《废水化学处理》课件

废水化学处理化学处理是废水处理的重要环节，通过化学反应去除污染物。化学处理方法包括：氧化还原反应、沉淀反应、吸附反应等。课程目标了解废水化学处理的基本概念包括废水处理的必要性、废水处理的类型和方法、废水处理标准。掌握常见废水处理方法学习中和处理、氧化还原处理、絮凝沉淀处理、吸附处理、膜分离处理等技术的原理和应用。废水基本知识1废水定义是指在生产、生活中排放的含有污染物的液体。包括工业废水、生活污水、农业废水等。2废水来源工业生产、生活用水、农业灌溉、城市排水等活动都会产生废水。3废水危害污染水体、危害生态环境、影响人体健康，因此需要对其进行处理。4废水处理指将废水中的污染物去除或转化为无害物质的过程，以达到排放标准。废水中污染物成分工业废水工业废水含有各种化学物质，例如重金属、有机溶剂和酸碱，这些物质会污染水体，影响水质。生活污水生活污水主要来自家庭、商业和机构，含有有机物、病原体和营养物质，会造成水体富营养化。农业废水农业废水主要来自农田排水和畜禽养殖，含有农药、化肥残留物和病原体，会污染土壤和地下水。医疗废水医疗废水来自医院和诊所，含有病原体、药物残留物和化学物质，具有潜在的传染性，需要特殊处理。废水处理技术概述物理处理主要去除悬浮固体、油类、悬浮物等物质。化学处理主要针对水中的溶解性物质，例如重金属、有机污染物等。生物处理主要利用微生物分解有机污染物，达到净化水质的目的。其他处理例如膜分离、电化学处理、吸附等，可以针对不同污染物进行针对性处理。中和处理中和处理是废水处理中常用的方法之一，用于调节废水的pH值，使之符合排放标准。中和处理的原理和步骤1酸碱中和废水中的酸性或碱性物质与中和剂反应2pH值调整通过中和反应使废水pH值达到中性3沉淀物生成中和反应生成沉淀物，需进行固液分离中和处理是通过添加酸碱中和剂，使废水中酸性或碱性物质发生中和反应，达到调节pH值的目的。中和处理的步骤包括：废水预处理、中和剂添加、搅拌反应、pH值检测、沉淀物分离等。中和处理的pH控制pH控制的重要性pH值是衡量溶液酸碱性的指标，对废水处理效果至关重要。例如，某些反应只能在特定pH范围内进行，而pH值的改变可能会导致沉淀物的形成或分解。pH控制方法添加酸或碱调整废水流量使用缓冲溶液pH控制设备pH计用于实时监测废水的pH值。自动控制系统可以根据pH值的变化自动添加酸或碱，以维持所需的pH范围。中和处理实例中和处理是废水化学处理的重要步骤之一，其目的是将酸性或碱性废水调节至中性。常见的工业废水中，例如电镀废水、酸洗废水、化工废水等都含有较高的酸性或碱性物质。中和处理可以有效降低废水中的酸碱度，避免对环境造成污染。中和处理通常采用加酸或加碱的方式来调节废水的pH值。选择合适的酸碱物质以及控制加药量，可以确保中和过程顺利进行，并达到预期效果。例如，电镀废水中含有大量的重金属离子，这些离子在酸性条件下容易溶解，造成环境污染。通过中和处理，将电镀废水调节至中性，可以有效降低重金属离子的溶解度，使其更容易沉淀去除。氧化还原处理氧化还原处理是废水处理中常用的技术之一，利用氧化还原反应去除废水中的污染物。该方法通过添加氧化剂或还原剂，改变污染物的化学性质，使其转化为无害物质或易于分离的物质。氧化还原反应原理电子转移氧化还原反应本质上是电子转移过程。氧化是指物质失去电子，化合价升高。还原是指物质得到电子，化合价降低。氧化剂和还原剂氧化剂是指能得到电子的物质，它本身被还原。还原剂是指能失去电子的物质，它本身被氧化。常见氧化还原剂氧化剂常用的氧化剂包括氯气、臭氧、高锰酸钾等。这些物质可以将废水中的还原性物质氧化为无害物质。还原剂常见的还原剂包括亚硫酸钠、硫代硫酸钠、铁盐等。这些物质可以将废水中的氧化性物质还原为无害物质。氧化还原处理应用氧化还原处理在废水处理中应用广泛，尤其是在去除重金属、氰化物和有机污染物方面。例如，电化学氧化法可用于处理含酚废水，臭氧氧化法可用于处理含氰化物废水，化学还原法可用于处理含六价铬废水。絮凝沉淀处理絮凝沉淀处理是一种常用的废水处理方法。通过添加絮凝剂，使水中细小悬浮颗粒凝聚成较大颗粒，然后通过沉淀或过滤去除。絮凝剂的种类高分子絮凝剂合成有机高分子聚合物，如聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯等，具有较强的吸附桥联作用。无机絮凝剂金属盐类，如硫酸铝、氯化铁等，通过水解生成多价金属离子，促进水体中胶体物质凝聚。天然絮凝剂从动植物中提取的物质，如明矾、淀粉等，具有良好的絮凝效果和安全性。絮凝沉淀机理吸附架桥絮凝剂加入水中后，其分子会吸附在悬浮颗粒的表面上，形成“架桥”结构，将多个颗粒连接在一起。卷绕缠结絮凝剂分子间相互作用，通过卷绕缠结形成网状结构，将悬浮颗粒包裹起来，使之沉降。