冶金环境保护概论课件整理

1、冶金环境保护概论课件整理 一、硫酸工业存在三方面问题 一是产品出厂检验不规范仍然存在。一些小型企业产品出厂检验手段不完善，计量器具校验不定期，标准溶液标定不规范，有个别企业甚至连工业硫酸（）国家标准文本没有。二是国内工业硫酸已供大于求，但一些企业仍盲目上马。国内的部分企业缺乏必要的市场预测和论证，依旧建设新的装置和扩大生产规模。同时受进口化肥、硫酸的冲击，硫酸需求量减少，导致供大于求的局面更趋严重。三是企业竞相将硫铁矿制酸改为硫磺制酸。各企业为了降低成本，纷纷将硫铁矿制酸改为硫磺制酸，但这势必直接影响硫铁矿制酸工业的健康发展，同时，还使我国硫磺制酸行业易受国际市场的控制。 二、生产硫酸的原料和

2、原则流程 1硫磺制酸熔融硫磺在焚硫炉内用干燥空气燃烧产生SO2气体，经余热锅炉回收燃烧热后进入“一转一吸”或“两转两吸”制酸系统制取硫酸。其反应如下： S2 + 2O2 2SO2     2SO2 + 2O2 2SO3   SO3 + H2O H2SO4空气干燥塔焚硫炉废热锅炉气体过滤器 经由风机 放空 吸收 转 化 2硫铁矿制酸 硫铁矿在沸腾焙烧炉内通空气燃烧产生SO2气体，经余热锅炉回收热量后，依次通过旋风除尘和电除尘进行干法除尘。随后，炉气再通过洗涤、冷却、除雾等一系列的净化操作进入干燥塔。干燥后的炉气用主鼓风机压送至一转一吸或两转两吸制酸装置内制

3、取硫酸。其反应如下： 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2    2SO2+ O2 2SO3    SO3 + H2O H2SO4原则流程 硫铁矿沸腾炉废热锅炉旋风除尘器电除尘器增湿塔 空 气 鼓风机干燥塔第二电除雾器第一电除雾器冷却塔 转化装置吸收装置 放空 硫 酸 3冶炼烟气制酸 主要利用有色金属铜、铅、锌、镍、钴等硫化矿在熔炼过程中产生的SO2烟气进行制酸。其工艺流程除焙烧系统随有色金属硫化矿的焙烧工艺不同而有异外，其制酸工艺与沸腾炉炉气制酸相同。 4石膏或磷石膏制酸联产水泥熟料 用油、煤或天然气作燃料，在回转窑中使石膏与焦炭进行还

4、原热解产生氧化钙，继而再与添加剂起矿化作用生成水泥熟料。同时窑内产生的二氧化硫气体则送去制酸，其工艺流程同硫铁矿制酸系统。三、除尘 （一）、袋式除尘器的除尘原理 袋式除尘器是利用棉、毛、人造纤维等加工的滤料进行过滤的，滤料本身的网孔效大，一般为2050m表面起绒的滤料约为510m。因此，新滤料的除尘效率是不高的。渡料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等原理，滤袋表面积聚了一层粉尘（这层粉尘称为初层）。在以后的运行过程中，初层成了滤袋的主要的过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的除尘效率。随着粉尘在滤袋上的积聚，除尘器效率和阻力都相应增加。当滤袋两侧的压力差很大时，会

5、把有些已附在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。另外除尘器的阻力过高，会使除尘系统的风量显著下降，影响局部排风罩的工作效果。因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破坏初层，以免效率下降。目前常用的袋式除尘器有简易式布袋除尘器、反吹风除尘器、脉冲除尘器等。（二）、袋式除尘器的阻力 初次使用的滤袋，阻力是不高的，通常为1525毫米水柱左右，随着粉尘在滤袋上的积聚，形成滤袋表面粉尘层，阻力不断增加。粉尘层的阻力取决于过滤风速、气体的含尘浓度和连续运行的时间。处理含尘浓度低的气体时，清灰时间间隔（即滤袋连续的过滤时间）可以适当加长；处理含尘深度高的气体时，清灰时间间隔应尽量缩短；

6、进口含尘浓度低，清灰时间间隔短，清灰效果好的除尘器，可以选用较高的过滤风速。不同的清灰方式要选用不同的过滤风速就是这个原因。（3） 、清灰方法 清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，目前常用的方法分为机械清灰和气流反吹清灰两大类。机械清灰包括手工清打，是滤袋在振打机构的作用下，上下或左右运动，这种清灰方式容易使滤袋产生局部的损坏。也有是滤袋在振动器的作用下产生微振，从而使粉尘从滤袋上脱落。气流反吹清灰是反吹气流从相反方向通过滤袋和粉尘层，利用气流力使粉尘从滤袋脱落。采用气流清灰时，滤袋内必须有支撑结构，如撑环或网架，避免把滤袋压扁。反吹气流均匀通过整个滤袋，又称为逆向气流清灰。 反吹空气可以有

