第3章__污水的化学处理

1、爱情连连看爱情连连看 污水的化学处理是利用化学反应的作用以去除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。水中的杂质。 处理对象主要是污水中无机的或有机的处理对象主要是污水中无机的或有机的(难于生难于生物降解的物降解的)溶解物质或胶体物质。溶解物质或胶体物质。 常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化学沉淀法和氧化还原法。学沉淀法和氧化还原法。一、混凝原理一、混凝原理 化学混凝化学混凝处理的对象主处理的对象主要是水中的微要是水中的微小悬浮物和胶小悬浮物和胶体杂质。体杂质。1. 胶体的稳定性胶体的稳定性胶体所胶体所受影响受影响 由于上述的胶体带电现

2、象，带相同电由于上述的胶体带电现象，带相同电荷的胶粒产生静电斥力，而且荷的胶粒产生静电斥力，而且电位越高，电位越高，胶粒间的静电斥力越大胶粒间的静电斥力越大 受水分子热运动的撞击，使微粒在水受水分子热运动的撞击，使微粒在水中作不规则的运动，即中作不规则的运动，即“布朗运动布朗运动” 胶粒之间还存在着相互引力胶粒之间还存在着相互引力范范徳徳华引力华引力 胶体间的相互斥力不仅与胶体间的相互斥力不仅与电位有关，还与胶粒的电位有关，还与胶粒的间距有关，距离越近，斥力越大。而布朗运动的动能间距有关，距离越近，斥力越大。而布朗运动的动能不足以将两颗胶粒推进到使范不足以将两颗胶粒推进到使范徳徳华引力发挥作用

3、的距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。分散状态。 水化作用也使胶体不能相互聚结水化作用也使胶体不能相互聚结。2. 2. 混凝原理混凝原理(1) (1) 压缩双电层作用压缩双电层作用 混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至吸附层吸附层, , 使使电位降低。当电位降低。当电位为零时电位为零时, , 称为等电称为等电状态。此时胶体间斥力消失状态。此时胶体间斥力消失, , 胶粒最易发生聚结。胶粒最易发生聚结。 实际上，实际上，电位电位只要降至某一程度而使胶粒电位电位只要降至某

4、一程度而使胶粒间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就开始产生明显的聚结，这时的开始产生明显的聚结，这时的电位称为临界电位。电位称为临界电位。 胶粒因胶粒因电位电位降低或消除以至失去稳定性的电位电位降低或消除以至失去稳定性的过程，称为胶体脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为过程，称为胶体脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。凝聚。(2) 吸附架桥作用吸附架桥作用 由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程。过程。(3) 网捕作用网捕作用 沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的沉淀物在自身沉降过程中，能集卷

5、、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。胶体等微粒，使胶体粘结。以硫酸铝为例讨论混凝过程以硫酸铝为例讨论混凝过程 硫酸铝硫酸铝Al2(SO4)318H2O溶于水后，离解出溶于水后，离解出Al3+，并结合有并结合有6个配位水分子，成为水合铝离子个配位水分子，成为水合铝离子Al(H2O)63+。 水合铝离子进一步水解，形成单羟基单核络合水合铝离子进一步水解，形成单羟基单核络合物：物：OHO)Al(OH)(HOHO)Al(H32522362 单羟基单核络合物又进一步水解：单羟基单核络合物又进一步水解：OHO)(HAl(OH)OHO)Al(OH)(H34222252OHO)(HAl(OH)OHO)(HAl

6、(OH)33232422 上述反应中，降低水中上述反应中，降低水中H+(或或H3O+)浓度或提高浓度或提高pH，使反应趋向右方，水合羟基络合物的电荷逐渐，使反应趋向右方，水合羟基络合物的电荷逐渐降低，最终生成中性氢氧化铝难溶沉淀物。降低，最终生成中性氢氧化铝难溶沉淀物。 当当pH4时，水解受到抑制，水中存在的主要是时，水解受到抑制，水中存在的主要是Al(H2O)33+ 。 当当pH45时，水中有时，水中有Al(OH)(H2O)52+、Al(OH)2(H2O)4+及少量及少量Al(OH)3(H2O)3。 当当pH78时，水中主要是时，水中主要是Al(OH)3(H2O)3沉淀沉淀物。物。 但在某一

7、特定但在某一特定pH时，水解产物还有许多复杂的时，水解产物还有许多复杂的高聚物和络合物同时共存。高聚物和络合物同时共存。 因为初步水解产物中的羟基因为初步水解产物中的羟基OH-具有桥键性质。具有桥键性质。 在由在由Al(H2O)63+转向转向Al(OH)3(H2O)3的中间过程的中间过程中，羟基可将单核络合物通过桥键缩聚成多核络合物：中，羟基可将单核络合物通过桥键缩聚成多核络合物：OHO)Al(HOHO)Al(HO)Al(OH)(HO)Al(H255252252362或或OHO)Al(OH)(HO)Al(OH)(HO)Al(H25102252362 两个单羟基络合物通过羟基桥联可缩合成双羟基两

