vip污水的化学与物理化学处理

1、水污染控制工程污水的物化处理污水的物化处理预处理生物法出水处理预处理生物处理备注：CASS是SBR工艺的改进型，使间歇式进水实现连续进水 污泥处理污水处理流程第一节 中和法第二节 化学混凝法第三节 化学沉淀法第四节 氧化还原法第五节 吸附法第六节 离子交换法第七节 萃取法第八节 膜析法第九节 超临界处理技术第一节 中和法定义：酸和碱反应生成盐和水称为。天津王稳庄镇污水横流 水塘蓄满酸性黑水 早在2005年，天津市就被评为“国家环境保护模范城市”。而西青区王稳庄镇是天津市远近闻名的鱼米之乡，过去因盛产小站稻而驰名，还是天津市最大的鱼、肉、蛋无公害生产基地，但这里的河流基本上都因为众多小五金厂严重

2、的污染变成了黄色或者黑色。 独流减河王稳庄段堤北侧的巨大黄色污水河独流减河王稳庄段堤北侧的巨大黄色污水河 唐津高速下西兰坨村农田边上的污水沟唐津高速下西兰坨村农田边上的污水沟 王稳庄村里上百亩污水塘，蓄满强酸性黑色污水王稳庄村里上百亩污水塘，蓄满强酸性黑色污水 小金庄村一家无名小五金厂正向八路河内排放强酸性污水小金庄村一家无名小五金厂正向八路河内排放强酸性污水 小泊扬水站长年向独流减河排放污水留下的黄色印迹小泊扬水站长年向独流减河排放污水留下的黄色印迹 为什么要中和？定义：酸和碱反应生成盐和水称为。中和处理适用于废水处理中的下列情况：（1）废水排入受纳水体受纳水体前，pH超标，此时应该采取中和

3、处理，减少水生生物的影响；（2）工业废水排入排水管网前，避免对管道造成腐蚀管道造成腐蚀；（3）在生物处理法之前，调节废水pH在6.58.5范围，确保最佳的确保最佳的生物活性生物活性。为什么要中和？酸性废水酸性废水利用碱性废水中和，向酸性废水中投加碱性废渣，以及通过碱性滤料层过滤中和等。碱性废水碱性废水可利用酸性废水中和，向碱性废水投加中和剂，以及利用烟道气中和等。60年代中国发展了高速率石灰石滤料中和滤塔高速率石灰石滤料中和滤塔，用来处理低浓度酸性废水，效果很好。在进行中和处理时，要借助pH值自动测定仪进行监测和控制。 中和处理首先考虑以废治废的原则。 其次考虑采用中和剂。 常用的碱性中和剂有

4、石灰(CaO)、电石渣Ca(OH)2和石灰石CaCO3、白云石 。 常用的酸性中和剂有废酸、粗制酸和烟道气。概述 指在废水中投加化学药剂，使废水的pH值达到中性或接近中性状态的方法。 33MgCOCaCO 一、酸碱污水的产生1酸性污水化工厂、化纤厂、电镀厂，金属加工厂等酸性污水pH14，腐蚀性强，改变水体的PH值，影响水生植物。2碱性污水印染厂、造纸厂、炼油厂的碱性污水PH1014，腐蚀危害小于酸性水，影响水生植物。酸碱污水在浓度高时(3%5以上)，应考虑回收和综合利用，制造硫酸亚铁、硫酸铁、在浓度不高时方可采用处理的方法。二、中和剂1酸性污水的中和剂：苏打 NaCO3和苛性钠NaOH具有组成

5、均匀，易于贮存，反应迅速，易溶于水，但价格较高。石灰 Ca(OH)2 来源广泛，价格便宜，但产生杂质多，浮渣多，难处理，一般用于水量较小的水厂。沉淀量大，运输不便，石灰的粉末极易飘散，劳动卫生条件差。石灰石 CaCO3，白云石 CaCO3MgCO3是开发的石料，在产地价格便宜，可以作为一种中和材料，主要用于滤床使用。2碱性污水的中和剂：硫酸、盐酸、烟道气（含CO2，SO2)。二、中和剂3、选择中和剂的标准：（1）反应速率；（2）污泥产量和污泥处理方法；（3）加药和储存安全方便；（4）化学进料和存放总设备的总费用；（5）副反应的发生：盐的溶解、水沟产生和热副反应的发生：盐的溶解、水沟产生和热；（

6、6）加药过量；（7）中和剂选取的粒径大小是否会阻塞滤床中和剂选取的粒径大小是否会阻塞滤床等等；三、中和设备中和设备有集水井、混合槽、连续流中和池以及间歇式中和池。（1）水质水量变化不大或者废水的缓冲能力较好，后续构筑物对水质pH要求不是很严格情况下：（2）水质水量变化较大，但是水量较小，或废水中还含有其他杂志的金属离子，出水水质要求较高情况下：（3）水质水量变化不大，废水有一定的缓冲能力，但是出水pH要求很严格情况下：不单独设置中和池不单独设置中和池管道混合管道混合槽内连续式反应槽内连续式反应间歇式中和池，先后间歇式中和池，先后完成混合、反应、沉完成混合、反应、沉淀、排泥工序淀、排泥工序连续流

7、中和池连续流中和池管道混合槽内连续式反应管道混合槽内连续式反应四、中和方法分类1酸碱污水相互中和法2、药剂中和法3过滤中和法（多用于原料所在地多用于原料所在地）4、烟道气中和法1酸碱污水相互中和法电镀厂的酸性污水和印染厂的碱性污水相互混合，达到中和目的。根 据 化 学 反 应 等 当 量 原 理 ，Q1C1=Q2C2计算污水中酸碱的含量及污水量，使酸碱污水等当量混合，达到等当量中和并略偏于碱性。2药剂中和法用碱性、酸性物质为中和剂处理，常采用石灰处理酸性污水，石灰还是混凝剂，可凝聚水中的杂质，对于含杂质多的酸性污水有利。当污水中含有重金属离子时，加入石灰，碱性增大使水中重金属离子积大于溶度积产