7、专门的风机供给，反吹空气经中心管送到设在滤袋上部的旋臂内，电动机带动旋臂旋转，使所有滤袋都得到均匀反吹。每只滤袋的反吹时间约为0.5秒，反吹的时间间隔约为15分钟左右，反吹风机的风压约为500毫米水柱左右。也可利用除尘器本身的负压从外部吸入，采用后者，除尘器本身的负压值不得小于500毫米水柱。利用喷嘴喷出的压缩空气进行反吹的，是脉冲喷吹袋式除尘器，含尘空气通过滤袋时粉尘阻留在滤袋外表面，净化后的气体经文丘里管从上部排出。每排滤袋上方设一根喷吹管，喷吹管上设有与每个滤袋相对应的喷嘴，喷吹管前端装设脉冲阀，通过程序控制机构控制脉冲阀的启闭。脉冲阀开启时，压缩空气从喷嘴高速喷出。带着比自身的体积大5

8、7倍的诱导空气一起经文丘里管进入滤袋。滤袋急剧膨胀引起冲击振动，使附在滤袋外的粉尘脱落。采用脉冲袋式除尘器必须要有压缩空气源，因此使用上有一定局限性。目前常用的脉冲控制仪有无触点脉冲控制仪（采用晶体管逻辑电路和可控硅无触点组成）、气体脉冲控制仪和机械脉冲控制仪三种。（四）、滤料 滤料的性能对袋式除尘器的作用具有很大的影响，选择滤料时必须考虑含尘气体的特性如粉尘和气体性质、温度、湿度、粒径等等。性能良好的滤料应具备耐温、耐腐、耐磨、效率高、阻力小、使用寿命长、成本低等优点。滤料的特性除了与纤维本身的性质（耐温、耐腐、机械强度等）有关外，还与滤料的表面结构有很大的关系。表面光滑的滤料容尘量小、清灰

9、方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤风速不宜太高。表面化起毛的滤料（如羊毛毡）容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤风速，但是必须及时清灰。棉毛织物一般适用于没有腐蚀性、温度在8090以下的含尘气体。尼龙织布最高使用温度为80，它的耐酸性不如毛织物，它的耐磨性很好，适合过滤磨损性强的粉尘如粘土、水泥熟料、石灰石等。奥纶的耐酸性好、耐磨性差，最高使用温度在130左右，可用于有色金属冶炼中含SO2烟气的净化。涤纶的耐热、耐酸性能较好，耐磨性仅次于尼龙，长期使用温度为140。涤纶绒布是国内性能较好的一种滤料。针刺呢是国内最近研制成的一种新型滤料，它以涤纶、锦纶为原料织成底布，然

10、后再在底布上针刺短纤维，使表面起绒。这种滤料具有容尘量大、除尘效率高、阻力小、清灰效果好等特点。 经过硅酮树脂处理的玻璃纤维滤料可在于250下度期使用，它具有化学稳定性好、不吸湿、表面光滑等特点。玻璃纤维较脆，织成后不柔软，经不起揉折和摩擦，使用上有一业的局限性。（五）、袋式除尘器的应用和选择 使用袋式除尘器时，应注意下列问题： 袋式除尘器主要用于1m以下的微粒。气体的含尘浓度超过5g/m3时，最好采用两级除尘。 袋式除尘器可以适应不同风量的要求。 由于滤料使用温度的限制，不宜处理温度较高的高温烟气。 不适用于含有油雾、凝结水和粉尘粘性大的含尘气体。 不能用于有爆炸性或带有火花的烟气。 选择或

11、设计袋式除尘器时，首先应根据含尘空气的物理、化学性质及经济指标选择合适的滤料和清灰方式。然后根据清灰方式的不同，确定过滤风速、计算必须的过滤面积。最后确定除尘器的形式、滤袋的尺寸和个数。（六）、压入式布袋除尘器 压入式布袋子除尘器结构简单，制造容易，在粮食部门得到广泛应用，其结构见图。它由上、下箱、布筒和关风器组成。上、下箱上都设有与布筒数目相等的圆孔，圆孔上安装铁皮制的圆管布筒两端用卡子套在短圆管上。含尘空气被通风机入上箱，分散进入各布筒，由于布筒内外存在压力差，筒内的空气穿过布孔散入大气，空气中的粉尘则被阻留在布筒内壁，因重力作用落箱内，经关风器排出。这种除尘器由于没有专门清理布筒机构，使

