《水深度处理办法和回用技术应用》微污染水物理化学处理办法技术应用

1、水深度处理办法和回用技术应用微污染水物理化学处理办法技术应用常温下为无色有特殊臭味的气体；溶解度：与压力成正比；毒性：对肺功能有影响；0.1mg/L；不稳定性： 在空气中会自行分解；毒性：有毒气体，工作场所规定的最大允许浓度为0.1mg/L。2.1 臭氧化技术2022-3-82具有卓越的杀菌消毒作用：能使有机体遭到破坏而使细菌致死；通过羟基自由基发生氧化反应。臭氧净水机理2022-3-83臭氧功能臭氧臭氧O O3 3由三个氧原子组成仅次于氟的强氧化性比氯还强的杀菌力无二次公害脱色杀菌给水排水游泳池水族馆半导体生产氧化纸浆漂白去除氧化氮、COD自来水去铁香料生产除臭污水处理厂畜牧养殖厂牲畜屠宰场

2、厕所给水排水印染废水2022-3-84（1）氧化无机物Fe2+ Mn2+ CN- 氨氮 硫化物（2）氧化有机物原子氧、OH自由基作用臭氧净水机理2022-3-85（3）消毒消毒能力最强，剩余量和接触时间（4）色嗅味的去除氧化 显色物质 而使得色度被去除臭氧净水机理2022-3-86（1）臭氧的制备不能长时间储存，只有现场制备；无声放电法制备臭氧，气源：纯氧、空气。（2）臭氧接触设备管道混合器接触塔（鼓泡塔）接触氧化池。臭氧的制备与投加 压 缩 机冷 却储气罐过滤器冷干机过滤器过滤器过滤器无热再生干燥调节装置冷却水出冷却水进FFFF流量计高压变压器变压器配电柜臭 氧 接 触 槽冷却水出冷却水进净

3、 水 出原 水 进FFFF 空气源臭氧发生器系统连接图空气源臭氧发生器系统连接图（1 1）原水投加：提高生物降解）原水投加：提高生物降解（2 2）混凝前投加：提高混凝效果，减少有机卤化物产生）混凝前投加：提高混凝效果，减少有机卤化物产生（3 3）活性炭吸附前：增强可吸附性）活性炭吸附前：增强可吸附性原水储存原水储存混凝混凝沉淀沉淀过滤过滤臭氧氧化臭氧氧化活性炭吸附活性炭吸附氯化氯化脱氯脱氯出水出水河水河水臭氧臭氧臭氧、臭氧、PACNaHSO3三三个个点点投投加加臭臭氧氧的的作作用用或或目目的的臭氧水处理工艺的典型流程2022-3-89（1）沉淀过滤之间 ；（2）砂滤之后 (3)两级臭氧处理臭氧

4、水处理工艺的典型流程2022-3-8102.2光催化氧化技术光催化氧化技术光化学氧化：通过氧化剂在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基而进行的反应。经常有催化剂参与反应，这就是光催化氧化。 基本概念及发展概况2022-3-811均相光化学催化氧化(UV/Feton)：以亚铁离子为催化剂，提高过氧化氢的氧化作用；非均相光化学催化氧化：使用半导体，如TiO2、ZnO、 CdS、WO3、SnO2 ,等通过光催化作用氧化降解有机物。 光催化氧化机理2022-3-812TiO2的光催化反应机理的光催化反应机理2022-3-813（1）TIO2催化性能的决定因素（2）改性研究 光催化氧化的催化剂2022-3

5、-814 光催化反应器2022-3-815 转盘式光催化反应器 圆筒式旋转式光催化反应器2022-3-8161、光催化反应器效率的主要影响因素2、具体应用 光催化氧化的工艺及应用2022-3-817常规的光催化氧化工艺存在两点不足：常规的光催化氧化工艺存在两点不足：（1）“阴影效应阴影效应” 这是指在固定床或流化床的运行中，光催化氧化剂颗粒（通常是二氧化钛）会遮挡光线的传播而缩短辐射距离，进而导致光催化降解效率的降低。（2）处理过程的能耗大能耗大 辐射光强度是决定降解效果的关键因素。为了克服“阴影效应”，保证处理效果，辐射光源须达到一定的强度，这就会增加处理过程的能量消耗。2022-3-818

