污水的化学处理.ppt

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1、第八章 污水的化学处理 第一 节 中 和 一 酸碱废水的概述 （1）来源 酸性废水：化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂及金属酸洗车间等； 碱性废水：印染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂等。 （2）处理原则 当酸或碱废水的浓度很高时，如在3%5%以上时，应考虑回用和综合利用的可能性；当浓度不高，如小于3%时，才考虑中和处理。,二. 中和法应用于以下情况 （1）在废水排入水体之前，因为水生生物对pH值的变化极其敏感，当大量废水排入后使水体的pH值变得偏酸或偏碱时，会产生不良影响； （2）在废水排入城市排水管道之前，由于酸、碱对排水管道产生腐蚀作用，一般城市排水管道对排入工业废水的pH值都有明确的规定；

2、 （3）在废水需要进行化学或生物处理之前，对于化学处理（如混凝、除磷等），要求废水pH值升高或降低到某一需要的最佳值。对于生物处理，废水的pH值通常应维持在6.58.5范围内，以保证处理构筑物内的微生物维持最佳活性。,三 中和药剂 酸性废水中和处理采用的中和药剂：石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等； 碱性废水中和处理采用的中和药剂：盐酸和硫酸。,碱性中和剂的单位消耗量 酸性中和剂的单位消耗量,四 中和方法 酸性废水的中和方法：酸性废水与碱性废水相互中和、药剂中和、过滤中和； 碱性废水的中和方法：碱性废水与酸性废水相互中和、投酸中和、烟道气中和。 中和方法的选择应考虑： 废水所含酸类或碱类的性

3、质、浓度、水量及其变化规律； 首先应寻找能就地取材的酸性或碱性废料，并尽可能加以利用； 本地区中和药剂和滤料（如石灰石、白云石等）的供应情况； 接纳废水水体性质、城市下水道能容纳废水的条件，后续处理（如生物处理）对pH值的要求等。,1 药剂中和法 石灰作中和剂能够处理任何浓度的酸性废水；氢氧化钙对废水杂质具有混凝作用，适用于含杂质多的酸性废水。 最常采用的是（浓度10%左右的）石灰乳法。石灰不仅能够中和酸，同时还可以与废水中的金属盐类（如铁盐、铅盐、锌盐、铜盐等）生成沉淀。反应较快，停留时间采用520min。 计算中和药剂的投量时，应增加与重金属化合产生沉淀的含量。,2 过滤中和法 仅适用于含

4、硫酸浓度不大于12g/L和生成易溶盐的各种酸性废水的中和处理。滤料常采用石灰石、白云石、大理石等。 过滤中和时，废水中不宜有浓度过高的重金属离子或惰性物质，要求重金属离子含量小于50mg/L，以免在滤料表面生成覆盖物，使滤料失效。 含HF的废水中和过滤时，因CaF2溶解度很小，要求HF浓度小于300mg/L。如浓度超过限值，宜采用石灰乳进行中和。 过滤中和法的优点是操作管理简单，出水pH值较稳定，不影响环境卫生，沉渣少，一般少于废水体积的0.1%；缺点是进水酸的浓度受到限制。,3 碱性废水的中和处理 （1）药剂中和，通常采用93%96%的工业浓硫酸。若处理水量较小时，可用盐酸中和。在投加酸之前

5、，一般先将酸稀释成10%左右，然后按设计要求的投量经计量泵计量后加入。 （2）烟道气中和。烟道气中含有CO2和SO2，溶于水中形成H2CO3、H2SO3。用烟道气中和的方法有两种，一是将碱性废水作为湿式除尘器的喷淋水，另一种是使烟道气通过碱性废水。 优点：处理效果良好；以废治废；经济 缺点：会使处理后的废水中悬浮物含量增加，硫化物和色度增加。,4.中和设备和装置 （1）酸碱废水相互中和的设施 当水质水量变化较小，或废水缓冲能力较大时，可不单独设中和池，而在集水井或管道内进行连续流式混合； 当水质水量变化不大，废水也有一定缓冲能力时，应单设连续流式中和池； 当水质水量变化较大，且水量较小时，应采

