第十一章污水的化学处理

1、第十一章第十一章 污水的化学处理污水的化学处理掌握化学混凝法、中和法、化学沉淀法、化学掌握化学混凝法、中和法、化学沉淀法、化学氧化还原法的基本原理，了解这几种方法在实氧化还原法的基本原理，了解这几种方法在实际废水处理工程中的应用。际废水处理工程中的应用。本章课程学习要求本章课程学习要求第十一章第十一章 污水的化学处理污水的化学处理学习重点、难点学习重点、难点 重点重点 1、几种化学处理法的基本原理。、几种化学处理法的基本原理。 2、化学处理法的应用。、化学处理法的应用。 难点难点 1、化学混凝法的工艺过程和设备。、化学混凝法的工艺过程和设备。 2、废水的高级氧化技术、废水的高级氧化技术第十二章

2、第十二章 污水的化学处理污水的化学处理利用化学反应的作用以去除水中的杂质。利用化学反应的作用以去除水中的杂质。主要去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物。主要去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物。常用的化学处理方法有化学混凝法、中和法、常用的化学处理方法有化学混凝法、中和法、化学沉淀法、氧化还原法。化学沉淀法、氧化还原法。第十一章第十一章 污水的化学处理污水的化学处理化学混凝处理的对象主要是水中的微小悬浮物和化学混凝处理的对象主要是水中的微小悬浮物和胶体杂质。胶体杂质。第一节第一节 化学混凝法化学混凝法一、混凝原理一、混凝原理1. 胶体的稳定性胶体的稳定性胶体胶体稳定稳定存在存在于水于水中的中的原因

3、原因 水化作用水化作用受水分子热运动的撞击，使微粒在水中作受水分子热运动的撞击，使微粒在水中作不规则的运动，即不规则的运动，即“布朗运动布朗运动”带相同电荷的胶粒产生静电斥力。带相同电荷的胶粒产生静电斥力。第一节第一节 化学混凝法化学混凝法2、胶胶体体的的双双电电层层结结构构第一节第一节 化学混凝法化学混凝法 脱稳：胶体因电位降低或消除，从而失去稳定性的过程。 凝聚：脱稳的胶粒相互聚集为较大颗粒的过程。 絮凝：未经脱稳胶体也可聚结成大颗粒的现象。3. 混凝法原理混凝法原理(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吸附层混凝剂提供大量正离子会涌入胶体扩散层甚至

4、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, 称为等电状态。此时胶体间斥称为等电状态。此时胶体间斥力消失力消失, 胶粒最易发生聚结。胶粒最易发生聚结。dianli.swf第一节第一节 化学混凝法化学混凝法(3) 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过程。由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程。(2) 电中和机理电中和机理 胶体表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号胶体表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，这种吸附作用中和了电位离子电荷的部位有强烈的吸附作用，这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减

5、少了静电斥力，降低了所带电荷，减少了静电斥力，降低了电位，使胶体的脱稳和凝电位，使胶体的脱稳和凝聚作用易于发生。聚作用易于发生。第一节第一节 化学混凝法化学混凝法(4) 网捕作用网捕作用 沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。使胶体粘结。第一节第一节 化学混凝法化学混凝法 以铝盐为例，说明其作用机理。以铝盐为例，说明其作用机理。 当当Al2(SO4)3配制为配制为1020%溶液使用时，溶液使用时，pH4，发，发生下列离解反应：生下列离解反应：243342SO3Al2)SO(Al 当其投加到水中后，发生如下水解反应

6、，水的当其投加到水中后，发生如下水解反应，水的pH也随之改变：也随之改变： HAl(OH)OHAln3n23nn式中式中n=16，特别当，特别当n=3时，水中产生中性的结晶胶体，对应时，水中产生中性的结晶胶体，对应pH为为58。 第一节第一节 化学混凝法化学混凝法 同时，还在水解过程中产生许多聚合离子，这是由同时，还在水解过程中产生许多聚合离子，这是由于羟基架桥作用而产生。其最简单的形式是：于羟基架桥作用而产生。其最简单的形式是：O2HO)Al(HAlO)(HOHO)2Al(H244242252OH OH 在水解过程中会形成无数的其它聚合离子，如：在水解过程中会形成无数的其它聚合离子，如： 5

