第四章.废水的化学处理法

1、2020/11/15,1,第三章 废水的化学处理法,第一节 混凝法 第二节 中和法 第三节 氧化还原法 第四节 化学沉淀法 第五节 电解法,2020/11/15,2,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。 对于污水中的容易生物降解的有机溶解物质或胶体物质，尤其是当水量较大时，一般都采用生物处理的方法。因为生物处理法不仅有效，而且处理费用低廉。,2020/11/15,3,第一节 混凝法,一混凝法的基本原理 二混凝剂 三混凝工艺 四混凝设备,2020/11/15,4,一混凝法的基本原理,（一）概述 （二）胶体颗

2、粒的结构及特性 （三）混凝的原理 （四）影响混凝的因素,2020/11/15,5,（一）概 述,化学混凝所处理的对象，主要是废水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒，大颗粒的悬浮物由于受 重力的作用而下沉，可以用自然沉淀法除去；但是，微小粒径的悬浮物和胶体，能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十小时以上也不会自然沉降。 混凝法是废水处理中经常采用的方法，可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物。此外，混凝法还能改善污泥的脱水性能。,2020/11/15,8,凝聚与絮凝,目前的文献中，有关凝聚和絮凝的含义存在着四种不同的用法： 1、把两者当作同义词，不加区别，可以互相通用。 2、把凝聚认为是

3、胶体的脱稳阶段，而絮凝则是胶体脱稳后结或大颗粒聚体的阶段(前一阶段相当于加药混合后的极短一段时间，可能在1s以内)。 3、由LaMer于1964年提出的，凝聚指由于压缩双电层所产生的脱稳过程，而絮凝则由于胶体颗粒被吸附在长链状的有机高分子上所起的脱稳作用(即架桥作用)。 4、weber在水质控制物理化学方法一书中所采用的，凝聚指胶体脱稳及结成聚体的整个过程，絮凝仅指结成絮体这一阶段。 由于目前尚无一恰当的、统一的名词兼具凝聚与絮凝两种含义。,2020/11/15,9,（二）胶体颗粒的结构及稳定性 1.结构：,胶体的中心有数十到数千个不溶于水的胶体分子聚合成的胶核。在其表面选择吸附了一层带同号电

4、荷的离子，这些离子可以是胶核表层分子离解产生，也可以时水中原来就存在的H+、Na+等阳离子或OH-等，这层离子成为胶体的电位离子，他决定了胶粒的电荷多少和符号，即构成了双电层的内层。由于电位离子的静电引力，在其周围的溶液里又吸引了众多的异号离子，形成反离子层，它构成了双电层的外层。,2020/11/15,10,其中紧靠电位离子的反离子被电位离子牢固地吸引着，当胶核运动时，它也随着一起运动，组成了吸附层，他和电位离子一起组成胶团的固定层。固定层以外的反离子，由于热运动和液体溶剂作用而向外扩散，因此，受电位离子的引力较弱，不随胶核一起运动，而围着吸附层形成了扩散层。固定层与扩散层之间的交界面成为滑

5、动面，滑动面以内的部分（胶核+吸附层）称为胶粒，它是带电微粒。胶粒与扩散层一起构成了电中性的胶团。,2020/11/15,11,2020/11/15,12,表面电荷的发生,(1)晶格取代 黏土由铝氧八面体和硅氧四面体的晶格组成。天然黏土中A13+(或Si3+)的晶格点往往被一部分低价的Mg2+和Ca2+所取代，结果使黏土晶格带负电。 (2)结构缺陷 某些离子型结晶物质的Schotty缺陷(指某种离子可以在晶体内自由运动)，在晶体表面产生过量的阳离子或阴离子，因面在表面带正电或负电。 （3)吸附 固相表面对水中某种离子特异吸附面获得电荷。例如AgI胶休对Ag+或I-的吸附而使其表面带上正或负电荷

6、。溶胶颗粒的带电多属这种类型。 (4)固体表面的电离 这种原因带电的情况很多。原来中性的固体表面，在不同的pH 值条件下，受到溶液中H+和OH-作用而发生不同形式的电离，最后导致其表面带电。情况将随溶液PH值而变化。,2020/11/15,13,上述胶体及胶粒表面双电层结构，可用Al(OH)3溶胶为例表述如下：,2020/11/15,14,2.稳定性,动力学稳定性：布朗运动对抗重力。 聚集稳定性：胶体带电相斥（憎水性胶体） 水化膜的阻碍（亲水性胶体） 两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。,2020/11/15,15,胶粒与溶液主体之间胶粒剩余电荷的存在，所产生的电位，称为电位。电

7、位越高，带电量越大，胶粒也就越稳定，不易沉降；若电位越低或接近于零，胶粒就很少带电或不带电，分散系就不稳定，易于相互接触粘合而沉降。 分散系的稳定性主要是同类胶体分散系微粒带同号电荷，它们之间的静电斥力阻止了微粒间彼此接近而聚合成教大的颗粒；其次，带电荷的胶体与反离子都能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，也阻碍了各胶体的聚合。当分散系中加入某种絮凝剂，使胶团电位降低或消除，胶粒相互聚集成絮体，各分散的絮体又相互凝聚成大絮体而沉降。,2020/11/15,16,（三）混凝的原理,废水中的胶粒具有一定的稳定性，要使它 们凝聚成大的颗粒从而自然下沉，必须破 坏其稳定性，向废水中投加混凝剂的