6、2.3活性炭吸附技术活性炭吸附技术吸附：当流体与多孔固体接触时， 流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄的现象。分为：物理吸附和化学吸附吸附剂：活性炭、磺化煤、分子筛活性炭、磺化煤、分子筛 活性炭的性质与其吸附作用2022-3-819特点：比表面积大， 吸附量大，抗酸耐碱，化学和热稳定性高，解吸容易。 作用：常用于溶剂回收，溶液脱色、除臭、净制等，痕量有机物的去除。 活性炭的性质与其吸附作用2022-3-820由木屑、兽骨、兽血或煤屑等原料高温（800）碳化而成的多孔网状结构；种类：粉末活性炭、颗粒活性炭、锦纶活性炭 活性炭的性质与其吸附作用2022-3-821微孔：直径小于2nm中孔：

7、直径在2100nm大孔：100nm10000nm活性炭表面积毡活性炭活性炭表面积毡活性炭总面积的总面积的95%95%，小微孔特别发达，小微孔特别发达决定吸决定吸附能力附能力起通道和起通道和吸附作用吸附作用 活性炭的孔结构活性炭的组成： C：70%95%，不完全碳化，或与化学键结合 灰分：对活性炭吸附溶液中的某些电解质和非电解质有催化作用 H和O：与C化学键结合，氧化物使活性炭具有选择吸附性 活性炭的表面化学性质2022-3-823吸附机理的平面表示：吸附机理的平面表示：类似吸收过程的双膜模型类似吸收过程的双膜模型外扩散外扩散 内扩散内扩散 吸附剂表面吸附剂表面cb q 吸附剂内吸附剂内cs q

8、s 气气( (液液) )膜膜c* q*吸附平衡：当溶液中吸附质的浓度和吸附剂单位吸附量不再发生变化时，吸附达到动态平衡。平衡浓度：溶液中达到平衡时吸附质的浓度。 2.3.2 吸附等温线2022-3-825 活性炭吸附的主要影响因素 (1) 活性炭的性质 孔的大小、比表面 积，微孔分布 (2) 吸附质的性质 溶解度、吸附质的浓度 (3) 水的性质 pH、溶液温度吸附吸附剂剂吸附吸附质质 固定床 移动床2.3.4 吸附方式吸附方式G定义：恢复吸附剂的吸附功能 2.3.5 吸附剂的再生吸附剂的再生（3）外扩散）外扩散（2）内扩散）内扩散（1）脱附）脱附2022-3-828种种 类类处处 理理 温温

9、度度主主 要要 条条 件件加热加热再生再生加热脱附加热脱附高温加热再生高温加热再生（炭化再生）（炭化再生）100200750950（400500 ）水蒸气、惰性气体水蒸气、惰性气体水蒸气、燃烧气体、水蒸气、燃烧气体、CO2药剂药剂再生再生无机药剂无机药剂有机药剂（萃取）有机药剂（萃取）常温常温80常温常温80HCl、H2SO4、NaOH、氧化剂、氧化剂有机溶剂（笨、丙酮有机溶剂（笨、丙酮、甲醇等）、甲醇等）生物再生生物再生温式氧化分解温式氧化分解电解氧化电解氧化常温常温180220 、加压、加压常温常温好气菌、厌气菌好气菌、厌气菌O2、空气、氧化剂、空气、氧化剂O2吸附剂再生方法吸附剂再生方法

