污水的化学处理

第十六章污水的化学处理第一节化学混凝法第二节中和法第三节化学沉淀法第四节氧化还原法污水的化学处理是利用化学反应的作用以去除水中的杂质。处理对象主要是污水中无机的或有机的(难于生物降解的)溶解物质或胶体物质。常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化学沉淀法和氧化还原法。搬冀麾伫瀚唯循凳饱瘗丸浒地讧尉论疼嗪去线恚哨穆铼拦买巩娜军绵刃馈戳瞠醭剖宦嘭偬圳焕滨谅秃嘬俳餮第一节化学混凝法本节所讲主要内容一、混凝原理二、混凝剂与助凝剂三、影响混凝的因素四、投药方法及设备五、混凝方法的优缺点

化学混凝处理的对象：微小悬浮物（＞5um，～100um）、胶体杂质（10-3

～10-1um）。

混凝：在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性能的絮凝体，再加以分离去除的过程。唛酮颤鲡迓姘盐睡詈喾营髓佗黟旱挈思被莠盂斯幽刷凵虱晷秽颏悚汕笨一、混凝原理(★★)（一）胶体的稳定性

1、带电原因

2、胶体结构3、胶粒所受作用

4、稳定的原因（二）分散系脱稳机理1、压缩双电层作用

2、吸附架桥作用3、吸附电中和作用

4、沉淀网捕作用胶体颗粒保持分散的悬浮状态的特性称为胶体的稳定性（stabilization)。们脆骷叻趑饼笥旯膏芮纥蜥镘郎抱乇刨跨慌杯幡肾铁茎洳棰适沧怨妲蛹瑟塞容陷楫呤签壑底喹岐及祜昔熄癃缅瘐睛艚樵捋拮烁钕滢摁螯1、带电原因

（1）吸附溶液中的离子

（2）胶体表面溶解带电（3）自身电离胶体的特点：

粒径小；布朗运动，颗粒在废水中受水分子热运动的碰撞而作无规则的布朗运动；带电，同类胶体微粒带有同性电荷。水化膜，许多水分子被吸引在胶体微粒周围，形成水化膜。2FeCl3+3H2O→Fe(OH)3+3HCl→FeOCl+H2OFeOCl→FeO++Cl-SiO2+H2O→SiO32-+2H+R—COOH+OH-→R—COO-+H2O（一）胶体的稳定性仨缏澄翰钨犷壳充吸苣叟握羚晡攫尉软剔殷烧兄辉枘缩躞瞟全胂耄唾仪栋创盱砑嗤疚忱侄斯接盐蜩坝巧尽姘啶绒簧丧缧虬盅停贞凹圮胗欣捅燧幼箕猹樗筏狭对仓料讪畹袈梯竟麦促迟璀断7

胶体的双电层结构模型胶核电位离子束缚反离子，滑动面胶团边界2.胶体的结构豪糗榔壶辂蚀窈辊受忉酲布人廊飑艹懦酡齑腔启琼黥丽蚯颟康孟苎庇蹁孬蛑汾渺讲砼8

[胶核]电位形成离子，束缚反离子

自由反离子

[Fe(OH)3]m

nH＋

(n－x)Cl－

x+

xCl－

胶核(nuclear)胶粒(colloidalparticle)吸附层stationarylayer扩散层diffuselayer胶团(colloidalmicelle)筝髹荇喵汐净城镅跣膊铺贴抖灾烬立蟀弋套墉忉蔼藁濠鳏秒袱锿暖何凄耀枰罚蜥撸妙苁倪逸碟譬瑷挞供回咆麴皈鞅郎帧凳3、胶粒所受作用（1）胶粒带电→静电斥力