6、用间歇流式中和池。每池的有效容积可按废水排放周期中的废水量计算。一般至少设两座，以便交替使用。 （2）药剂中和处理设备设施 中和剂制备设施，投药有干投、湿投两种方法。,（3）过滤中和法的设备设施 普通中和滤池：由于滤速低（小于1.4MM/S），滤料粒径大（38CM），当进水硫酸浓度较大时，极易在滤料表面结垢而且不宜冲掉，阻碍中和反应。目前已很少采用。 升流式膨胀中和滤池：高流速（8.319.4MM/S），小粒径（0.53MM），水流由下向上流动，加上产生的CO2气体的作用，使滤料相互碰撞摩擦，表面不断更新，处理效果良好。分为： 恒速滤； 变速滤； 滚筒过滤。,第二节 化学沉淀 一 概述 化学沉

7、淀法：向废水中投加某种化学物质，使它和水中某些溶解物质产生反应，生成难溶于水的盐类沉淀下来，从而降低水中这些溶解物质的含量。 化学沉淀法的处理对象 (1)废水中的重金属离子及放射性元素. (2)给水处理中去除钙,镁硬度. (3)某些非金属元素:如S2-,F-等 根据使用的沉淀剂的不同，通常使用的化学沉淀法主要有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉淀法和钡盐沉淀法等。,二 原理 难溶盐MmNn（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，称为溶度积常数，记为(KS)LMmNn： 当Mn+mNm-nLMmNn时，溶液呈过饱和，超过饱和那部分溶质将析出沉淀；如果Mn+mNm-nLMmNn，溶液

8、不饱和，难溶盐将还可以继续溶解，也直到符合LMmNnMn+mNm-n时为止。,三 氢氧化物沉淀法 基于重金属离子在一定的pH条件下,生成难溶于水的氢氧化物沉淀而得到分离.工业废水中的许多金属离子可以生成氢氧化物沉淀. 可供选用沉淀剂:NaOH, 石灰,Na2CO3, NaHCO3等 金属氢氧化物的生成条件和存在状态与溶液的pH值有直接关系。 此外，有些金属如 Zn、Pb、Cr、Al等的氢氧化物为两性化合物，如 pH值过高，它们会重新溶解。如：,习题： 用氢氧化物沉淀法处理含锌废水,若使锌达到排放标准5mg/L,出水pH值最低应为多少？ (25时,Zn(OH)2的溶度积为1.810-14),四

9、硫化物沉淀法 工业废水中的许多重金属离子可以形成硫化物沉淀而得以去除。由于大多数金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的要小得多，采用硫化物可使重金属得到较完全的去除。 硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化氢、硫化钠、硫化钾等。应用：除汞 虽然硫化物法比氢氧化物法可更完全地去除重金属离子，但是由于它的处理费用较高，硫化物生成的难溶盐的颗粒粒径很小,分离困难，常常需要投加凝聚剂以加强去除效果，因此，采用得并不广泛，有时仅作为氢氧化物沉淀法的补充方法使用。此外，在使用过程中还应注意避免造成硫化物的二次污染问题。,五 碳酸盐沉淀法 去除或回收Mn2+,Zn2+,Pb2+,Cu2+,Ca2+,Mg2+ 沉淀剂:

10、Na2CO3,NaHCO3,NH4HCO3,CaCO3等. 含锌废水： 某些化工厂排出的废水中含锌离子，若不进行处理将污染环境。用碳酸钠与之反应，生成碳酸锌沉淀。沉渣用清水漂洗后，再经真空抽滤筒抽干，可以回收或回用生产。其化学反应如下：,含铜废水：某些含铜工业废水也可以采用碳酸盐沉淀法回收，对于其沉淀下来的铜，一般还应进一步回收利用。 含铅废水： 对于某些含铅工业废水利用碳酸盐沉淀法处理，对于其沉淀下来的废渣，应该送固体废物处理中心或在本单位进行无害化处理，以保证不对环境造成二次污染。 反应式为： Pb2+CO32- PbCO3,六 钡盐沉淀法 主要用于处理含六价铬的废水。 沉淀剂：碳酸钡、氯

11、化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。 以碳酸钡为例： BaCO3+CrO42- BaCrO4+ CO32- 为了提高除铬效果，应投加过量的碳酸钡，反应时间应保持2530min。投加过量的碳酸钡会使出水中含有一定数量的残钡。在回用前可用石膏法去除： CaSO4+Ba2+ BaSO4+Ca2+,铁氧体沉淀法 指向废水中投加亚铁盐,通过工艺条件控制,使废水中多种重金属离子与铁盐形成稳定铁氧体共沉淀.采用固液分离手段,达到去除重金属离子的目的. 废水+硫酸亚铁+碱 铁氧体晶粒 空气,第三节 药剂氧化还原 一 概述 定义： 利用溶解于废水中的有毒物质，在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它转化为无毒无害的新物

