水处理课件-水的其他物理化学处理方法

第１６章水的其他物理化学处理方法16.1离心分离16.2电解16.3中和16.4沉淀思考题习题离心分离1.原理颗粒受到的净离心力Fc=（m-mo）ω2r颗粒在水中的净重力Fg=（m-mo）g

α——分离因素粒径为d(m)的颗粒的分离速度Uc(m/s)：接下页

式中：ρ、ρo——分别为颗粒和水的密度，kg/m3μ——水的动力粘度，0.1pa·s当离心ρ>ρo，Uc>0，颗粒抛向周边——离心沉降。

ρ<ρo，Uc<0，颗粒被推向中心——离心上浮。当d越小，（ρ—ρo）越小，μ越大，则Uc越小，颗粒越难分离。离心分离1.原理

离心机：高速离心机（α>3000）中速离心机（α=1000～3000）常速离心机低速离心机（α<1000）（1）常速离心机：(ρ—ρo)较大时采用，用于污泥脱水，纤维回收。（2）高速离心机：(ρ—ρo)较小时采用，用于乳化油、蛋白质回收。压力式水力旋流器

水力旋流器重力式水力旋流器离心分离2.离心原理设备：离心机、水力旋流器压力式水力旋流器（1）构造与原理压力式水力旋流器（1）构造与原理压力式水力旋流器（1）构造与原理1)确定分离器的尺寸——按经验确定园筒直径——D园筒高度——Ho=1.7D锥体高度——Hk=3Ho；锥体角度：θ=10～15°中心溢流管直径——do=(0.25～0.3)D进水管直径——d1=(0.25～0.4)D出水管直径——d2=(0.25～0.5)D；出口流速6～10m/s。锥底直径——d3=(0.5～0.8)do2)处理水量Q（L/min）Q=KDdo（g△p）1/2式中：K——流量系数，K=5.5d1/D△P——进出口压差，Mpa，△p=p1—p2，一般为0.1～0.2Mpa。g——重力加速度（m/s2）压力式水力旋流器（2）压力式水力旋流器的设计：接下页3)分离器台数n并联使用。4)被分离颗粒的极限直径dc(cm)

式中：d1——进水管直径（cm）

φ——环流速度的变化系数，约为

μ——水的动力粘度，Pa·s

Q——处理水量，cm3/s

H——中心流束高度，cm，约为锥体高度的2/3，即h=（D—d3）/3tgθ；dc是判断水力旋流器分离效果的重要指标，极限直径dc越小，分离效果越好。q沉淀池=1.0m3/m2·h； q水力旋流器=950m3/m2·h压力式水力旋流器1.设计：（1）表面积

（m2）式中：q——表面水力负荷：取25～30m3/m2·h要求η>80%，q=25；η<80%，q=30（2）有效水深Ho1)按停留时间t=15～20min计算：Ho=Qt/A2)按结构尺寸确定：Ho=(0.7～1.2)DD——池直径，D较大，采用较大系数，反之亦然。（3）缓冲层高度h1=0.8～1.2m（保护高度）。（4）进水管向下倾斜1～5°，管咀处流速V=0.9～1.1m/s。（5）所需水头h（水头差）。重力式旋流分离器——水力旋流沉淀池接下页

式中：α——系数，试验确定，一般为4.5；V——管咀处流速（进口处流速）0.9～1.1m/s；ξ——局部阻力系数；V1——进水管内流速0.8～1.0m/s；

L——进水管长度，m；

I——进水管单位长度的沿程损失。（6）应用——旋流沉淀池适于小流量工业废水中比重较大的无机杂质的分离，它广泛用于回收轧钢废水中氧化铁皮和可浮油，回收率可达90～95%，出水可循环使用重力式旋流分离器——水力旋流沉淀池1.电解槽的结构形式1）、结构形式：回流式、翻腾式如图16-2。采用直流电源电解2）、极板电路：单极性电解槽双极性电解槽电解2.电解法的原理与分类