8、生沉淀。H 2 SO4 + Ca(OH ) 2 CaSO4 + 2 H 2O2 HNO4 + Ca(OH ) 2 Ca( NO3 ) 2 + 2 H 2OFe 2+ + Ca(OH ) 2 Fe(OH ) 2 + Ca 2+Pb 2+ + Ca(OH ) 2 Pb(OH ) 2 + Ca 2+投药中和法的工艺过程主要包括：投药中和法的工艺过程主要包括：废水的预处理；中和药剂的制合与投配、混合与反应；中和产物的分离；泥渣的处理与利用。废水的预处理包括悬浮杂质的澄清，水质及水量的均和。前者可以减少投药量，后者可以创造稳定的处理条件。 投药中和法的工艺流程酸性废水投药中和流程图酸性废水投药中和流程图

9、投加装置 ：干投、湿投药剂中和在混合池中进行，其后需设沉淀池和污泥干化，污水在混合反应池停留时间5分钟（给水反应池的停留时间是分钟），在沉淀池停留时间 12小时，污泥是污水的体积 2%5，污泥需脱水干化。干投法用机械将药剂粉碎，直径直径0.5mm0.5mm，然后直接投入水中。干投时，为了保证均匀投加，可用具有电磁振荡装置的石灰投配器将石灰扮直接投入废水中。干投法设备简单，药剂的制备与投配容易，但反应缓慢，中和药剂耗用量大中和药剂耗用量大(约为理论约为理论用量的用量的1.4.5倍倍)。 投加装置 ：干投、湿投即将生石灰在消解槽内消解为浓度404050%50%的乳液的乳液，排人石灰乳贮槽，并配成浓

10、度为5 510%10%的工作液的工作液，然后投加。石灰乳投加量可用手动提板闸式投配器的孔口开度来控制，亦可通过投加阀的开度来控制(pH计自动控制或手动控制)。石灰乳贮槽及消解槽可用机械搅拌或水泵循环搅拌，以防止沉淀。搅拌不宜采用压缩空气，因其中的CO2易与CaO反应生成CaCO3沉淀，既浪费中和药剂，又易引起堵塞。加药间加药间工作液用泵送到投配槽，经过投配器投入到混合设备。投配系统采用溢流循环方式溢流循环方式，即石灰乳输运到投配槽中的量大于投加量，剩余量沿溢流管流回石灰乳贮槽石灰乳贮槽，这样可维持投配槽内液面稳定不变，投加量只由孔口或阀门开度大小控制，还可以防止沉淀和堵塞。 投配器投配器 采用

11、石灰中和酸性废水时，采用石灰中和酸性废水时，混合反应时间一般为混合反应时间一般为2-5min，但是废水如果含有金属盐类或者但是废水如果含有金属盐类或者其他的毒物时，还应该考虑去除其他的毒物时，还应该考虑去除金属及其毒物的要求。金属及其毒物的要求。 中和槽有两种类型，应用广泛的是。池中常设置隔板将其分成多室，以利混合反应。反应池的容积通常按520min的停留时间设计。 另一种是，器中混和搅拌的时间很短，仅适用于中和产物溶解度大、反应速度快的中和过程。 中和过程中形成的各种泥渣(如石膏、铁矾等)应及时分离，以防止堵塞管道。分离设备可采用沉淀池或浮上池。分离出来的沉淀(或浮渣)尚需进一步浓缩、脱水。

12、 投药中和法：和 通常，水量少时(例如每小时几立方米到十几立方米)采用间歇式处理。水量再大时，就采用连续式处理。此时，欲获得稳出可靠的中和效果，应采用多级式pH自动控制系统。 投药中和法：1、可处理任何浓度、任何性质的酸性废水；2、废水中容许有较多的悬浮杂质，对水质、水量的波动适应性强；3、并且中和剂利用率高；4、中和过程容易调节。劳动条件差，药剂配制及投加设备较多，基建投资大，泥渣多且脱水难。 3过滤中和法（多用于原料所在地）酸性废水流过碱性滤料时，可使废水中和，这种中和方式叫主要的碱性滤料有三种：石灰石、大理石、白云石。前两种的主要成分是CaCO3，后一种的主要成分是CaCO3MgCO3。

13、三、中和方法分类白云石与硫酸反应H 2 SO4 + CaCO3 CaSO4 + H 2O + CO2 3 3 4 4 22H2 SO4 + CaCO MgCO CaSO +MgSO + H2O + CO 白云石中含有 MgCO3 ，可生成溶解度较大的 MgSO4 不会造成反应中滤池的堵塞，产生的 CaSO4 是石灰石中和产生的50，影响小一些，可以适当提高进水硫酸浓度。3过滤中和法（多用于原料所在地）使污水流经具有中和能力的滤池，例如石灰石、白云石、大理石等，产生中和作用。石灰石与硫酸反应2HCl + CaCO3 CaCl2 + H 2O + CO2 一、滤料的选择 滤料的选择和中和产物的溶解

14、度有密切的关系。滤料的中和反应发生在颗粒表面上，如果中和产物的溶解度很小，就在滤料颗粒表面形成不溶性的硬壳，阻止中和反应的继续进行，使中和处理失败。 由此可知：中和处理硝酸、盐酸时，滤料选用石灰石，大理石或白云石都行；中和处理碳酸时，含钙或镁的中和剂都不行，不宜采用过滤中和法；中和硫酸时，最好选用含镁的中和滤料(白云石)。 但是，白云石的来源少、成本高，反应速度慢，所以，如能正确控制硫酸浓度，使中和产物(CaSO4)的生成量不超过其溶解度，则也可以采句石灰石或大理石。 根据硫酸钙的溶解度数据可以算出，以石灰石为滤料时，硫酸允许浓度在。如硫酸浓度超过上述允许值，可使处理后的出水回流，用以稀释原水

