工业废水的化学处理(4)市公开课金奖市赛课一等奖课件

Ch12

工业废水化学处理

中和(Neutralization)化学沉淀(ChemicalPrecipitation)氧化还原Oxidation-Reduction)药剂(Chemical)臭氧(Ozone)电解(Electrolysis)催化氧化(CatalyticOxidation)1第1页第1页12.1中和（一）概述中和基本原理：用化学法使废水pH值达到适宜范围过程。

对于高浓度（不小于3%）酸、碱废水处理，应首先考虑回收其中酸或碱以及综合利用，只有当废水无回收及综合利用价值时，才采用中和法处理。2第2页第2页（1）酸碱废水起源及危害

酸碱废水起源：酸性废水：化工，化纤，电镀，电子，金属加工碱性废水：印染，金属加工，炼油，造纸酸碱废水危害：破坏水体水质，影响水生动植物生存排水管道、设施腐蚀破坏影响污水处理效果（混凝，生物）3第3页第3页（2）中和办法分类酸性废水中和办法主要有：与碱性废水互相中和，药剂中和，过滤中和。碱性废水中和办法主要有：与酸性废水互相中和以及药剂中和。4第4页第4页⑶中和办法选择选择中和办法时应考虑原因：酸、碱废水所含污染物性质、浓度、水量改变规律以及中和后水质要求当地酸性或碱性废料起源当地中和药剂和滤料供应情况受纳水体性质、都市下水道能容纳废水条件，后续处理对pH要求等5第5页第5页（二）酸碱废水中和法⑴中和能力计算依据当量定律计算:Q1C1=Q2C2等当点等当点pH6第6页第6页当水质水量改变较小或后续处理对PH要求较宽时：可在集水井（或管道、混合槽）内进行连续混合反应。当水质水量改变不大或后续处理对pH值要求高时：可设连续流中和池。中和时间l~2h；有效容积V=（Q1+Q2)t当水质水量改变较大且水量较小时：多采用间歇式中和池。⑵中和设备7第7页第7页（三）药剂中和法⑴酸性废水药剂中和法：向酸性废水中投加碱性药剂，使废水pH值升高方法。常采取中和剂为石灰、石灰石、大理石、白云石、碳酸钠、苛性纳和氧化镁等。选择中和剂时，尽也许使用一些工业废渣，如化学软水站排出白垩（CaCO3）有机化工厂排放电石废渣Ca(OH)2钢厂或电石厂筛下废石灰热电厂炉灰渣硼酸厂硼泥8第8页第8页中和后生成硫酸钙在水中溶解度很小，此盐不但形成沉淀，并且当硫酸浓度很高时，在药剂表面会产生硫酸钙覆盖层．影响和制止中和反应继续进行。当采用石灰石，白垩或白云石做中和剂时，药剂颗物应在0.5mm下列。

中和法反应9第9页第9页由于药剂中常含有不参与中和反应惰性杂质，并且废水中常含有影响中和反应杂质以及中和反应混合不均匀等，因此中和剂实际耗量比理论耗量高，应通过试验拟定。

中和剂实际用量10第10页第10页药剂中和法投药量计算

式中：Q——废水流量(m3/h)C——废水中酸（碱）浓度(kg/m3)——换算（比重1）a——药剂单位理论耗量(kg/kg)α

——药剂纯度或浓度(0.6-0.98)K——反应不均匀系数(1.1-2.0)11第11页第11页向碱性废水投加酸性药剂，使废水pH值降低方法。常采取中和剂有硫酸、盐酸、硝酸以及锅炉烟道气（CO2、SO2）等，还应尽也许使用一些工业废酸（工业硫酸）。⑵碱性废水药剂中和法12第12页第12页据某厂经验，烟道气中和PH值10~12废水，出水可降至中性长处：以废治废、投资省、运营费用低、节水且可回收烟灰及煤，把废水处理与消烟除尘结合起来缺点：出水硫化物、色度、耗氧量、水温等指标都升高，还需进一步处理。中和法反应13第13页第13页（四）过滤中和法过滤中和法：指酸性废水流过碱性滤料时与滤料进行中和反应办法。仅用于酸性废水中和处理。碱性滤料：主要有石灰石、大理石和白云石等。中和滤池：有普通中和滤池、升流式中和滤池和过滤中和滤池三种。长处：操作简朴，出水pH值较稳定，沉渣量少。缺点：废水酸浓度不能太高，由于中和过程中生成钙盐沉淀在水中溶解度很小，易在滤料表面形成覆盖层，阻碍滤料和酸接触反应，需定期倒床，劳动强度较高。

