《水的其它处理方法》PPT课件.ppt

第十一章 水的其他处理方法,第一节 吹脱、气提法 第二节 萃取法 第三节 沉淀法,第一节 吹脱、气提法,吹脱和汽提都属于气-液相转移分离法。 即将气体(载气)通入废水中，使之相互充分接触，使废水中的溶解气体和易挥发的溶质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。 常用空气或水蒸气作载气，习惯上把前者称为吹脱法，后者称为汽提法。,一、吹脱法 基本原理 :气-液相平衡和传质速度理论。 在气-液两相系统中，溶质气体在气相中的分压与该气体在液相中的浓度成正比。当该组分的气相分压低于其溶液中该组分浓度对应的气相平衡分压时，就会发生溶质组分从液相向气相的传质。,吹脱设备一般包括吹脱池(也称曝气池)和吹脱塔。前者占地面积较大,而且易污染大气,对有毒气体常用塔式设备。 1吹脱池,依靠池面液体与空气自然接触而脱除溶解气体的吹脱池称自然吹脱池，它适用于溶解气体极易挥发，水温较高，风速较大，有开阔地段和不产生二次污染的场合。,此类吹脱池也兼作贮水池，其吹脱效果按下式计算： 式中 t废水停留(吹脱)时间，min； c1、c2分别为气体初始浓度和经过t后的剩余 浓度，mg/L； h水层深度，mm； D气体在水中的扩散系数，cm2/min。 为强化吹脱过程，通常向池内鼓入空气或在池面以上安装喷水管，构成强化吹脱池。,2吹脱塔 为提高吹脱效率，回收有用气体，防止二次污染，常采用填料塔、板式塔等高效气液分离设备。,填料塔的主要特征是在塔内装置一定高度的填料层，废水从塔顶喷下，沿填料表面呈薄膜状向下流动。空气由塔底鼓入，呈连续相由下而上同废水逆流接触。塔内气相和水相组成沿塔高连续变化，系统如图示。,板式塔的主要特征是在塔内装置一定数量的塔板，废水水平流过塔板，经降液管流入下一层塔板。空气以鼓泡或喷射方式穿过板上水层，相互接触传质。塔内气相和水相组成沿塔高呈阶梯变化。,吹脱塔的设计计算: 单位时间吹脱的气体量，正比于气液两相的浓度差(或分压差)和两相接触面积，即 式中 G单位时间内由水中吹脱的气体量， Q废水流量，m3/h； c0、c分别为原水和出水中的气体浓度，mg/L； c吹脱过程的平均推动力，近似取c0和c的对数平均值； A气液两相接触面积，m2，由填料体积和特性参数确定； K吹脱系数，与气体性质，温度等因素有关，m/h。,在吹脱过程中，影响因素很多，主要有以下几点。 (1)温度 在一定压力下，气体在水中的溶解度随温度升高而降低，因此，升湿对吹脱有利。 (2)气水比 空气量过小，气液两相接触不够；空气量过大，不仅不经济，还会发生液泛，使废水被气流带走，破坏操作。为使传质效率较高，工程上常采用液泛时的极限气水比的80作为设计气水比。 (3)pH值 在不同pH值条件下，气体的存在状态不同。,二、汽提法 汽提法用以脱除废水中挥发性溶解物质。其实质是废水与水蒸气直接接触，使其中的挥发性物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废水中分离污染物的目的。,1含酚废水处理 废水经换热器预热至1OO后，由汽提塔的顶部淋下，在汽提段内与上升的蒸汽逆流接触，在填料层中或塔板上进行传质。净化的废水通过预热器排走。含酚蒸汽用鼓风机送到再生段，相继与循环碱液和新碱液(含NaOH10%)接触，经化学吸收生成酚钠盐回收其中的酚，净化后的蒸汽进入汽提段循环使用。碱液循环在于提高酚钠盐的浓度，待饱和后排出，用离心法分离酚钠盐晶体，加以回收。,2含硫废水处理 含硫废水经隔油、预热后从顶部进入汽提塔，蒸汽则从底部进入。在蒸汽上升过程中，不断带走H2S和NH3。脱硫后的废水，利用其余热预热进水，然后送出进行后续处理。从塔顶排出的含H2S及NH3的蒸汽，经冷凝后回流至汽提塔中，不冷凝的H2S和NH3，进入回收系统，制取硫磺或硫化钠。,国外某公司采用两段汽提法处理含硫废水，工艺流程如图10-6所示。,国内也有多家炼油厂采用类似的双塔汽提流程处理含硫废水，将含H2S 2902170mgL，含NH3 3651300mg/L的原废水净化至含H2S 0.9512mg/L，含NH3 4455mg/L。运转表明，该系统操作方便，能耗低。,第二节 萃取法,概述 萃取剂 萃取工艺设备 萃取法应用举例,萃取：用适当的溶剂分离混合物的过程。,一 概述,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 (10-9),实验表明，分配系数不是常数，随物系、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：,(10-10),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。 2）增大传质系数。 3）增大传质推动力。,二、萃取剂,萃取剂对被萃取物的溶解度要高，对水中其他物质的溶解度要低，而萃取剂本身在水中的溶解度要低。,分配系数表征萃取剂的溶解性能：,萃取剂在废水中不会乳化，容易同废水分离。,萃取剂要易于再生。,萃取剂价格要低廉，供应要充沛。,萃取剂再生的方法： 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。 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，用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。,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。 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。,1脉冲筛板塔 脉冲筛板塔分为三段废水与萃取剂在塔中逆流接触。在萃取段内有一纵轴，由塔顶的偏心轮装置带动，作上下往复运动。上下两分离段断面较大，轻、重两液相靠密度差在此段平稳分层，轻液(萃取相)由塔顶流出，重液(萃余相)则由塔底流出。,2转盘萃取塔 在中部萃取段的塔壁上安装有一组等间距的固定环形挡板，构成多个萃取单元。在每一对环形挡板的中间位置，均有一块固定在中心旋转轴上的圆盘。废水和萃取剂分别从塔上、下部切线引入，逆流接触。在圆盘的转动作用下，液体被剪切分散，其液滴的大小同圆盘直径与转速有关。调整转速，可以得到最佳的萃取条件。,3离心萃取机 其外形为圆形卧式转鼓，转鼓内有许多层同心圆筒，每层都有许多孔口相通。轻液由外层的同心圆筒进入，重液由内层的圆筒进入。转鼓高速旋转(15005000r/min)产生离心力，使重液由里向外，轻液由外向里流动，进行连续的逆流接触，最后由外层排出萃余相，由内层排出萃取相。萃取剂的再生(反萃)也同样可用离心萃取机完成。,4. 填料萃取塔,5. 筛板萃取塔,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。,某煤气厂废水萃取脱酚流程如图示。废水先经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。,第三节 化学沉淀法,用易溶的化学药剂(可称沉淀剂)使溶液中某种离子以它的一种难溶的盐和氢氧化物形式从溶液中析出，在化学上称沉淀法，在化工和环境工程上称化学沉淀法。,废水处理中，常用化学沉淀法去除废水中的有害离子，阳离子如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+，阴离子如SO42-、PO43-。,难溶盐和难溶氢氧化物在溶液中的离子的浓度之积(称溶度积Ks)是常数，当能结合成难溶盐的两种离子的浓度之积超过这盐的溶度积时，该盐将析出，而这两种离子的浓度将下降，需要去除的离子就与水分离。,化学沉淀,沉淀剂,应用 石灰乳作为沉淀剂去除矿山废水的Cu和Fe金属离子。,