15、；或改用白云石滤料。 另外，过滤中和产物CO2溶于水使出水pH值约为5，经曝气吹脱CO2，则pH值可上升到6左右。脱气方式可用穿孔管曝气吹脱、多级跌落自然脱气，板条填料淋水脱气等。 为了进行有效的过滤，还必须限制进水中悬浮杂质的浓度，为了进行有效的过滤，还必须限制进水中悬浮杂质的浓度，以防堵塞滤料。滤料的粒径也不宜过大。另外，失效的滤渣以防堵塞滤料。滤料的粒径也不宜过大。另外，失效的滤渣应及时清除，并随时补加滤料，直至例床换料。应及时清除，并随时补加滤料，直至例床换料。 采用碳酸盐做中和滤料，均有CO2气体产生，它能附着在滤料表面，形成气体薄膜，阻碍反应的进行。酸的浓度愈大，产生的气体就愈多，

16、阻碍作用也就越严重。二、中和滤池普通中和滤池普通中和滤池 普通中和滤池一般是为固定床重力式，水的流向分平流式和竖流式（又分升流式和降流式），滤料粒径一般为30-50mm，不得混有粉料杂质，当废水中含有可能堵塞滤料的物质时，应进行预处理，过滤速度一般不大于5 m/h，接触时间不小于10min，滤床厚度一般为1-1.5m。 98 100136 18生成硫酸钙微溶于水，18时溶解度为1.6g/L，采用石灰石能中和硫酸浓度为：1.6:136x:98 x=1.15g/L分析：1）当进水硫酸浓度大于1.15g/L，中和反应生成的CaSO4浓度大于1.6g/L，超过浓度积，。2）由于存在盐效应的过饱和现象，

17、一般进水的硫酸浓度可提高到2.0-2.4g/L。3）应用中要注意进水的硫酸浓度，不使滤池堵塞。4）计算：石灰石与硫酸反应生成硫酸钙。H 2 SO4 + CaCO3 CaSO4 + H 2O升流式膨胀中和滤池（恒速）由于粒径小，就；由于流速大，滤科可以悬浮起来，通过互相碰撞，使，从而可以适当增大进水中硫酸的允许含量；由于是升流运动，剥离的硬壳容易随水流走，CO2气体易排出，。滤料层厚度在运行初期为11.2m，最终换料时为2m，滤料膨胀率保持50。池底设0.150.2m的卵石垫层，池项保持0.5m的清水区。 升流式膨胀中和滤的特点是滤料粒径小(0.53mm)、滤速高(6670mk)、废水由下向上流

18、动。变速升流式膨胀中和滤池如果改变升流式滤池的结构，采用变截面中和滤池，使下部滤速仍保持6070mh，而上部滤速减为1520mh，则可获双重好处：既保持较高的过滤速度，又不致于使细小滤料随水流失，使滤抖尺寸的适用范围增大。 升流式滤池要求布水均匀，因此常采用大阻力配水系统和比较均匀的集水系统。此外，要求池子直径不能太大，一般不大于1.52.0m。 滚筒可用钢板制成，内衬防腐层，直径lm或更大，长度约为直径的67倍。筒内壁有不高的纵向隔条，推动滤料旋转。滚筒转速约每分钟10转，转轴倾斜0.5010。滤料的粒径较大(达十几毫米)，装科体积约占转简体积的一半； 这种装置的是进水的硫酸浓度可以超过允许

19、浓度数倍，而滤料粒径却不必破碎得很小，硫酸质量浓度可以达到 其是负荷率低、(约为36m3m2h)、构造复杂、动力费用较高、运转时噪音较大，同时对设备材料的耐蚀性能要求高。滚筒式中和滤池 装于滚筒中的滤料随滚筒一起转动，使滤科互相碰撞，及时剥离由中和产物形成的覆盖层，可以加快中和反应速度。废水由滚筒的一端流入，由另一端流出。喷淋塔 方法是将烟道气通入碱性废水，或利用碱性废水作为除尘的喷淋水，两者均可得到良好的处理效果。但处理后废水中的悬浮物含量但处理后废水中的悬浮物含量大为增加，硫化物、耗氧量和色度也都有所大为增加，硫化物、耗氧量和色度也都有所增加，还需对废水进行补充处理。增加，还需对废水进行补

20、充处理。利用烟道气中和碱性印染废水是一种经济有效的中和方法。烟道气中含有高达24的CO2，有时还含有少量SO2及H2S等酸性气体，这些气体和印染废水中的碱性物质的中和作用。烟道气中和法是利用烟道气中的二氧化碳与二氧化硫溶于水中形成的酸中和碱性废水。第三节 化学沉淀法用易溶的化学药(沉淀剂）使溶液中某种粒子以它的一种难溶的盐或氢氧化物从溶液中析出，在化学上称沉淀法（chemical precipitation)。废水处理中，常用化学沉淀法去除废水中有害离子，如阳离子Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr2+，阴离子SO42-、PO43-、CrO42-。匈牙利毒水泄露 引发严重生态

21、灾难匈牙利西南部一座铝工厂的有毒废水从贮存水塘决堤外匈牙利西南部一座铝工厂的有毒废水从贮存水塘决堤外泄，至少流入七座村庄，造成四人死亡六人失踪。泄，至少流入七座村庄，造成四人死亡六人失踪。 匈牙利连续几个星期豪雨不停，造成西南部一座铝工厂贮存有毒废水的水塘决堤，匈牙利连续几个星期豪雨不停，造成西南部一座铝工厂贮存有毒废水的水塘决堤，这些含有碱性重金属的红色有毒洪流大量倾泄，当局紧急撤离居民，政府也宣布受灾的这些含有碱性重金属的红色有毒洪流大量倾泄，当局紧急撤离居民，政府也宣布受灾的三个郡县进入紧急状态。由于这些有毒废水可能流入三个郡县进入紧急状态。由于这些有毒废水可能流入“多瑙河多瑙河”，当局