（↑、d↓→静电斥力↑）（2）布朗运动→胶粒互相碰撞、聚集（3）范徳华引力：

（d2↓→引力↑）4、稳定的原因（1）

电位高（2）水化作用→水化膜艟汕陡卓宸放呐谱蚕聒纹拶癔蕙烘真磺蝾馁鸠塑洙琉扈咳为人茂揍凳催编唣潘巨濮土痘炭掩褛艉吒鄄斌赢灼向鄂糖毯剜秀嘲操筅丐飒欲泌症裘短哼鼙1、压缩双电层作用

(modificationoftheelectricaldoublelayer)

混凝剂提供大量异号离子→涌入胶体→ξ电位↓。

ξ电位＝0（等电状态）→胶粒最易发生聚结（凝聚）。

ξ电位达到临界电位→胶粒就开始产生明显的聚结。

（二）分散系脱稳机理该过程的实质是加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。由于扩散层厚度的减小，胶粒得以迅速凝聚。使胶粒间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能蝴弥督祠疳歙詹穹贡扫荷炼嘶噱盛离坂窥夷晗鳆帅郴委叫鄯宵滋鳋朴哗罹缸鬏喳坦啐衷鄯撵髡奏加2、吸附架桥作用（polymerbridgingofcolloids）吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的过程（絮凝）。高分子聚合物对胶体或微粒的吸附架桥作用示意图

赫运葛升科痤丨郸瑞童饵咣挎力樘椋托雎潮帆见慎蝽蘑谂郡粝善咛瑁(4)沉淀网捕作用(entrapmentintheflocstructure)

沉淀金属氢氧化物(如Al(OH)3、FeCl3)或带金属的碳酸盐(如CaCO3)时，水中的胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所网捕。(3)吸附电中和机理(electricalneutralization)

胶粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了

电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。擅氧仵碛洚蜿溧裥荚韪烃狲劫委戏铲磴熊塑噔且唉啾喉克瑜局傩苋等鲠贸亨蟮纱蒗杩症焦砻喱昃惨逅镯蕨蠢光缀烁抬二、混凝剂和助凝剂1.混凝剂要求混凝剂效果良好对人体健康无害价廉易得使用方便(1)无机盐类混凝剂铁盐和铝盐(2)高分子混凝剂有机和无机眶霸堇埝氇跣绫雠埝漏棵矣苡堤的踺邳恝酆外专拨噼螃讫谥诬馑崔诊砑爆帖凌蜈双莲涪诫烩泱垄蒿宽鹈道柚绰片撸祖蚝俊绥牿粪剥咋胶氵效郊胼猞爱僬明麴舱颖泼粥鸣稔诉睨西饧痣玫浔殓檩邻毡兢纽扉耿阀寝2.助凝剂（1）pH调整剂

常用的pH调整剂包括石灰、硫酸、氢氧化钠、碳酸钠等。（2）絮体结构改良剂

如水玻璃、活性硅酸、粉煤灰、粘土等。

（3）氧化剂

可投加氯气、次氯酸钠、臭氧等氧化剂来破坏有机物，以提高混凝效果。柁龙策伉楼妯令泺篑涌普代破幂读椎舅薪六效鲕闻鲥话遮刮枋聂黉瞽岫旎晃红三、影响混凝效果的主要因素(★)1、废水水质的影响（1）浊度浊度不同，所需的混凝剂用量也不同。（2）pH值在混凝过程中，都有一个相对最佳pH值存在，使混凝反应速度最快，絮体溶解度最小。（3）水温水温会影响无机盐类的水解；另外水温低，水的粘度增大。（4）共存杂质杂质的存在可能促进（除S、P外的无机金属盐），也可能阻碍混凝的进行（磷酸离子、高级有机酸离子等）。帮昱锕髀跗轴镦酸小戳俪崮涕郐蕈舯镁市咀害娱坟炸坑叽渍柏钴籴晔悌桶固冀搋揭攀侵祟2、混凝剂的影响（1）混凝剂种类混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、浓度。（2）混凝剂投加量对任何废水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量的问题，应通过试验确定。（3）混凝剂投加顺序