12、用一定时间后，积聚在布筒上的物料逐渐增多，除尘器的效率逐渐下降，最终会失去除尘作用，为了克服这一缺点，可装设布筒清理机构。布筒清理机构为一木框，木框上用金属丝纵横交错组成许多小方格，使每个方格正好套住一个布筒，小方格的尺寸比布筒略小。当木框以缓慢的速度不断沿布筒上、下运动时，布筒内表面上积聚的粉尘不断被碰落，使布筒内表面及时得到清理。有的也可采取定时将布筒拆下清理或调换布筒的方法。（七）、 脉冲除尘器 脉冲除尘器是一种除尘效率较高的除尘设备，其结构如图所示。它于布袋除尘器的结构有些相似，但将所有的布筒密闭在一个箱体里，并装有能按一定程序向每排布筒里吹气的吹扫机构。含尘气体由进气口进入中部箱体，

13、中部箱体中装有若干排滤筒，含尘气流经过滤筒后，粉尘被阻留在滤筒外壁，过滤后的空气经文氏管进入上部箱体，由排气口排出。滤筒用丝框架固定在文氏管上，每排滤筒上部装有一根喷射管，喷射管上设有一排喷孔，每个喷孔对准每条滤筒的中心。喷射管前装有与压缩空气相连的脉冲阀，脉冲阀与气包连接，控制器不断地发出短促的脉冲信号，通过控制阀启闭各脉冲阀。当脉冲阀开启时（只需0.10.2秒），与该脉冲阀相连的喷射管与气包相通，高压空气从喷射孔中以极高的速度喷出。高速气流的周围形成一个相当于自己体积57倍的诱导气流，与高速气流一起经文氏管进入滤筒内，使滤筒剧烈地膨胀，引起冲击振动，同时产生由内向外的逆向气流，将吸附在滤筒

14、外壁及吸入滤料内部的尘粒吹扫下来，落入下部灰斗，经关风器排出四、混凝混凝所处理的对象，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。凝聚(coagulation)：投加混凝剂后水中的胶体失去稳定性，胶体颗粒互相凝聚，结果形成众多的“小矾花”。絮凝(flocculation)： 凝聚过程中形成的“小矾花”通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒较大絮凝体的过程。混凝：是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。天然水中的胶体杂质通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等。混凝的应用 给水处理： 混凝+沉淀，微絮凝+过滤 废水处理：混凝的特点 优点：设备简单，操作方便； 便于

15、间歇运行，效果好。 缺点：运行费用高； 沉渣量大，处置困难；四、胶体一、胶体的基本特性 (一) 光学特性：指胶体在水溶液中能引起光的反射。 (二) 布朗运动: 胶体为常见的分散体系之一。 (三) 表面特性：分散体系的分散度越大，胶体颗粒的比表面积越大，具有的表面自由能越大，使胶体可以产生特殊的吸附能力和溶解现象。 (四) 动电现象 （电泳现象）：胶体具有带电性，在电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的现象。2、 胶体的结构 胶核 胶粒 胶团 吸附层 扩散层3、 双电层理论 中心称为胶核，其表面选择性地吸附了一层带有同号电荷的离子（可以是胶核的组成物直接电离产生的，也可以是从水中选择吸附的H

16、+或OH-造成的），成为胶体的电位离子。 由于电位离子的静电引力，在其周围又吸附了大量的异号离子，形成了所谓的“双电层”。 这些异号离子，其中紧靠电位离子的部分被牢固的吸引着，当胶核运动时，它也随着一起运动，形成固定的离子层，称为吸附层。而其它的异号离子，距离电位离子较远，受到的引力较弱，不随胶核一起运动，并有向水中扩散的趋势，形成了扩散层。 吸附层与扩散层之间的交界面称为滑动面。滑动面以内的部分称为胶粒，胶粒与扩散层之间有一个电位差，称为胶体的电动电位（电位）。而胶核表面的电位离子与溶液之间的电位差称为总电位（电位，电位离子和反离子形成的总电位。）胶体在水中受到几个方面的影响： （1）由于胶

17、粒的带电现象，带相同电荷的胶体产生静电斥力，而且电位越高，胶体间的静电斥力越大。 （2）受水分子热运动的撞击，使胶体在水中做不规则的布朗运动。 （3）胶粒之间还存在着相互引力范德华引力。范德华引力的大小与胶粒间距离的平方成反比，当间距较大时，可忽略不计。 一般水中的胶粒，电位较高。其互相间斥力不仅与电位有关，还与胶粒的间距有关，距离愈近，斥力愈大。而布朗运动的动能不足以将两颗胶粒推近到使范德华引力发挥作用的距离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。使胶体微粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于胶粒带电，将极性水分于吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触

