第7章 氧化还原与消毒-13-14-02

1、第7章 氧化还原与消毒l7.1 概述概述l7.2 氯氧化与消毒氯氧化与消毒l7.3 臭氧氧化与消毒臭氧氧化与消毒l7.4 其它氧化与消毒方法其它氧化与消毒方法l7.5 高级氧化概述高级氧化概述7.1 概述l7.1.1 氧化剂和消毒方法氧化剂和消毒方法l7.1.2 化学氧化化学氧化l7.1.3 消毒与灭活消毒与灭活7.1.1 氧化剂和消毒方法l一、消毒定义一、消毒定义l二、消毒方法二、消毒方法l三、消毒机理三、消毒机理l四、常见的氧化剂四、常见的氧化剂l五、消毒的优缺点及工艺选择五、消毒的优缺点及工艺选择一、消毒定义l消毒过程消毒过程：氧化剂在水处理过程中可以与水中微生物如原生动物、浮游生物、藻

2、类、细菌、病毒等作用，使之灭活或强化去除的过程。l消毒：消毒：将水体中的病原微生物(pathogenic organisms)灭活，使之减少到可以接受的程度。二、消毒方法l化学药剂（氧化剂等）l物理法（热和光）l机械法（格网、膜）l辐射（射线、电子束）三、消毒机理l消毒主要有以下几个方面的作用：l（1） 破坏细胞壁；l（2） 改变细胞通透性；l（3） 改变微生物的DNA或RNA；l（4） 抑制酶的活性。四、常见的氧化剂l氯；l臭氧；l二氧化氯；l过氧化氢；l高锰酸盐；l高铁酸盐等。五、消毒的优缺点及工艺选择名名称称 优优 点点 缺缺 点点 使用条件使用条件液氯效果可靠，投配设备简单，投量准确，

3、价格便宜氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生生物有害，当污水含工业废水比例大时，氯化可能生成致癌物质适用于大、中型污水处理场臭氧消毒效率高并能有效降解水中残留有机物、色、味等；污水PH及温度对消毒影响很小，不产生难处理或生物积累性残余物投资大、成本高、投资管理较复杂适用出水水质好，排入水体的水质要求高的污水处理厂次氯酸钠用海水或浓盐水作为材料生产，可在污水厂现场生产并直接投配，使用方便，投量可以直接控制需要有次氯酸钠发生器和投配设备适用于中、小型污水处理厂紫外线是紫外线照射和氯化共同作用的物理化学方法，消毒效率高紫外线照射灯货源不足，电耗能量多适用于小型污水处理厂7.1.2 化学氧化l

4、 化学氧化的分类：按化学药剂在水处理过程中的投加点不同和产生的作用不同，分为预氧化、中间氧化和后氧化，如下图所示：化学氧化的作用l 化学预氧化化学预氧化对水中藻类、浮游生物、色度、臭、味、有机物、铁、锰等具有显著的去除作用，同时可破坏氯化消毒副产物的前驱物质。l 中间氧化中间氧化通常设在常规处理工艺的沉淀之后或过滤之后，作为水的深度处理手段，通过与颗粒活性炭（GAC）或生物活性炭（BAC）联用，利用活性炭的良好吸附性能和生物降解功能将氧化后的形成的可生化性较高的小分子有机物、有毒、有害中间产物及消毒副产物等进一步去除。l 后氧化后氧化是保证饮用水卫生安全的最后一道屏障，其主要目的是消毒，即灭活

5、水中致病微生物。水中消毒剂的类别l （1）氧化剂氧化剂：通过氧化作用破坏有机体内的物质而达到灭活微生物的作用；l （2）金、银等重金属离子金、银等重金属离子：重金属能够使微生物体内的蛋白质失去活性，例如铜离子能灭活藻类；l （3）一些物理方法一些物理方法：紫外线、超声波、辐射，还有加热法、冷冻法、机械过滤等；l （4）阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂：如季铵类和吡啶鎓。7.1.3 消毒与灭活l 液氯的优缺点：液氯的优缺点：l 优点优点：消毒效果好，成本较低，可在管网中保持一定余量；l 缺点缺点：氯与水中一些有机物作用产生对人体有害的副产物l 衡量消毒剂的消毒效果衡量消毒剂的消毒效果一般要确定所

