废水的化学处理和物化处理课件

1、化学处理法 化学法是废水处理的基本方法之一。它是利用化学作用来处理废水中的溶解物质或胶体物质，可用来去除废水中的金属离子、细小的胶体有机物、无机物、植物营养素（氮、磷）、乳化油、色度、臭味、酸、碱等，对于废水的深度处理有着重要作用。 化学法包括：中和法、混凝法、氧化还原、电化学等方法。14.1 中和法 在化工、炼油企业中，对于低浓度的含酸、含碱废水，在无回收及综合利用价值时，往往采用中和的方法进行处理。中和法也常用于废水的预处理，调整废水的pH。 中和也即pH调整，或称为酸碱度的调整。就是酸碱相互作用生成盐和水。例如：2 对含酸或含碱废水、浓度在4%（含酸浓度；含碱浓度为2%）以下时，如果不能

2、进行经济有效的回收、利用，则应经过中和，将废水的pH调整到呈中性状态，才能够排放。而对含酸、含碱浓度高的废水，则必须考虑回收及开展综合利用的方法。3中和酸性或碱性废水的方法1.酸性废水的中和处理方法使酸性废水通过石灰石滤床；与石灰乳混合；投加烧碱或纯碱溶液；与碱性废水混合，使废水pH近于中性；投加碱性废渣。4中和法注意事项： 值得注意两点：（1）采用中和法时，中和时间一般要长。（2）中和后，应避免生产大量沉渣，否则会影响处理效果，同时又带来沉渣的处理问题，故生成的盐要有一定大小的溶解度。52.碱性废水处理方法向碱性废水中鼓人烟道废气；向碱性废水注入压缩的二氧化碳气体；向碱性废水投入酸或酸性废水

3、等；在碱性废水中产生一氧化碳。 6 用烟道气中和碱性废水，主要是利用烟道气中的CO2和SO2两种酸性和气体对碱性废水进行中和。这是一种以废治废，开展综合利用的很好办法，既可以降低废水的pH，又可以去除烟道气中的灰尘，并使烟道气中的CO2及SO2气体从烟气中分离出去，防止烟道气污染大气。4.2混凝沉淀法混凝原理 混凝剂为电解质，在废水里形成胶团，与废水中的胶体物质发生电中和，形成绒粒沉降。 （1）去除废水中的粒径为10-3-10-6mm的细小悬浮颗粒； （2）去除色度、油分、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等。7 废水中投入混凝剂后，胶体因电位降低或消除，破坏了颗粒的稳定状态（称脱稳

4、）。 脱稳的颗粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚。 未经脱稳的胶体也可形成大的颗粒，这种现象称为絮凝。 不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳、凝聚或絮凝。 按机理，混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕四种。8（1）电性中和机理 胶粒表面对异号离子、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，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，降低了电位，使胶体的脱稳和凝聚易于发生。（2）吸附架桥机理 吸附架桥作用主要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联的过程。在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥

5、，使颗粒逐渐变大，形成粗大絮凝体。910 低分子电解质的混凝剂，以双电层作用产生凝集为主；高分子聚合剂则以架桥联结产生絮凝为主。故通常将低分子电解质称为混凝剂，而把高分子聚合物单独称为絮凝剂。11影响混凝效果的因素水样的影响对不同水样，由于废水中的成分不同，同一种混凝剂的处理效果可能会相差很大。药剂投加量的影响药剂投加量有其最佳值，混凝剂投加量不足，则水中杂质未能充分脱稳去除，加入太多则会再稳定。12水温的影响 a.影响药剂在水中碱度起化学反应的速度，对金属盐类混凝剂影响很大，因其水解是吸热反应；b. 影响矾花的形成和质量。水温较低时，絮凝体形成缓慢，结构松散，颗粒细小；c.水温低时水的粘度大

6、，布朗运动强度减弱，不利于脱稳胶粒相互凝聚，水流剪力也增大，影响絮凝体的成长。该因素主要影响金属盐类的混凝，对高分子混凝剂影响较小。13 pH值的影响金属盐类，因其混凝过程中水解产生大量H+离子，造成pH下降，以至降到最优混凝条件以下，保持一定碱度则使反应过程中pH基本保持恒定；对于高分子混凝剂，因其作用并非靠大量水解来实现的，且水中均会保持有一定的碱度，故对其最佳投加量影响不大。对金属盐类，pH 影响其在水中水解产物的种类与数量，一般在pH为5.5-8.0时有较高脱除率；对人工合成高分子混凝剂，则影响其活性基团的性质。14 水力条件的影响混凝的过程是混凝剂与胶粒发生反应并逐步凝聚在一起的过程

