化工環(huán)境保護(hù)與安全技術(shù).ppt

1、第一章 化工廢水處理技術(shù),化工生產(chǎn)過程一般需用大量的水，同時會排出相當(dāng)數(shù)量的廢水?；S一般多集中在江、河、湖、海附近，生產(chǎn)廢水就近排入水域，對水域造成污染。據(jù)統(tǒng)計，我國化工行業(yè)排出的廢水量占全部廢水量的22%，居第一位。事實上，化工廢水對水系（包括地面水和地下水）的污染是許多地方最嚴(yán)重的環(huán)境污染現(xiàn)象，是進(jìn)行環(huán)境治理的首要目標(biāo)。,1.1化工廢水及其處理原則,1.1.1化工廢水的種類 化學(xué)工業(yè)是一個多品種多行業(yè)的工業(yè)部門。 狹義化學(xué)工業(yè)包括化學(xué)礦山、石油化工、煤炭化工、酸堿工業(yè)、化肥工業(yè)、塑料工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、染料工業(yè)、涂料工業(yè)、橡膠工業(yè)、炸藥和起爆藥工業(yè)、感光材料等?；どa(chǎn)離不開水，在目前技術(shù)

2、和經(jīng)濟(jì)條件下化工生產(chǎn)很難根除廢水產(chǎn)生。,化工廢水總的特點： 是量大、有害種類多，居各工業(yè)系統(tǒng)之首，廢水中污染成分隨產(chǎn)品品種、生產(chǎn)工藝等不同而千變?nèi)f化。 主要化工行業(yè)廢水來源及其中主要污染物表 化學(xué)工業(yè)廢水按成分可分為三大類： 含有機(jī)物的廢水 含無機(jī)物的廢水 含有機(jī)物和無機(jī)物的混合廢水,按廢水中所含主要污染物分： 含氰廢水 含酚廢水 含硫廢水 含氟廢水 含鉻廢水 含有機(jī)磷化合物廢水 含有機(jī)物廢水,1.1.2化工廢水污染的特點 1.有毒害性 2.生化需氧量（BOD)和化學(xué)需氧量（COD） 均較高 3.pH超標(biāo) 4.營養(yǎng)化物質(zhì)多 5.廢水溫度較高 6.恢復(fù)比較困難,1.1.3廢水處理原則 1.1.3

3、.1水污染指標(biāo) 水污染指標(biāo)是衡量水體被污染程度的數(shù)值標(biāo)示，也是控制好檢測水處理設(shè)備運行狀態(tài)的重要依據(jù)。其中，最常用的水污染指標(biāo)有（8個）：,生化需氧量（BOD）：表示在有飽和氧條件下，好氧微生物在20 ,經(jīng)一定天數(shù)降解每升水中有機(jī)物所消耗的游離氧的量，常用單位mg/L，常以5日為測定BOD的標(biāo)準(zhǔn)時間，以BOD5表示。 化學(xué)需氧量（COD）：表示用強(qiáng)氧化劑把有機(jī)物氧化為H2O和CO2所消耗的相當(dāng)氧量。常用的氧化劑為重鉻酸鉀或高錳酸鉀，分別表示為CODCr或簡寫（COD）和CODMn（也稱耗氧量，簡稱OC），單位為mg/L。,總需氧量（TOD）：當(dāng)有機(jī)物完全被氧化時，C、H、N、S分別被氧化為CO

4、2、H2O、NO、SO2時所消耗的氧量，單位為mg/L。 總有機(jī)碳（TOC）：表示水中有機(jī)污染物的總含碳量，以碳含量表示，單位為mg/L。 懸浮物（SS）：水樣過濾后，濾膜或濾紙上截留下來的物質(zhì)，單位為mg/L。 pH：表示污水的酸堿性。,有毒物質(zhì)：表示水中所含對生物有害物質(zhì)的含量，如氰化物、砷化物、汞、鎘、鉻、鉛等，單位為mg/L。 大腸桿菌數(shù)：指每升水中所含大腸桿菌的數(shù)目，單位為個/L。,1.1.3.2廢水處理的方法分類 針對不同污染物的特征，發(fā)展了各種不同的廢水處理方法，特別是對化工廢水的處理，這些處理方法可按其工作原理劃分為4大類，即物理處理法、化學(xué)處理法、物料化學(xué)處理法和生物處理法。

