污水的化学处理市公开课金奖市赛课一等奖课件

第八章污水化学处理

第一节中和

一酸碱废水概述

（1）起源

酸性废水：化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂及金属酸洗车间等；

碱性废水：印染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂等。

（2）处理原则

当酸或碱废水浓度很高时，如在3%~5%以上时，应考虑回用和综合利用也许性；当浓度不高，如小于3%时，才考虑中和处理。

第1页第1页二.中和法应用于下列情况（1）在废水排入水体之前，由于水生生物对pH值改变极其敏感，当大量废水排入后使水体pH值变得偏酸或偏碱时，会产生不良影响；（2）在废水排入都市排水管道之前，由于酸、碱对排水管道产生腐蚀作用，普通都市排水管道对排入工业废水pH值都有明确要求；（3）在废水需要进行化学或生物处理之前，对于化学处理（如混凝、除磷等），要求废水pH值升高或减少到某一需要最佳值。对于生物处理，废水pH值通常应维持在6.5—8.5范围内，以确保处理构筑物内微生物维持最佳活性。第2页第2页三中和药剂酸性废水中和处理采用中和药剂：石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等；碱性废水中和处理采用中和药剂：盐酸和硫酸。第3页第3页碱性中和剂单位消耗量酸性中和剂单位消耗量酸类名称中和1g酸所需碱性物质量/gCaOCa（OH）2CaCO3MgCO3CaCO3-MgCO3硫酸/H2SO40.5710.7551.020.86盐酸/HCl0.771.011.371.151.29硝酸/HNO30.4450.590.7950.6680.732醋酸/HCH3COOH0.4660.6160.830.695碱类名称中和1g碱所需酸性物质量/gH2SO4HClHNO3100%98%100%98%100%98%NaOH1.221.240.912.531.372.42KOH0.880.900.651.801.131.74Ca（OH）20.321.340.992.741.702.62NH32.882.932.125.903.715.70第4页第4页四中和方法酸性废水中和方法：酸性废水与碱性废水相互中和、药剂中和、过滤中和；碱性废水中和方法：碱性废水与酸性废水相互中和、投酸中和、烟道气中和。中和方法选择应考虑：‧废水所含酸类或碱类性质、浓度、水量及其改变规律；‧首先应寻找能就地取材酸性或碱性废料，并尽也许加以利用；‧当地域中和药剂和滤料（如石灰石、白云石等）供应情况；‧接纳废水水体性质、城市下水道能容纳废水条件，后续处理（如生物处理）对pH值要求等。第5页第5页1药剂中和法石灰作中和剂能够处理任何浓度酸性废水；氢氧化钙对废水杂质含有混凝作用，适合用于含杂质多酸性废水。最常采用是（浓度10%左右）石灰乳法。石灰不但能够中和酸，同时还能够与废水中金属盐类（如铁盐、铅盐、锌盐、铜盐等）生成沉淀。反应较快，停留时间采用5~20min。计算中和药剂投量时，应增长与重金属化合产生沉淀含量。第6页第6页2过滤中和法