8、过程 就是破坏胶体颗粒稳定性的过程。 其原理主要有： 压缩双电层吸附电中和作用吸附架桥 作用网捕作用。,2020/11/15,17,1.压缩双电层,胶体颗粒带有同号电荷，因此存在着静电斥力，但同时胶粒之间又存在着范德华引力，胶体的稳定性就取决于二者谁占优势，当距离很近时，合力为范德华力，因此表现为吸引，胶体颗粒能互相吸住，胶体脱稳，若距离较远时，静电斥力占优势，胶体系统将保持稳定。在水处理中使胶体凝聚的主要方法是向水中投加电解质，如胶体颗粒带负电，则投加带有正电荷的电解质，（即与反离子电性相同），这些电解质就会挤入反离子的吸附层，则吸附层变厚，中和了胶核的电性，扩散层变薄，颗粒间距变小，范德华

9、力占优势，当大量电解质进入吸附层致使扩散层完全消失时，则胶体颗粒则完全不带电，使胶粒容易脱稳，这种作用叫压缩双电层。,2020/11/15,18,2020/11/15,19,2.吸附电中和作用：,是指胶粒表面对异号离子异号胶粒或链状高分子集中的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它的部分或全部电荷，减少了静电斥力，因而容易脱稳。,2020/11/15,20,2020/11/15,21,3.吸附架桥作用：,吸附架桥主要是指投加的水溶性链状高分子聚合物絮凝剂，在静电力、范德华力和氢键力等的作用下，将胶体和悬浮颗粒吸附、架桥形成一串串絮体（矾花）相互融合聚结为大絮体而沉降的过程。

10、高分子投量过少，不足以形成吸附架桥，但投加过多，会出现“胶体保护”现象。胶体微粒表面高分子覆盖率为12时的絮凝效果最好、但在实际水处理中，胶体表面覆盖率无法测定，故高分子混凝剂投量通常由试验决定。,2020/11/15,22,2020/11/15,23,2020/11/15,24,4.沉淀网捕作用：,向水中投加含金属离子的化学药剂后，由于金属离子的水解和聚合，会以水中的胶粒为晶核形成胶体状沉淀物；或者在这种沉淀物从水中析出的过程中，会吸附和网捕胶粒而共同沉降下来，这称为沉淀网捕作用。,2020/11/15,25,2020/11/15,26,（四）影响混凝的因素,浊度 值 水温 共存杂质 水力条

11、件的影响 混凝剂的影响,2020/11/15,27,1.浊度,浊度过高或过低都不利于絮凝，浊度不同，所需的絮凝用量也不同。,2020/11/15,28,2.值,值对絮凝作用的影响是非常大的，值对胶体颗粒的表面电荷的电位、絮凝剂的性质和作用以及絮凝作用都有很大的影响。 对溶胶的影响表现在胶体的电荷和电泳速度随而变化。例如，降低时阳性溶胶由于吸附多量的，而使颗粒的电荷增大，电泳速度也随之加快，升高则得到与之相反的结果。对于阴性溶胶，若上升，颗粒群吸附离子增多，电荷增多，电泳速度加快，下降所得结果与之相反。对上述颗粒电荷的影响，最终归结为对絮体成长和沉降量的影响。,2020/11/15,29,3.水

12、温,水温会影响无机盐类的水解，水温低，水解反应慢。另外水温低，水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。这也是冬天混凝剂用量比夏天多的缘故。但温度也不是越高越好，当温度超过时，易使高分子絮凝剂老化或水解生成不溶性物质，反而降低混凝效果。,2020/11/15,30,4.共存杂质,有些杂质的存在能促进混凝过程。比如硫、磷化合物以外的其他各种无机金属盐，均能压缩胶体粒子的扩散层厚度，促进胶体凝聚。且浓度越高，促进能力越强，并可使混凝范围扩大。 有些物质则会不利于混凝的进行。如磷酸离子、亚硫酸离子、高级有机酸离子会阻碍高分子絮凝作用。另外，氯、螯合物、水溶性高分子物质和表面活性物质都不利于混凝。,2

13、020/11/15,31,5.水力条件的影响,混合阶段的要求是使药剂迅速均匀地扩散到全部水中以创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚,并不要求形成大的絮凝体。 混合要求快速和剧烈搅拌，在几秒钟或一分钟内完成。对于高分子混凝剂，由于它们在水中的形态不象无机盐混凝剂那样受时间的影响，混合的作用主要是使药剂在水中均匀分散，混合反应可以在很短的时间内完成，而且不宜进行过份剧烈的搅拌。 反应阶段的要求是使混凝剂的微粒通过絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝体。反应阶段的搅拌强度或水流速度应随着絮凝体的结大而逐渐降低，以免结大的絮凝体被打碎。如果在化学混凝以后不经沉淀处理而