6、使用的消毒剂对微生物的灭活速率，最终决定有效接触时间及投加量。消毒与灭活l （1）Chick定律式中 接触t时间后存活的微生物数量； 初始微生物数量； 速率常数， ； 接触时间，s；Wastson又提出了速率常数k与消毒剂浓度C的关系：式中 稀释系数； 与消毒剂浓度无关的速率常数。0ln(/)N Nkt0NNktnkk Cnk1T（2）CT值l 微生物在消毒过程中的灭活速率可用Gard方程表示：l 对上式从t0到tT积分得：l 令a=1/b和k/a=kb=n，使b的单位与CT完全一样得：l 上式可进一步简化为：1()dNkCNdta CT/011()k aNNa CT01nNCTNb0nNCT

7、Nb7.2 氯氧化与消毒l7.2.1 氯的性质l7.2.2 氯消毒过程l7.2.3 氯化消毒副产物（DBP）的形成及控制l7.2.4 加氯点l7.2.5 加氯设备、加氯间和氯库7.2.1 氯的性质l 氯气是一种黄色气体，密度为3.2 ，极易被压缩成琥珀色的液氯。l 氯气容易溶解于水，在20和98kPa时，溶解度为7160mg/L。l 氯溶解在水中很快发生的反应：l 起消毒作用的主要是HOCl。3/kg m22ClH OHOClHClHOClHOCl7.2.2 氯消毒过程（1）氯消毒机理）氯消毒机理l氯化作用（氯化作用（chlorination）常用作消毒的同义词。）常用作消毒的同义词。 易溶于

8、水中，在清水中，发生下列反应： Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl- HOCl H+ + OCl- lHOCl和OCl-的比例与水中温度和pH有关。pH高时，OCl-较多； pH9，OCl-接近100%； pH6，HOCl接近100%； pH=7.54, HOCl=OCl-不同pH值和水温时水中HOCL和OCl的比例关系图（2）折点加氯法加氯曲线加氯曲线水中无任何微生物、有机物等，加氯量余氯，如下图中的 水中有机物较少时，需氯量满足以后就是余氯，如下图中的折点加氯法H：峰点：峰点 B：折点：折点 OA段段：水中杂质把氯消耗光。 AH段段：氯与氨反应，有余氯存在，有一定消毒效果，但

9、余氯为化合性氯，其主要成分是一氯氨。 HB段段：仍然是化合性余氯，加氯量继续增加，氯氨被氧化成不起消毒作用的化合物，余氯反而减少。 BC段段：B点以后，出现自由性余氯。 加氯量超过折点需要量：折点氯化折点氯化 当原水游离氨0.5mg/L时加氯量控制在峰点前。7.2.3 氯化消毒副产物（DBP）的形成及控制l 水中消毒副产物在500种以上；l 三卤甲烷（THM）和卤乙酸（HAA）被认为是氯化消毒过程中形成的两大类主要副产物。l 危害：THM中的物质已被证明为致癌物质或可疑致癌物；HAA致癌风险更高。l 目前控制水中氯化消毒副产物的技术有三种：l （1）强化混凝l （2）粒状活性炭吸附l （3）膜

10、过滤7.2.4 加氯点l滤后加氯滤后加氯 l滤前加氯滤前加氯混凝剂投加时加氯，提高混凝效果。 l管网中途加氯管网中途加氯 一般设在加压泵站或水库泵站内7.2.5 加氯设备、加氯间和氯库l一般用氯气一般用氯气：有毒气体，在68气压下变成液氯； l使用时采用氯瓶使用时采用氯瓶。干燥氯气和液氯对钢瓶无腐蚀作用，但遇水或受潮则会严重腐蚀金属。因此，必须严格防止水和潮气进入氯瓶。l人工操作加氯设备人工操作加氯设备：加氯机（手动）、氯瓶和校核氯瓶重量的磅秤等；缺点缺点是：加氯量调节滞后，余氯不稳定。l自动加氯设备自动加氯设备：加氯机（自动）、氯瓶、自动检测和自动控制装置。优点优点：能随着流量、氯压等变化调