22、出动五百名军警，当局出动五百名军警救难人员，全力防止这场生态灾难进一步扩散。救难人员，全力防止这场生态灾难进一步扩散。 救援人员身穿防护服清理有毒泥浆救援人员身穿防护服清理有毒泥浆 环保官员表示，这是有史以来，匈牙利发生的最严重化工业意外。灾后清理可能需要十八个环保官员表示，这是有史以来，匈牙利发生的最严重化工业意外。灾后清理可能需要十八个月的时间，同时必须耗费大量金钱，匈牙利正考虑向欧盟请求技术及财政上的援助。月的时间，同时必须耗费大量金钱，匈牙利正考虑向欧盟请求技术及财政上的援助。 钼（钼）钼（钼）m 一种金属元素。可用来生产特种钢，是电子工业的重要材料一种金属元素。可用来生产特种钢，是电

23、子工业的重要材料 约约100万立方米含有钼、铅等重金属的有毒废水涌向附近村镇和河流，万立方米含有钼、铅等重金属的有毒废水涌向附近村镇和河流，已造成已造成4死死3失踪、至少失踪、至少120伤伤 一家水质监测机构的官员称，匈牙利一家铝厂泄漏出的有毒废水已经流入多一家水质监测机构的官员称，匈牙利一家铝厂泄漏出的有毒废水已经流入多瑙河，这条著名河流的生态系统将面临重大考验。瑙河，这条著名河流的生态系统将面临重大考验。 云南曲靖村民拿出被云南曲靖村民拿出被铬铬污染的桔子污染的桔子 被重金属污染的农田被重金属污染的农田原理：根据化学沉淀的必要条件，一定温度下，难溶盐MmNn在饱和溶液下，沉淀和溶解反应如下

24、。m、n分别表示离子Mn+、Nm-的系数。根据质量作用原理，溶度积常数可表示为KMmNnmM n + + nN m MmNn溶度积常数 当能结合成为难溶盐的两种离子的浓度之积时，该当能结合成为难溶盐的两种离子的浓度之积时，该盐将会析出，而这两种离子的浓度将下降，需要去除盐将会析出，而这两种离子的浓度将下降，需要去除的离子就与水分离。的离子就与水分离。溶度积常数 ；例如，难溶解的CaSO4的Ks=9.110-6，但是BaSO4的Ks=1.110-10，更低，可以用CaSO4作为沉淀剂，沉淀Ba 2+。溶度积常数KMmNn的影响因素：1）同名离子效应：当沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含有某一离子

25、的试剂，则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动2）盐效应：在有强电解质存在状况下，溶解度随强电解质浓度的增大而增加，反应向溶解方向转移。3）酸效应：溶液的PH值可影响沉淀物的溶解度，称为酸效应。4）络合效应：若溶液中存在可能与离子生成可溶性络合物的络合剂，则反应向相反方向进行，沉淀溶解，甚至不发生沉淀。应用：如果污水中含有大量的Mn+离子，要降低浓度，可向污水中投入化学物质，提高污水中Nm-浓度，使离子积大于溶度积 K，结果MmNn从污水中沉淀折出，降低 Mn+浓度。一、氢氧化物沉淀法金属氢氧化物的溶解度与污水的PH值关系很大。M(OH)n表示金属的氢氧化物，Mm+表示金属离子。则电离方程式其溶度积为

26、M n + + n(OH-) = M (OH ) nK M ( OH ) n = M n + OH - n同时水发生电离H 2O = H + + OH -水的离子积为K H 2O = H + OH - = 110-14K H 2O代入上式将上式取对数(K M (OH ) n+ )n H M n + = lg K n lg K H 2O npH= X npH将重金属离子的溶解度与PH值关系绘成曲线，从曲线中可以得到，重金属离子的浓度值。应用采用氢氧化法处理污水，pH值是一个重要因素，处理污水中的Fe2+离子时，PH值大于9则可完全沉淀，而处理污水中AL3离子时，PH值严格为 5.5，否则AL(O

27、H)3沉淀物又会溶解。lgM n + = lg K n lg K H 2O n lg H + 一、氢氧化物沉淀法二、硫化物沉淀法金属的硫化物溶解度一般比氢氧化物的溶解度小得多，可以采用硫化物沉淀法。电离方程式：采用硫化物沉淀法常用的药剂为硫化氢，硫化钠，硫化钾等。硫化氢在水中分两步电离。电离常数M 2+ =MS = M 2+ + S 2- K MSS 2- HS = H + + S 2-H 2 S = H + + HS -= 1.2 1015= 9.1 10 -8H + S 2- HS K 2 =H + HS - H 2 S K1 = H + 2S 2- S =1.1 10 H 2 S M 2

28、+ =1.1 10 -22 H 2 S / H + 2 1.110 H 2 S M =1.110 -22 H 2 S 在1大气压，25条件下，硫化氢在水中的饱和浓度为0.1M，则上式由上式可知，金属离子在水中溶解度与 KMS和 pH值有关=- 22 H + 2= K1 K 2 = 1.1 10 -22 H 2 S K 总2-代入 M 2+ = K /S 2- 得K MSK MS H + 2 -22 =2 + =K MS H + 21.110-23K MS H + 2二、硫化物沉淀法由上二式可得总电离常数三、钡盐沉淀法在处理含铬污水时，可用钡盐为沉淀剂，以碳酸钡为例，它与污水中铬酸进行反应，生成

29、难溶的铬酸钡。碳酸钡是难溶的物质，但铬酸钡的溶度积更小一些，更难溶于水，象这样一种沉淀转化为另一种沉淀的过程为沉淀的转移。BaCO3 + H 2 CrO4 BaCrO4 +CO2 + H 2O四、分析1沉淀和溶解是暂时的，有条件的。2只要条件改变，沉淀和溶解就能相互转移。3如果离子积大于溶度积就会发生沉淀。4反之离子积小于溶度积就会溶解。第三节 化学混凝法混凝过程具有两个作用： 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-floc