14、直接进行接触过滤或是进行气浮处理，反应阶段可以省略。,2020/11/15,32,一般，搅拌速度以40-80r/min为宜，不要超过100r/min;搅拌时间以2-4min为宜，不超过5min。搅拌的速度过快，时间过长，能将大颗粒的固体搅碎，成小颗粒，使能够沉淀的颗粒变成不能沉淀的颗粒，降低絮凝效果。当然，如果搅拌速度过慢，时间过短，也不利于絮凝剂捕集胶体颗粒，而且絮凝剂的浓度分布也不均匀，更不利于发挥絮凝剂的作用。,2020/11/15,33,6.混凝剂的影响,混凝剂种类、投加量和投加顺序都对混凝效果产生影响 。,2020/11/15,34,混凝剂种类和投加顺序,凝剂的选择主要取决于胶体和细

15、微悬浮物的性质、浓度。如水中污染物主要呈胶体状态，且电位较高，则应先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还须投加高分子混凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂。很多情况下，将无机混凝剂与高分子混凝剂并用，可明显提高混凝效果，扩大应用范围。对于高分子混凝剂而言，链状分子上所带电荷量越大，电荷密度越高，链状分子越能充分延伸，吸附架桥的空间范围也就越大，絮凝作用就越好 。,2020/11/15,35,混凝剂投加量,投加量除与水中微粒种类、性质、浓度有关外，还与混凝剂品种、投加方式及介质条件有关。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，应通过实验确定。 一般的投加量范围是：普通铁盐、铝盐

16、为10-30mg/L；聚合盐为普通盐的1/2-1/3；有机高分子混凝剂通常只需1-5mg/L，且投加量过量，很容易造成胶体的再稳。 由于混凝过程的复杂关系，不通过实验就不能选择任何一种废水的最适宜的混凝剂，以及决定最佳投加量和最佳控制条件。,2020/11/15,36,二混凝剂,（一）混凝剂的分类 （二）混凝剂的选择及应用条件 （三）助凝剂,2020/11/15,37,（一）混凝剂的分类,在水处理中为使胶体脱稳沉淀而投加的电解质称为混凝剂。 混凝剂可分为：无机混凝剂 有机混凝剂 再根据它们的分子量的高低、官能团的特征及官能团离解后所带电荷的性质，将其进一步分为：高分子、低分子、阳离子型、阴离子

17、型和非离子型混凝剂等。,2020/11/15,38,2020/11/15,39,1.无机盐类混凝剂,应用最广的是铝盐和铁盐。前者主要有硫酸铝、明矾等；后者主要有三氯化铁、硫酸亚铁等。 硫酸铝Al2(SO4)318H2O 三氯化铁FeCl36H2O ，硫酸亚铁FeSO47H2O,2020/11/15,40,2. 无机高分子混凝剂,聚合氯化铝 （碱式氯化铝）（英文简称PAC）：其化学通式为Al2(OH)nCl6-nm,式中n5,m10。它是当前国内外使用比较广泛的一种无机高分子混凝剂，以铝灰或含铝矿物作原料 。 聚合硫酸铁（碱式硫酸铁）(简写PFS)：其化学通式为Fe2(OH)n(SO4)3- (

18、n/2)m式中n10。,2020/11/15,41,聚合硫酸铝（英文简称PAS）：其化学通式为Al2(OH)n(SO4)3-(n /2)m，式中1n6,m10。它具有与聚合氯化铝（英文简称PAC）相似的絮凝性能，并具有较好的脱色、除氟和去除高浊水浊度的性能。用PAS处理后的水中残余铝量低，可过滤性强。 复合聚氯化铁铝：它是一种铁铝复盐类无机高分子混凝剂，是在碱式氯化铝的分子结构上，在聚合聚氯化分子Fe2(OH)nCl6-nm和若干SO42-,而形成的多羟基无机高分子聚合物，化学通式为Al2(OH)nCl6-nmFe2(OH)nCl6-n(SO4)x,式中n5,m10。,2020/11/15,4

19、2,3.有机高分子混凝剂,高分子混凝剂分为天然和人工，其中天然高分子混凝剂远不如人工的广泛，主要原因是其电荷密度小，分子量较低，且易发生降解而失去活性。人工合成的日益增多，并占主要地位。 高分子混凝剂一般都是线形高分子聚合物，其分子呈链状，各单体间以共价键结合。单体的总数称聚合度，高分子混凝剂的聚合度一般为1000-5000，其分子量是个单体分子量之和，低聚合度的分子量从1000-几万，高聚合度分子量从几千-几万。高分子混凝剂溶与水后将生成大量的线形高分子。,2020/11/15,43,根据高分子聚合物所带基团能否离解及离解后所带离子的电性，有机高分子混凝剂可分为阴离子型、阳离子型和非离子型。

20、 阴离子型主要含有-COOM(M为H+或金属离子)或-SO3H的聚合物，如部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）等。 阳离子型主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物，如聚丙胺（APAM）等。 非离子型是所含基团不发生离解的聚合物，如聚丙烯酰胺（PAM）和聚氧化乙烯(PEO)等。 高分子混凝剂中，以聚丙烯酰胺应用最为普遍，其产量占高分子混凝剂生产总量的80%。,2020/11/15,44,（二）混凝剂的选择及应用条件,混凝剂的选择要充分考虑废水的性质。 总原则是混凝剂必须价廉易得，使用 量少，效率高，生成的污泥量少，易于处 理，而且形成的矾花强度要高，不易被打 碎