11、节加氯量。l正压加氯存在的问题正压加氯存在的问题：多处漏氯和加氯不稳定，严重影响余氯合格率，且设备腐蚀较快，经常跑氯。l普遍采用真空加氯机真空加氯机加氯设备、加氯间和氯库l 氯气气源间漏气有三处氯气气源间漏气有三处：（1）阀门泄漏；（2）氯气瓶针形阀慢性泄漏；（3）氯气瓶表体泄漏。l 解决的办法解决的办法：在氯气间设置氯气吸收装置。l 氯气吸收系统原理氯气吸收系统原理：将泄漏至厂房的氯气，用风机送入吸收系统，经化学物质吸收而转化为其它物质，避免氯气直接排入大气、污染环境。l 经常使用的吸收剂为碱性强、吸收率高的NaOH。l Na与氯气的反应式为：222NaOHClNaClONaClH O7.3

12、 臭氧氧化与消毒l7.3.1 臭氧的物理化学性质臭氧的物理化学性质 l7.3.2 臭氧氧化作用机理臭氧氧化作用机理l7.3.3 臭氧氧化有机物的特征臭氧氧化有机物的特征l7.3.4 臭氧预氧化对水处理效果的影响臭氧预氧化对水处理效果的影响l7.3.5 臭氧中间氧化臭氧中间氧化l7.3.6 臭氧消毒臭氧消毒l7.3.7 臭氧处理工艺系统臭氧处理工艺系统7.3.1 臭氧的物理化学性质l臭氧的分子式为O3，一般为无色的气体，具有特异的臭味，能够刺激口、鼻等器官的粘膜。l臭氧的氧化力较强，以氧化还原电位表示，在酸性条件下为E2.07V，在碱性条件下为E1.24V。臭氧的沸点为-112，融点为-19.3

13、。l臭氧溶于水，溶解度与水温呈反比关系。在常温条件下，溶解量约为20mgL。 l臭氧在水中自行分解为氧，自行分解的速度由水温和pH值所控制，高水温与高高水温与高pH值值能够促进分解。7.3.2 臭氧氧化作用机理l 1. 臭氧与无机物作用臭氧与无机物作用l 臭氧能氧化大部分无机物，例如在预臭氧化中，臭氧可有效地将水中溶解性铁、锰等无机离子转化为难溶解性氧化物，使其从水中沉淀出来。l 2. 臭氧与有机物作用机理臭氧与有机物作用机理l 作用途径有二：l （1）臭氧分子与有机污染物间的直接氧化作用；这是缓慢且有明显选择性的反应；l （2）臭氧被分解后产生羟基自由基，间接地与水中有机污染物作用，这一反应

14、速率快，且没有选择性。7.3.3 臭氧氧化有机物的特征l （1）能够为臭氧氧化的有机物有：蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸、链式不饱和化合物和氰化物等。在臭氧的作用下，不饱和化合物形成臭氧化物，臭氧化物水解，不饱和化合物即行开裂。此外，臭氧对CHO-、NH2-、SH-、OH-、NO-等官能团也有氧化作用。l （2）臭氧对有机物的氧化，难于达到形成CO2和H2O的完全无机化阶段，只能进行部分氧化，形成中间产物。 l （3）用臭氧对二级处理水进行氧化处理，形成的中间产物主要有：甲醛、丙酮酸、丙酮醛和乙酸。但是如臭氧足够，氧化还会继续进行下去，除乙酸外，其他物质都可能为臭氧所分解。臭氧氧化有机物的特征

15、l（4）污水用臭氧进行处理，BODCOD比值随反应时间延长而提高，说明污水的可生化性得到改善。 l（5）臭氧对二级处理水进行处理，COD去除率与pH值有关，pH值上升去除率也显著提高，在高pH值的条件下，臭氧自行分解进行非常显著，在其分解过程中生成活性很强的OH ，在OH的作用下，COD得到很高的去除率。7.3.4 臭氧预氧化对水处理效果的影响l 1. 除藻除味l 臭氧预氧化具有良好的除藻、杀菌、除臭作用，当臭氧投加量为2mg/L时，能使除藻效率提高1020。l 2. 控制氯化消毒副产物的作用l （1）臭氧预氧化对三卤甲烷（THM）的控制作用；l （2）臭氧预氧化对其他氯化消毒副产物的作用；l

