Chapter12 工业废水的化学处理课件

1、 Chapter 12 工业废水的化学处理9/18/20221水质工程学II主要内容： 中和 Neutralization 化学沉淀 Chemical Precipitation 药剂氧化还原 Oxidation-reduction 臭氧氧化 Ozonization 电解 Electrolysis其他氧化还原法 Others9/18/20222水质工程学II12.1 中和12.1.1 概述 中和：酸和碱反应生成盐和水。1.酸碱废水的来源及其危害 酸性污水化工厂、化纤厂、电镀厂，金属加工厂等酸性污水PH14，腐蚀性强，改变水体的PH值，影响水生植物。 碱性污水印染厂、造纸厂、炼油厂的碱性污水pH

2、1014，腐蚀危害小于酸性水，影响水生植物。 酸碱污水在浓度高时3%5以上，应考虑回收和综合利用，制造硫酸亚铁、硫酸铁，在浓度不高时方可采用处理的方法。 9/18/20223水质工程学II12.1 中和12.1.1 概述1.酸碱废水的来源及其危害中和法的应用：(1) 废水排放进入水体之前，避免对水生生物造成影响；(2) 废水排放进入城市下水道之前，避免对管道造成腐蚀作用；(3) 化学处理或生物处理之前，因为某些化学反应(如混凝沉淀)，生物处理也要求废水的pH为某一范围。 用化学法去除废水中酸或碱，使其pH达到中性左右的过程叫做中和。9/18/20224水质工程学II12.1 中和12.1.1

3、概述2. 中和方法 酸性废水 酸性废水与碱性废水互相中和、药剂中和、过滤中和三种。 碱性废水 碱性废水与酸性废水互相中和、药剂中和两种。9/18/20225水质工程学II12.1 中和12.1.1 概述3. 中和剂酸性废水的中和剂：苏打 NaCO3和苛性钠NaOH具有组成均匀，易于贮存，反应迅速，易溶于水，但价格较高；石灰 Ca(OH)2 来源广泛，价格便宜。(但产生杂质多，浮渣多，难处理，卫生条件差，一般用于水量较小的水厂)；石灰石 CaCO3，白云石 CaCO3MgCO3是开发的石料，在产地价格便宜，可以作为一种中和材料，主要用于滤床使用。9/18/20227水质工程学II12.1 中和1

4、2.1.1 概述3. 中和剂酸性废水的中和剂：苏打 NaCO3和苛性钠NaOH具有组成均匀，易于贮存，反应迅速，易溶于水，但价格较高；石灰 Ca(OH)2 来源广泛，价格便宜。(但产生杂质多，浮渣多，难处理，卫生条件差，一般用于水量较小的水厂)；石灰石 CaCO3，白云石 CaCO3MgCO3是开发的石料，在产地价格便宜，可以作为一种中和材料，主要用于滤床使用。碱性污水的中和剂：硫酸、盐酸、烟道气（含CO2,SO2)。9/18/20228水质工程学II12.1 中和12.1.2 酸碱废水的互相中和法2. 中和设备 需要根据废水排放规律以及水质变化来确定：水质水量变化小或后续处理对pH要求不高，

5、可在集水井(管道或混合槽)进行连续混合反应；水质水量变化大或后续处理对pH要求高时，可设连续流中和池；水质水量变化大且水量较小，连续流无法保证出水pH要求，或出水中还含有其他杂质或重金属离子时，采用间歇式中和池。9/18/202210水质工程学II12.1 中和12.1.3 药剂中和法 用碱性、酸性物质为中和剂处理，常采用石灰处理酸性污水，石灰还是混凝剂，可凝聚水中的杂质，对于含杂质多的酸性污水有利。 当污水中含有重金属离子时，加入石灰，碱性增大使水中重金属离子积大于溶度积产生沉淀。9/18/202211水质工程学II12.1 中和12.1.3 药剂中和法 药剂中和在混合池中进行，其后需设沉淀

6、池和污泥干化，污水在混合反应池停留时间5min(给水反应池的停留时间是810min)，在沉淀池停留时间12h，污泥是污水的体积 25，污泥需脱水干化。 干投法：用机械将药剂粉碎，直径0.5mm，然后直接投入水中。 湿投法：将药剂溶解成液体，用计量设备控制投加量，可节省药剂。9/18/202212水质工程学II12.1 中和12.1.4 过滤中和法(多用于原料所在地) 使污水流经具有中和能力的滤池，例如石灰石、白云石、大理石等，产生中和作用。 石灰石与硫酸反应 白云石与硫酸反应 白云石中含有MgCO3，可生成溶解度较大的MgSO4不会造成反应中滤池的堵塞，产生的CaSO4是石灰石中和产生的50，