8、个单羟基络合物通过羟基桥联可缩合成双羟基双核络合物：双核络合物：O2HO)(H(OH)AlO)2Al(OH)(H248222232 从上述反应可以看出，三价铝盐发挥混凝作用的从上述反应可以看出，三价铝盐发挥混凝作用的是各种形态的水解聚合物。是各种形态的水解聚合物。 带有正电的水解聚合物，同时起到压缩双电层的带有正电的水解聚合物，同时起到压缩双电层的脱稳和吸附架桥的作用。脱稳和吸附架桥的作用。 为使硫酸铝达到优异的混凝效果，应尽量使胶体为使硫酸铝达到优异的混凝效果，应尽量使胶体脱稳和吸附架桥作用都得到充分发挥。脱稳和吸附架桥作用都得到充分发挥。 当混凝剂投放水中后，应立即进行剧烈搅拌，使当混凝剂

9、投放水中后，应立即进行剧烈搅拌，使带电聚合物迅速均匀地与全部胶体杂质接触，使胶体带电聚合物迅速均匀地与全部胶体杂质接触，使胶体脱稳，随后，脱稳胶体在相互凝聚的同时，靠聚合度脱稳，随后，脱稳胶体在相互凝聚的同时，靠聚合度不断增大的高聚物的吸附架桥作用，形成大的絮凝体，不断增大的高聚物的吸附架桥作用，形成大的絮凝体，使混凝过程很好完成。使混凝过程很好完成。二、混凝剂和助凝剂二、混凝剂和助凝剂1. 混凝剂混凝剂要求要求混凝剂效果良好混凝剂效果良好对人体健康无害对人体健康无害价廉易得价廉易得使用方便使用方便2. 助凝剂助凝剂三、三、 影响混凝效果的主要因素影响混凝效果的主要因素1. 水温水温2. pH

10、3. 水中杂质的成分、性质和浓度水中杂质的成分、性质和浓度4. 水力条件水力条件(1) 无机盐类混凝剂无机盐类混凝剂铁盐和铝盐铁盐和铝盐(2) 高分子混凝剂高分子混凝剂有机和无机有机和无机四、四、 化学混凝的设备化学混凝的设备1. 混凝剂的配制和投加设备混凝剂的配制和投加设备(1) 混凝剂的溶液和配制混凝剂的溶液和配制混凝剂在溶解池中进行溶解混凝剂在溶解池中进行溶解:搅拌搅拌加速药加速药剂溶解剂溶解机械搅拌机械搅拌压缩空气搅拌压缩空气搅拌水泵搅拌水泵搅拌 药剂溶解完全后，将浓药液送入溶液池，用清药剂溶解完全后，将浓药液送入溶液池，用清水稀释到一定的浓度备用。水稀释到一定的浓度备用。 溶液池的容

11、积可按下式计算：溶液池的容积可按下式计算：cnAqcnAqW4171000100010024VV1 溶解池的容积：溶解池的容积：12)3 . 02 . 0(WW 式中式中: W1溶液池容积，溶液池容积，m3； qv处理地水量，处理地水量，m3/h; A混凝剂地最大投加量，混凝剂地最大投加量，mg/L; c溶液浓度，；溶液浓度，； n每天配置次数，一般为每天配置次数，一般为26次。次。(2) 混凝剂溶液的投加混凝剂溶液的投加计计量量设设备备转子转子流量流量计计电磁电磁流量流量计计投投加加方方式式泵前重泵前重力投加力投加水射器水射器投加投加2. 混合设备混合设备(1) 水泵混合水泵混合(2) 隔板

12、混合隔板混合(3) 机械混合机械混合3. 反应设备反应设备(1) 隔板反应池隔板反应池 利用水流断面利用水流断面上流速分布不均所上流速分布不均所造成的速度梯度，造成的速度梯度，促进颗粒相互碰撞促进颗粒相互碰撞进行絮凝。进行絮凝。 为避免结成的为避免结成的絮凝体被打碎，隔絮凝体被打碎，隔板中的流速应逐渐板中的流速应逐渐减小。减小。(2) 机械反应池机械反应池一、概述一、概述o中和处理的目的是利用酸、碱性物质调整废水的酸、碱度，使其呈中性或接近中性，达到下一步处理或外排的要求。中和法适用的废水处理范围o1、废水排入受纳水体前，其pH值指标超过排放标准；o2、工业废水排入城市下水道系统前，以免对管道