16、 （3）氧化助凝作用；l （4）臭氧氧化副产物。7.3.5 臭氧中间氧化l 在常规净水工艺的沉后或滤后投加臭氧，可以氧化常规工艺难以去除的微量有机污染物微量有机污染物。l 但是臭氧不可能将三卤甲烷前驱物彻底氧化破坏，只是增加了可生化性，对水中已形成的三卤甲烷几乎没有作用，一般要经过吸附工艺去除。l 人们开发了臭氧生物活性炭联用技术臭氧生物活性炭联用技术。l 将臭氧化学氧化、活性炭物理化学吸附、生物氧臭氧化学氧化、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解化降解合为一体的除污染工艺。7.3.6 臭氧消毒l 1. 作用作用：既是氧化剂，又是消毒剂，在水中投入臭氧进行消毒或氧化通称臭氧化。l 2. 臭氧消毒的

17、特点臭氧消毒的特点：主要靠OH的作用，它的氧化作用极强（E03.06V）。但作为消毒剂，由于臭氧在水中不稳定，易散失，因此在O3消毒之后，往往需要投加少量的氯等以维持水中剩余消毒剂。l 3. 优点：消毒效果好，且剂量小、作用快，不会产生三卤甲烷等有害物质，也可改善水的口感和感观性能。l 4. 缺点：臭氧消毒生产设备复杂，投资较大，电耗也较高l 5. 饮用水的投加臭氧剂量一般为0.21.5mg/L。臭氧消毒l臭氧作为深度处理技术，臭氧对二级处理水进行以回用为目的的处理，其主要的任务是：l （1）去除污水中残存的有机物；l （2）脱除污水的着色；l （3）杀菌消毒。7.3.7 臭氧处理工艺系统l

18、臭氧处理工艺组成部分（1）臭氧发生系统；（2）接触反应系统；（3）尾气处理系统。l （1）臭氧发生系统）臭氧发生系统：包括气体的预处理、臭氧发生器、供电设备、电气控制及检测设备等。l （2）接触反应系统）接触反应系统：1）以纯氧或富氧空气为原料气的闭路系统；2）以空气或富氧空气为原料气的开路系统。闭路提高了原料气的含氧率，降低生产成本。l （3）尾气处理系统）尾气处理系统：活性炭吸收法、化学吸收法、催化氧化法和燃烧法。l 臭氧不能贮存，需现场边发生边使用臭氧处理工艺系统l 臭氧消毒的工艺流程见下图。臭氧在水中的溶解度仅10mgL，因此通入水中的臭氧往往不可能全部被利用，为了提高臭氧的利用率，接

19、触反应池最好建成水深为56m的深水池、或建成封闭的几格串联的接触池、设管式或板式微孔扩散器散布臭氧。 空压机干燥器臭氧发生器污水接触反应池消除臭氧出水7.4 其它氧化与消毒方法l7.4.1 氯氨消毒氯氨消毒l7.4.2 二氧化氯消毒二氧化氯消毒l7.4.3 次氯酸钠消毒次氯酸钠消毒l7.4.4 高锰酸盐氧化高锰酸盐氧化l7.4.5 紫外线消毒紫外线消毒7.4.1 氯氨消毒l 优点：优点：水中含有有机物和酚时，氯氨消毒不会产生氯臭和氯酚臭，同时可大大减小THMS的可能性；能保持水中余氯较久，适用于供水管网较长的情况。l 缺点：缺点：作用缓慢，杀菌能力比自由氯弱。单独使用的情况较少。l 人工投加氨

20、可以是液氨、硫酸氨或氯化氨。l 氯和氨的投加量视水质不同而有所不同。一般采用氯：氨3：16：1l 采用氯氨消毒时，一般先加氨，再加氯。7.4.2 二氧化氯消毒l 1. 二氧化氯的物理化学性质l 二氧化氯是一种绿色气体，沸点11，凝固点59，具有与氯一样的气味，比氯更刺激，毒性更大。易溶于水，是一种易于爆炸的气体。因其易于挥发、易爆炸等特性，所以不易贮存，应进行现场制备和使用。l 2. 二氧化氯氧化消毒的机理l ClO2既是消毒剂又是氧化能力很强的氧化剂， 对细菌的细胞具有较强的吸附和穿透能力，能有效地破坏细菌内含巯基的酶；消毒能力比氯强。l ClO2的投加量约为1.02.0 mg/L二氧化氯消