1）、法拉第电解定律——耗电量的计算

式中：G——析出或溶解的物质质量，g

E——物质的化学当量，g/molQ——通过的电量,库伦（C）I——电流强度，安培（A）；t——电解时间（S）F——法拉第常数，F=96487c/mol2）、分解电压定义：能使电解正常进行时所需的最小外加电压叫分解电压EE=原电池的电动势+浓差电池电位+化学极化电位+IR（电解液电阻产生压降）。槽电压一般为4～5V电解3.电解法在废水处理中的应用1)、电解法处理含铬废水(1)基本原理：在阳极：Fe—2e→Fe2+（铁板阳极溶解，把电子转给电源）

（主要的）

Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O

CrO42-+3Fe2++8H+Cr3++4H2O+3Fe在阴级：2H++2eH2↑

（次要的）Cr2O72-+6e+14H+2Cr3++7H2O

CrO42-+3e+8H+Cr3++4H2OH+减少，废水中碱性增强，使Cr3+、Fe3+产生氢氧化物沉淀Cr3++3OHCr(OH)3↓Fe3++3OHFe(OH)3↓电解接下页阳极起氧化剂作用阴极起还原剂作用电解接下页减少铁阳极钝化的方法：（1）定期用钢丝刷清洗极板。（2）投加食盐：NaCl中的Cl—吸附在钝化膜表面，取代钝化膜中的氧离子→氯化铁（可溶性），导致膜溶解。（3）定期倒换阴、阳极，利用电解时阴极产生H2的撕裂还原作用，将极板上的钝化膜除掉。电解接下页电解Fe3++3OH-Fe(OH)3↓2．工艺流程：进水Ccr6+≤100mg/L，PH=4～6.5含铬废水处理工艺流程如图16-4所示电解调节池：按2～4h平均流量设计沉淀池：t=2h；V污泥=(5～10)%V废水或1kg干重/m3废水。电解槽工艺设计（1）电解槽有效容积：式中：t——电解历时，Ccr6+<50mg/L；t=5～10minCcr6+=50～100mg/L；t=10～20min（2）电流强度I（A）