30、culation）一、混凝原理1、胶体的稳定性 水处理中常见胶体：粘土颗粒（对于dClO2HOClOCl-NHCl2NH2Cl臭氧杀菌效果好、速度快，而且对消灭病毒也很有效。臭氧消毒的效果主要决定于接触设备出口处的剩余量和接触时间，其受pH值、水温及水中氨量的影响较小。但也有一定的选择性，如绿霉菌、青霉菌之类对臭氧具有抗药性，需较长时间才能杀死它们。4.臭氧氧化工艺的应用臭氧可以用来对汽车制造厂综合废水（一级处理后的出水）进行深度处理，且处理效果明显；臭氧对印染废水的CODCr值去除率不高，而对色度的去除效果显著，与传统的氯气氧化、吸附、混凝等脱色方法相比，用臭氧脱色有着脱色程度高、无二次污染

31、等优点。高级氧化过程主要有常温常压下的催化氧化和高温高压下的湿式催化氧化、光催化氧化等。通过催化途径产生氧化能力极强的OH羟基自由基。OH氧化电位为2.80V，仅次于氟的2.87V，故它在降解废水时具有以下特点：OH是高级氧化过程的中间产物，作为引发剂诱发后面的链反应发生，对难降解的物质的开环、断键，将难降解的污染物变成低分子或易生物降解的物质特别适用；OH几乎无选择地与废水中的任何污染物反应，直接将其氧化为CO2、水或盐，不会产生二次污染；它是一种物理-化学处理过程，很容易控制，以满足各种处理要求；反应条件温和，是一种高效节能型的废水处理技术。三、高级氧化法1).Fenton试剂Fenton

32、试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合，该试剂作为强氧化剂的应用已具有一百多年的历史，在精细化工、医药化工、医药卫生、环境污染治理等方面得到广泛的应用。2).过氧化氢单独氧化产品稳定，储存时每年活性氧的损失低于1%；安全，没有腐蚀性，能较容易地处理液体;与水完全混溶，避免了溶解度的限制或排出泵产生气栓；无二次污染，能满足环保排放要求；氧化选择性高，特别是在适当条件下选择性更高。高级氧化法主要方法3）湿式氧化法1.湿式氧化基本原理湿式氧化法（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氧化成二氧化碳和水，从而达到去除污染物的目的。与常规方法相比，具有适用范

33、围广、处理效率高、极少有二次污染、氧化速率快、可回收能量及有用物料等特点，因而受到了世界各国科研人员的广泛重视，是一项很有发展前途的水处理方法。还原法含铬废水还原处理：FeSO4和石灰法处理或电解还原法处理金属铁还原法处理硝基苯类废水用铜铁催化还原法处理难降解工业废水第五节吸 附 法一、 吸附原理二、吸附速度三、影响吸附的因素四、吸附剂再生五、吸附剂六、 吸附工艺和设备一、 吸附原理物理吸附化学吸附吸附剂：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力,比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力。吸附剂与吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生的吸附吸附吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成化

34、学键引起吸附吸附过程是可逆的，当吸附速度和解吸速度相等时，则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面上的浓度都不改变而达到平衡，此时吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。吸附剂吸附能力的大小以吸附量q表示，指单位重量的吸附剂所吸附的吸附质的重量。q = V (CoC) / W式中 V废水容积；W吸附剂投量；Co原水吸附质浓度；C吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度。吸附平衡一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质、浓度和温度有关。表明被吸附物质的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。吸附等温式亨利吸附等温式朗格缪尔（Langmuir）吸附等温式弗劳德利希（Freundlich)吸附等温式BED方程1.亨利吸附等

35、温式:q = Hcm式中：q吸附量吸附剂吸附的物质总量，mgm投加的吸附剂量，mgc到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/LH亨利常数，L/mg。= +2.朗格缪尔（Langmuir）吸附等温式k c1 + k1c=qm k1c1 + k1cq = =m1 1 1q qm k1c qm取倒数变形得式中： 吸附剂吸附的物质总量，mgm投加的吸附剂量，mgc到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/Lk、k1经验常数。3.弗劳德利希（Freundlich)吸附等温式1nq = kcm1nlg q =lg c + lg k两边取对数：式中： q吸附量吸附剂吸附的物质总量，mgm投加的吸附剂量，mgc到达

36、平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/LK、n经验常数。 n值在正常条件下大于1。二、吸附速度通常吸附反应阶段速度非常快，总的过程速度由第一、二阶段速度所控制。在一般情况下，吸附过程开始时往往由膜扩散控制，而在吸附接近终了时，内扩散起决定作用。吸附速度是指单位重量的吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。吸附过程可分为3个阶段。吸附阶段颗粒外部扩散阶段孔隙扩散阶段吸附反应阶段吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的吸附点表面三、影响吸附的因素衡量指标吸附能力吸附速度固体吸附剂用吸附量衡量单位质量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量吸附速度主要取决于外部扩

37、散速度和孔隙扩散速度。与溶液浓度成正比外部扩散速度孔隙扩散速度与吸附剂的比表面积的大小成正比吸附剂颗粒直径越小，速度越快增加溶液与颗粒间的相对运动速度，可提高速度吸附剂颗粒越小，速度越快影响吸附的因素1废水的pH值废水的pH值影响吸附剂及吸附质的性质。2共存物质物理吸附时吸附剂可吸附多种吸附质。一般共存多种吸附质时，吸附剂对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差。3温度因为物理吸附过程是放热过程，温度升高吸附量减少，反之吸附量增加。4接触时间在进行吸附时，应保证吸附质与吸附剂有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。1、加热再生法在高温条件下，提高了吸附质分子的能量，使其

38、易于从活性炭的活性点脱离；而吸附的有机物则在高温下氧化和分解，成为气态逸出或断裂成低分子。2、化学再生法通过化学反应，使吸附质转化为易溶于水的物质而解析下来。常用的有机溶剂有苯、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、卤代烷等。无机酸碱也是很好的再生剂。例如，吸附了苯酚的活性炭，可用氢氧化钠溶液浸泡，使形成酚钠盐而解析。五、吸附剂1、活性炭：比表面积可达8002000m2/g，有很高的吸附能力。一般可制成粉末状或颗粒状。粉末状活性炭吸附能力强，制备容易，价格降低，但再生困难，一般不能重复使用。颗粒状活性炭价格较贵，但可再生重复使用，并且使用时劳动条件较好，操作管理方便子，如汞、铬、锌、镉、铅、铜等。2. 腐