18、。但是，水化膜是伴随胶粒带电而产生的，如果胶粒的（电位消除或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。双电层理论 受胶核电位离子的静电引力和反离子热运动的扩散作用、溶液对反离子的水化作用，反离子的浓度随与胶粒表面距离增加而逐渐减少，分布符合Boltzmann分布。胶体的稳定性 胶体的稳定性，指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。 稳定因素：静电斥力 、布朗运动 、水化作用 不稳定因素： 范德华引力、布朗运动、重力作用 胶体的稳定性 （1）动力学稳定：是指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。粒子越小，动力学稳定性越高。 （2）聚集稳定性：指胶体粒子间不能相互聚集的特性。胶体粒子小，比表面积大，故表面能大

19、，在布朗运动作用下，有自发地相互聚集的倾向，但由于粒子表面同性电荷的排斥力作用或水化膜的的阻碍使这种自发聚集不能发生。 （电位导致）可见胶体粒子表面电荷或水化膜消除，便失去聚集稳定性，小颗粒便可相互聚集成大的颗粒，从而动力学稳定性也随之破坏，沉淀就会发生。因此，胶体稳定性关键在于聚集稳定性。 混凝处理即是要破坏胶体的聚集稳定性，使胶体脱稳、聚集、沉淀析出。胶体的类型 (一) 疏水性胶体（憎水性胶体） 吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧化硅在水中形成的胶体。 (二) 亲水性胶体 胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力很大，使水分子直接吸附到胶核表面而形成一层水

20、化膜的胶体。根据胶体的特性，在水处理中，采取措施破坏胶体的稳定性。采用的方法： 投加电解质 投加电荷不同或水化作用不同的胶体或产生此类胶体的电解质 投加高分子物质 接触凝聚 上述投加的物质统称混凝剂化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。 （一）双电层压缩机理 （二）吸附电中和机理 （三）吸附架桥机理 （四）沉淀物网捕机理一）、双电层压缩 1、憎水性胶体 当两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，就产生静电斥力。 向溶液中投加电解质，溶液中离子浓度增加，扩散层的厚度将从图上的oa减小到ob。 加入的反离子

21、与扩散层原有反离子之间的静电斥力将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，电位相应降低，胶粒间的相互排斥力也减少。 由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。 两个胶粒能否相互凝聚，取决于二者的总势能。 根据DLVO理论，要使胶粒通过布朗运动相互碰撞聚集，需要降低其排斥势能，即降低或消除胶粒的电位，在水中投加电解质即可达到此目的。 对于水中的负电荷胶体，投入的电解质混凝剂应是正电荷或聚合离子，如Na+、Ca2+、Al3+等，其作用是压缩胶体双电层为保持胶体电性中和所要求的扩散层

22、厚度。 根据SchulzeHardy法则： 浓度相同的电解质破坏胶体稳定性的效力随离子价数的增加而加大。 （高价电解质压缩胶体双电层的效果远比低价电解质有效。） 重新稳定现象: 当混凝剂投量过多时，凝聚效果下降的现象。原因：胶体吸附电解质，表面电荷重新分布 2、亲水性胶体： 水化作用是亲水性胶体聚集稳定性的主要原因。 亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但电位对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。 二）、吸附电中和机理 异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚； 大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。 在水处理中，一般均投加高价电解质或聚合离子。 再稳现象：过多投加

23、多核络合离子，胶核的强烈吸附作用，使胶体重新带电（电荷异号），而出现的再稳现象。 三）、吸附架桥机理 吸附架桥作用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现象。 胶体再稳现象： （1）高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产生“胶体保护”作用。 （2）胶粒较少时，高分子聚合物的缠绕作用； （3）长时间的剧烈搅拌。四）、沉淀物网捕机理 当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂时，当投加量很大形成大量的金属氢氧化物(如Al(OH)3 、Fe(OH)3或带金属碳酸盐(CaCO3)沉淀时，可以网捕、卷扫水中的胶粒，水中的胶粒以这些