5、,表 水體中的污染物表,（1）物理處理法： 通過物理作用，以分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)（包括油膜和油珠）的廢水處理法。根據(jù)物理作用的不同，又可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截流法等。 屬于重力分離法的處理單元有沉淀、上?。飧?、浮選）等，相應(yīng)使用的處理設(shè)備是沉砂池、沉淀池、除油池、氣浮池及其附屬裝置等。,（2）化學(xué)處理法： 通過化學(xué)反應(yīng)去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的廢水處理法。如以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的處理方法混凝、中和、氧化還原等?；瘜W(xué)處理法各處理單元所使用的處理設(shè)備，除相應(yīng)的池、罐、塔外，還有一些附屬裝置?；瘜W(xué)處理法主要用于處理各種工業(yè)廢

6、水。,（3）物理化學(xué)法： 以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的處理單元具有化學(xué)作用，而同時又有與之相關(guān)的物理作用，所以稱為物理化學(xué)法，即運用物理和化學(xué)的綜合作用使污水得到凈化處理的方法。如萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等。后兩種處理單元又統(tǒng)稱膜處理技術(shù)。采用本法前廢水一般均需預(yù)處理，先除去水中的懸浮物、油漬、有害氣體等，有時還要調(diào)整pH，以便提高處理效果。,（4）生物處理法： 通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)性污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化穩(wěn)定、無害物質(zhì)的廢水處理方法。根據(jù)起作用的微生物不同，生物處理法又可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法。,1.1.3.3廢水處理的一般原則

7、廢水中污染物質(zhì)是多種多樣的，所以往往不可能用一種處理單元就把所有污染物質(zhì)去除干凈。 化工廢水處理的主要原則：首先才清潔生產(chǎn)的角度出發(fā)，改革生產(chǎn)工藝好設(shè)備，減少污染物，防止廢水外排，進(jìn)行綜合利用和回收。必須外排的廢水，其處理方法隨水質(zhì)和要求而異。按處理深度又可分為一級處理、二級處理、三級處理。,表1.廢水處理方法分類,（1）一級處理： 主要分離去除廢水中的漂浮物和部分懸浮狀態(tài)的 污染物質(zhì)，調(diào)節(jié)廢水pH、減輕廢水的腐化程度 和后續(xù)處理工藝負(fù)荷的處理方法?？梢圆捎脰啪W(wǎng)過濾、 自然沉淀、上浮、隔油等方法。 污水經(jīng)一級處理后，一般達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。所以 一般以一級處理為預(yù)處理，以二級處理為主體，必要 時再

8、進(jìn)行三級處理，即深度處理，使污水達(dá)到排放標(biāo) 準(zhǔn)或補(bǔ)充工業(yè)用水和城市供水，一級處理的常用方法 如下。,a.篩濾法： 篩濾法是分離污水中呈懸浮狀態(tài)污染物質(zhì)的方法。常 用設(shè)備是格柵和篩網(wǎng)。格柵主要用于截留污水中大于柵條間隙的 漂浮物，一般布置在污水處理場或泵站的進(jìn)口處，以防止管道、 機(jī)械設(shè)備以及其他裝置的堵塞。格柵的清渣，可常用人工或機(jī)械 方法，有的是用磨碎機(jī)將柵渣磨碎后，再投入格柵下游，以解決 柵渣的處置問題。篩網(wǎng)的網(wǎng)孔較小，主要用以濾除廢水中的纖 維、紙漿等細(xì)小懸浮物，以保證后續(xù)處理單元的正常運行和處理 效果。 b.沉淀法：沉淀法是通過重力沉降分離廢水中呈懸浮狀態(tài)污染物 質(zhì)的方法。沉淀法的主要構(gòu)

9、筑物有沉砂池和沉淀池，用于一級處 理的沉淀池，通稱初級沉淀池。其作用為：去除污水中大部分 可沉的懸浮固體；作為化學(xué)或生物化學(xué)處理的預(yù)處理，以減輕 后續(xù)處理工藝的負(fù)荷和提高處理效果。,c.上浮法：上浮法用于去除污水中相對密度小于的污染物，或通過 投加藥劑、加壓溶氣等措施去除相對密度稍大于的污染物質(zhì)。在一 級處理工藝中，主要是用于去除污水中的油類及懸浮物質(zhì)。 d.預(yù)曝氣法：預(yù)曝氣法是在污水進(jìn)入處理構(gòu)筑物以前，先進(jìn)行短時 間（10-20min）曝氣。其作用為： 可產(chǎn)生自然絮凝或生物絮凝作 用，使污水中的微小顆粒變大，以便沉淀分離；氧化廢水中的還 原性物質(zhì)；吹脫污水中溶解的揮發(fā)物；增加污水中的溶解氧，