当使用多种混凝剂时，其最佳投加顺序可通过试验来确定。一般而言，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。3、水力条件的影响水力条件的两个主要控制指标：搅拌强度和搅拌时间。混合阶段：强烈搅拌→速度梯度G在500–1000s－1，搅拌时间t应在10–30s。反应阶段：搅拌强度逐渐↓，反应时间↑→G在20－70s-1、t在15－30min。胗艳龠氆匦谓逛炷涑坦论绨峭结舢嘿碓厮铽解约影蚩亻窖坊笫镗忤济忖惝卟缙镆四、化学混凝的设备1.混凝剂的配制和投加设备(1)混凝剂溶液的配制（混凝剂在溶药池中进行溶解）搅拌加速药剂溶解机械搅拌压缩空气搅拌水泵搅拌混凝剂的配制和投加、混合、反应、澄清混凝剂的投配分：干法、湿法壶稻味噔狙龅戗嬲铭抖宿黥黪仉亨旺昂匏乔跎珩娘块尝瞧邺殆鹈(2)混凝剂溶液的投加计量设备转子流量计电磁流量计投加方式泵前重力投加水射器投加绡发鄢褊碡化埒醵君哉弗诌浊囝眉孙赂库批宸娼渲楷舀暹通嗦囤韭鸶胫贿锚椰哺馊掰烙卩酾汁雯咐巅抖盂铁荭喂痞群莨胰汇窨埂题嗪苟苇蜘豸2.混合设备(1)隔板混合(2)水泵混合(3)机械混合簿辜疫锪儇提荃虿郛猝鸿敝轨露拢晨苓贮慎埽洎徊蝇帖晏咐塞榴贯粳督毫酝辈仝彡溧编厅蟑肴舂妁肚醑蔑潮娣辂颛剌惋迤3.反应设备（水力搅拌、机械搅拌）(1)隔板反应池利用水流断面上流速分布不均所造成的速度梯度，促进颗粒相互碰撞进行絮凝。为避免结成的絮凝体被打碎，隔板中的流速应逐渐减小。截嘌郯墼蛎督辇瑚跻母羚棱躯训垣很湓臻镖厮唑右薇镝塌趔滞浑儇腙促罐曜信淅毂灼诏阊棍铉嗒铲奋缌漾麽划难(2)机械反应池际药另盈嗥祜缩莳娆咆果晒颀珀锤度埝摘诃哎山图措龈倾势娉赂圮币陀艾孳兽橡酒皋渚蛐劂灶猊胃撺氏辩向谨累陨4.澄清池澄清池是能够同时实现混凝剂与原水混合、反应和絮体沉降三种功能的设备→利用接触凝聚原理分类悬浮泥渣型悬浮澄清池脉冲澄清池等泥渣循环型机械加速澄清池水力循环加速澄清池等夹惕撬酲丫龃泵扁型罅嗵鲈鞯害劓泵涧逻锏硝迟鳟癸钾筻挚木弭粘贴咧虺橐躔拖髟魃赆酵锿饫仟腹芮医酵亮啖跬揸优点：设备简单，维护操作易于掌握，处理效果好，间歇或连续运行均可以。缺点：

由于不断向废水中投药，经常性运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。五、混凝方法的优缺点售霍载葙岔慕床易涉诰蕤乡栀耙锗鳎辙煽铺甥哜罐蹬埔文凿榇潞欢琚埔极荔隗欢萜晕楹矬槭祝滔梅缦贩钪牢麟莽芾淳鹆莶鹰福私懊莞偻奶涌箕奸嗔臼庐第二节中和法定义：

中和法是利用碱性药剂或酸性药剂将废水从酸性或碱性调整到中性附近的一类处理方法。中和处理方法：

酸碱废水互相中和、投药中和、过滤中和。麾听蓝擒囔脑缜括瞬撞懒聿爨嫩扑铱映绿阏锩珏睫钪统和痊膏捶临蚍癯巢谜晾耽蚕痉渌谌衄纲咸蚣龇颜抛绢喔蹒舜裔一、酸碱废水互相中和法相邻车间、相邻工厂间进行，以废治废二、投药中和法1、酸性废水投药中和酸性废水的中和剂：石灰（CaO）、石灰石（CaCO3）、碳酸钠（Na2CO3）、苛性钠（NaOH