21、。,2020/11/15,45,（三）不同混凝剂脱稳的机理,颗粒之间的相互作用（布朗运动、范德华力） 利用电解质使颗粒脱稳,2020/11/15,46,不同混凝剂脱稳的机理,利用聚合电解质使颗粒脱稳和聚集,利用水解后金属离子使颗粒脱稳并去除,2020/11/15,47,（四）助凝剂,当处理废水时，只使用混凝剂不能取得良好的效果时，可以投加某种称为助凝剂的辅助药剂来调节，改善混凝条件，提高处理效果。 其目的： 改善絮粒结构，使颗粒增大，强韧，沉重。 调整被处理的PH和碱度，使达到最佳的混凝条件，提高混凝效果。 氧化剂：破坏干扰混凝的物质，如有机物。,2020/11/15,48,助凝剂本身可以起混

22、凝作用，也可不起混凝作用。按其功能分，助凝剂可分为三种：,（1） PH调整剂：在废水PH不符合工艺要求，或在投加混凝剂后PH值有较大变化时，需投加PH调整剂。常用的PH调整剂有石灰、硫酸、氢氧化钠等。,2020/11/15,49,（2）絮凝结构改良剂：当生成絮体小，松散易碎时，可投加絮体结构改良剂以改善絮体的结构，增加其粒径，密度和强度。如投加活化硅酸、粘土、水玻璃、PAM等，增强絮体的密实性和沉降性能。 （3）氧化剂：当废水中有机物含量高时，易起泡沫，使絮凝体不易沉降，可投加氯气，次氯酸，臭氧等氧化剂来分解有机物，破坏其干扰或使胶体脱稳，以提高混凝效果，还可将Fe2+转化成Fe3+,以提高混

23、凝效果。,2020/11/15,50,三混凝工艺,2020/11/15,51,（一）混凝剂的调剂与投配,1. 混凝剂的调制： 混凝剂的调制有水力调制、机械调制、压缩空气调制和人工调制等方法。调制设备有溶解池，溶液池和搅拌设备等。药剂溶解完全后，将浓药液送入溶液池，用清水稀释到一定的浓度备用。无机混凝剂溶液浓度一般用10-20。有机高分子混凝剂溶液的浓度一般用0.5-1.0。 采用何种方式由用药量大小和药剂的性质而定，一般用药量小时用水力搅拌，药量大时用机械搅拌。,2020/11/15,52,2.混凝剂的投配,混凝剂的投配分干法和湿法： 干法即直接投放到被处理的水中。其优点是占地少，缺点是对药剂

24、的粒度要求较高，投配量较难控制，对机械设备要求较高，同时劳动条件差。 用的较多的是湿法，即先把药剂配制成一定浓度的溶液，再投入被处理水中。,2020/11/15,53,3.混凝剂溶液的投加,对投药设备的基本要求是：投量准确；工作灵活可靠；设备简单；操作方便 。 （1） 计量设备 药剂投入原水时，要有计量或定量设备。 计量设备类型较多，如用计量泵、水射器、虹吸定量投药设备和孔口计量设备。,2020/11/15,54,（2）投加方式及设备,a泵前吸水管重力投加 药液投加在水泵吸收管或吸水管头部 ,一般适用于泵房距离处理厂较近者。 b 高位溶液池重力投加（泵后出水管重力投加） 当泵房距水处理厂较远时

25、，如有地形可利用或有条件造建高架溶液槽，可利用药液的高头水投入水泵压水管上，或者投加在混合池、澄清池前。,2020/11/15,55,c 水射器投加 利用高压水通过喷嘴和喉管之间的真空抽吸作用将药液吸入，可在喉管内产生剧烈混合，同时利用余压注入原水管中。该法设备简单，使用方便，溶液高度不受太大限制。但是水射器效率较低，易腐损。 d采用计量泵投加 这种方式一般用于大型水处理厂 。,2020/11/15,56,2020/11/15,57,（二）混合设备,（1） 混合设备作用 混合设备是完成絮凝过程的重要设备。根据混合需要，它应满足下列要求： 保证药剂能迅速均匀地扩散到整个水体； 能使水体产生强烈紊

26、动。这些都为药剂在水中创造良好的水解和聚合条件。与此同时，脱稳胶粒可借助布朗运动完成异向絮凝。,2020/11/15,58,（2）混合方式,混合的动力来源于水力和机械搅拌两类。因此混合设备也分为两类： 采用机械搅拌的有机械搅拌混合槽，水泵混合槽等； 利用水力混合的有管道式、穿孔板式、涡流式混合槽等。,2020/11/15,59,a水泵混合,水泵混合是利用进水泵叶轮中产生的局部涡流而达到混合的一种方式。 水泵混合的条件是水泵与混凝沉淀池相距不应太远，一般不宜超过150m。否则易在管道内产生不完善的絮凝反应。 水泵混合优点：设备简单，混合充分，效果好，不消耗动能；缺点：吸水管较多时要增加投加设备。

27、适用各种规模处理站。,2020/11/15,60,b多孔隔板混合池,混合池内设有多块下部开有孔眼的隔板，水流通过孔眼时产生急剧收缩与扩散，使药剂与废水充分混合。 优点：混合 效果好。 缺点：水头损失较大，流量变化会影响混合效果，适应与中小型处理厂。,2020/11/15,61,c分流隔板混合池,与多孔隔板混合池作用相同，只是用交错的隔板孔道代替后者的孔眼。为防止把空气带入水中，各个孔道都设在下游水面下100-150mm处，混和时间10-30s，隔板间距为变宽2倍。 优点：混合效果好 缺点：水头损失较大，占地面积较大，适用大中型处理厂。,2020/11/15,62,静态混合器,涡流混合池,202