10、 減輕污水的腐化，提高污水的穩(wěn)定度。,（2）二級處理： 污水通過一級處理后，再加處理，用以除去污水中大 量有機(jī)污染物，使污水進(jìn)一步凈化的工藝過程。相當(dāng)長時 間以來，主要把生物化學(xué)處理作為污水二級處理的主體工 藝。近年來，采用化學(xué)或物理化學(xué)處理法作為二級處理主 體工藝，并隨著化學(xué)藥劑品種的不斷增加，處理設(shè)備和工 藝的不斷改進(jìn)而得到推廣。因此，二級處理原作為生化處 理的同義詞已失去意義。 污水在經(jīng)過篩濾、沉淀或上浮等一級處理之后，可以 有效地去除部分懸浮物，生化需氧量(BOD)，但一般不能 去除污水(25-40%）也可以去除中呈溶解狀態(tài)的和呈膠體 狀態(tài)的有機(jī)物和氧化物、硫化物等有毒物質(zhì)，不能達(dá)到污

11、 水排放標(biāo)準(zhǔn)。因此需要進(jìn)行二級處理，二級處理的主要方 法如下。,a.活性污泥法：廢水生物化學(xué)處理中的主要處理方法。以污水 中有機(jī)污染物作為底物，在有氧的條件下，對各種微生物群體進(jìn) 行混合連續(xù)培養(yǎng)，形成活性污泥。利用這種活性污泥在廢水中的 凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用過程，去除廢水中有機(jī)污 染物，從而得到凈化?；钚晕勰喾◤拈_創(chuàng)至今已經(jīng)有90年的歷史， 目前已成為有機(jī)工業(yè)廢水和城市污水最有效的生物處理法，應(yīng)用 非常普遍?；钚晕勰喾ㄟ\行方式多種多樣，如傳統(tǒng)活性污泥法、 階段曝氣法、生物吸附法、混合式曝氣法、純氧曝氣法、深井曝 氣法，以及近幾年所發(fā)展的氧化溝（延時曝氣活性污泥法）。 b.生物膜法

12、:生物膜法是使廢水通過生長在固定支承物表面的生 物膜，利用生物氧化作用和各相之間的物質(zhì)交換，降解廢水中有 機(jī)污染物的方法。用這種方法處理廢水的構(gòu)筑物有生物濾池、生 物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化池以及最近發(fā)展起來的懸浮載體流化床， 目前采用生物接觸氧化池為多。,近年來，有的國家正在研究和采用化學(xué)或物 理化學(xué)處理法作為二級處理主體工藝，預(yù)期這些 方法將隨著化學(xué)藥劑品種的不斷增加，處理設(shè)備 和工藝的不斷改進(jìn)而得到推廣。污水二級處理可 以去除污水中大量BOD和懸浮物，在較大程度上 凈化污水，對保護(hù)環(huán)境起到了一定作用。但隨著 污水量的不斷增加，水資源的日益緊張，需要獲 取更高質(zhì)量的處理水，以供重復(fù)使用或補(bǔ)充水源

13、。 為此，有時需要在二級處理基礎(chǔ)上，再進(jìn)行污水 三級處理。,(3)三級處理 污水三級處理又稱污水深度處理或高級處理。為進(jìn) 一步去除二級處理未能去除的污染物質(zhì)，其中包括微生 物未能降解的有機(jī)物或磷、氮等可溶性無機(jī)物。三級處 理是深度處理的同義詞，但二者又不完全一致。三級處 理是經(jīng)二級處理后，為了從廢水中去除某種特定的污染 物質(zhì)，如磷、氮等，而補(bǔ)充增加的一項或幾項處理單元； 至于深度處理則往往是以廢水回收、復(fù)用為目的，在二 級處理后所增設(shè)的處理單元或系統(tǒng)。三級處理耗資較大， 管理也較復(fù)雜，但能充分利用水資源。,完善的三級處理由除磷、除氮、除有機(jī)物 （主要是難以生物降解的有機(jī)物）、除病毒和病 原菌、