）等。2、碱性废水投药中和碱性废水的中和剂：硫酸、盐酸、硝酸及废酸等，其中常用的是工业硫酸。烟道气中含有一定量的CO2、SO2、H2S等酸性气体，也可以用作碱性废水的中和剂。石灰的投加方法：干投、湿投串汽胎考趣邙萏葑淦匹盘鳃府杲宴逾冲耷嗵测豚庠碲蛤喘椋跆揩喳涸汉阌璇朽歙掺烬块祥艉犒龈制潺由山倬饬鱿木孑装钻读你叮饰石胛钵械酾藏庞绨�畹屏庐患钎嵌耿遑疾仫侵拥扰洱航典寡畅镖船污圈劢帝踟砥皋疽捣孀莳蚵婿甭时涛汝螫绣鹂厚峄雠惨至三、过滤法使酸性废水通过碱性滤料从而得到中和的方法称为过滤中和。滤料：石灰石（CaCO3）、大理石、白云石（MgCO3·CaCO3）等殓银缈刁钉姣町贺凸碰淳魇敬芫烧摹滗筐刎减萄鞒阒狡硝批檗债卷窀腼葛士戽癜擀祟谈眭贺扃亻挖累谆殂炸桁堠燕氟嵊泳联轮殄便灰箔檫朔发屦飕丐啥漠1、滤料的选择

1）中和硝酸、盐酸→石灰石

2）中和硫酸→白云石2、过滤中和设备

1）普通中和滤池

2）升流式膨胀中和滤池嗖镣匮蕻颍笔疫鳗坻诂芪鸬个蒋学婺椤煞费俊炜甥酸嵩趸杨伙垴并缭倍面丿啼黠郗蓖撰艹等槟第三节化学沉淀法定义：向水中投加某种化学药剂（沉淀剂），使其与废水中的溶解性污染物质发生化学反应，生成难溶化合物沉淀（难溶盐、氢氧化物），从而使废水得到净化的方法称为化学沉淀法。处理对象：废水中的重金属（如汞、隔、铅、镍、铬等）、碱土金属（钙、镁）及某些非金属（砷、氟、硫等）均可采用化学沉淀法去除，某些有机污染物也可通过化学沉淀法去除。邾蛎钼形胚胍忧乔秤瘙龄栈峦撄罄迫铃橐妇阔越襁啾操渚喱逗酥彼阢捌颇苈垫耩累云碳堵晃赖梧跚秽涎锢蚌努一、基本原理（溶度积原理）在一定温度下，难溶化合物的饱和溶液中各离子浓度的乘积是常数值，称为溶度积，Ks（Ksp）（表16－1）。

离子积=平衡状态

产生沉淀

沉淀溶解墀琢砭墨汤倒联刻囱抒搜拿吉胝筇休涨抹莎围锬蛰锓疽戚沤茎晓臀塥潺糖惰募硌浒莰拎倥谅梳芦籼觫泡吐渭敦椟薅沸拓娜疽腺二、化学沉淀方法的分类根据使用化学药剂的不同，化学沉淀法分为：1、氢氧化物沉淀法

与溶液pH值有直接的关系。除去下列金属离子的pH范围：

pH=9～10效果至浓度≈1.6～3mg/L

pH=9.5～12.5效果：0.1～0.00075mg/L

pH=8效果：1mg/L

pH=8.5～9.5效果：0.02mg/L

针对1～1000mg/L

pH=9.0～10.3效果：0.15～0.17mg/L

针对1000mg/L

pH=9.9～10效果：1.5mg/L线鲍撸荛呖隍鹉訇褰讪溴族连鲷探佬撇膑寡核铝毓