10、 加热再生法加热再生法低温再生法低温再生法：适用于吸附浓度较高的简单低分子量适用于吸附浓度较高的简单低分子量的碳氢化合物和芳香族有机物的活性炭再生，的碳氢化合物和芳香族有机物的活性炭再生，200200水蒸气再生，直接在塔内进行，被脱附的有机物水蒸气再生，直接在塔内进行，被脱附的有机物可回收利用可回收利用高温再生法高温再生法：水处理粒状炭再生水处理粒状炭再生 脱水：活性炭和输送液分离脱水：活性炭和输送液分离 干燥：干燥：100150 ,活性炭细孔中的水分蒸发，活性炭细孔中的水分蒸发，低沸点有机物挥发出来低沸点有机物挥发出来 炭化：炭化： 300700 ，高沸点有机物一部分，高沸点有机物一部分挥发

11、，一部分碳化，留在活性炭细孔内挥发，一部分碳化，留在活性炭细孔内 活化：活化： 7001000 ，重新造孔，重新造孔 冷却：急剧冷却，防止氧化冷却：急剧冷却，防止氧化吸附法在水处理中的应用吸附法在水处理中的应用吸附法用于水处理的优点吸附法用于水处理的优点优点优点应用范围广应用范围广可重复使用可重复使用处理程度高处理程度高回收有用物质回收有用物质活性炭吸附在水处理的应用活性炭吸附在水处理的应用活性炭吸附在水活性炭吸附在水处理中的应用处理中的应用处理含汞废水处理含汞废水微污染水源净化微污染水源净化城市污水和有机工城市污水和有机工业废水的深度处理业废水的深度处理（2）活性炭吸附在水处理中的应用）活性

12、炭吸附在水处理中的应用v 微污染水源净化微污染水源净化v城市污水及有机工业废水深度处理城市污水及有机工业废水深度处理v 含汞废水含汞废水反应池反应池沉淀沉淀炭吸附炭吸附1#含汞含汞废水废水炭吸附池炭吸附池2#排放排放HgS，HgOCa(OH)2，Na2S, FeSO4搅拌用压缩空气搅拌用压缩空气2.4电化学处理技术电化学处理技术电化学主要是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。电解 精炼和冶炼有色金属和稀有金属；生产不同类 型的化学电源 电化学2022-3-833 1、两类导体 电子导体、离子导体 2、电极正，负；阴、阳 3、电子迁移 阴离子迁向阳极阳离子迁向阴极 4、化学

13、反应阴极还原反应阳极氧化反应电化学还原电化学氧化电吸附电凝聚电渗析 电化学水处理技术电絮凝原理：把金属电极（铝或铁）置于被处理水中，然后通以直流电，此时金属阳极发生电化学反应，溶出Al3+或Fe3+等离子在水中水解而发生混凝或絮凝作用。电絮凝的原理与方法2022-3-836电絮凝的主要反应：Al3e-Al3+在碱性条件下：Al3+ + 3OH-Al(OH)3在酸性条件下：Al3+ +H2O（AlOH)2+ + H+ （AlOH)2+ +H2OAl(OH)2+ + H+ 铝为阳极2022-3-837溶液电导率：电解率低，加电解质，极化和钝化，Cl-会消除CO3-、SO42-对电絮凝的不利影响。水

14、中离子：Cl-， CO3-、SO42-水温的影响：230，铝的电流效率增长迅速，60 电流效率下降水的流动状态的影响碳酸根和硫酸根导致钙镁离碳酸根和硫酸根导致钙镁离子在阴极表面沉积，形成一子在阴极表面沉积，形成一层不导电的化合物，电流效层不导电的化合物，电流效率下降率下降原因：水温升高，铝氧化膜破坏原因：水温升高，铝氧化膜破坏，化学作用速度增加，化学作用速度增加 电絮凝过程的溶液物理化学要素电极的钝化及消除电极的钝化及消除 钝化和极化的原因：钝化和极化的原因： 在金属表面形成了金属氧化物在金属表面形成了金属氧化物 水中含有水中含有Ca2+，Mg2+ Ca2+HCO3-CaCO3+H2O Mg2