39、植酸类吸附剂种类：天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等，它们可以直接使用或经简单处理后使用；将富含腐植酸的物质用适当的黏合剂制备成的腐植酸系树脂。腐植酸是一组芳香结构的，性质与酸性物质相似的复杂混合物。腐植酸对阳离子的吸附，包括离子交换、螯合、表面吸附、凝聚等作用。腐植酸类物质能吸附工业废水中的许多金属离腐植酸类物质在吸附重金属离子后,可以用H2SO4、HCl、NaCl等进行解吸。固定床六、 吸附工艺和设备操作方式连续式间歇式移动床流化床将废水和吸附剂放在吸附池内进行搅拌30min左右，然后静置沉淀，排除澄清液吸附剂固定填放在吸附柱(或塔)中在操作过程中定期地将接近饱和的一部分吸附剂从吸附柱

40、中排出，并同时将等量的新鲜吸附剂加入柱中吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态，悬浮于由下而上的水流中吸附工艺与设计吸附的操作方式间歇式连续式固定床移动床流化床一般的固定床吸附柱中，吸附柱的总厚度为35m，分成几个柱串联工作，每个柱厚度12m。过滤速度在415m/h之间，接触时间一般不大于3060min。为防止吸附剂层的堵塞，含悬浮物的废水一般先应经过砂滤，再进行吸附处理。固定床吸附在废水处理中常用固定床吸附装置。其构造与快滤池大致相同。吸附剂填充在装置内，吸附时固定不动，水流穿过吸附剂层。根据水流方向可分为升流式和降流式两种。降流式固定床吸附出水水质好，但水头损失较大，特别在处理含悬浮物较多的污水时，

41、需定期进行反冲洗，有时还需在吸附剂层上部设表面冲洗设备。移动床吸附原水从下而上流过吸附层, 吸附剂由上而下间歇或连续移动。间歇移动床处理规模大时，每天从塔底定时卸炭12次，每次卸炭量为塔内总炭量的510移动床较固定床能充分利用床层吸附容量，出水水质良好，且水头损失较小。由于原水从塔底进入，水中夹带的悬浮物随饱和炭排出，因而不需要反冲洗设备，对原水预处理要求较低，操作管理方便。目前较大规模废水处理时多采用这种操作方式。流化床吸附原水由底部升流式通过床层，吸附剂由上部向下移动。由于吸附剂保持流化状态，与水的接触面积增大，因此设备小而生产能力大，基建费用低。流化床操作控制要求高，为防止吸附剂全塔混层

42、，以充分利用吸附容量并保证处理效果，塔内吸附剂采用分层流化。所需层数根据吸附剂的静活性、原水水质水量等决定。五、吸附法在污水处理中的应用吸附法除汞工艺流程含汞废水排放反应池沉淀池Ca(OH)2FeSO4吸附池1吸附池2Na2S图16-17 吸附法除汞流程（10 -20m3/d)例2：炼油厂、印染厂废水的深度处理含油废水经隔油、气浮和生物处理后，再经砂滤和活性炭过滤深度处理。废水中含酚量从0.1（生物处理后）降至0.005mg/L，氰从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L。第六节 离子交换法RH + M RM + HRMH RHM 实质：不溶性离子化合物(

43、离子交换剂)上的可交换离子与溶液中的其他同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆化学吸附。离子交换是可逆反应，其反应式可表达为：+交换树脂交换离子饱和树脂在平衡状态下，树脂中及溶液中的反应物浓度符合下列关系式：= K+K值的大小能定量地反映离子交换剂对某两个固定离子交换选择性的大小。一、离子交换剂按活性基团可分为离子交换树脂是人工合成的高分子聚合物，由树脂本体(又称母体或骨架)和活性基团两个部分组成。种类 凝胶型树脂大孔型树脂多孔凝胶型树脂巨孔型(MR型)树脂高巨孔型(超MR型)树脂含有酸性基团的阴离子交换树脂含有碱性基团的阳离子交换树脂含有胺羧基团等的螯合树脂含有氧化还原基团的氧

44、化还原树脂两性树脂二、离子交换树脂的选用1. 离子交换树脂的有效pH范围树脂类型强酸性离子交换树 弱酸性离子交换树脂 脂强碱性离子交换树脂弱碱性离子交换树脂有效pH范围114514112072. 交换容量定量表示树脂交换能力的大小，单位为mol/kg(干树脂)或mol/L(湿树脂)交换容量全交换容量工作交换容量一定量的树脂所具有的活性基团或可交换离子的总数量树脂在给定工作条件下实际的交换能力3. 交联度交联度较高的树脂，孔隙较低，密度较大，离子扩散速度较低，对半径较大的离子和水合离子的交换量较小，浸泡在水中时，水化度较低，形变较小，也就比较稳定，不易破碎。4. 交换势交换势大，交换离子越容易取

45、代树脂上的可交换离子，也就表明交换离子与树脂之间的亲和力越大。三、离子交换的工艺和设备离子交换装置固定床单层床双层床混合床连续床移动床流动床废水种类有害离子树脂类型废水出路再生剂再生液出路电镀铬废水CrO42-大孔型阴离子交换树脂循环使用食盐或烧碱用氢型阳离子交换树脂除钠后回用于生产电镀废水3+ 2+Cr ，Cu氢型强酸性阳离子交换树脂循环使用18%-20%硫酸蒸发浓缩后回用含汞废水2+HgHgClx(x-2)-氯型强碱性大孔阴离子交换树脂中和后排放盐酸回收汞粘胶纤维废水2+Zn强酸性阳离子交换树脂中和后排放硫酸回用于生产氯苯酚废水氯苯酚弱碱性大孔型离子交换树脂排放2%NaOH甲醇回收酚或甲醇