14第14页第14页12.2化学沉淀（一）概述：化学沉淀法：指向工业废水中投加某种化学物质，使其和废水中溶解物质发生反应并生成难溶盐沉淀，从而清除废水中该溶解性物质办法。用于处理含金属离子和一些阴离子工业废水普通采用氢氧化物、硫化物和碳酸盐等作为沉淀剂15第15页第15页（二）氢氧化物沉淀法大多数金属氢氧化物在水中溶度积很小，因此能够利用向水中投加某种化学药剂使水中金属阳离子生成氢氧化物沉淀而被清除。氢氧化物沉淀法最经济化学药剂是石灰，适合用于不准备回收重金属低浓度废水处理。16第16页第16页（三）硫化物沉淀法大多数金属硫化物溶解度普通比其氢氧化物要小诸多，采用硫化物作沉淀剂可使废水中金属得到更完全地清除。硫化物沉淀法处理费用较高，且硫化物固液分离困难，常需投加凝聚剂，此法应用不太广泛，有时作为氢氧化物沉淀法补充法。惯用沉淀剂：硫化氢、硫化钠和硫化钾等。17第17页第17页（四）碳酸盐沉淀法锌和铅等金属离子碳酸盐溶度积较小，可投加碳酸钠到高浓度含锌或含铅废水中，形成锌或铅碳酸盐沉淀，从而回收重金属。18第18页第18页（五）其它沉淀处理法

钡盐沉淀法：主要用于含六价铬废水处理铁氧体沉淀法：用于金属废水处理与回收利用。其特点是易沉淀分离。19第19页第19页（六）化学沉淀法处理废水⑴碱性锌酸盐镀锌废水处理碱性锌酸盐镀锌工艺应用比较广泛。锌氢氧化物兼有弱碱性和弱酸性，氢氧化锌不溶于水，但由于呈两性，在强酸或强碱中都能溶解。其处理工艺为：在反应池中用硫酸将废水pH值调8.5～9.0，废水锌不久转化为氢氧化锌白色沉淀，而分离出氢氧化锌再碰到氢氧化钠溶液又溶解，可返回到镀槽再利用。20第20页第20页⑵硫化物沉淀法处理重金属废水比如某化工厂需清除所排废液中铅和镉污染，将含铅和镉废水调至微酸性，以符合质量要求硫化锰固体为沉淀剂，通过反应生成硫化铅和硫化镉沉淀，用过滤法清除沉淀物后，将滤液蒸发和结晶，可取得工厂制备氯化锰和硫酸锰原料。21第21页第21页12.3氧化还原法氧化还原法原理：利用氧化还原反应，将废水中有害物质氧化或还原，使其变成无害或危害较小新物质化学反应中，失去电子过程叫氧化，失去电子物质称还原剂；得到电子过程叫还原，得到电子物质叫氧化剂，在反应中被还原。每个物质都有各自氧化态和还原态，其氧化还原电位高下决定了该物质氧化还原能力。废水氧化还原处理法：分为氧化法和还原法两类22第22页第22页氯氧化法：氰化物，硫化物，消毒臭氧氧化法：酚，氰化物，染料，有机物，消毒Fenton试剂法：过氧化氢＋硫酸亚铁，难降解有机物光催化氧化法：UV＋氧化剂，难降解有机物电解氧化还原法：电镀废水，含酚废水惯用氧化还原法及其应用23第23页第23页（一）氧化法惯用氧化剂：空气中氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯、三氯化铁、过氧化氢和电解槽阳极等。24第24页第24页（1）氯氧化法