式中：Q——废水设计流量m3/hC——废水中Cr6+浓度，g/m3；QC=m3/h·g/m3=g/hKcr——1gCr6+还原成Cr3+所需电量，如无试验资料，可取4～5(A·h/gCr)n——电极串联次数，为串联极板数减1电解接下页（3）极恩板面积F溪(dm2)：普刘通碳素毕钢板，娇δ=3哀～5m葡m，极音板间净梦距S=凉10m既m；极堪板消耗班量：4骂～5g惊/还原护1gC夏r6+电解接下页电解接下页（6）电捏能消耗N龙(kw·美h/m3信)式中η洗——整馋流器效鬼率，无著实测数糕值，用仗0.8汇；Q——考废水设赶计流量罢，m3赏/h电解药剂中众和处理1.酸补性废水祸的药剂杂中和处即理强酸性求废水常沙采用石均灰乳中阶和，由葱于弱酸拔与石灰阔反应缓储慢，故骑一般不雾采用。（1）熊中和反槽应：石灰乳中饺和H2S持O4废水卖生成Ca思SO4，鸟当用颗粒旦状石灰石劳时，导致条药剂表面结形成硫酸立钙的复盖夺层，影响针和阻止中早和反应的拜继续进行趣，所以当单用石灰石压做中和剂毕时，颗粒育粒径应小乳于0.5捏mm。（2）皂中和剂梦用量中和各种妥酸所需碱殊、盐的理经论比耗量介（g/g季）。因为药驶剂中含留有杂质载，所以屡药剂的张实际耗香量应比知理论比诸耗量要浇大。同炎时还要甜考虑金粉属离子娘及中和隔反应混碌合不均抵匀使实谁际耗量岛比理论祸耗量高斥，用不捐均匀系迫数K来苍表示。中和接下页中和所以药剂纤总耗量G仗a（Kg提/d）中和中和反座应产生超的沉渣辨量G（下Kg/市d）（3）中数和工艺投药装盐置石灰用赞量<1悟t/d鼓：在消熊解槽内打人工搅旧拌和消嘉解，制谅成（4贱0～5宝0）%烤的乳浊昌液，其军有效容乎积V1（m3）：消解槽勒：V1=KVo式中：晶Vo——一次脸配制的药吸剂量，m3K——容淹积系数，若2～5石灰用舟量>1幼t/d呆：采用坐机械方拉法消解固。消解座机有立框式和卧妄式二种赵。消解后亚石灰乳启排至溶谦液槽，深其有效返容积V2（m3）中和消解后石堤灰乳排至纷溶液槽，音其有效容贴积V2（m3）式中：碍Ga—介—石灰惑消耗量究，t/裳d；r——钉石灰的动容重，斤0.9俗～1.帖1t/肯m3；c——夜石灰乳沫浓度，摩（5～登10）战%；n——撕每天搅库拌次数晚。中和石灰乳挠投配系巧统与投每配器1)混积合反应装佳置·水泵廉管道混洒合·隔板混旧合反应池神如图2)沉疮淀池3)燥沉渣脱哲水装置舅：机械抵脱水、晨干化场2、碱千性废水蔬的药剂隶中和处粒理（1）间中和剂梁：H2振SO4炕、HC痕l、H刘NO3僵、工业誉废酸、远烟道气碌（含C比O2、液SO2的）（2）肃中和反滨应（3）洁中和各算种碱所撇需酸的菠理论比嘉耗量（陷g/g真）.中和2、碱滨性废水甚的药剂堂中和处闷理（1）中民和剂：H2SO4、HC超l、H纲NO3、工业须废酸、械烟道气楼（含C栋O2、SO2）（2）中向和反应（3）中字和各种碱艰所需酸的候理论比耗球量（g/老g）.碱性废创水的药展剂中和演处理隔板混暮合反应过滤中越和处理1、普赤通中和堂滤池不适于中漠、高浓度叠的酸性废慰水，对H递2SO4胆废水，用志石灰石作薪中和剂时殖，其SO零4浓度应偶≤2g/获L，如用可白云石（胃CaCP爷3·Mg暖CO3）店则其H2乖SO4浓税度只能为舍5g/L贩；对HN被O3、H某Cl废水哗，极限浓旬度20g瓶/L。当牌H2SO葬4浓度为翼2～5g赤/L时，狼可用白云更石作滤料苦，但反应丝式速度慢。（1）普戒通中和滤闪池的形式（2）稠中和滤记池的计保算1)膜平流式的中和滤帐池·滤池滨长度L页=Ut麻……式中：U勿——滤速仔：0.0淋1～0.属03m/凤st——废销水同滤料舅接触时间缸，S式中：层K——监滤料系杯数，试尊验求得滨。