24、沉淀为核心产生沉淀。这基本上是一种机械作用。 混凝剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，胶粒越多，金属混凝剂投加量越少 对于混凝剂而言，在废水处理时：（带负电胶体） （1）普通电解质 只有压缩双电层和吸附电中和作用； （2）高分子物质 A、阳离子型（带正电荷）聚合电解质，具有电中和作用和吸附架桥功能。 B、非离子型（不带电荷）或阴离子型（带负电荷）聚合电解质，只能起吸附架桥作用。 一) 混凝剂的分类Al3+在水中的存在状态和pH有关： 在pH 较低时，高电荷低聚合度的络合物占多数； 在pH 较高时，低电荷高聚合度的络合物占多数。其中： 对于高电荷低聚合度的水解聚合物，主要起到压缩双电层和吸附架

25、桥作用； 对于低电荷高聚合度的水解聚合物，主要起到吸附架桥作用和沉淀网捕作用； 对于高聚合度的水解沉淀物，以吸附、网捕、卷带作用为主。有机高分子混凝剂使用时须注意的问题： 与其他混凝剂共同使用时的投加顺序： 当废水低浊度时，宜先投其他混凝剂；当废水浊度高时，应先投加PAM。 高分子混凝剂最佳投加量的确定。 在高分子混凝剂使用时，应尽量采用较低的浓度。二）、助凝剂 （P211） (一)定义 当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。 (二) 作用（调节或改善混凝的条件） 改善絮粒结构，增大颗粒粒度及比重。 调整废水的pH和碱度，使其达到最佳的混凝条

26、件。 （三)助凝剂分类 A、pH调整剂：调节废水的pH符合混凝处理工艺要求。常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。 B、絮凝结构改良剂：投加絮体结构改良剂以增大絮体的粒径、密度。常用骨胶、活化硅酸、海藻酸钠、粘土、水玻璃、PAM等。 C、氧化剂：有机物含量高，易起泡沫，絮凝体不易沉降。投加氯气、次氯酸、臭氧等分解有机物，使胶体脱稳，还可将Fe2+转化成Fe3+,以提高混凝效果。 工艺流程:混凝工艺流程由药剂投加、混合、反应及沉淀分离等单元组成。 混凝剂投加方式 重力投加 虹吸式定量投加 水射器投加 用计量泵投加药剂混合的作用:使药剂能快速、均匀地分散到废水中。常见混合方式： 管式混合 水泵混合 机械混合

27、其它水力混合方式 A、分流隔板混合池 B、跌水混合池 C、水跃式混合池 D、涡流式混合设备 E、廊道式格板混合池絮凝反应的作用: 是使混合形成的小絮凝体经过充分碰撞接触，絮凝成较大颗粒的过程。絮凝作用是复杂的物理化学过程，影响混凝效果因素主要包括： 1.浊度 浊度过高或过低都不利于絮凝，浊度不同，所需的絮凝剂用量也不同。 低浊水缺少凝聚核心，可将部分沉渣连续回流到混合池入口，以促进反应过程2. 水温对混凝效果的影响 1)水温会影响无机盐类的水解。水温低，水解反应慢； (2)水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。 (3)水温也影响反应后的沉降过程。3 pH值及碱度影响混凝效果的重要因素（1）

28、pH值影响胶体颗粒表面电荷及电位 对于带正电胶体，pH降低， H+吸附量增加，胶粒电荷增大，电泳速度加快；pH升高，结果与上相反。 (2)pH值对混凝剂作用的影响 pH影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的pH，混凝剂水解产物不同，所起的混凝作用各异。工程上应充分考虑混凝剂水解而引起水pH值的变化，必要时进行适当调节，使其满足混凝作用的要求。 共存杂质 (1)有利成分: 可促进混凝过程。 除硫、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。 (2)不利成分: 不利于混凝过程的进行。 磷酸离子、亚硫酸离子、高级有机酸离子影响高分子絮凝作用。

29、 氯、螯合物、水溶性高分子物质和表面活性物质不利于混凝。 5.混凝剂混凝剂种类 混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、及浓度。 胶体电位高，应投加无机混凝剂使其脱稳凝聚；絮体细小，须投加高分子混凝剂或配合使用助凝剂。 混凝剂投加量 投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。 废水的混凝处理，最佳混凝剂和最佳投药量的选择应通过实验确定。 混凝剂的投加顺序 当使用多种混凝剂时，其最佳投药顺序可通过试验来确定。 一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂混用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在50um以上时，常先投加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层6.水力条件 水力条件对