7、3413(OH)Al4177(OH)Al3187(OH)Al4208(OH)Al等，某些经研究认为存在可能性极大而受到重视。等，某些经研究认为存在可能性极大而受到重视。第一节第一节 化学混凝法化学混凝法 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Al3+ 。 当当pH45时，水中有时，水中有Al(OH)2+、Al(OH)2+及少量及少量Al(OH)3。 当当pH78时，水中主要是时，水中主要是Al(OH)3沉淀物。沉淀物。 但在某一特定但在某一特定pH时，水解产物还有许多复杂的高聚物和时，水解产物还有许多复杂的高聚物和络合物同时共存。络合物同时共存。第一节第

8、一节 化学混凝法化学混凝法 从上述反应可以看出，三价铝盐发挥混凝作用的是各种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。形态的水解聚合物。上述三种作用可能是同时产生，在不同条件下，某种作用可上述三种作用可能是同时产生，在不同条件下，某种作用可能是混凝过程的主要因素。能是混凝过程的主要因素。 第一节第一节 化学混凝法化学混凝法 （1）低聚合度高电荷的多核络离子，）低聚合度高电荷的多核络离子， 对水中胶体杂质对水中胶体杂质起到压缩双电层及电中和作用，使胶粒脱稳凝聚。起到压缩双电层及电中和作用，使胶粒脱稳凝聚。 （2）高聚合低电荷无机高分子及凝胶状化合物，在胶）高聚合低电荷无机

9、高分子及凝胶状化合物，在胶体杂质微粒之间粘结架桥，使它们发生絮凝。体杂质微粒之间粘结架桥，使它们发生絮凝。 （3）铝盐水解成难溶的氢氧化物）铝盐水解成难溶的氢氧化物 时，生成微小的沉淀，时，生成微小的沉淀，通过网捕、卷扫作用去除水中的胶体杂质。通过网捕、卷扫作用去除水中的胶体杂质。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第一节第一节 化学混凝法化学混凝法2. 助凝剂助凝剂(1) 无机盐类混凝剂无机盐类混凝剂铁盐和铝盐如铁盐和铝盐如PAC、PFS(2) 有机高分子混凝剂有机高分子混凝剂如

10、如PAM。（1） 调整剂调整剂（2）絮体结构的改良剂）絮体结构的改良剂（3）氧化剂）氧化剂第一节第一节 化学混凝法化学混凝法三、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. pH3. 混凝剂的种类和投加量混凝剂的种类和投加量4. 水力条件水力条件第一节第一节 化学混凝法化学混凝法 （1）混凝剂的投加方式 干法投加 湿法投加五、五、 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四、化学混凝处理工艺过程四、化学混凝处理工艺过程 水处理中，常规的混凝处理工艺过程为（混合、反应、分水处理中，常规的混凝处理工艺过程为（混合、反应、分离）：离）：

11、废水废水混合混合反应反应沉降（气浮）沉降（气浮）处理出水处理出水第一节第一节 化学混凝法化学混凝法溶液池甲定量控制设备投药控制设备混合设备搅拌水药剂溶液池乙溶解池搅拌 搅拌水水药剂的溶解与投加过程药剂的溶解与投加过程第一节第一节 化学混凝法化学混凝法(2) 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。第一节第一节 化学混凝法化学混凝法 溶

12、液池的容积可按下式计算：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处理的水量，处理的水量，m3/h; A混凝剂的最大投加量，混凝剂的最大投加量，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。第一节第一节 化学混凝法化学混凝法(2) 混凝剂溶液的投加混凝剂溶液的投加计量计量设备设备转子流转子流量计量计电磁流电磁流量计量计投加投加方式方式泵前重泵前重力投加力投加水射器水射器投加投加第一节第一节 化