28、0/11/15,63,f机械搅拌混合,是由电动机驱动浆板或螺旋桨进行快速搅拌完成混合。 机械搅拌混合池可采用圆形或方形水池，以后者居多。一般池深与池宽之比1：1-3：1。 机械搅拌混合的优点：混合效果好，不受水量变化的影响，且水头损失较小。 缺点：增加了机械设备，增加了动力消耗，维护管理较复杂，适用于各种规模处理厂。,2020/11/15,64,2020/11/15,65,（三）反应设备,（1）反应设备的要求及分类 反应设备的作用：使小絮凝体继续长大，产生结实的和迅速下沉的大颗粒絮状物。 反应设备根据它的搅拌方式可分水力搅拌反应池和机械搅拌反应池两大类。 水力搅拌反应池使根据水流的紊动作用进行

29、搅拌，有隔板反应池，旋流式反应池，涡流式反应池等。 机械搅拌反应池是由池内装置的各种机械设备来完成，多数是浆板式，机械搅拌虽较复杂，但便于调节搅拌强度。,2020/11/15,66,（2）反应设备,a.隔板反应池 利用水流在隔板之间水流断面上的流速分布不均匀所造成的速度梯度，促使颗粒相互碰撞而凝絮。为避免絮凝体破碎，廊道中的流速逐渐碱小。有两种措施：一是隔板间距从进口至出口逐渐放宽；二是隔板间距不变，但池底高度从进口至出口逐渐降低。,2020/11/15,67,隔板反应池,2020/11/15,68,b涡流式反应池,它为一倒置的圆锥体，水从底锥处流入形成涡流扩散后，逐渐上升，随着锥体面积不断增

30、大，水流速度也逐步由大变小，这种变速反应有利于絮体的形成。 它具有容积小，便于布置的优点，常合建于竖流式沉淀池和水力循环澄清池中。,2020/11/15,69,c波形板填料反应池,此种反应池是在竖流式隔板池内装填波形板填料，各隔间的水流速度从进口向出口依次递减。水流依次通过有波形板组成的波峰与波谷，产生反复的放大缩小，以获得速度梯度，增大颗粒间的碰撞与接触，加速反应进程. 因此，反应时间短，反应效果好，容积小，水头损失小，但构造较复杂，施工较困难，适于中小型处理厂。,2020/11/15,70,d机械搅拌反应池,新建水厂常用机械搅拌反应池。反应时通常采用-分钟。池内一般设-档搅拌机，搅拌机的转

31、速是按浆板半径中心处的线速度计算的线速度一般自第一档的0.，逐渐减小至末档.。 分为水平轴和垂直轴机械反应池 。,2020/11/15,71,第二节 中和法,一酸性废水和碱性废水的来源 酸性废水和碱性废水是两种重要的工业废水，某些化工厂、化肥厂、化纤厂、钢铁厂、食品厂、选矿厂及酸洗车间、电镀车间等排出酸性废水，有的含有无机酸（HCl、H2SO4等），有的含有机酸（甲酸、乙酸等），除含酸外，往往同时含有悬浮物、金属盐类和有机污染物等。 印染厂、纺织厂、皮革厂、造纸厂、炼油厂及某些化工厂是碱性废水的主要来源。,2020/11/15,72,二、酸碱废水的危害,酸碱废水随意排放会腐蚀设备、管道、构筑物

32、；污染水体和土壤、危害水生生物及农作物，危害水体影响渔业生产，破坏生物处理系统的正常运行，使重要工业原料流失造成浪费。,2020/11/15,73,三、对酸碱废水的处理原则：,对酸碱废水首先应当考虑回收和综合利用。对于浓度较高（3-5%以上）成份较简单的酸，应回收利用。当一定要排放时，也必须进行无害化处理。 一般把含酸10%，含碱5%者，称作酸碱废液，可考虑综合利用，合理调度，重复使用。（用金属的酸洗废水含（H2SO4 3-5% Fe2SO4 15-25%）与废铁屑反应制造FeSO4,也可利用废硫酸和氨水中和制得硫铵。,2020/11/15,74,含酸3% ，含碱 1%者，为低浓度酸碱废水，在

33、没有经济有效的回收方法之前，一般采用中和处理，以便废水重复利用或进行后续处理或安全排放。,2020/11/15,75,四概念及原理,利用化学药剂，使废水的PH值达到中性左右的过程称为中和处理。 中和法的原理是： ,2020/11/15,76,五、酸性废水的处理方法,利用碱性废水或碱性废渣（如电石渣）等进行中和，达到以废制废的目的。（酸碱废水相互中和）。 投加碱性药剂（投药中和）。 通过有中和性能的滤料过滤中和。 回收利用 。,2020/11/15,77,1、碱性中和剂,A碱性矿物：石灰石、大理石、白云石、氧化钙镁、生石灰等。 B 碱性废渣：电石渣（Ca(OH)2 CaCO3 ）、废渣（含（Ca