21、毒l 二氧化氯消毒的特点：二氧化氯消毒的特点：l （1）不会与水中有机物作用生成三卤甲烷,不会生成氯酚l （2）ClO2余量能在管网中保持很长的时间，即衰减速度比氯慢。l （3）ClO2不水解，消毒受pH影响较小。l （4）作为氧化剂，能去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质。l （5）ClO2本身和副产物亚氯酸根ClO2对人体血红细胞有损害。有报道认为还对人的神经系统及生殖系统有损害。因此，美国对水的剩余ClO2和ClO2-的总量规定不超过1.0mg/L。欧洲一些国家有自己的一些规定，但目前我国还没有规定。二氧化氯消毒l 二氧化氯的制备方法：二氧化氯的制备方法：l （1）亚氯酸钠和氯制取 l

22、 （2）酸与亚氯酸钠制取HClHOClOHCl2222ClH OHOClHCl222222HOClHClNaClOClONaClH O222222ClNaClOClONaCl22254452NaClOHClClONaClH O2242242105854NaClOH SOClONa SOH O7.4.3 次氯酸钠消毒l 次氯酸钠消毒通常用于小型水厂，因其易分解，常用次氯酸钠发生器现场制取，反应如下： NaCl + H2O - NaOCl + H2l 次氯酸钠也是强氧化剂和消毒剂，但消毒效果不如氯。l 次氯酸钠的消毒仍靠HOCl。反应如下： NaOCl + H2O - HOCl + NaOH7.4

23、.4 高锰酸盐氧化l 高锰酸盐主要有高锰酸钾、高锰酸钠和高锰酸钙等，其中高锰酸钾应用最为广泛。l 1. 高锰酸钾的物理化学性质高锰酸钾的物理化学性质l 化学式为 ，暗黑色菱柱状闪光晶体，易溶于水，其水溶液颜色呈紫红色，固体相对密度2.7，加热到200以上分解放出氧气。l 2. 高锰酸钾去除有机物的作用机理高锰酸钾去除有机物的作用机理l 作用复杂，有高锰酸钾与有机物间的直接作用；也有高锰酸钾在反应过程中形成的新生态水合二氧化锰对微量有机污染物的吸附与催化作用；同时还有高锰酸钾在反应过程中产生的介稳状态中间产物的氧化作用。4KMnO高锰酸盐氧化l 3. 高锰酸钾预氧化控制氯化消毒副产物及助凝作高锰

24、酸钾预氧化控制氯化消毒副产物及助凝作用用l 高锰酸钾预氧化能够破坏水中氯化消毒副产物前驱物质，从而降低氯化消毒副产物生产量；l 由于吸附作用等使高锰酸钾对多种地表水表现出不同程度的助凝作用；l 研究结果表明，高锰酸钾预氧化与生物活性炭组合可有效地强化对水中氨氮和有机物的去除7.4.5 紫外线消毒l水银灯发出的紫外光，能穿透细胞壁并与细胞质反应而达到消毒的目的。紫外光波长为25003600埃的杀菌能力最强。因为紫外光需照透水层才能起消毒作用，故污水中的悬浮物、浊度，有机物和氨氮都会干扰紫外光的传播，因此处理水水质，光传播系数越高，紫外线消毒的效果也越好。 l紫外线消毒的工艺流程见下图：l紫外线消

25、毒的照射强度为0.190.25Wscm2，污水层深度为0.651.0m。照射池污水处理水电能紫外线消毒l紫外线消毒与液氯消毒比较，具有如下优点： （1）消毒速度快，效率高。据试验结果证实，经紫外线照射几十秒钟即能杀菌。一般大肠肝菌的平均去除率可达98，细菌总数的平均去除率为96.6。此外还能去除液氯法难以杀死的芽孢与病毒； （2）不影响水的物理性质和化学成分，不增加水的嗅和味； （3）操作简单，便于管理，易于实现自动化。l紫外线消毒的缺点是：不能解决消毒后在管网中再污染问题，电耗较大，水中悬浮杂质妨碍光线透射等7.5 高级氧化概述l7.5.1 高级氧化工艺（高级氧化工艺（AOP）简介）简介l7