7、影响小一些，可以适当提高进水硫酸浓度。9/18/202214水质工程学II 计算：石灰石与硫酸反应生成硫酸钙。 98 100 136 18 生成硫酸钙微溶于水，18时溶解度为1.6g/L，采用石灰石能中和硫酸浓度为： 1.6:136x:98 x=1.15g/L 分析： 1）当进水硫酸浓度大于1.15g/L，中和反应生成的CaSO4浓度大于1.6g/L，超过浓度积，会析出CaSO4沉淀。 2）由于存在盐效应的过饱和现象，一般进水的硫酸浓度可提高到2.02.4g/L。 3）应用中要注意进水的硫酸浓度，不使滤池堵塞。 12.1 中和9/18/202215水质工程学II12.2 化学沉淀12.2.1

8、概述 化学沉淀是向水中投加某种化学剂，使它与水中的溶解物质发生互换反应，生成难溶于水的沉淀物，降低污水中溶解物质的浓度。 原理：根据化学沉淀的必要条件，一定温度下，难溶盐MmNn在饱和溶液下，沉淀和溶解反应如下。 m、n分别表示离子Mn+、Nm-的系数.9/18/202217水质工程学II12.2 化学沉淀12.2.1 概述根据质量作用原理，溶度积常数可表示为LMmNn1） 同离子效应当沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含有某一离子的试剂，则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动。 2）盐效应在有强电解质存在状况下，溶解度随强电解质浓度的增大而增加，反应向溶解方向转移。9/18/202218水质工程学II

9、12.2 化学沉淀12.2.1 概述3)酸效应溶液的pH值可影响沉淀物的溶解度，称为酸效应。4)络合效应k若溶液中存在可能与离子生成可溶性络合物的络合剂，则反应向相反方向进行，沉淀溶解，甚至不发生沉淀。 应用：如果污水中含有大量的Mn+离子，要降低浓度，可向污水中投入化学物质，提高污水中Nm-浓度，使离子积 大于溶度积L，结果MmNn从污水中沉淀折出，降低Mn+浓度。9/18/202219水质工程学II12.2 化学沉淀12.2.2 氢氧化物沉淀法金属氢氧化物的溶解与污水的PH值关系很大。M(OH)n表示金属的氢氧化物，Mm+表示金属离子。则电离方程式其溶度积为同时水发生电离 水的离子积为9/

10、18/202220水质工程学II12.2 化学沉淀12.2.2 氢氧化物沉淀法 代入上式 将上式取对数 将重金属离子的溶解度与pH值关系绘成曲线，从曲线中可以得到，重金属离子的浓度值。 应用：采用氢氧化法处理污水，pH值是一个重要因素，处理污水中的 Fe2+离子时，pH值大于 9则可完全沉淀，而处理污水中AL3离子时，pH值严格为 5.5，否则AL(OH)3沉淀物又会溶解。9/18/202221水质工程学II12.2 化学沉淀12.2.3 硫化物沉淀法 金属的硫化物溶解度一般比氢氧化物的溶解度小得多，可以采用硫化物沉淀法。 电离方程式。 采用硫化物沉淀法常用的药剂为硫化氢，硫化钠，硫化钾等。

11、硫化氢在水中分两步电离。 电离常数9/18/202222水质工程学II12.2 化学沉淀12.2.4 钡盐沉淀法 在处理含铬污水时，可用钡盐为沉淀剂，以碳酸钡为例，它与污水中铬酸进行反应，生成难溶的铬酸钡。 碳酸钡是难溶的物质，但铬酸钡的溶度积更小一些，更难溶于水，象这样一种沉淀转化为另一种沉淀的过程为沉淀的转移。9/18/202224水质工程学II12.2 化学沉淀12.2.4 钡盐沉淀法 钡盐沉淀法多用于含六价铬的废水处理，在出水中含有一定量的，通过投加是高的方式进行去除。9/18/202225水质工程学II 氧化剂和还原剂的强弱可以用电极电位来衡量，电极电位越高，其氧化态的氧化能力越强，

12、电极电位越低，其还原态的还原能力越强，因此，作为氧化剂可以氧化电极电位低的还原剂，而还原剂可以还原电极电位高的氧化剂。 氧化还原的电极电位可以用能斯特方程式计算E电极电位 E0标准电极电位 氧化态的活度 还原态的活度R气体常数 T绝对温度N电子转移数 F法拉第常数12.3 氧化还原9/18/202227水质工程学II12.3 氧化还原12.3.2 氧化还原的方向 氧化还原反应可用电极电位的高低判断，电极电位高的氧化态可以和电极电位低的还原态反应。 由于氧化剂和还原剂的浓度，溶液的pH值，生成的沉淀物，生成的络合物等都影响电极电位值，也影响反应的方向。1浓度对反应方向的影响 电极电位相差不大时，