14、除懸浮物和觸礦物質(zhì)等單元過程組成。根 據(jù)三級處理出水的具體去向，其處理流程和組成 單元是不同的。如果為防止受納水體富營養(yǎng)化， 則采用除磷和除氮的三級處理；如果為保護(hù)下游 引用水源或浴場不受污染，則應(yīng)采用除磷、除氮、 除毒物、除病菌和病原菌等三級處理，如直接作 為城市飲用水以外的生活用水，如洗衣、清掃、 沖洗廁所、噴灑街道和綠化地帶等用水，其出水 水質(zhì)要求接近于飲用水標(biāo)準(zhǔn)。,1.1.3.4化工廢水處理標(biāo)準(zhǔn) 化工廢水處理的目標(biāo)有二類： 一是在廠內(nèi)重復(fù)利用； 二是向廠外排放。 對前一類的要求，原則上只要滿足廠內(nèi)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)即可。對后一類的要求最低也要符合我國環(huán)境保護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括廢水接受方和排放方兩方

15、面的標(biāo)準(zhǔn)。,我國已制定了比較完善的水系環(huán)境保護(hù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對化工廢水處理來說，最基本的是地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)和污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）。 （1）地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)：是國家環(huán)保部經(jīng)多次修訂頒布的現(xiàn)行最基本的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 該標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)地表水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，按功能高低依次劃分為5類：,類：主要適用于源頭水、國家自然保護(hù)區(qū)； 類：主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一 級保護(hù)區(qū)、珍稀動物生物棲息地、魚蝦類產(chǎn) 卵場、仔稚幼魚的索餌場等； 類：主要適用于集中式生活飲用水地表水源地 二級保護(hù)區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道，水 產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水

16、域及游泳區(qū)； 類：主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接 觸的娛樂用水區(qū)； 類：主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。,（2）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）：是國家環(huán)保部修訂頒布現(xiàn)行的重要的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)按污水的排放去向，分年限規(guī)定了69種水污染物，最高允許排放濃度及部分行業(yè)最高允許排水量。 我國也制定了許多行業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)已明確規(guī)定：有行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)就執(zhí)行本行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，其它則執(zhí)行本排放標(biāo)準(zhǔn)。,污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）對向地面水體和城市下水道排放的污水，分別規(guī)定了執(zhí)行級別（分別為一級、二級、三級）標(biāo)準(zhǔn)。 它還將排放的污染物按其性質(zhì)分為兩類：第一類污

17、染物是指能在環(huán)境和動植物體內(nèi)積蓄，對人體健康產(chǎn)生長遠(yuǎn)不良影響者，如汞、鎘、鉻、鉛、砷、苯并芘等；第二類污染物是指對人體健康影響較小的。各類污染物都分別列出了對應(yīng)的各類接受水域的最高允許濃度及最大排水量。,1.2物理處理法,在工業(yè)廢水的處理中，物理法占有重要的地位。與其他方法相比，物理法具有設(shè)備簡單、成本低、管理方便、效果穩(wěn)定等優(yōu)點。它主要用于去除廢水中的漂浮物、懸浮固體、砂和油類等物質(zhì)。物理法一般用作其他處理方法的預(yù)處理或補(bǔ)充處理。 物理法包括：過濾、重力分離、離心分離等。,1.2.1重力分離 廢水中含有的較多無機(jī)砂?；蚬腆w顆 粒，必須采用沉淀法除掉，以防止水泵或 其他機(jī)械設(shè)備、管道受到磨損，

18、防止淤塞。 沉淀池中沉降下來的固體，可用機(jī)械進(jìn)行 清除。,1.2.1.1沉淀法的分類 從化工廢水中除去懸浮固體的方法，一般常采用沉 淀法。此法是利用固體與水兩者相對密度差異的原理， 使固體和液體分離。這是對廢水預(yù)先進(jìn)行凈化處理的方 法之一，被廣泛采用作為廢水的預(yù)處理。例如對化工廢 水進(jìn)行生化處理之前，為保證生化處理順利進(jìn)行，先要 從廢水中除去砂粒固體顆粒雜質(zhì)以及一部分有機(jī)物質(zhì)， 以減輕生化裝置的處理負(fù)荷。因此，在生化處理前，廢 水先要通過沉淀池進(jìn)行沉淀，設(shè)備在生化處理之前的沉 淀池，稱為初級沉淀池，或稱為一次沉淀池。而在生化 處理后的沉淀池，稱為二次沉淀池，其目的是進(jìn)一步去 除殘留的固體物質(zhì)，