30、混凝剂效果有重要影响。主要的控制指标为搅拌强度和搅拌时间。 混合阶段，要求混凝剂于废水迅速均匀混合，为此要求G在500-1000s1，搅拌时间t 应在10-30s。 反应阶段，相应G和t值分别应在20-70s-1和15-30min . 为确定最佳的工艺条件，需要进行混凝模拟实验。(烧杯实验)我国生态与环境科技的差距原创性基础研究欠缺，手段相对落后，缺少大跨度学科交叉的系统综合研究，偏重末端治理，忽视全过程和区域性控制，缺乏全球视野，参与国际计划能力不足，长期、连续、动态的基础数据积累不够，缺少自主知识产权的集成技术与成套装备，科技对政府决策的支撑薄弱保 障 措 施 制定更严格的法律、法规与政策

31、，完善管理体系；加大对生态、环境科技投入，设立专项基金；编制重大的跨学科的长期科学研究计划；强化重大规划、大型工程的生态、环境影响评价；建立生态与环境监测、预警系统及其装备开发；加强参与国际公约和科技计划的能力建设；健全生态与环境的全民教育体系和公众参与机制工业废水定义：指工业企业各行业生产过程中产生和排放的废水。包括生产污水（包括生活污水）和生产废水两大类生产污水：指在生产过程中所形成的，被有机或无机性生产废料所污染的废水（包括温度过高而造成热污染的工业废水）。 生产废水 ：指在生产过程中形成的，但未直接参与生产工艺，只起辅助作用，未被污染物污染或污染很轻的水。（如冷却水）一）分类1，按行业

32、的产品加工对象：冶金、造纸、纺织、印染等。2，按工业废水中主要污染物分：无机废水（电镀、矿物加工） 有机废水（食品加工）3，按废水中污染物的主要成分：酸性、碱性、含酚等另外还可以根据处理难易程度和危害性分：（1）易处理危害性小的废水（2）易生物降解无明显毒性的废水（3）难生物降解又有毒性的废水。二）工业废水造成环境污染的种类：含无毒物质的有机废水和无机废水的污染；含有毒物质的有机废水和无机废水的污染；含有大量不溶性悬浮物废水的污染；含油废水产生的污染；含高浊度和高色度废水产生的污染；酸性和碱性废水产生的污染；含有多种污染物质废水产生的污染；含有氮、磷等工业废水产生的污染。 四.控制工业废水污染

33、源的基本途径：1、减少废水排出量：废水进行分流；节约用水；改革生产工艺；避免间断排出工业废水。2、降低废水污染物的浓度：改革生产工艺，尽量采用不产生污染物的工艺；改进装置的结构和性能；废水进行分流；废水进行均和；回收有用物质；排出系统的控制。（废水浓度超过规定，停止）1、废水处理方法（1）工业废水的物理处理定义：应用物理作用没有改变废水成分的处理方法称为物理处理法；废水经过物理处理过程后并没有改变污染物的化学本性，而仅使污染物和水分离。操作单元（Operating Units）：调节（Adjust）、离心分离（Centrifugal Separation）、除油（Oil Elimination

34、）、过滤（Filtration）等。（2）工业废水的化学处理（Chemical Treatment） 定义：应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化的方法称为化学处理。 污染物在经过化学处理过程后改变了化学本性，处理过程中总是伴随着化学变化； 操作单元（Operating Units）：中和（ Neutralization）、化学沉淀（ Chemical Precipitation）、药剂氧化还原（Chemical Oxidation Reduction）、臭氧氧化(Ozone Oxidation )、电解(Electrolysis)、光氧化法(Photo- O

35、xidation)等。（3）工业废水的物理化学处理（Physic-chemical Treatment） 定义：废水中的污染物在处理过程中是通过相转移的变化而达到去除的目的的处理方法称为物理化学处理。 污染物在物化过程中可以不参与化学变化或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可以经过化学反应后再转移。 操作单元（Operating Units） ：混凝（Coagulation）、气浮（Floatation）、吸附(Adsorption)、离子交换(Ion Exchange)、电渗析(Electro-dialysis)、扩散渗析(Diffusion Dialysis)、反渗透(Reverse O

36、smosis)、超滤(Ultra Filtrate)等。4）工业废水的生物处理（Biological Treatment） 定义：是利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的方法称为生物处理。 生物处理过程的实质是一种由微生物参与进行的有机物分解过程，分解有机物的微生物主要是细菌，其它微生物如藻类和原生动物也参与该过程，但作用较小。 操作单元（Operating Units） ：好氧生物处理(Aerobic Biological Treatment)、厌氧生物处理(Anaerobic Biological Treat

37、ment)。 表2 各种污染物处理技术的基本方法清洁生产定义：对生产过程：要求节约原材料和能耗，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量和毒性；对产品：要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响：对服务：要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。预处理的目的：将废水中对微生物有抑制、有毒害作用的有机物尽可能地削减、去除或转化为对微生物无害或有利的有机物，以保证生化池中微生物能正常工作。在预处理过程中削减COD负荷，以减轻生化池的运行负担。生化处理后的深度处理一般是针对生化出水中的污染物达不到国家规定的排放标准而设计的，以确保处理出水达标排放。1.调节池的类型 （1）均量池均化水量；实际