13、学混凝法化学混凝法2. 混合设备混合设备(1) 水泵混合水泵混合(2) 隔板混合隔板混合(3) 机械混合机械混合第一节第一节 化学混凝法化学混凝法3. 反应设备反应设备(1) 隔板反应池隔板反应池 利用水流断面上利用水流断面上流速分布不均所造成流速分布不均所造成的速度梯度，促进颗的速度梯度，促进颗粒相互碰撞进行絮凝。粒相互碰撞进行絮凝。 为避免结成的絮为避免结成的絮凝体被打碎，隔板中凝体被打碎，隔板中的流速应逐渐减小。的流速应逐渐减小。第一节第一节 化学混凝法化学混凝法(2) 机机械械反反应应池池第一节第一节 化学混凝法化学混凝法六、六、 澄清池澄清池第一节第一节 化学混凝法化学混凝法适用于处

14、理适用于处理酸含量小于酸含量小于3%3%5%5%的含酸废水的含酸废水碱含量小于碱含量小于1%1%3%3%的含碱废水的含碱废水 1 1、碱性废水（废渣）中和法、碱性废水（废渣）中和法 电石渣锅炉灰一、酸性污水的中和处理一、酸性污水的中和处理2、投药中和法、投药中和法 常用药剂是石灰，石灰石，白云石等，有时也采常用药剂是石灰，石灰石，白云石等，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

15、。 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。3、过滤中和法、过滤中和法适用于含酸浓度不大于适用于含酸浓度不大于2 23mg/L3mg/L，并且与酸性污水，并且与酸性污水中和后形成的盐易溶于水的酸性污水。中和后形成的盐易溶于水的酸性污水。滤料：白云石石灰石大理石滤料：白云石石灰石大理石滤池：普通中和滤池，升流式中和滤池滤池：普通中和滤池，升流式中和滤池 滚筒中和滚筒中和滤池滤池1 1、废酸物质中和法、废酸物质中和法如用烟道气中和印染废水。常用喷淋塔。如用烟道气中和印染废水。常用喷淋塔。2 2、药剂中和法

16、、药剂中和法常用药剂：硫酸、盐酸、硝酸。常用药剂：硫酸、盐酸、硝酸。二、碱性废水的中和处理二、碱性废水的中和处理 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或氢氧化物形式从溶液中离子以它的一种难溶的盐或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F-、As5+

17、、SO42-、PO43-。 一、基本原理一、基本原理 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Ksp)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。 1、氢氧化物沉淀法、氢氧化物沉淀法 2、硫化物沉淀法、硫化物沉淀法 3、其它化学沉淀法、其它化学沉淀法 1碳酸盐沉淀法 2铬酸盐沉淀法 3卤化物沉淀法 4铁氧体沉淀法二、分类

18、二、分类废水中呈溶解状态的无机物和有机物，通过废水中呈溶解状态的无机物和有机物，通过化学反应被氧化或还原为微毒、无毒的物质，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形态，从而达到或者转化成容易与水分离的形态，从而达到处理的目的处理的目的。 1、常用氧化剂 活泼非金属中性离子。 含氧酸根阴离子以及高价金属离子。 电解槽的阳极。 主要去除废水中的CN- 、S2- 、Fe2、Mn2+等。一、化学氧化法一、化学氧化法 2、空气氧化法 （1）原理）原理:把空气鼓入废水中，利用空气中的氧气氧化废水中的污染物。 （2）应用）应用 地下水除铁、除锰。 除铁 Fe2+8HCO3-+O2+2H2O4Fe(OH)3+8CO2 除锰 （以MnO2为催化剂） 氧化 ：Mn2+O2MnO2(s) 吸附: Mn2+ MnO2(s) Mn2+ .MnO2(s) 氧化: Mn2+ .MnO2(s) +O22MnO2(s)慢很慢快 工业废水脱硫。3 3、氯氧化法、氯氧化法常用的含氯药剂有液氯、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯等。4 4、臭氧氧化法、臭氧氧化法O3是一种具有特殊气味的淡紫色气体，具有很强的氧化性。当用于废水处理时主要作用：去除有机物；消毒杀菌脱色、除