34、(OH)2）、炉灰渣（含CaO+MgO） 其它碱性中和剂：NaOH Na2CO3 NH4OH等,2020/11/15,78,2.投药中和法,可选用药剂：石灰、苛性钠、碳酸钠、石灰石、白云石等。 优点： 可中和任何浓度的酸性废水； 容许废水中含有较高浓度的悬浮物 ； 容许废水水量变化幅度大； 中和剂利用率高； 中和过程易控制调节,2020/11/15,79,缺点： 建筑投资大 ； 惰性杂质多，不宜脱水； 操作条件差； 配置和投配需较多设备，维护管理麻烦。,2020/11/15,80,3.石灰投加法（干投和湿投）,a 干投法： 原理：是根据废水含酸、含盐量将破碎、筛分后的石灰（粒径要求0.5mm）

35、，直接投入废水中的方法。,2020/11/15,81,为保证石灰能均匀地投入渠道，可装设石灰振荡设备（如电磁振荡器）。在渠道内经过隔板混合槽折流（或其它混合设备）混合0.5-1分钟，进入沉淀池，将泥渣分离。 工艺如图：,2020/11/15,82,2020/11/15,83,干投法特点：设备简单，但反应缓慢且不彻底，中和剂投加量大，约为理论值1.4-1.5倍，要求石灰洁净，干燥。石灰破碎，筛分劳动强度大。,2020/11/15,84,b湿投法 是将石灰制备成一定浓度的乳液而定量加入废水中的方法。 工艺如图：,2020/11/15,85,2020/11/15,86,2020/11/15,87,湿

36、投法特点：湿投法设备较多，反应迅速，彻底。中和剂投加量较低，约为理论值1.05-1.1倍。 注意：当酸性废水中含有重金属盐类时，例如铝、锌、铜等，计算中和药量时，应增加与金属化合产生沉淀的药量。,2020/11/15,88,4过滤中和法,利用石灰石、白云石、大理石等难溶物质做滤料，让酸性废水从中通过，获得中和。 要求: a. 对废水中的悬浮物，油脂等进行预处理，以防止堵塞。当含有大量悬浮物，油脂，重金属盐和其它毒物时，不宜采用此法。 b. 滤料的颗粒不宜过大。 c.失效的滤渣应及时清除和更换 。,2020/11/15,89,(1).滤料的选择原则：,滤料的选择和中和产物的溶解度有密切的关系。（

37、因中和反应发生在滤料颗粒的表面，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硬壳，阻止中和反应的继续进行，招致中和处理的失效。）,2020/11/15,90,（1）盐酸和硝酸废水，它们的钙盐，镁盐有较大的溶解度，可用大理石，石灰石或白云石作滤料。,（1）盐酸和硝酸废水,2020/11/15,91,（2）硫酸废水,各种硫酸盐的溶解度相差很大，20时MgSO4最大，Na2SO4次之，CaSO4最小，因此中和硫酸废水时最宜选用含镁的中和滤料（白云时）。但白云石来源少，成本高，在此情况下，如能正确控制硫酸浓度时，生成产物CaSO4的量不超过溶解度。采用石灰石或大理石也能妥善处理好硫酸废水，如2

38、0时，CaSO4溶解度1.6g/L，为了避免石灰石表面被生成的石膏所覆盖，废水中的硫酸浓度理论上应低于1.698/136=1.149g/L,2020/11/15,92,（3）弱酸如醋酸废水,（3）弱酸如醋酸废水 因反应慢，中和时间长，不宜用碳酸盐中和，应选用氢氧化物，如石灰等。,2020/11/15,93,(2).工艺：,中和滤池类型： 普通中和滤池 升流式中和滤池 滚筒式中和滤池 a.最早采用普通滤池，由于滤料粒径较大（30-50mm）和滤速小（5m/s）致使体积庞大，当进水H2SO4浓度较大时，极易在滤料表面结垢而阻碍中和反应，中和效果很差。以石灰石为滤料时，废水的硫酸浓度一般不应超过1-

39、2g/L。如硫酸浓度过高，可以回流出水，予以稀释.,2020/11/15,94,b.普通中和滤池,2020/11/15,95,升流式中和滤池,2020/11/15,96,(3)滤池原理,废水由下向上流； 粒径小，增大反应表面积，缩短了中和时间 上升流速30-70m/h,加上生成CO2气体，滤料可以悬浮起来，滤料间互相碰撞摩擦，使表面形成的硬壳容易剥离下来，表面不断更新，中和效果好，从而可适当增大进水中硫酸允许浓度。 由于是升流运动，剥离下来的中和产物等杂质随水流失，不宜堵塞床层。,2020/11/15,97,c.滚筒式中和滤池,把中和滤料装于滚筒中，滤料随滚筒一起转动，使滤料相互碰撞，及时剥落

40、滤料表面的中和生成物，以保证中和反应的速度，废水由滚筒的一端流入由另一端流出。,2020/11/15,98,滚筒式中和滤池的特点,优点：对含H2SO4废水浓度可成倍提高，滤料不怕堵塞。 缺点：耐蚀问题还有待改进。,2020/11/15,99,5.酸碱废水相互中和,适用于就近有酸性废水和碱性废水情况下，可在调节池中进行，以废治废，设备简单，管理方便。但当水质水量变化较大时，为保证中和效果稳定，一般应附设补充投药处理措施。酸碱废水中和池及有关管道应采取防腐措施。中和池可采用耐酸混凝土浇铸。池内壁衬以瓷砖，缝隙用沥青玛蹄脂充填。,2020/11/15,100,6.用自然条件的中和,自然条件下可资利用