46、四、离子交换法在废水处理中的应用表16-5 离子交换法在废水处理方面的某些应用第七节 萃取法概述萃取剂萃取工艺设备萃取法应用举例一、概述向废水中投加一种与水互不相溶、但能良好溶解污染物的溶剂，使大部分污染物转移到溶剂相。然后分离废水和溶剂，即可使废水得到净化。若再将溶剂与其中的污染物分离，即可使溶剂再生，而分离的污染物可回收利用，这种分离工艺称为萃取。萃取过程达到平衡时，污染物在萃取相中的浓度cs与在萃余相中的浓度ce之比称为分配系数Ex，即Ex = cs / ce实验表明，分配系数不是常数，随物质、温度和浓度的变化而异。对实际废水处理，分配定律具有如下曲线形式：nE x = c s / ce

47、液-液萃取过程的推动力是实际浓度与平衡浓度之差。要提高萃取速度和设备生产能力，其途径如下：1）增大两相接触界面积。通常使萃取剂以小液滴的形式分散到废水中去，传质表面积将会增大。可以通过搅拌或脉冲装置来达到适当分散的目的。2）增大传质系数。在萃取设备中，通过分散相的液滴反复地破碎和聚集，或强化液相的湍动程度，使传质系数增大。但是应预先除去表面活性物质和某些固体杂质。3）增大传质推动力。采用逆流操作，整个萃取系统可维持较大的推动力，既能提高萃取相中溶质浓度，又可降低萃余相中的溶质浓度。萃取法目前仅适用于为数不多的几种有机废水和个别重金属废水的处理。二、萃取剂萃取的效果和所需的费用主要取决于所用的萃

48、取剂。选择萃取剂时主要考虑以下几点：萃取能力大，即分配系数要大。分离性能好，萃取过程中不乳化、不随水流失，要求粘度小，与废水比重差大，表面张力适中。化学稳定性好，难燃爆，毒性小，腐蚀性低，闪点高凝固点低，蒸汽压小，便于室温下贮存和使用。来源较广，价格便宜。容易再生和回收溶质。将萃取相分离，可同时回收溶剂和溶质，具有重大的经济意义。物理法(蒸馏或蒸发) 当萃取相中各组分沸点相差较大时，最宜采用蒸馏法分离。根据分离目的，可采用简单蒸馏或精馏，设备以浮阀塔效果较好。化学法 投加某种化学药剂使其与溶质形成不溶于溶剂的盐类。例如，碱液反萃取萃取相中的酚，形成酚钠盐结晶析出，从而达到二者分离的目的。化学再

49、生法使用的设备有离心萃取机和板式塔。萃取剂再生的方法：三、萃取工艺设备萃取工艺包括混合、分离和回收三个主要工序。分类连续逆流萃取设备常用的有填料塔、筛板塔、脉冲塔、转盘塔和离心萃取机。罐式(萃取器)塔式(萃取塔)离心机式(离心萃取机)1. 筛板萃取塔2. 脉动筛板萃取塔3. 转盘萃取塔4. 填料萃取塔四、萃取法应用举例1萃取法处理合酚废水焦化厂、煤气厂、石油化工厂排出的废水中常含有较高浓度的酸（1000-3000mg/L）。为了回收酚，常用萃取法处理这类废水。某焦化厂废水萃取脱酚流程如图所示。废水先经除油、澄清和降温预处理后进入脉冲筛板塔，由塔底供入二甲苯（萃取剂）。萃取相送入三段串联逆流碱洗

50、塔再生。碱洗塔采用筛板塔。再生后萃取相循环使用。2. 萃取法处理含重金属废水某铜矿矿石场废水中含铜0.31.5g/L，含铁4.55.4g/L，含砷10300mg/L，pH0.13。该废水用N-510作复合萃取剂，用萃取器进行六级逆流萃取，含铜的萃取剂用H2SO4进行反萃取，再生后重复使用。一、膜的定义和分类二、膜分离概述三、扩散渗析（diffusion dialysis）四、电渗析(electrodialysis )五、反渗透（ reverse osmosis)六、超过滤(ultrafiltration)第八节 膜析法一、膜的定义和分类1、膜（分离膜）的定义分离膜可看作是分离两相和作为选择性传

51、递物质的屏障。它可以是固态、液态或气态的，目前使用的分离膜绝大多数是固膜。膜可以存在于两流体之间或附着于支撑体或载体的微孔隙上，膜厚度要远小于其比表面积。2、膜的分类按膜结构分：有对称膜和不对称膜按膜材料分：有机膜：纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚乙烯膜等；无机膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等按分离机理分：多孔膜、无孔膜和载体膜按几何形状分：平板式、管式、毛细管式和中空纤维式膜二、膜分离概述1膜分离的概念2、膜分离技术的特点3膜分离法的分类4膜分离法的应用1膜分离的概念用一张特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜（分离膜），在外力推动下对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯、浓缩的方法，统称为膜分离

52、法。膜分离可用于液相和气相，对液相分离，可以用于水溶液体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有其他微粒的水溶液体系等。推 动 力膜 过 程压力差电位差电渗析浓度差扩散渗析、控制释放浓度差（分压差）渗透气化浓度差加化学反应液膜，膜传感器膜分离过程的推动力有两类：借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动；以化学位差为推动力，物质发生由高位向低位的流动。一些主要的膜分离过程的推动力2膜分离法的分类膜分离法的种类很多，现已应用的膜过程有反渗透、纳滤、超滤、微滤、扩散渗析、电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏等。目前，在废水处理中常用的有微滤、电渗析、反渗透、超滤等四种膜分离技术。膜过程 推

53、动力传质机理透过物及其尺寸截留物膜类型电渗析 电位差离子选择性透过溶解性无机物 非电解质大分子离子交换膜反渗透 压力差2-10MPa溶剂的扩散 水或溶剂溶质、盐、SS非对称膜超过滤 压力差0.07-0.7MPa筛滤及表面作用水、盐及低分子有机物胶体大分子、不容有机物非对称膜渗析浓度差溶质的扩散 低分子物质、离子溶剂非对称膜水处理中几种常用膜分离法的特点如下表所示：3、膜分离的应用领域（1）化学/染料工业活性染料的脱盐、纯化、浓缩与回收食品染料的脱盐、纯化、浓缩与回收催化剂与贵金属的回收利用脱氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脱氢反应中液体的分离、纯化甘油/己内酰胺/苯/染料活性剂等有机化工原料