氯氧化法采用氯系氧化剂，如次氯酸钠、漂白粉和液氯等主要用于清除废水中氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类以及对废水进行脱色、脱臭、杀菌等处理主要处理设备：反应池及沉淀池25第25页第25页（2）臭氧氧化法(§12.4)臭氧（O3）：由3个氧原子构成，常温下为无色气体，含有特殊臭味，是一个强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高锰酸盐等惯用氧化剂都高。在抱负反应条件下，臭氧能够把水溶液中大多数单质和化合物氧化到它们最高氧化态，对水中有机物有强烈氧化降解作用，尚有强烈消毒杀菌作用。26第26页第26页（2）臭氧氧化法氧化性：氧化能力强（仅次于氟，强于惯用氧化剂）溶解性：溶解度低（3－7mg/L）不稳定性：易分解，在水中分解速度快于空气，半衰期5－30min随温度升高而加快，随pH值提升而加快，不易贮存，现场制备使用有毒性，腐蚀性强臭氧物理化学性质27第27页第27页（2）臭氧氧化法臭氧制备：空气，氧气——无声放电法臭氧接触反应设备：气泡式臭氧接触反应器（曝气产气愤泡）水膜式臭氧接触反应器（填料形成水膜）水滴式臭氧接触反应器（喷雾产生水珠）废水臭氧处理是在接触反应器中进行，为了使臭氧与水中充足反应，应尽也许使臭氧化空气在水中形成微小气泡，并采取气液两相逆流操作，以强化传质过程。惯用臭氧化空气投加设备：多孔扩散器、乳化搅拌器、射流器等。28第28页第28页（2）臭氧氧化法主要是使污染物氧化分解，用于减少BOD、COD，脱色，除臭、除味、杀菌、杀藻、除铁、锰、氰、酚等。印染废水处理（脱色）含氰废水处理（破氰）含酚废水处理（除酚）游泳池循环水处理（消毒）臭氧在废水处理中应用29第29页第29页（2）臭氧氧化法臭氧氧化法优缺点臭氧氧化法长处：氧化能力强，处理效果好（除臭，脱色，杀菌，清除有机或无机污染物）处理后废水中臭氧易分解，不产生二次污染现场制备使用，操作管理较以便处理过程中泥渣量少臭氧氧化法缺点：造价高（臭氧发生器）处理成本高（臭氧制备，电耗）30第30页第30页（3）过氧化氢氧化法过氧化氢价格较高，单独使用时氧化反应过程过于缓慢，多利用投加催化剂办法以增进氧化过程。惯用催化剂：硫酸亚铁、络合铁、铜、锰、天然酶等。H2O2与Fe2+作用（Fenton试剂），能产生羟基自由基，其氧化能力仅次于氟，能使许多难于生物降解及普通化学氧化法难于氧化有机物氧化分解。31第31页第31页（4）光氧化法光分解和化学分解组合成光催化氧化法已成为废水处理领域中一项主要技术。惯用光源：紫外光或含有特定波长光源惯用氧化剂：臭氧、过氧化氢、氯、空气等。O3-UV是光催化氧化法中比较成功一个，能有效地清除水中卤代烃、苯、醇类、酚类、醛类、硝基苯、农药和腐殖酸等有机物以及细菌和病毒等（氧化能力提升10倍以上），并且在处理过程中不会产生二次污染。32第32页第32页（5）湿式氧化法湿式氧化法：在高温（150～350℃）和高压（0.5～20MPa）操作条件下，以氧气和空气作为氧化剂，将废水中有机物转化为二氧化碳和水过程。湿式氧化过程：（i）空气中氧从气相到液相传质过程；（ii）溶解氧与基质之间化学反应湿式氧化法应用：（i）进行高浓度难降解有机废水生化处理预处理，以提升可生化性；（ii）用于处理有毒有害工业废水。

33第33页第33页（6）电解法电解法：利用电解原理处理废水办法。原理：废水中有害物质在电极上发生了氧化还原反应，生成了新物质，新物质则通过沉积在电极表面或沉淀于水中或转化为气体而被清除。直流电场—电解质溶液—电化学反应—电解电源正极—阴极—放出电子—还原阳离子—还原剂（释放H2）电源负极—阳极—得到电子—氧化阴离子—氧化剂（释放O2）

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电解过程耗电量：能够使用办法拉第电解定律计算 （法拉第常数F=96487C/mol）电解时，在电极上析出或溶解物质质量（G）与通过电量（Q）成正比（即：与电流强度I和电解时间t成正比）每通过96487库仑电量，在电极上发生任一电极反应而改变物质质量均为1mol（E）。35第35页第35页分解电压：能使电解正常进行时所需最小外加电压。影响分解电压主要原因电极浓差极化电极化学极化电解液中离子运动阻力电极性质，废水水质，电流密度，温度等36第36页第36页

电解还原法处理含铬、含银废水：利用废水中物质通过电解后能沉积在电极表面或沉积于水中特点，处理珍贵金属废水，同时又能回收纯度较高珍贵金属。

电解氧化法处理含氰、含酚废水：利用废水中物质通过电解后生成气体特点，处理非金属有毒废水，如含氰、含酚废水处理

电解气浮：电解氧化还原法在废水处理中应用

37第37页第37页微电解微电解（内电解）与电解（外电解）区别：微电解工艺过程中不需要外接电源。微电解原理：铁和碳在废水中形成无数个微电池，铁是阳极，碳是阴极，在酸性条件下发生电化学反应，从而清除部分COD。38第38页第38页空气氧化法空气氧化脱硫（石油炼厂废水）空气氧化除铁、锰（地下水）39第39页第39页（二）还原法还原法：通过投加还原剂或利用电解槽阴极作用，使废水中有毒害作用物质转化为无毒无害或毒害作用较小新物质办法。应用：可用于处理一些特殊废水，如含重金属离子铬、汞、铜等废水，及一些特殊纯化。惯用办法：有铁屑过滤法、亚硫酸盐还原法和硫酸亚铁还原法等。40第40页