26、.5.2 常见的高级氧化过程常见的高级氧化过程7.5.1 高级氧化工艺（AOP）简介l1. 高级氧化工艺的定义高级氧化工艺的定义（Glaze于1987年提出）： l 任何以产生羟基自由基OH为目的的过程均是高级氧化工艺l 2. 高级氧化工艺特点：高级氧化工艺特点： l（1）反应速率快：由于羟基自由基具有极强的氧化性，这使得他可以与绝大多数有机物和无机物在水中迅速反应；l（2）氧化效率高：绝大多数有机物可以被彻底氧化。 l3. 高级氧化工艺的主要目的：高级氧化工艺的主要目的：l利用OH的强氧化性，保证高效、彻底的氧化水中的微污染有机物。7.5.2 常见的高级氧化过程l1. Fenton试剂反应l

27、2. 过程l3. 催化氧化l4. 臭氧高级氧化过程l5. 超声波高级氧化l6. 高能电子辐射22/H O UV2/UV TiO思考题及思考题及习题习题l 1、目前水的消毒方法主要有哪几种？简要评述各种消毒方法的优缺点。l 2、什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？两者消毒效果有何区别？简述两者消毒原理。l 3、水的pH值对氯消毒作用有何影响？为什么？l 4、什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？简述折点加氯的过程？折点加氯的意义?l 5、什么叫余氯？余氯的作用是什么？l 6、制取ClO2有哪几种方法？写出它们的化学反应式并简述ClO2消毒原理和主要特点。l 7、用什么方法制取O3和NaClO？简述其

28、消毒原理和优缺点。2.0.95 液氯消毒法 chlorine disinfection将液氯汽化后通过加氯机投入水中接触完成氧化和消毒的方法。2.0.96 氯胺消毒法 chloramine disinfection氯和氨反应生成一氯胺和二氯胺以完成氧化和消毒的方法。2.0.97 二氧化氯消毒法 chlorine dioxide disinfection将二氧化氯投加水中以完成氧化和消毒的方法。2.0.98 臭氧消毒法 ozone disinfection将臭氧投加水中以完成氧化和消毒的方法。2.0.99 紫外线消毒法 ultraviolet disinfection利用紫外线光在水中照射一定时

29、间以完成消毒的方法。2.0.100 漏氯（氨）吸收装置 chloramine (ammonia) absorption system将泄漏的氯（氨）气体吸收并加以中和达到排放要求的全套装置。2.0.101预臭氧pre-ozonation设置在混凝沉淀或澄清之前的臭氧净水工艺。2.0.102后臭氧post-ozonation设置在过滤之前或过滤之后的臭氧净水工艺。2.0.103臭氧接触池ozonation contact recectors使臭氧气体扩散到处理水中并使之与水全面接触和完成反应的处理构筑物。2.0.104臭氧尾气off-gas ozone自臭氧接触池顶部尾气管排出的含有少量臭氧（其

30、中还含有大量空气或氧气）的气体。2.0.105臭氧尾气消除装置off-gas ozone destructors通过一定的方法降低臭氧尾气中臭氧的含量，以达到既定排放浓度的装置。2.0.106臭氧生物活性炭处理ozone-biological activated carbon process利用臭氧氧化和颗粒活性炭吸附及生物降解所组成的净水工艺。 定义：定义： 氧化还原法：利用溶解于废水中的有毒物质，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。无毒无害的新物质的方法。 目的：目的

31、： 剧毒或有毒剧毒或有毒 无毒、低毒无毒、低毒 常用的氧化剂常用的氧化剂：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、三氯化铁等；白粉、次氯酸钠、三氯化铁等； 常用的还原剂常用的还原剂：硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。 1、药剂氧化法、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物质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物 质的方法。质的方法。 作用：主要去除废水中的

32、氰化物、硫化物、酸、醇、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。油类污染物及脱色、脱嗅、杀菌等。 例：例： 含氰废水，氰化钠、氰化钾易析出含氰废水，氰化钠、氰化钾易析出CN(剧毒）剧毒） 加入氧化剂后转化为络合物，不易析出加入氧化剂后转化为络合物，不易析出CN，表现，表现为较低的毒性。为较低的毒性。 2、药剂还原法、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质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法。 作用：作用：主要处理含铬、含汞废水。

