、H2S，可以中和碱性废水。同时，该工艺其实也是烟气脱硫的方法之一。废气和碱性废水都得到一定净化和调节。不过出水一般含有硫化物，而且色度显著增加、含氧量较低，仍需进一步处理方可排出。578.4 氧化还原法1、氧化法废水处理中常用的氧化剂是：氯和臭氧。臭氧的制备：目前臭氧制备方法有：无声放电法、放射法、紫外线辐射法、等离子射流法和电解法等。水处理中常用的是无声放电法。581、氧化法电镀废水(氰根)的氧化处理:加碱，pH大于10，加氯（质量浓度比CN-:Cl2=1:2.7）pH调到8.5，再加氯，质量浓度比CN-:Cl2=1:4.1计算氯量，再过量10%，反应1小时以上。592 高级氧化技术种类

10、繁多，包括臭氧氧化、过氧化氢、二氧化氯、湿式氧化、超临界水氧化、光催化氧化等等。1987年，Glaze等人提出：以羟基自由基（OH）作为主要氧化剂的技术，称为高级氧化技术（Advanced Oxidation Processes 即AOPs）特点：氧化性强；反应速度快提高生物可降解性。60过氧化氢氧化法过氧化氢是淡蓝色粘稠液体，熔点-0.43，物理性质和水相似，是一种弱酸，稀释水溶液呈中性，属于强氧化剂，反应迅速。不会给反应溶液带来杂质。Fenton试剂：亚铁离子和过氧化氢的组合。产生羟基自由基，具有高氧化性，其氧化还原电位高于臭氧。类Fenton试剂：在Fenton工艺基础上，与其他工艺相结

11、合的方式，如电-Fenon、光-Fenton等等。过氧化氢单独氧化。在水处理中的应用61湿式氧化法湿式氧化法（Wet Air Oxidation简称WAO ）是在高温、高压下，利用氧化剂将废水中的有机物转化为二氧化碳和水，从而达到去除污染物的目的。与常规方法相比，具有适用范围广、处理效率高、无二次污染、氧化速度快、可回收能量及有用物料等特点。存在的缺点主要有：1 高温高压条件下进行，中间产物有有机酸类，对设备要求较高。2 由于反应高温，对大量废水不经济。3 某些有机物，如多氯联苯、小分子羧酸取出效果不理想。4 湿式氧化可能会产生毒性更强的中间产物。62湿式氧化法反应机理自由基链反应反应阶段63光化学氧化TiO2光催化的方法又称为纳米光催化氧化法。此工艺采用半导体金属氧化物为催化