13、改变氧化剂和还原剂的浓度，可改变氧化还原反应方向。 o、R变化， E变化9/18/202228水质工程学II12.3 氧化还原12.3.2 氧化还原的方向 2溶液PH值的影响 氧化还原反应有H+或OH参加，因此PH值的变化可影响电极电位的大小，影响反应方向。 H+变化， o、R变化， E变化 3形成络合物的影响 在氧化还原反应时，加入一种可与氧化剂或还原剂形成稳定络合物的络合剂，也会改变电极电位，影响反应的方向。 o、R变化， E变化 4生成沉淀物的影响 当加入一种与氧化剂或还原剂形成沉淀物的沉淀剂时，会改变电极电位，影响反应的方向。9/18/202229水质工程学II12.3 氧化还原12.

14、3.3 氧化法处理工业废水1碱性氯化法处理含氰污水 含氰污水产生于电镀厂、化工厂，污水中含有氰基CN-的氰化物，氰化物易溶于水，离解的氰离子为剧毒品。1）处理方法： 硫酸亚铁石灰法亚铁离子氧化氰离子，在碱性条件下沉淀 电解法一电解氧化氰离子 吹脱法空气中的氧氧化氰离子 生化法采用微生物的活动分解氧化氰离子。9/18/202230水质工程学II12.3 氧化还原12.3.3 氧化法处理工业废水碱性氯化法在碱性条件下，把液氯投加到污水中，使氰离子被氧化。 第一阶段，向含氰污水中投加液氯和氢氧化物 第一反应阶段与pH无关，第二反应阶段与pH有关，应控制pH=1011，反应方可以进行。 总反应 第二阶

15、段，加氯使第一阶段生成的氰酸钠进一步氧化成无毒的氮与二氧化碳。9/18/202231水质工程学II12.3 氧化还原12.3.4 空气氧化法处理含硫废水 含硫污水来自于炼油厂，化工厂，低浓度含硫污水可用空气氧化。空气氧化法空气中的氧为氧化剂来氧化水中的硫化氢。 硫化氢最终氧化成无毒的硫酸根，反应温度 8090，接触时间1.5h，投入氯化铜催化剂，可使反应进行完全。9/18/202232水质工程学II12.3 氧化还原12.3.5 光氧化法 利用光和氧化剂产生很强的氧化作用来分解废水中的有机物或无机物的方法。主要的氧化剂有臭氧、氯、次氯酸盐、过氧化氢(水溶液俗称双氧水)及空气加催化剂(例如二氧化

16、钛)。 光源一般为紫外线 9/18/202233水质工程学II12.4 臭氧氧化 臭氧是氧气的同位素，它由三个氧原子组成 1. 性质：是一种强氧化剂微溶于水37mg/L分解氧化速度与PH值与水温有关臭氧的半衰期为2030分钟空气中最高浓度0.1mg/L 2.臭氧制造：化学法，电解法，紫外线，无声放电法。 3.作用与影响因素 臭氧是强氧化剂，可用于除臭，脱色、杀菌、杀藻、除铁、除锰、除味、除有机物等。 影响因素：污水中杂质性质，浓度，pH，温度，臭氧的浓度，用量，投入方式，停留时间等。9/18/202234水质工程学II12.4 臭氧氧化 应用： 1. 印染废水处理 脱色 2. 含氰废水 其中生

17、成的CNO-的毒性是CN-的1% 9/18/202235水质工程学II12.4 臭氧氧化臭氧氧化法的优缺点：优点： 1. 氧化能力强，对除臭、脱色、杀菌、去除有机物和无机物都有显著效果； 2. 处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染； 3. 制备臭氧的空气和电能不用储存和运输，操作管理简便； 4. 处理过程中一般不产生污泥。缺点： 1. 造价高； 2. 处理成本高。9/18/202236水质工程学II12.5 还原法处理污水1. 亚硫酸钠法处理含铬污水 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pH有关。 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。 还原反应时控制pH3；沉淀反应时控制pH7.59.09/18/202237水质工程学II12.5 还原法处理污水2. 铁屑还原法处理含汞废水 含汞污水与还原剂金属接触，污水中汞离子被还原成金属汞析出，金属被氧