7、，水流紊动过于缓慢，则混凝剂与胶粒反应速率太小，紊动过于激烈则使结成的絮体重新破裂。15混凝剂和助凝剂 混凝剂的品种目前不下二三百种，按其化学成分可分为无机及有机两大类。无机盐主要是铝和铁的盐类及其水解聚合物，有机类品种很多，主要是高分子化合物，可分为天然的及人工合成的两部分。无机混凝剂主要是利用其中的强水解基团水解形成的微絮体使脱粒脱稳以其价格低廉，原料易得等优点得以大量运用。16 为了提高混凝沉淀的效果，通常在使用混凝剂时还需加入一些助凝剂。1）pH调节剂：是用来调整废水的pH，以达到混凝剂使用的最佳。常用的有石灰等。2)活化剂：用来改善絮凝体的结构，增加混凝剂的活性，如活性炭、粘土和活化

8、硅酸等。3)氧化剂：用来破坏其他对混凝剂有干扰的有机物质，如氯等。17混凝处理流程18氧化还原法废水经过氧化还原处理，可使废水中所含的有机物质和无机物质转变成无毒或毒性不大的物质，从而达到废水处理的目的。由标准氧化还原电位可以判断氧化剂和还原剂的氧化还原能力。一般用得比较多的氧化剂主要是O2、Cl2、O3等。19常用的氧化法如下：（1）空气氧化法 空气氧化法是利用空气中的氧气氧化废水中的有机物和还原性物质的一种处理方法。空气因氧化能力比较弱，主要用于含还原性较强物质的废水处理，如炼油厂的含硫废水。20（2）氯氧化法 氯是普遍使用的氧化剂，既用于给水消毒，又用于废水氧化，主要是起到消毒杀菌的作用

9、。211）处理含酚废水 向含酚废水中加入氯、次氯酸盐或二氧化氯等，可将酚破坏。根据理论计算投加的氯量与水中的含酚量之比为6：1时，即可使酚完全破坏，但由于废水中存在其他化合物也与氯发生反应，实际上氯的需要量要超过理论量许多倍，一般要超出10倍左右。2）处理含氰废水 用氯氧化法处理含氰废水时，是将次氯酸钠直接投入废水中，也可以将氢氧化钠和氯气同时加入废水中，氢氧化钠与氯气反应生成次氯酸钠。22(3)臭氧氧化法 臭氧O3是氧的同素异构体，在常温常压下是一种具有鱼腥味的淡紫色气体。沸点-112.5C；密度2.144kg/m3是氧的1.5倍。 23不稳定性 臭氧不稳定，在常温下容易自行分解成为氧气并释

10、放出热量。 MnO2、PbO2、Pt、C等催化剂的存在或经紫外辐射都会促使臭氧分解。臭氧在空气中的分解速度与臭氧浓度和温度有关。 242）溶解性 臭氧在水中的溶解度要比纯氧高10倍，比空气高25倍。3）毒性 当臭氧在空气中的浓度达到0.1cm3/m3时，即可以使人的眼、鼻和喉感到刺激，当臭氧浓度达到1-10cm3/m3时可引起头痛、恶心等症状。4）氧化性 臭氧可使有机物质被氧化，可使烯烃、炔烃及芳香烃化合物被氧化成醛类或有机酸。25 臭氧主要用于废水的三级处理，其作用是：降低废水中的COD和去除BOD ；杀菌消毒；增加水中的溶解氧；脱色和脱臭味；降低浊度。2627电解法原理电解是利用直流电进行

11、溶液氧化还原反应的过程。电解时，把电能转变为化学能的装置为电解槽。在电解槽中，与电源正极相连接的极称为阳极，与电源负极相连接的极称为阴极。28当接通直流电源后，电解槽的阴极和阳极之间发生了电位差，驱使正离子移向阴极，在阴极取得电子，进行还原反应；负离子移向阳极，在阳极放出电子，进行氧化反应。从而使得废水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原，或者与电极反应产物作用，转化为无害成分被分离除去。一般按照污染物的净化机理可以分为电解氧化法、电解还原法、电解凝聚法和电解浮上法；2930电解氧化还原法 电解氧化是指废水中污染物在电极槽的阳极失去电子被氧化外，水中的Cl-、OH-等也可在阳极放电，生成Cl2

12、、H2O而间接地氧化破坏污染物。 为了强化阳极的氧化作用，减少电解槽的内阻，往往在废水电解槽中常加一些食盐，进行所谓的电氯化，食盐投加后在阳极可生成氯和次氯酸根，对水中的无机和有机物也有较强的氧化作用。31电极还原主要用于处理阳离子污染物，如Cr6+、Hg2+等。目前在生产应用中，都是以铁板为电极，由于铁板溶解，金属离子在阳极还原沉积而回收除去。32物理化学处理法 废水经过物理方法处理后，仍会含有某些细小的悬浮物以及溶解的有机物。为了进一步去除残存在水中的污染物，可以进一步采用物理化学方法进行处理。常用的物理化学方法有吸附、浮选、电渗析、反渗透、超过滤等。33吸附法在废水处理中，吸附法处理的主