12、质的方法。 目的：剧毒或有毒 无毒、低毒 常用的氧化剂：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、三氯化铁等； 常用的还原剂：硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。,二 药剂氧化法 氧化剂：氯、臭氧 作用：主要去除废水中的氰化物、硫化物、酸、醇、油类污染物及脱色、脱嗅、杀菌。 例： 含氰废水里的氰化钠、氰化钾易析出CN(剧毒） 加入氧化剂后转化为络合物，不易析出CN，表现为较低的毒性。,水中含有胺氮时，加氯量余氯曲线是一条折线.(折线加氯法)。 曲线中的AB和BC段的余氯为化合余氯，CD段为游离余氯。,三 药剂还原法 作用：主要处理含铬、含汞废水。 例一：硫酸亚

13、铁石灰法除铬 废水中的六价铬主要以两种形式存在： 铬酸根CrO42-和重铬酸根CrO72- 在水中：2 CrO42- +2H+ CrO72-+H2O pH4时，主要以CrO72-存在 投加硫酸亚铁时：Cr6+Cr3+（还原） Fe2+ Fe3+(氧化) 再投加石灰，使pH为7.59.0 可以生成Cr(OH)3+Fe(OH)3 ,四 臭氧氧化,1、臭氧性质 氧化能力：强氧化剂，仅次于氟，比氧、氯都高。 溶解度：与压力成正比（符合亨利定律）。 分解： 在空气中会自行分解。 毒性和腐蚀性：除金和铂外所有金属都有腐蚀性。 但不含碳的铬铁合金不受腐蚀，用来制造设备。 2、臭氧的制备 无声放电；放射法；紫

14、外线辐射法；等离子射流法。,3、臭氧接触反应设备 一般根据臭氧化空气与水的接触方式分为： 气泡式（应用较多）：水膜式；水滴式 4尾气处理 活性碳法：2C+O3CO2+CO 药剂法: 亚铁盐等使其还原；氢氧化钠使其分解 燃烧法：在3000以上立即分解。,6、具体应用 印染废水处理：主要脱色。 含氰废水处理； 含酚废水处理。 7、优缺点： 优点（1）对除臭、脱色、杀菌去除有机物和无机物有显著效果。 （2）不产生二次污染。 （3）制备臭氧的电和空气不需储存和运输 （4）不产生污泥。 缺点；造价高，处理成本高。,五、 二氧化氯氧化法,1、性质：黄色略带辛辣的气体。在水溶液中无害，具有强大的脱色和漂白功

15、能。 2、作用：主要杀菌，常用于医院废水处理，（最早用液氯，现用二氧化氯替代） 3、制造：用氯或盐酸与次氯酸钠反应制造； 二氧化氯协同发生器。,六 高级氧化技术介绍 1 湿式空气氧化法(SCWO) ：在较高的温度和压力下, 用空气中的氧来氧化废水中的 有机物和还原性无机物的一种方法.,2 光化学氧化法： 以臭氧、过氧化氢、氧和空气作为氧化剂，将氧化作用和光化学辐射相结合，产生氧化能力很强的自由基。 光催化氧化法： 在水溶液中加入一定量的半导体催化剂，在紫外线辐射下产生强氧化能力的自由基。,七 化学还原法 1 还原法除铬 在酸性条件下(pH4),将废水中的Cr6+还原为Cr3+,然后在碱性条件下

16、形成氢氧化物沉淀去除. 还原剂:SO2,FeSO4等. 2 还原法除汞 还原剂:铁,锌,铝等. Fe +Hg2+ Fe2 + Hg 废水中的有机汞先氧化为无机汞,再进行还原.,（了解）电解法 1 电解是利用直流电进行溶液氧化还原反应的过程.废水中的污染物在阳极被氧化,在阴极被还原,或者与电极反应产物作用,转化为无害成分被分离除去. 2 分类 按净化作用机理:电解氧化法,电解还原法,电解凝聚法和电解浮上法; 按作用方式:直接电解法,间接电解法. 按照阳极材料的溶解特性:不溶性阳极电解法和可溶性阳极电解法. 3 处理对象 废水中的酚,CN-,重金属,悬浮物,胶体,色度等. 4 实例 含铬废水处理、含汞废水处理.,