38、是一座变水位的贮水池，来水为重力流，出水用泵抽。池中最高水位不高于进水管的设计水位，水深一般为2米左右，最低水位为死水位。2） 均质池均化水质；均化池中水流每一质点的流程则由短到长，都不相同，再结合进出水槽的配合布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果。（3）均化池既均量，有均质；在池中设置搅拌装置，出水泵的流量用仪表控制。如采用表面曝气机或鼓风曝气时，除可使悬浮物不致沉淀和出现厌氧情况外，还可以有预曝气的作用，能改进初沉效果，减轻曝气池负荷。 （4）间歇式均化池当废水水量规模较小时，可设间歇式贮水池，即间歇贮水、间歇运行的均化池，池可分为两或三格，交替使用。池中设搅拌装置。这种池

39、型效果最好。 （5）事故池为防止水质出现恶性事故，或发生破坏污水处理厂运行的事故时，设置所谓事故池，贮留事故排水，这是一种变相的均化池。事故池的进水阀门一般是自动控制，否则无法及时发现事故。这种池平时保证泄空备用。离心分离原理 定义：利用高速旋转的物体产生的离心力场以分离废水中的悬浮固体的处理方法。 原理：是利用快速旋转所产生的离心力使含有悬浮固体（或乳状油）的废水进行高速旋转，由于悬浮固体和废水的质量不同，因而所受到的离心力也将不同，质量大的悬浮固体，被甩到废水的外侧，质量轻的作向心运动，集中于离心设备最里面。2）废水中的油类的分类 浮油：油珠粒径较大，一般大于100m ，易浮于水面，形成油

40、膜或油层； 分散油：油珠粒径一般为10100m ，以微小油珠悬浮于水中，不稳定，静置一定时间后往往形成浮油； 乳化油：油珠粒径小于10m ；一般为0.12m ，往往因水中含有表面活性剂使油珠成为稳定的乳化液； 溶解油：油珠粒径比乳化油还小，有的可小到几nm，是溶于水的油微粒。污油的脱水 浮油的含油率一般为40%50%。主要的油水分离方式有带式除油机、脱水罐等。 带式除油机有立式、卧式和倾斜式三种，污油含油率可达6080%。 脱水罐有卧式、立式两种，污油含油率可达90%以上。过滤的作用 （1）进一步去除废水二级处理后的生物絮体和胶体物质，显著降低出水的悬浮物含量和浊度，能使出水晶莹透明，为出水的

41、安全回用提供保证。 （2）进一步降低出水的BOD、COD值，对重金属、细菌、病毒有很高的去除率。 （3）去除化学絮凝过程产生的铁盐、铝盐、石灰等沉积物。.去除化学法除磷时水中不溶性磷。 （4.在活性炭吸附或离子交换之前，作为预处理设施，可提高后续处理装置的安全性和处理效率。 （5）在深度处理厂中，过滤能克服生物和化学处理的不规则性，从而提高回用的连续性和可靠性。 （6）通过进一步去除废水中污染物质，可以减少后续的消毒费用。废水过滤机理.隔滤： 机械隔滤， 偶然接触；.沉淀：.碰撞：.截获：.粘附：.化学吸附：键吸附，化学的相互作用；.物理吸附：静电作用，动电作用，范德华力作用；.絮凝：.生物繁

42、殖：4滤池分类.按水流方向分为降流式滤池、升流式滤池、升流和降流结合滤池、水平流式滤池。.按滤料分单层滤料滤池、双层滤料滤池、混合滤料滤池。.按滤料冲洗状态分固定床式和移动床滤池。.按驱动力分为重力式滤池和压力式滤池。.按滤料的不同分为颗粒材料过滤和多孔材料过滤。1.中和方法（1）酸性废水的中和方法有酸性废水与碱性废水相互中和、药剂中和和过滤中和3种方法；碱性废水的中和方法有碱性废水与酸性废水相互中和、投酸中和和烟道气中和3种方法。（2）中和方法的选择应考虑：含酸或含碱废水所含酸类或碱类的性质、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

43、（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。2化学沉淀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。这种方法称为水处理中的化学沉淀法。 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。氢氧化物沉淀法 采用氢氧化物作沉淀剂使工业废水中的许多重金属离子生成氢氧化物沉淀而得以去除，这种方法一般称作氢氧化物沉淀法。 氢氧化物沉淀与pH值有很大的关系，金属氢氧化物的生成条件和存在状态与溶液的pH值有