41、的中和能力有水体和土壤。天然水体多呈碱性反应，对酸性废水又一定中和能力。某些碱性土壤不利农作物生长，只要水质控制得当，灌溉适时，会兼收土壤改良，增加产量和中和废水等几方面的好处。农作物在酸性土壤中易于吸收养分。一般农作物生长的适宜PH值约为4-8。（但必须慎重从事）,2020/11/15,101,六中和法处理碱性废水,碱性废水用酸性物质来中和 常用的酸性物质有： 商品和废弃的无机酸，如H2SO4、HCl等； 酸性废气如：CO2和烟道气（烟道气中含有高达24%的CO2,有时还有少量SO2及H2O。） 酸性废水,2020/11/15,102,烟道气中和碱性废水,烟道气中含有高达24%的CO2，有时

42、还含有少量SO2及H2S，这些气体的中和作用如下： CO2 + 2 NaOH = NaCO3 +H2O SO2+2NaOH = Na2SO3 + H2O H2S+2NaOH= Na2S +2H2O 上述反应物均为弱酸强碱盐，具一定的碱性，因此，酸性物质必须过量。,2020/11/15,103,工艺如图：,2020/11/15,104,有资料表明，将含有12-20%CO2的烟气与PH=11，硫化物含量为30mg/L的硫化染料废水逆流接触，经20多分钟后，PH可降至6.4，硫化物去除率达98%，中和效果与接触时间有关。,2020/11/15,105,特点：,a.优点：可把废水处理与消烟除尘结合起来

43、。达到以废治废，投资省，运行费用低。 b.缺点：处理后的废水中，硫化物，色度和耗氧量均有显著增强。,2020/11/15,106,第三节 氧化还原法,一概念 二化学氧化法 三化学还原法,2020/11/15,107,一概 念,通过药剂和污染物质间的氧化还原反应，将废水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的方法称为氧化还原法。 常用的还原剂：硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫等。,2020/11/15,108,化学氧化法,2020/11/15,109,2020/11/15,110,二化学氧化法,（一）空气氧化法 （二）氯化法 （三）臭氧氧化 （四）光氧化法,2020/11/15,

44、111,（一）空气氧化法,空气氧化法是利用空气中的氧作氧化剂来氧化分解废水中有毒有害物质的一种方法，由于空气的氧化能力较弱，故此法主要用于处理含还原性较强物质的废水。如炼油厂低浓含硫废水（ ）。,2020/11/15,112,空气氧化法,2020/11/15,113,饮用水除铁,2020/11/15,114,（二）氯化法,氯除用于消毒外，还用来氧化废水中某些有机物和还原性物质，常用的药剂有漂白粉、次氯酸钠和液氯（起氧化作用的均为l）。 氯化法可用于含氰废水，含酚废水和含硫化物废水的氧化处理。,2020/11/15,115,分批处理时，分两步进行。先加碱，调整PH值至10以上，同时按计算量(CN

45、-：Cl21：2.7)加氯，搅拌混合数分钟。然后调整pH值到8.5，再按计算量(CN-：Cl2=1：4.1) 第二次加氯，搅拌1小时以上完成反应。其反应式如下,2020/11/15,116,连续运行时，加氯加酸与废水同时混合，pH值在5左右；然后加碱提高PH值至11.5左右，接着第二次加氯。其反应式如下。,2020/11/15,117,可以看出，酸、氯、碱可以接着加(氯和酸在一个点加，稍后加碱)，因为反应基本上是瞬时的，但最后一个主要反应却同分批处理一样，需要相当长的时间。 由于氰酸根CNO-基本上无毒，如果后续环境允许，第二次氧化可以免除。,2020/11/15,118,氯化法,除硫,202

46、0/11/15,119,（三）臭氧氧化,臭氧的氧化性在天然元素中仅次于氟，可分解一般氧化剂难破坏的有机物，且不产生二次污染，制备方便，因此除用于消毒外，还可广泛用于除臭、脱色、除酚、除氰、除铁、锰等，在降低、方面，也有广阔的发展前景。 臭氧氧化法的缺点是发生器的耗电量大。 制取,2020/11/15,120,2020/11/15,121,氰与臭氧的反应式,2KCN + 3O3 2KCNO + 2O2 2KCNO + H2O + 3O3 2KHCO3+N2+3O2,2020/11/15,122,2020/11/15,123,臭氧氧化设备,设备的特点是接触时间长，水力阻力小，水无需提升，气量容易调

47、节。适用于处理含有烷基苯磺酸钠、焦油、COD、BOD5、污泥、氨氮等污染物的废水。 设备的特点是混合充分，但接触时间较短。适用于处理含有铁、锰、酚、亲水性染料、细菌等污染物的废水。,2020/11/15,124,臭氧接触设备,2020/11/15,125,2020/11/15,126,（四）光氧化法,光氧化法是利用光和氧化剂产生很强的氧化作用来氧化分解废水中有机物和无机物的一种方法。氧化剂有臭氧、氯、次氯酸盐、过氧化氢及空气等，有时还加催化剂促进反应进行。光源多用紫外灯。,2020/11/15,127,三化学还原法,化学还原目前主要用于处理含铬和含汞废水。 （一）硫酸亚铁石灰法除铬 （二）化学