54、的回收汽车/仪表及其它工业涂漆的浓缩回收（2）食品/饮料工业啤酒/果酒/黄酒/葡萄酒的澄清除菌过滤苹果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的澄清除菌过滤苹果、梨、凤梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的脱水浓缩葡萄酒/果酒/茶/咖啡芬香气味的浓缩保留豆蛋白/乳清蛋白/白蛋白/单糖/多糖溶液的澄清与浓缩乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脱盐与浓缩蔬菜抽提汁/西红柿汁的脱水浓缩（3）制药/生物工程抗生素、维生素、有机酸、氨基酸、酶等发酵液的澄清除菌过滤抗生素、维生素、有机酸、氨基酸等发酵液的蛋白剔除酶、蛋白质、多糖制备过程中细胞碎片的剔除抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、酶、多糖、蛋白质的纯

55、化与浓缩6-APA、7-ACA、7-ADCA及其他半合成抗生素的脱盐浓缩中成药、保健品口服液的澄清除菌过滤动物血浆、血清的浓缩精制其他相关的脱盐浓缩、澄清除菌、蛋白剔除、细胞收集等分离过程（4）空气过滤喷雾干燥过程中染料、抗生素、奶粉等的回收电池厂金属镉、氧化铅粉尘的收集粉碎过程中磷酸盐、氧化镁、二氧化钛、碳粉、水泥、碳酸钙的回收包装过程中砂糖、染料、奶粉、味精等的回收干燥过程中PVC、二氧化硅、活性碳、肥料等的回收合成氨尾气中氢气的回收利用其他一切有关的粉尘收集及空气除尘过程（5）水处理饮用纯水的制备医药工业中注射用水/洗瓶水及其他无菌水的制备电子工业中超纯水的制备火力发电厂锅炉补给水的制备

56、饮料与化妆品工业中产品配方用水的制备制造业中终端洗涤水的制备饮用水纯化/苦碱水脱盐/海水淡化废水循环与再生利用（零排放）BOD、COD的最小化垃圾填埋场渗出水的浓缩处理染料、颜料、油漆、含油废水的处理纸浆与造纸废水的处理及木素磺酸盐的回收金属、食品、皮革、农药和除草剂废水的处理纺织印染废水的处理及丝光废水的回收利用三、扩散渗析（diffusion dialysis）1、渗析：把溶液中溶质透过半透膜而溶剂被截留的现象称为渗析。半透膜：起渗析作用的薄膜，对溶质具有选择性。半透膜的发展：动物的膀胱膜、肠膜、羊皮纸；离子交换膜：阳离子交换膜、阴离子交换膜2、扩散渗析的原理利用离子交换膜的选择透过性，以

57、浓度差为推动力来实现酸与盐或者碱与酸的分离。SO42-扩散渗析回收酸原理示意图(1) 原液室；(2) 回收液室；A 阴离子交换膜残液 / 渗析液H2O回收液 / 扩散液废酸液AH+H+H+H+SO42-（2）Fe2+SO42-（1）扩散渗析法回收酸的原理为原液室，为回收室，向室自下而上引入料液(H2SO4和FeSO4的混合液)，另向室自上而下引入水流。由于室中的酸及盐的浓度较大，其中的Fe2、H、SO42-均有向室扩散的趋势，因阴离子交换膜对离子具有选择透过性，只允许阴离子SO42-通过而不让阳离子透过，所以Fe2受到阴膜的阻挡而不能进入室，而H则因性质特殊，其水合离子半径小，迁移速度快，也能

58、跟随SO42-一起进入室，以保持溶液的电中性。这样，室中的H2SO4就不断扩散进入(2)室，而FeSO4被阻挡在室中，从而实现了酸与盐的分离。3、优缺点：优点：能耗小，设备结构简单，操作方便，不需要对膜进行酸碱再生，分离过程中不需要加入其它化学药剂。缺点渗析速度慢，分离效率低。4、应用：在生物医学上的应用最为广泛，主要的用途是血液渗析法（又称为人工肾），此外还有人工肺。在工业方面的应用从钢铁工业酸洗废液中回收硫酸及在其它废酸液中回收硝酸等；从化工厂人造丝浆压液中回收NaOH四、电渗析（electrodialysis，简称ED ）1电渗析的基本原理电渗析是在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利

59、用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。从而实现溶液的浓缩、淡化、精制和提纯的一种膜过程。阳极阴极+ Cl-+ Na+阳膜阳极室NaCl-Cl-NaCl-Cl-NaNaCl-Cl-NaNa浓缩室淡化室浓缩室阴极室阴膜阳膜阴膜电渗析过程原理图阳极反应：2Cl 2e = Cl2 H 2 O OH + 2H +4OH 4e = O2 +2H 2 OCl2 + H 2O = HCl + HClO阴极反应：2H 2O + 2e H 2 +2OHNa + + OH = NaOH2离子交换膜离子交换膜具有与

60、离子交换树脂相同的组成，含有活性基团和能使离子透过的细孔。常用的离子交换膜按其选择透过性可分为阳膜、阴膜、复合膜等数种。阳膜(cation exchange membrane)含有阳离子交换基团，在水中交换基团发生离解，使膜上带有负电，能排斥水中的阴离子，吸引水中的阳离子并使其通过。阴膜(anion exchange membrane)含有阴离子交换基团，在水中离解出阴离子，使膜上带正电，吸引阴离子并使其通过。复合膜复合膜由一面阳膜和一面阴膜其间夹一层极薄的网布做成，具有方向性的电阻。当阳膜面朝向阴极，阴膜面朝向阳极时，正、负离子都不能透过膜，显示出很高的电阻。当膜的朝向与上述相反时，膜电阻降