44、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。 重金属离子的浓度和pH有关，随着pH值增加而降低。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，硫化物沉淀困难，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

45、硫化物的二次污染问题。碳酸盐沉淀法 金属离子的碳酸盐的溶度积很小，对于高浓度的重金属废水，可以用投加碳酸钠的方法加以回收。如：含锌废水含铜废水含铅废水钡盐沉淀法主要用于处理含六价铬的废水。沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等铁氧体沉淀法 废水+硫酸亚铁+碱 铁氧体晶粒 空气三、药剂氧化还原 定义：氧化还原法：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

46、药剂氧化法 定义：向废水中投加氧化剂，氧化废水中的有毒有害物质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法。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、杀菌等。药剂还原法 定义：向废水中投加还原剂，氧化废水中的有毒有害物质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法。 作用：主要处理含铬、含汞废水。四、臭氧氧化臭氧的制备： 无声放电；放射法；紫外线辐射法；等离子射流法臭氧接触反应设备： 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；水滴式臭氧氧化优缺点： 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

47、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、光氧化法是工业废水处理的新技术，可以解决有毒害但无法生物降解的物质。1、类型： （1）光激化氧化法 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。 （2）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、电解

48、法1、定义 利用电解的原理，使污染物质在电解过程中沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体来处理废水的方法叫电解法。2、电解槽的结构形式 (1)回流式（P507) 优点：水流沿极板折流前进，流程长，有利于离子扩散，电解槽容积利用率高。 缺点：施工和检修困难。（2）翻腾式 极板悬挂，水流顺着板面前进，减少漏电。3、电解处理法的作用 （1）氧化作用：电解产生O2，可以对氧化有机物和无机物。 （2）还原作用：电解产生H2，可以还原某些物质，如脱色。 （3）混凝作用：失去电子的金属离子易水解生成羟基络合物。 （4）浮选作用：产生气体，以微气泡形式逸出，使杂质上浮。工业废水的物理化学处理一、混凝1 概述 混凝

49、可去除的颗粒大小为胶体及部分细小的悬浮物。混凝目的：投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。 主要去除对象：粘土（50nm-4 mm）、 细菌（0.2mm-80mm）、病毒（10nm-300nm） 蛋白质（1nm-50nm） 混凝过程涉及到三个方面的问题： 水中胶体的性质、混凝剂在水中的水解、胶体与混凝剂的相互作用2、胶体的性质（1）稳定性 动力学稳定性：布朗运动强，对抗重力影响的能力强 聚集稳定性：胶体带电相斥 其中聚集稳定性对胶体稳定性的影响起到关键的作用。 （2）胶体的双电层结构 胶核表面有负电荷，可吸附水中的正离子，与之平衡。在靠近胶核表面的一层内，因吸力较大正电离子紧密地吸附在胶

50、核表面上，故称为吸附层。厚度较薄较固定，不随外界的条件（水温）变化而变化。 在吸附层之外，还有一层正电离子，在此范围内静电吸力因屏蔽作用而减弱，且受水分子热运动的干扰，鼓层内的正电离子与胶核的结合力较为松弛，离子扩散游动在吸附层之外，称为扩散层。3 混凝的机理混凝：包括凝聚（Coagulation）、絮凝（Flocculation ）几种作用机理：（1）、压缩双电层： 压缩双电层z电位¯稳定性¯凝聚（2）、电性中和，又称吸附电性中和 这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低z电位。（3）、网捕或卷扫 金属氢氧化物在形成

51、过程中对胶粒的网捕 根据以上机理，可以解释在不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理。 pH<3 简单的水合铝离子起压缩双电层作用 pH=45 多核羟基络合物起吸附电性中和 pH=6.5-7.5 氢氧化铝起吸附架桥 另外还有其他混凝机理解释： 如混凝形态学等4 混凝过程由铝盐的混凝过程总结出以下特点： 凝聚（coagulation）带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和z电位¯脱稳凝聚，生长成约d=10m 特点：剧烈搅拌，瞬间完成，在混合设备中完成  絮凝（flocculation） 高聚合物的吸附架桥，脱稳胶粒生长成大矾花d=0.6-1.2mm 特点：需要一定时间，搅拌从强到弱在絮凝中设备完成5 混凝的操作程序（1）、提高碱度：投加重碳酸盐具有增加碱度和不提高pH值的优点；（2）、投加铝盐或高铁盐，AL3+或Fe3+包围胶体粒子，使微小絮凝体带有正电荷；（3）、投