13、系统造成腐蚀。在排入前对工业废水进行中和，比之对工业废水与其他废水混合后的大量废水进行中和要经济的多；o3、中和法一般在废水进行化学处理或生物处理之前进行。对生物处理而言，需将处理系统的pH维持在6.58.5范围，以确保最佳的生物活力。酸碱废水分类：o强酸性废水 pH 10pH值调节与中和法的区别o中和的目的是将处理后的废水呈中性或接近中性。opH值调节的目的是将废水pH值调整至某一特定值（或范围）以便达到某种特殊要求。例如将pH值由中性或酸性调至碱性，称为碱化；如将pH值由中性或碱性调至酸性，称为酸化。二、酸性废水的中和处理二、酸性废水的中和处理o1、投药中和法o2、过滤中和法o3、酸碱废水

14、相互中和的方法一、一、 投加法投加法 常用药剂是石灰、电石渣、石灰石等，有时也采常用药剂是石灰、电石渣、石灰石等，有时也采用苛性钠和碳酸钠。用苛性钠和碳酸钠。 中和药剂的投加量，可按化学反应式进行估算。中和药剂的投加量，可按化学反应式进行估算。 石灰常使用熟石灰，配制成石灰乳液，浓度在石灰常使用熟石灰，配制成石灰乳液，浓度在10左右，反应在池中进行。左右，反应在池中进行。 石灰量多时，可用生石灰。石灰量多时，可用生石灰。 为了防止产生沉淀，石灰乳槽均装有搅拌设备。为了防止产生沉淀，石灰乳槽均装有搅拌设备。二、过滤法二、过滤法 石灰石或白云石作中和剂时常呈粗粒状，可作石灰石或白云石作中和剂时常呈

15、粗粒状，可作滤料，故用过滤法。滤料，故用过滤法。 用易溶的化学药剂用易溶的化学药剂(可称沉淀剂可称沉淀剂)使溶液中某种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。化学沉淀法。 废水处理中，常用化学沉淀法去除废水中的有废水处理中，常用化学沉淀法去除废水中的有害离子，阳离子如害离子，阳离子如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+，阴离子如，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难溶盐和难溶

16、氢氧化物在溶液中的离子的浓度之积之积(称溶度积称溶度积Ks)是常数，当能结合成难溶盐的两是常数，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。就与水分离。二、化学沉淀法分类二、化学沉淀法分类o氢氧化物沉淀法o硫化物沉淀法o碳酸盐沉淀法o铬酸盐沉淀法o卤化物沉淀法o铁氧体沉淀法等。沉渣处理o由于沉渣的组成、性质以及用途的不同，处理方式各异。若废水成分单纯而且浓度稳定，则沉渣可用作铁金氧磁体的原料。若废水成分复杂，则沉渣可供制耐腐蚀瓷器或

17、暂时堆置储存。一、基本原理o废水中呈溶解状态的无机物或有机物，通过化学反应被氧化或还原为微毒、无毒的物质，或者转化成容易与水分离的状态，从而达到处理目的的方法，称为氧化还原法。o简单无机物的化学氧化还原过程的实质是电子转移。失去电子的元素被氧化，是还原剂；得到电子的元素被还原，是氧化剂。在一个化学反应中，氧化和还原是同时发生的，某一元素失去电子，必定有另一元素得到电子。二、化学氧化法o1、空气氧化法o2、氯氧化法o3、臭氧氧化法o4、高锰酸盐的氧化法 o5、过氧化氢氧化法 o6、光氧化法三、处理中常用氧化剂oa、活泼非金属中性分子，如O2、O3、Cl2等；ob、带正电荷的离子，接受电子后还原成

18、带较低正电荷的离子，如MnO4-中的Mn7+变为Mn2+,Fe3+变为Fe2+等；oc、带正电荷的离子，接受电子后还原成负离子，如漂白粉的次氯酸根中的Cl+变成为Cl-；od、电解槽的阳极；oe、某些化学反应产生新生态原子（如氧原子）等。 四、选择氧化剂应考虑的因素 oa、对污染物有良好氧化还原作用；ob、反应生成物无害，不会产生二次污染；oc、价格合理，来源易得；od、常温下反应迅速；oe、反应所需的pH值合适，不太高也不太低；o f、操作简便。（1）氯氧化氯氧化法广泛用于污水处理中，如医院污水处理、工业废水处理。（2）空气氧化空气氧化法是利用空气中的氧气氧化污水中污染物的一种处理方法。（3）臭氧氧化（卧管式臭氧发生器）五、电解五、电解1、电解基本原理2、电解装置及特点3、电解法处理电镀废水实例电解基本原理o（1）电