15、+ OH- Mg(OH)2+H2O 氧化物薄膜（氧化物薄膜（Al2O3），碳酸盐析出），碳酸盐析出消除钝化的方法消除钝化的方法：投加：投加Cl-或定时倒换电流极性或定时倒换电流极性阴离子的作用：阴离子的作用：Cl-Br-I-F-ClO-OH- 电絮凝反应器的设计：电絮凝反应器的设计： 电极材料和形式电极材料和形式 电路连接电路连接 液路连接液路连接 电流密度电流密度 极间距极间距 外加电压外加电压 运行方式：间歇和连续运行方式：间歇和连续电絮凝工艺电絮凝工艺设计设计电絮凝工艺设计电絮凝工艺设计(常用电极为铁和铝常用电极为铁和铝(对于饮用水处理，采用铝作为阳极对于饮用水处理，采用铝作为阳极(对于

16、废水处理，采用铁电极对于废水处理，采用铁电极(当水中钙镁离子含量较高时，宜采用不锈钢作为阴极当水中钙镁离子含量较高时，宜采用不锈钢作为阴极电极材料电极材料+正极正极-负极负极(a)单极式单极式(b)复极式复极式+正极正极-负极负极电絮凝反应器：单极式和复极式电絮凝反应器：单极式和复极式. .电极连接方式电极连接方式特点特点单极式单极式复极式复极式电极两面的极性电极两面的极性相同相同不同不同槽内电极槽内电极并联并联串联串联电流电流大大小小槽压槽压低低高高对直流电源的要对直流电源的要求求低压，大电流，低压，大电流，费用高费用高高压，小电流，高压，小电流，较经济较经济单元反应器电压单元反应器电压降降

17、较大较大极小极小占地占地大大小，设备紧凑小，设备紧凑电流分布电流分布不均匀不均匀较均匀较均匀构造构造简单简单较复杂较复杂根据原水通过电絮凝反应器的方式，可分为串联和并联两种液路连接根据原水通过电絮凝反应器的方式，可分为串联和并联两种液路连接方式。方式。液路连接方式液路连接方式（a）并联式）并联式（b）串联式）串联式电絮凝与化学絮凝的比较电絮凝与化学絮凝的比较电絮凝电絮凝化学絮凝化学絮凝设备紧凑、操作简单，自动化设备紧凑、操作简单，自动化电絮凝对水的电絮凝对水的pH起中和作用起中和作用不出现再稳定现象，不出现再稳定现象，金属离子用量为化学絮凝的金属离子用量为化学絮凝的1/3出水阴离子不会增加出水

18、阴离子不会增加金属离子水解导致溶液金属离子水解导致溶液pH降低降低存在再稳定现象存在再稳定现象药剂用量大（低温、低浊度）药剂用量大（低温、低浊度）出水阴离子增加出水阴离子增加电絮凝在水处理中的应用电絮凝在水处理中的应用饮用水处理中的应用饮用水处理中的应用水的澄清和脱色水的澄清和脱色除去水中的藻和细菌除去水中的藻和细菌除氟除氟除砷除砷除铁除铁除硝酸盐除硝酸盐废水处理中的应用废水处理中的应用处理染料废水处理染料废水处理重金属废水处理重金属废水除磷除磷餐饮废水及除油餐饮废水及除油水的澄清和脱色水的澄清和脱色澄清最佳澄清最佳pH47，温度升，效果好，温度升，效果好脱色最佳脱色最佳pH3.57.2，铝盐

19、消耗量少，铝盐消耗量少去除水中的藻类和细菌：去除水中的藻类和细菌：除藻和藻毒素，有除藻和藻毒素，有Cl-，可消毒，可消毒除砷：除砷：混凝沉淀、离子交换吸附和反渗透混凝沉淀、离子交换吸附和反渗透 电絮凝法：电絮凝法：Fe电极，电极，99%（1）电絮凝在引用水中的应用）电絮凝在引用水中的应用除氟：除氟：混凝沉淀、吸附过滤、电絮凝、电渗析和混凝沉淀、吸附过滤、电絮凝、电渗析和RO电絮凝：适于小水量，构造简单、费用低、占地面积小、携电絮凝：适于小水量，构造简单、费用低、占地面积小、携带方便带方便机理：静电吸附和离子交换吸附机理：静电吸附和离子交换吸附影响因素：影响因素：pH、含氟量、水温、接触时间、水