仅适合用于含硫酸浓度小于1~2g/L和生成易溶盐各种酸性废水中和处理。滤料常采用石灰石、白云石、大理石等。过滤中和时，废水中不宜有浓度过高重金属离子或惰性物质，要求重金属离子含量小于50mg/L，以免在滤料表面生成覆盖物，使滤料失效。含HF废水中和过滤时，因CaF2溶解度很小，要求HF浓度小于300mg/L。如浓度超出限值，宜采用石灰乳进行中和。过滤中和法长处是操作管理简朴，出水pH值较稳定，不影响环境卫生，沉渣少，普通少于废水体积0.1%；缺点是进水酸浓度受到限制。第7页第7页3碱性废水中和处理（1）药剂中和，通常采用93%~96%工业浓硫酸。若处理水量较小时，可用盐酸中和。在投加酸之前，普通先将酸稀释成10%左右，然后按设计要求投量经计量泵计量后加入。（2）烟道气中和。烟道气中含有CO2和SO2，溶于水中形成H2CO3、H2SO3。用烟道气中和办法有两种，一是将碱性废水作为湿式除尘器喷淋水，另一个是使烟道气通过碱性废水。长处：处理效果良好；以废治废；经济缺点：会使处理后废水中悬浮物含量增长，硫化物和色度增长。第8页第8页4.中和设备和装置（1）酸碱废水互相中和设施•当水质水量改变较小，或废水缓冲能力较大时，可不单独设中和池，而在集水井或管道内进行连续流式混合；•当水质水量改变不大，废水也有一定缓冲能力时，应单设连续流式中和池；•当水质水量改变较大，且水量较小时，应采用间歇流式中和池。每池有效容积可按废水排放周期中废水量计算。普通至少设两座，以便交替使用。（2）药剂中和处理设备设施•中和剂制备设施，投药有干投、湿投两种办法。第9页第9页（3）过滤中和法设备设施•普通中和滤池：由于滤速低（小于1.4MM/S），滤料粒径大（3~8CM），当进水硫酸浓度较大时，极易在滤料表面结垢并且不宜冲掉，阻碍中和反应。当前已很少采用。•升流式膨胀中和滤池：高流速（8.3~19.4MM/S），小粒径（0.5~3MM），水流由下向上流动，加上产生CO2气体作用，使滤料互相碰撞摩擦，表面不断更新，处理效果良好。分为：恒速滤；变速滤；滚筒过滤。第10页第10页第二节化学沉淀一概述化学沉淀法：向废水中投加某种化学物质，使它和水中一些溶解物质产生反应，生成难溶于水盐类沉淀下来，从而降低水中这些溶解物质含量。化学沉淀法处理对象

(1)废水中重金属离子及放射性元素.

(2)给水处理中去除钙,镁硬度.

(3)一些非金属元素:如S2-,F-等依据使用沉淀剂不同，通常使用化学沉淀法主要有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉淀法和钡盐沉淀法等。第11页第11页二原理难溶盐MmNn（固体）饱和溶液中，各种离子浓度乘积为一常数，称为溶度积常数，记为(KS)LMmNn：当[Mn+]m[Nm-]n＞LMmNn时，溶液呈过饱和，超出饱和那部分溶质将析出沉淀；假如[Mn+]m[Nm-]n＜LMmNn，溶液不饱和，难溶盐将还能够继续溶解，也直到符合LMmNn＝[Mn+]m[Nm-]n时为止。

第12页第12页三氢氧化物沉淀法基于重金属离子在一定pH条件下,生成难溶于水氢氧化物沉淀而得到分离.工业废水中许多金属离子能够生成氢氧化物沉淀.

可供选取沉淀剂:NaOH,石灰,Na2CO3,NaHCO3等

金属氢氧化物生成条件和存在状态与溶液pH值有直接关系。另外，有些金属如Zn、Pb、Cr、Al等氢氧化物为两性化合物，如pH值过高，它们会重新溶解。如：第13页第13页习题：用氢氧化物沉淀法处理含锌废水,若使锌达到排放原则<5mg/L,出水pH值最低应为多少？(25℃时,Zn(OH)2溶度积为1.8×10-14)第14页第14页四

硫化物沉淀法工业废水中许多重金属离子能够形成硫化物沉淀而得以清除。由于大多数金属硫化物溶解度普通比其氢氧化物要小得多，采用硫化物可使重金属得到较完全清除。硫化物沉淀法惯用沉淀剂有硫化氢、硫化钠、硫化钾等。应用：除汞即使硫化物法比氢氧化物法可更完全地清除重金属离子，但是由于它处理费用较高，硫化物生成难溶盐颗粒粒径很小,分离困难，经常需要投加凝聚剂以加强清除效果，因此，采用得并不广泛，有时仅作为氢氧化物沉淀法补充办法使用。另外，在使用过程中还应注意避免造成硫化物二次污染问题。第15页第15页五碳酸盐沉淀法清除或回收Mn2+,Zn2+,Pb2+,Cu2+,Ca2+,Mg2+沉淀剂:Na2CO3,NaHCO3,NH4HCO3,CaCO3等.