19、包括生化處理后多余的活性污泥。,沉淀法又分為自然沉淀和混凝沉淀兩種： 自然沉淀 自然沉淀是依靠廢水中固體顆粒的自身重量進(jìn)行沉降。此種僅對較大顆粒，可以達(dá)到去除的目的，是屬物理方法。 混凝沉淀 混凝沉淀的基本原理是在廢水中投入電解質(zhì)作為混凝劑，使廢水中的微小顆粒與混凝劑能結(jié)成較大的膠團(tuán)，加速在水中的沉降，此法實質(zhì)為化學(xué)處理方法，具體內(nèi)容將在化學(xué)處理方法中再介紹。,1.2.1.2影響沉淀的因素 影響廢水或稱污水懸浮顆粒沉降效率的主要因素 有三個方面，即： 污水的流速； 懸浮顆粒的沉降速度； 沉淀池的尺寸。 在一定的污水流速下，對一定大小的沉淀池其沉 降效率主要取決于顆粒的沉降速度。 自由沉降顆粒的

20、沉降速度，與顆粒的形狀以及顆 粒與流體間的相對運動情況有關(guān)。通常是用雷諾數(shù)Re 的大小，來判斷顆粒在水中沉降的相對運動流動類型，,對于球形顆粒，,與前式比較可知，在同一沉淀池內(nèi)，過流率的大小，與顆粒的最小沉降速度us相等。過流率愈小，沉淀效果愈好。反之，則沉淀效果差。對一定速度流量的廢水，沉淀面積愈大，則過流率愈小，沉淀效率也愈好。 實際上，由于污水在通過沉淀池的各過水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植际遣痪鶆虻?，顆粒在沉淀池中的實際停留時間要比上面提到的停留時間Ts短；又由于受到水流本身的湍動影響，顆粒的實際沉降速度也要比上面提到的us小。所以沉降效果實際上要比理論效果低一些。,1.2.1.3沉降設(shè)備 生產(chǎn)上

21、用來對污水進(jìn)行沉淀處理的設(shè)備稱為沉淀 池，根據(jù)池內(nèi)水流的方向不同，沉淀池的形式大致 可以分為五種： 即 平流式沉淀池； 豎流式沉淀池； 輻射式沉淀池； 斜管式沉淀池； 斜板式沉淀池等。 沉淀池的操作區(qū)域可以分為水流部分和沉淀部分。,（1）水流部分 廢水在這部分內(nèi)流動，懸浮固體顆粒也在這部分區(qū)域內(nèi)進(jìn)行 沉降。為了使水流均勻的通過各個水?dāng)嗝妫话憔谖鬯娜肟?處設(shè)置擋板，并且要使進(jìn)水的入口置于池內(nèi)的水面以下。另外在 沉淀池的出水口前，設(shè)置浮渣擋板，用以防止漂浮在水面上的浮 渣以及油污等流出沉淀池。 （2）沉淀部分 沉降到池底的污泥需定期排放。采用機(jī)械排泥的沉降池底是 平底。也可以采用泥漿泵或利用

22、水的壓力將污泥排出，此時池底 應(yīng)為錐形。另外還可以將兩種排泥方式同時采用。 各類沉淀池的構(gòu)造，簡單介紹如下。,1.2.1.4沉砂池 沉砂池也是一種沉淀池，用以分離廢水中相對密度 較大的無機(jī)懸浮物，如砂，煤粒，礦渣等，使這些懸浮物 在池內(nèi)沉降，以免進(jìn)入后面的沉淀池污泥中而給排除及處 理污泥帶來困難。但是，在沉砂池內(nèi)不能讓相對密度較小 的有機(jī)懸浮物沉降下來，以免造成進(jìn)入后面的污泥中而給 排除及處理污泥帶來困難。但是，在沉砂池內(nèi)不能讓相對 密度較小的有機(jī)懸浮物沉降下來，以免造成沉砂池沉渣處 理的困難。廢水流速不宜過大也不宜過小。沉砂池有平流 式及豎流式兩種。國內(nèi)廣泛應(yīng)用的是平流式，平流沉砂池 的效率