d——手滤料的产平均粒扔径，c码m；U——珠滤速，类m/sC——美酸的浓臂度，g纸eq/锡L过滤中兔和处理接下页滤池横远断面积课f（m寻2）滤池的水进头损失h使=iL（露m）式中：i唇——滤池爽的坡降式中：U捐.d同上Po——滤料沈的孔隙率阁：0.3倘5～0.蓄45S——跪系数，瞎与滤料浮d有关启：过滤中和汪处理2)竖管流式中和鞭滤池滤床最小步厚度H（车cm）——中和以H2SO4时使用下坐式式中：d叔——滤料项粒径，m年mK——晃滤料特西征系数梢，试验篮得出n——经汪验系数，降试验得出步，一般1消.47C——酸害的浓度，扇geq/谊LU——至滤速：筑4～8夺m/h滤料的雾消耗及蚁滤池的冈工作周博期T滤料的名消耗量G=KQCa（宅kg/猎d）式中：免K——朽系数，锤1.5绣a—梅—药剂岗比耗量圈Q、悟C同上滤池的理候论工作周纽奉期式中：杠P——您滤料装缓载量，客KgG——卡滤料消漂耗量，削Kg/四d.过滤中和坊处理2、升飘流式膨赚胀中和伙滤池（1）贤恒滤速戚升流膨响胀中和科滤池过滤中和兰处理接下页2、升流舱式膨胀中喊和滤池（1）像恒滤速沟升流膨始胀中和寺滤池承托层牌厚度0鱼.15裂～0.铅2m，盖φ20疼～40梨mm滤料粒功径0.宫5～3翻mm，只滤层高呀度1～诸1.2栗m（新弊滤料）最终换料披时的滤层洲高度≥2屿m；U=家60～8价0m/h膨胀率5冰0%±，肌上部清水微区高度为床0.5m废水H2SO4浓度<体220眨0mg馒/L时猾，中和戚后PH热=4.耗2～5虫，脱气要后P单H=6肾～6.心5出水PH哗<4.2雹需换料。缺点：下部滤里料膨胀足不起来取，上部漠带出小咽颗粒滤熟料。过滤中和贷处理接下页（2）敢变速膨搭胀中和只滤池U下=1缴30m/如h～15哪0m/h惹U上=撑40～6骆0m/过滤中和色处理（3）透过滤中费和法的柱优缺点优点：出水P勺H值较春稳定，子操作简避单，沉屿渣量少台。缺点：废水中品H2SO4浓度不能壶太高，定仗期倒床，漠劳动强度行大。过滤中搏和处理过滤中和俱处理（4）过击滤中和滚锈筒（4）过摊滤中和滚钓筒过滤中效和处理（4）过奶滤中和滚洪筒点击看招示意图滤料粒无径大（拿几mm咐～+几傻mm）相，滤料发体积为银筒体体谢积的1促/2。基滚筒线编速度0傻.3～萌0.5胜m/s伸。进水惑H2SO4浓度可达搜7～8g沈/L缺点:动力费汽高，设砌备构造沉复杂，亏噪声大寇。1、酸齐性或碱鹅性废水计需要量Q1C1=Q2C2——等当绘量反应2、中晶和设备（1）在景集水井（俘或管道、铁混合槽）务内连续混聪合；（2）羞连续流忧中和池总：V池辛＝（Q1+Q2）t；t——投中和时绿间，1勇～2h（3）尽间歇中盲和池：V池——术一个周期址内排放的据废水量。酸性废水颈与碱性废头水中和处表理化学沉柏淀1.概淘述1）难溶盐的惹溶度积常葬数化学沉摸淀1.概述2）沉淀剂2.氢氧化物摩沉淀法1）原理化学沉淀接下页化学沉淀见图1域6－72、应用石灰乳度作为沉胆淀剂去体除矿山主废水的帽Cu和圣Fe金匹属离子盐。见图匠16-总8用石灰乳坊和漂白粉泄去除铅锌矿冶炼厂废清水中金属篇离子。见抬图16-筐9化学沉旋淀铅锌冶炼因厂废水含Hg废瓜水3.高硫化物剪沉淀法化学沉淀化学沉淀接下页化学沉淀●应用溉：用Na2S处理含黄Hg废水多：4.钡格盐沉淀法挠——主要埋用于处理么六价铬C承rO42赴-的废水●一种桃沉淀转化亩成另一种救沉淀的过僚程叫沉淀载的转化●应四投加过罩量的BaC颤O3，t=2装0～30命min，拨但导致出扔水含有一天定量的残赢钡，应用翁石膏法加妙以去除：化学沉政淀思考题1、何糖谓离心钥分离的栽分离因盖素？衡往量水力否旋流器油分离效怪果的重燃要指标是什劣么？它棕的物理泰意义是希什么？2、工蹲业废水死中的金角属可采猫用哪几腐种化学置沉淀法自来处理徒？用氢拘氧化物处理询工业废勉水中的寻重金属骨时，最幅重要的仍影响因命素是什烂么？3、化学柏沉淀法与