20、流速度、含氟量、水温、接触时间、水流速度、其他阴离子等其他阴离子等pH57.6，有利于，有利于形成配位化合物形成配位化合物除铁：除铁：共价键化学吸附、静电吸附、离子交换吸共价键化学吸附、静电吸附、离子交换吸附等附等除除NO3-： 2Al+3H2O+3NO3- 2Al2+3NO2-+ 6OH- 10Al+18H2O+6NO3- 10Al2+3N2 +36OH- （2）电絮凝在废水中的处理）电絮凝在废水中的处理 可溶性电极：可溶性电极：Al和和Fe Fe絮凝的机理：絮凝的机理： Fe絮凝机理絮凝机理 去除水中的污染物：去除水中的污染物：络合和静电作用，形成络合络合和静电作用，形成络合物物电絮凝处理

21、染料废水电絮凝处理染料废水燃料废水处理方法燃料废水处理方法：混凝、吸附和化学氧化：混凝、吸附和化学氧化电絮凝处理染料废水机理：电絮凝处理染料废水机理：氧化和吸附，新生态氧化和吸附，新生态Al(OH)3比表面积大，吸附性能比表面积大，吸附性能强，强，H2气浮分离絮体气浮分离絮体氧化和还原，氧化和还原， Fe2+还原性强，还原性强，OH或新生态或新生态Cl 铝电极絮凝铝电极絮凝：pH1.6，阳极形成AlPO4或羟基磷酸盐Al2(OH)(PO4)3，Al3+(Fe3+）水解缩聚的絮体对磷的吸附作用除磷 餐饮废水及含油废水：餐饮废水：电流2.5电磁处理技术电磁处理技术原理：在一定磁感强度和电场强度下通

22、过改变水垢的结晶类型，生成松散泥渣而被水流带走。具有阻垢和防腐的作用，杀菌。 电絮凝过程的溶液物理化学要素2022-3-856磁力分离：用磁铁将水中强磁性物质吸出。钢铁工业废水处理：磁性悬浮物废水含油废水处理：不含磁性物质的金属废水城市污水和饮用水处理：不含金属的有机废水 2.5.3 高梯度磁分离技术2022-3-857几种常见的消毒方法几种常见的消毒方法消毒消毒加氯消毒加氯消毒臭氧消毒臭氧消毒紫外线消毒紫外线消毒过醋酸过醋酸(PAA)电子束电子束照射照射优点：无需化学药品，无有害的副产物，接触时间短，使比较大范围的病原体失活，能穿透固体物含量高的污水。缺点：安全性差（X光），无应用实例，固定

23、投资和运行维护费用高，处理流量低，前处理复杂。有限的实验证明PAA为有效的消毒剂，但需进一步实验。PAA极不稳定，易分解。需在现场配置。优点：氧化性强，能失活优点：氧化性强，能失活大部分细菌和病毒，大部分细菌和病毒，无有害的副产物产生无有害的副产物产生，增加污水中氧含量，增加污水中氧含量，增强污水的絮凝性，增强污水的絮凝性，有助于去除铁、锰，有助于去除铁、锰，能除臭除味，接触，能除臭除味，接触时间短。时间短。缺点：比传统的加氯消毒缺点：比传统的加氯消毒贵，产生有腐蚀性的贵，产生有腐蚀性的气体（气体（NO, HNO3），极不稳定，必须在，极不稳定，必须在现场制备并现制备现现场制备并现制备现使用，无应用实例。使用，无应用实例。2.6消毒技术消毒技术 氯气是普遍使用的氧化剂，用于给水消毒和废水氧化 。液氯消毒原理：Cl2+H2O HOCl+HCl HOCl H+OCl-主要通过HOCl、OCl-起作用 氯和次氯酸盐消毒2022-3-859加氯量和加氯点：混凝前加氯量：12mg/L经混凝、沉淀：1.52.5mg/L加氯量分为两部分：需氯量、余氯余氯：自由性余氯、化合性余氯自由性余氯：Cl2、