①含锌废水：一些化工厂排出废水中含锌离子，若不进行处理将污染环境。用碳酸钠与之反应，生成碳酸锌沉淀。沉渣用清水漂洗后，再经真空抽滤筒抽干，能够回收或回用生产。其化学反应下列：第16页第16页②含铜废水：一些含铜工业废水也能够采用碳酸盐沉淀法回收，对于其沉淀下来铜，普通还应进一步回收利用。③含铅废水：对于一些含铅工业废水利用碳酸盐沉淀法处理，对于其沉淀下来废渣，应当送固体废物处理中心或在本单位进行无害化处理，以确保不对环境造成二次污染。反应式为：

Pb2++CO32-→PbCO3↓

第17页第17页六钡盐沉淀法主要用于处理含六价铬废水。沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。以碳酸钡为例：

BaCO3+CrO42-

⇌BaCrO4↓+CO32-

为了提升除铬效果，应投加过量碳酸钡，反应时间应保持25~30min。投加过量碳酸钡会使出水中含有一定数量残钡。在回用前可用石膏法清除：

CaSO4+Ba2+

⇌BaSO4↓+Ca2+第18页第18页铁氧体沉淀法

指向废水中投加亚铁盐,通过工艺条件控制,使废水中各种重金属离子与铁盐形成稳定铁氧体共沉淀.采用固液分离手段,达到清除重金属离子目的.

废水+硫酸亚铁+碱→铁氧体晶粒↾空气第19页第19页第三节药剂氧化还原一概述

定义：利用溶解于废水中有毒物质，在氧化还原反应中能被氧化或还原性质，把它转化为无毒无害新物质办法。

目的：剧毒或有毒→无毒、低毒

惯用氧化剂：空气中氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、三氯化铁等；

惯用还原剂：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。第20页第20页二

药剂氧化法氧化剂：氯、臭氧作用：主要清除废水中氰化物、硫化物、酸、醇、油类污染物及脱色、脱嗅、杀菌。例：含氰废水里氰化钠、氰化钾易析出CN—(剧毒）加入氧化剂后转化为络合物，不易析出CN—，表现为较低毒性。第21页第21页水中含有胺氮时，加氯量－余氯曲线是一条折线.(折线加氯法)。曲线中AB和BC段余氯为化合余氯，CD段为游离余氯。第22页第22页三药剂还原法作用：主要处理含铬、含汞废水。例一：硫酸亚铁石灰法除铬废水中六价铬主要以两种形式存在：铬酸根CrO42-和重铬酸根CrO72-

在水中：2CrO42-+2H+⇄CrO72-+H2OpH≤4时，主要以CrO72-存在投加硫酸亚铁时：Cr6+⇁Cr3+（还原）Fe2+⇁Fe3+(氧化)再投加石灰，使pH为7.5~9.0能够生成Cr(OH)3⇂+Fe(OH)3⇂第23页第23页四臭氧氧化1、臭氧性质

氧化能力：强氧化剂，仅次于氟，比氧、氯都高。溶解度：与压力成正比（符合亨利定律）。分解：在空气中会自行分解。毒性和腐蚀性：除金和铂外所有金属都有腐蚀性。但不含碳铬铁合金不受腐蚀，用来制造设备。2、臭氧制备无声放电；放射法；紫外线辐射法；等离子射流法。第24页第24页3、臭氧接触反应设备普通依据臭氧化空气与水接触方式分为：气泡式（应用较多）：水膜式；水滴式4尾气处理活性碳法：2C+O3⇀CO2+CO

药剂法:亚铁盐等使其还原；氢氧化钠使其分解燃烧法：在3000℃以上马上分解。

第25页第25页

6、详细应用印染废水处理：主要脱色。含氰废水处理；含酚废水处理。7、优缺点：长处（1）对除臭、脱色、杀菌清除有机物和无机物有明显效果。（2）不产生二次污染。（3）制备臭氧电和空气不需储存和运送（4）不产生污泥。缺点；造价高，处理成本高。第26页第26页五、二氧化氯氧化法1、性质：黄色略带辛辣气体。在水溶液中无害，含有强大脱色和漂白功效。2、作用：主要杀菌，惯用于医院废水处理，（最早用液氯，现用二氧化氯替换）3、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。

第27页第27页六高级氧化技术简介

1湿式空气氧化法(SCWO)

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