33、主要处理含铬、含汞废水。 例一：例一： 硫酸亚铁石灰法除铬硫酸亚铁石灰法除铬 废水中的六价铬主要以两种形式存在：废水中的六价铬主要以两种形式存在： 铬酸根铬酸根CrO42-和重铬酸根和重铬酸根CrO72- 在水中：在水中：2 CrO42- +2H+ CrO72-+H2O pH4时，主要以时，主要以CrO72-存在存在投加硫酸亚铁时：投加硫酸亚铁时：Cr6+ Cr3+（还原）（还原）Fe2+ Fe3+(氧化氧化)在投加石灰，使在投加石灰，使pH为为7.5-9.0 可以生成可以生成Cr(OH)3 +Fe(OH)3 例二：例二： 亚硫酸钠法处理含铬污水亚硫酸钠法处理含铬污水 含铬污水主要来自电镀厂，

34、污水中含有的铬酸根和重含铬污水主要来自电镀厂，污水中含有的铬酸根和重铬酸根形式存在的高价铬，其比例大小与铬酸根形式存在的高价铬，其比例大小与PH有关。有关。 在酸性条件下水中投加亚硫酸氢钠，将六价铬还原成在酸性条件下水中投加亚硫酸氢钠，将六价铬还原成三价铬，然后投石灰，生成氢氧化物沉淀。三价铬，然后投石灰，生成氢氧化物沉淀。 反应时控制反应时控制PH值值7.5-9.04 42 23 33 34 42 24 43 32 23 34 42 22 24 42 23 34 42 24 42 23 37 72 22 2S SO O3 3N Na a2 2C Cr r( (O OH H) )6 6N Na

35、 aO OH H) )( (S SO OC Cr r3 3C Ca aS SO O2 2C Cr r( (O OH H) )3 3C Ca a( (O OH H) ) )( (S SO OC Cr rO O8 8H HS SO O3 3N Na a) )( (S SO O2 2C Cr rS SO O3 3H H6 6N Na aH HS SO OO OC Cr r2 2H H 3、臭氧氧化臭氧氧化1）臭氧性质）臭氧性质氧化能力：氧化能力：强氧化剂，仅次于氟，比氧、氯都高。强氧化剂，仅次于氟，比氧、氯都高。 溶解度：溶解度：与压力成正比（符合亨利定律）。与压力成正比（符合亨利定律）。 分解：分

36、解： 在空气中会自行分解。在空气中会自行分解。 毒性和腐蚀性：毒性和腐蚀性：除金和铂外所有金属都有腐蚀性。除金和铂外所有金属都有腐蚀性。 但不含碳的铬铁合金不受腐蚀，用来制造设备。但不含碳的铬铁合金不受腐蚀，用来制造设备。2）臭氧的制备）臭氧的制备 无声放电；放射法；紫外线辐射法；等离子射流法。无声放电；放射法；紫外线辐射法；等离子射流法。3）臭氧接触反应设备）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：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。气泡式（应用较多）；水膜式；水滴式。4）尾气处理）尾气处理 活性碳法：活性碳法：2C+O3 CO2+CO

37、 药剂法药剂法: 亚铁盐等使其还原；亚铁盐等使其还原； 氢氧化钠使其分解。氢氧化钠使其分解。 燃烧法：在燃烧法：在300以上立即分解。以上立即分解。 5）具体应用）具体应用 印染废水处理：主要脱色。印染废水处理：主要脱色。 含氰废水处理；含酚废水处理。含氰废水处理；含酚废水处理。 6）优点：）优点： 对除臭、脱色、杀菌去除有机物和无机物有显对除臭、脱色、杀菌去除有机物和无机物有显 著效果。著效果。 不产生二次污染。不产生二次污染。 制备臭氧的电和空气不需储存和运输制备臭氧的电和空气不需储存和运输 不产生污泥。不产生污泥。 缺点：造价高，处理成本高。缺点：造价高，处理成本高。 4、二氧化氯氧化法

38、、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）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。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。）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）（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；）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。二氧化氯协同发生器。 5、光氧化法、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。生物降解的物质。 1）类型：）类型： 光激化氧

39、化法光激化氧化法 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。用和光化学辐射相结合，产生氧化能力很强的自由基。 光催化氧化法光催化氧化法 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。射下产生强氧化能力的自由基。2）光化学反应器的设计）光化学反应器的设计 目前成品市场较少目前成品市场较少 紫外光源的选择紫外光源的选择 选取对水处理最有效的波段范围。选取对水处理最有效的波段范围。 水的紫外光吸收系数和穿透深度水的紫外光吸收系数和