13、要对象是废水中用生化法难于降解的有机物或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物，包括木质素、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成染料、除莠剂、DDT等。当用活性炭等对这类废水进行处理时，它不但能够吸附这些难于分解的有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭，把废水处理到可重复利用的程度。34吸附法是利用多孔性固体物质作为吸附剂，以吸附剂的表面吸附废水中的某种污染物的方法。常用的吸附剂有活性炭、硅藻土、铝矾土、磺化煤、矿渣以及吸附用的树脂等。其中以活性炭最为常用。35铝矾土37铝矾土38硅藻土磺化煤39磺化煤40（1）吸附的原理吸附剂和被吸附物质之间的作用力有三种不同类型。即分子间力、化

14、学键力和静电引力。由于这三种不同的作用力，结果形成三种不同形式的吸附。即物理吸附、化学吸附和交换吸附。在废水处理中，主要是物理吸附，有时是几种吸附形式的综合作用。42（2）吸附平衡在吸附过程中，固、液两相经过充分的接触后，一方面吸附剂不断地吸附吸附质，另一方面吸附质由于热运动又不断地脱离吸附剂表面而解吸，最终将达到吸附与解吸的动态平衡。达到平衡时，单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸附量，这种状态称为吸附平衡。43（3）吸附剂及其再生吸附剂的选择还必须满足以下要求：吸附能力强；吸附选择性好；吸附平衡浓度低；容易再生和再利用；机械强度好；来源容易；化学性质稳定；价格便宜。44 常用：活性炭、硅

15、胶、活化炭、白土、硅藻土、活性氧化铝、焦炭、树脂吸附剂、腐殖酸、炉渣、木屑、煤灰及煤粉等。吸附剂的吸附能力常用静活性来表示，即在一定的温度及平衡浓度的静态吸附条件下，每单位质量或单位体积吸附剂所能吸附的最大吸附质量。影响吸附过程的因素主要可以归纳为三方面的影响因素，即吸附剂的性质、污染物的性质以及吸附过程的条件。吸附剂的物理及化学性质，对吸附效果有决定性的影响。活性炭的吸附效果决定于吸附性、比表面积、孔隙结构、孔径分布等。45吸附剂在达到饱和吸附后，必须进行脱附再生，才能重复使用。脱附是吸附的逆过程，即在吸附剂结构不发生变化或变化极小的情况下，用某种方法将吸附剂从吸附剂孔隙中除去，恢复吸附剂的

16、吸附功能。目前吸附剂的再生方法主要有加热再生、药剂再生、化学氧化再生、湿式氧化再生、生物再生等。在选择再生方法时，主要考虑三方面的因素：吸附质的物理性质；吸附机理；吸附质的回收使用价值。46（4）吸附工艺及设备 在设计吸附工艺和装置时，应首先确定采用何种吸附剂，选择何种吸附和再生操作方法以及废水的预处理和后处理措施。 一般需通过静态和动态试验来确定处理效果、吸附容量、设计参数和技术经济指标。4748膜分离法（1）电渗析原理 电渗析是在直流电流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性（即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过），而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过

17、程。4950（2）电渗析在废水处理中的应用电渗析法最先用于海水淡化制取饮用水和工业用水，海水浓缩制取食盐，以及其他单元技术组合制取高纯水，利用电渗析法去除水中的盐分使水淡化，具有投资少、建设时间短、方便易行等优点，直流电耗量为1-5kwh/m3淡水。52 我国从1958年开始，进行电渗析技术的研究，最初是应用在海水、苦咸水等的淡化方面的电渗析研究，随后应用范围逐渐扩大到冶金、化工、纺织、造纸、电镀、运输等各种工业中。 电渗析方法应用到环境保护方面进行废水处理，已取得良好的效果。但是由于目前其耗电量很高，多数还是仅限于在以回收为目的的情况下使用。53反渗透反渗透：是利用半渗透膜进行分子过滤来处理废水的一种新的方法，所以又称为膜分离技术。 半渗透膜可以使水通过，但不能使水中悬浮物及溶质通过，所以这种膜称为半渗透膜。利用它可以除去水中的溶解固体、大部分溶解性有机物和胶状物质。54反渗透原理55在半透膜将纯液体与含有溶质的液体分开情况下，纯液体的化学势高于含有溶质的溶液的化学势，而物质移动规律是从化学势高移动到化学势低的，因此溶剂分子经半透膜移向另外一边的溶液。（2）反渗透工艺在废水处理中的应用反渗透最早用于海水淡化，之后反渗透的应用领域不断扩大。在海水和苦咸水的脱盐，锅炉给水和纯水制备，废水处理与再生，有用物质的分离和浓缩等方面，反渗透都发挥重要的作用。5657超