48、还原法除汞,2020/11/15,128,（一）硫酸亚铁石灰法除铬,原理： 1r 6+Fe 2+ r 3+Fe 3+ r 3+OH - r(OH)3,2020/11/15,129,（二）化学还原法除汞,化学还原法除汞：常用的还原剂为比汞活泼的金属和硼氢化钠。 原理： Zn + Hg+ Zn 2+ Hg Fe +Hg2+ Fe2+ + Hg Fe +3Hg2+ Fe3+ + Hg Hg2+ BH+ 2OH- Hg + H2+BO22-,2020/11/15,130,2020/11/15,131,第四节 化学沉淀法,化学沉淀法工艺 投加化学沉淀剂，生成难溶的化学物质，使污染物沉淀析出。 通过凝聚、

49、沉降、浮选、过滤、离心、吸附等方法，进行固液分离。 泥渣的处理和回收利用。,2020/11/15,132,一概 念,化学沉淀法是指向水中投加沉淀剂，使之与废水中污染物发生沉淀反应，形成难溶的固体，然后进行固液分离，从而除去废水中污染物的一种方法。 废水处理中，常用化学沉淀法去除废水中的有害离子，阳离子如以Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+，阴离子如SO42-、PO43-。,2020/11/15,133,絮凝与沉淀的区分,絮凝分离法是含有悬浮物或胶体的污水中投加无机或有机絮凝剂，促使带电微粒或胶体脱稳，继而聚集使之与介质分开，达到净化的目的。 二者机理不尽相同，但都是向被

50、处理溶液中投加化学试剂，使被处理污染物最终以固态形式与介质分开。化学沉淀过程中常伴随絮凝作用，絮凝过程中也往往由沉淀与共沉淀的作用。,2020/11/15,134,原理,在化学中把在100g水中最大溶解量在lg以上的物质，列为“可溶”物质；在0.1g以下的列为“难溶”物质；介于两者之间的，列为“微溶”物质。,2020/11/15,135,2020/11/15,136,2020/11/15,137,二实际应用的化学沉淀方法,氢氧化物沉淀法 硫化物沉淀法 碳酸盐沉淀法 卤化物沉淀法 铁氧体沉淀法 磷酸盐沉淀法 还原沉淀法,2020/11/15,138,氢氧化物沉淀法,工业废水中的许多金属离子可以生

51、成氢氧化物沉淀而得以去除。氢氧化物沉淀法是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。主要取决因素为PH 。 此法适用于不准备回收的低浓度金属废水（镉、锌离子）的处理。 沉淀剂也可用苛性钠，但费用较高。,2020/11/15,139,硫化物沉淀法,硫化物沉淀法是向废液中加入硫化氢、硫酸铵或碱金属的硫化物，使预处理物质生成难溶硫化物沉淀，已达到分离净化的目的。 硫化物沉淀法能用于处理大多数含重金属的废水。 由于硫化物的溶解度相当低，在络合剂存在时也能进行沉淀。如：生产印刷电路板所用的氨池中含有赤铜络合物，也可硫化物去铜，还可用于除镉、砷、锑、汞。,2020/11/15

52、,140,根据溶度积大小，硫化物沉淀析出的顺序是： As5+ Hg2+ Ag+ As3+ Bi3+ Cu2+ Pb2+ Cd2+ Sn2+ Co2+ Zn2+ Ni2+ Fe2+ Mn2+ 常用的沉淀剂有：Na2S NaHS K2S H2S 等。,2020/11/15,141,例如：,对于无机汞 2 Hg+ + S2 Hg2S PH 8-10较宜 Hg2+ + S2 HgS 对于有机汞化合物，经氯化处理后，也可用硫化钠除汞。 用硫化物沉淀法处理含汞废水时，S2量不能过量太多，因过量S2与HgS生成HgS22络离子而溶解，影响汞的去除。,2020/11/15,142,碳酸盐沉淀法,此法可去除或回

53、收Ca2+、Mg2+(水软化)，Mn2+、Zn2+、Pb2+、Cu2+ 可供选用的沉淀剂：Na2CO3、NaHCO3、NH4HCO3、CaCO3等。,2020/11/15,143,例如：,Ca2+ + CO32 = CaCO3 Mn2+ + NH4HCO3 = MnCO3 + 2 NH4+ + CO2 + H2O Zn2+ + Na2CO3 = ZnCO3 + 2Na+ Pb2+ + CO32 = PbCO3 2Ca2+ + CO32+ 2OH = Ca2(OH)2CO3,2020/11/15,144,卤化物沉淀法,如利用AgCl沉淀回收银，利用CaF2沉淀去除F Ag+ Cl = AgCl Ca2+ +2F=CaF2,2020/11/15,145,铁氧体沉淀法,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。,2020/11/15,146,特点：,优点： 一次脱除废水中多种金属离子Cr、Fe、As、Pb、Zn、Cd、Hg、C