40、穿透深度 吸收系数：只有水吸收光时，才能进行光化学反应。吸收系数：只有水吸收光时，才能进行光化学反应。 穿透深度：紫外光在水中透射时，受水质和水深因素穿透深度：紫外光在水中透射时，受水质和水深因素 的影响。的影响。3）光强和剂量）光强和剂量 光强：功率的大小。光强：功率的大小。 剂量：作用在单位面积上的能量。剂量：作用在单位面积上的能量。l电解原理是在直流电场的作用下，电解质溶液发生的电在直流电场的作用下，电解质溶液发生的电化学反应过程。化学反应过程。其氧化还原能力随电极电位而变化，适用范围很宽。 l能使电解正常进行所需的最小外加电压称为分解电压。U=原电池的电动势原电池的电动势+浓差电池电位

41、浓差电池电位+化学极化电位化学极化电位+IR（电解液电阻产（电解液电阻产生压降）生压降）槽电压一般为槽电压一般为45Vl废水中的污染物在电解槽的阳极和阴极分别进行氧化和还原反应使污染物浓度降低。电解法处理废水的机理可以归纳以下四种：（1）电极表面处理过程（氧化与还原）（2）电解上浮（3）电解凝聚（4）电解产物的氧化还原作用（1）电极表面处理过程（氧化与还原）l 如电解除氰：在阳极失去电子被氧化：氰化镀铜废水在碱性条件下进入电解槽电解在石墨阳极上发生电解氧化反应最终被氧化为二氧化碳和氮气。CN-+2OH-2eCNO-+H2O 电解氧化CNO-+2H2O NH4+CO3 2 水解2 CNO- +4

42、OH6e 2CO2 +N2+H2O 电解氧化在阴极得到电子被还原：在阴极上，重金属离子可发生电解还原反应，发生重金属沉积过程。Zn2+2e Zn； Cu2+2e Cu（2）电解上浮l 采用由不溶性材料组成的阴、阳电极对废水进行电解。当电压达到水的分解电压时，产生的初生态氧和氢对污染物能起氧化或还原作用，同时，在阳极处产生的氧气泡和阴极处产生的氢气泡吸附废水中的絮凝物，发生上浮过程，使污染物得以去除。2H2O2H+2OH-2H+2e2H2H2 2OH-H2O+1/2O2 +2e（3）电解凝聚l 当采用可溶性阳极铁或铝制金属阳极时，由于电解反应，形成氢氧化铁或氢氧化铝等不溶于水的金属氢氧化物活性凝

43、聚体，凝聚和吸附水中胶体粒子使废水得以净化的过程叫电解凝聚。Fe-2e Fe2+； Fe2+2OH- Fe(OH)2l 在采用可溶性阳极的电解槽中，凝聚和浮上作用同时存在的。（4）电解产物的氧化还原作用l 利用电极在电解过程中生成氧化或还原产物，与废水中的污染物发生化学反应，产生沉淀物以去除之。如电解除铬：在铁板阳极上：Fe-2e Fe2+；6Fe2+Cr2O72-+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O3Fe2+CrO42-+8H+ Cr3+3Fe3+4H2O在阴极上：2H+2e H2Cr2O72-+6e+14H+ 2Cr3+7H2OCrO42-+3e+8H+ Cr3+ 4H2O随着电解过程

44、的进行，大量氢离子被消耗，使废水中剩下大量氢氧根离子，生成氢氧化铬等沉淀物。Cr3+3OH- Cr(OH)31、定义、定义 利用电解的原理，使污染物质在电解过程中利用电解的原理，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。理废水的方法叫电解法。2、电解槽的结构形式、电解槽的结构形式 （1）回流式）回流式 优点：水流沿极板优点：水流沿极板折流前进折流前进，流程长，有利于离，流程长，有利于离子扩散，电解槽容积利用率高。子扩散，电解槽容积利用率高。 缺点：施工和检修困难。缺点：施工和检修困难。（2）翻腾式）翻腾式 极板悬挂，水流顺着板面前进，减少漏电。极板悬挂，水