压缩沉降絮凝体在重力作用下，逐渐沉降到水底，形成沉淀物，从而使水体得到净化。电荷中和絮凝剂带相反电荷，可以中和悬浮颗粒的表面电荷，减少颗粒之间的排斥力，促进颗粒相互碰撞和结合。影响絮凝性的因素水质的影响水质参数，如pH值、温度、浊度、悬浮物浓度，都会影响絮凝效果。絮凝剂浓度絮凝剂浓度过低，絮凝效果不佳；过高，则可能导致絮体过大，沉降速度慢。搅拌速度搅拌速度过快，会破坏絮体形成；过慢，则絮体无法充分接触。反应时间絮凝反应需要一定时间，才能使絮体充分形成，沉降速度更快。絮凝沉淀实例絮凝沉淀是废水处理中常用的技术，可以有效去除水中悬浮物和胶体物质。例如，城市污水处理厂中通常使用絮凝沉淀来去除污水中悬浮的固体颗粒和胶体有机物，从而提高出水水质。工业废水处理中，絮凝沉淀也广泛应用于去除重金属离子、染料、油脂等污染物。离子交换处理离子交换处理是一种常见的废水处理方法，利用离子交换树脂去除废水中的污染物。该方法适用于去除重金属离子、酸、碱和其他溶解性盐类，在工业废水处理中发挥重要作用。离子交换树脂的种类1阳离子交换树脂能够交换溶液中的阳离子，通常含有磺酸基或羧酸基。2阴离子交换树脂能够交换溶液中的阴离子，通常含有季铵基或胺基。3弱酸性阳离子交换树脂在酸性条件下交换性能较差，但对重金属离子具有较高的选择性。4弱碱性阴离子交换树脂在碱性条件下交换性能较差，但对有机酸和酚类物质具有较高的选择性。离子交换反应原理11.交换吸附离子交换树脂中的可交换离子与废水中的目标离子发生交换吸附，从而去除目标离子。22.电荷平衡为了保持电荷平衡，树脂上的可交换离子与废水中的离子进行交换，以维持电荷平衡。33.可逆性离子交换反应是一种可逆反应，可以通过改变溶液的浓度或pH值来改变交换方向。44.选择性离子交换树脂对不同离子具有选择性，优先吸附某些离子。离子交换处理工艺1选择合适的树脂根据废水成分选择合适的树脂类型2预处理去除悬浮物和胶体，保护树脂3离子交换使废水中的污染物与树脂交换4再生使用化学试剂恢复树脂交换能力5后处理处理再生液和排放离子交换工艺是一个重要的废水处理方法。它利用树脂的离子交换能力，去除废水中的污染物，并使废水得到净化。处理过程中，需要注意选择合适的树脂，做好预处理，进行有效的再生，并妥善处理再生液和排放。吸附处理吸附处理是一种重要的废水处理方法，利用吸附剂去除废水中的污染物。吸附剂具有独特的表面性质，可以与污染物发生物理或化学作用，将其从废水中去除。吸附剂的种类活性炭活性炭是废水处理中常用的吸附剂之一，具有多孔结构和巨大的表面积，可以有效去除有机污染物、重金属离子、卤代烃等。沸石沸石是一种天然或合成铝硅酸盐矿物，具有离子交换能力，可以有效去除重金属离子、氨氮等。离子交换树脂离子交换树脂是人工合成的聚合物，具有离子交换功能，可以有效去除水中的硬度离子、重金属离子等。生物炭生物炭是由生物质材料在缺氧条件下热解产生的碳基材料，具有良好的吸附性能，可以有效去除有机污染物、重金属离子等。吸附机理和影响因素吸附机理吸附过程是由吸附剂表面和污染物分子之间相互作用力驱动的。常见的吸附机理包括范德华力、静电相互作用和化学键合。影响因素吸附剂的性质、污染物的浓度、温度、pH值等因素都会影响吸附效率。例如，吸附剂的表面积越大，吸附能力越强；温度越高，吸附能力越弱。吸附等温线吸附等温线描述了在特定温度下，吸附剂对污染物的吸附量与溶液中污染物浓度之间的关系。常见的吸附等温线模型包括朗缪尔模型和弗兰克-哈珀斯模型。吸附处理工艺1吸附剂选择根据废水成分选择合适的吸附剂，例如活性炭、沸石等。2吸附过程将废水与吸附剂充分接触，使污染物吸附在吸附剂表面。3再生处理对饱和的吸附剂进行再生，恢复其吸附性能，例如用溶剂洗脱。膜分离处理膜分离技术是一种利用半透膜将废水中的污染物与水进行分离的技术。它具有节能环保、高效稳定等优点，在废水处理领域应用广泛。膜分离技术概述反渗透膜通过膜的压力梯度，将水和溶质分离，有效去除水中盐类和有机物，适用于高浓度废水处理。超滤膜利用膜的筛分作用，截留水中的大分子有机物、胶体、细菌等，可用于污水的预处理，提高后续处理效率。纳滤膜膜孔径介于超滤和反渗透之间，可去除水中的盐类、有机物、重金属等，应用于废水深度处理和回用。微滤膜截留水中的悬浮颗粒、细菌、微生物等，适用于污水的预处理，降低悬浮物浓度，保护后续设备。膜分离工艺流程1进水含有污染物的废水2预处理去除大颗粒和悬浮物3膜分离利用膜的特性分离污染物4浓缩液富含污染物的浓缩液5渗透液净化后的水膜分离工艺流程包括进水预处理、膜分离和后处理三个主要步骤。首先，对废水进行预处理，去除大颗粒和悬浮物。然后，通过膜分离装置，利用膜的特性将污染物与水进行分离。最后，对分离后的渗透液进行进一步处理，获得净化后的