23、較高，其構(gòu)造如圖3-7所示。 平流式沉砂池的過水部分是一條明渠，渠的兩端用閘 板控制水量，渠底有貯砂斗，斗數(shù)一般為兩個。貯砂斗下 部設(shè)帶有閘門的排砂管，以排除貯砂斗內(nèi)的積砂。也可以 用射流泵或螺旋泵排砂。,一般平流沉砂池的最大缺點，就是盡管控制了水流 速度及停留時間，廢水中一部分有機(jī)懸浮物仍然會在沉砂 池內(nèi)沉積下來，或者由于有機(jī)物附著在砂粒表面，隨砂粒 沉淀而沉積下來。為了克服這個缺點，目前有采用曝氣沉 砂池，即在沉砂池的側(cè)壁下部鼓入壓縮空氣，使池內(nèi)水流 呈螺旋狀態(tài)運動。由于有機(jī)物顆粒的密度小，故能在曝氣 的作用下長期處于懸浮狀態(tài)，同時，在旋流過程中，砂粒 之間相互摩擦、碰撞，附在砂粒表面的有

24、機(jī)物也能被洗脫 下來。通常曝氣沉砂池采用穿孔管曝氣，穿孔管內(nèi)孔眼直 徑為2.5-6mm，空氣用量為2-3m3/m2（池面），螺旋型水 流周邊最大旋轉(zhuǎn)速度為0.25-0.3m/s，池內(nèi)水流前進(jìn)速度為 0.01-0.1m/s ，停留時間為1.5-3.3min。,1.2.1.5隔油池 石油開采與煉制、煤化工、石油化工及輕工業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)過程排出大量含油廢水。油品相對密度一般都小于1，只有重油相對密度大于1。 化工煉油廢水中的油類一般以三種狀態(tài)存在，即： 懸浮狀態(tài)，這部分油在廢水中分散顆粒較大，易于 上浮分離，占總含油量的80-90%； 乳化狀態(tài)，油珠顆粒較小，直徑一般在0.05-25m之 間，不易上浮

25、去除，約占總含油10-15%； 溶解狀態(tài)，這部分油僅占總含油量的0.2-0.5%。 只要去除前兩部分油，則廢水中的絕大多數(shù)油類物質(zhì)被去除，一般能夠達(dá)到排放要求。對于懸浮狀態(tài)的油類，一般用隔油池分離；對于乳化油則采用浮選法分離。,常用的隔油池有平流式、豎流式及斜板式。國內(nèi)多采 用平流式隔油池，其構(gòu)造與平流式沉淀池相似，在實際運 行中主要起隔油作用，但也有一定的沉淀作用。 國外常用的油分離器有平流式、平行板式和波紋板式 等類型。其中波紋板式油分離器示于圖3-8 。池內(nèi)斜板大 多數(shù)采用聚酯玻璃鋼波紋板，板間距為20-50mm，傾角不 小于45，斜板采用異向流形式，廢水自上而下流入斜板 組，油粒沿斜板

26、上浮。 實踐表明，斜板隔油池需停留時間僅為平流隔油池的 1/2-1/4，約30min。斜板隔油池去除油滴的最小直徑為 60m。,殼牌石油公司研制的斜板隔油池即所謂PPI（Parallel Plate Intercepter）型油水分離池如圖3-9所示。該裝置可去除大于60m的油珠。,1.2.2離心分離,1.2.2.1離心分離的原理 含懸浮物的廢水在高速旋轉(zhuǎn)時，由于懸浮顆粒和廢水的質(zhì)量不同，所受到的離心力大小不同，質(zhì)量大的被甩到外圈，質(zhì)量小的則留在內(nèi)圈，通過不同的出口將它們分別引導(dǎo)出來，利用此原理就可分離廢水中懸浮顆粒，使廢水得以凈化。當(dāng)廢水高速旋轉(zhuǎn)時，水中的顆粒物所受的離心力表示如下：,如果旋

27、轉(zhuǎn)半徑r=0.5m，轉(zhuǎn)速n=300r/min，則=50。因此離心力遠(yuǎn)超過重力的大小，顯然，廢水進(jìn)行離心分離時，加大廢水的旋轉(zhuǎn)速度，能提高離心分離效率。又離心力Fc與r成反比，所以離心分離設(shè)備的直徑不宜過大，一般小于500mm 。,1.2.2.2離心分離方式 離心分離設(shè)備按離心力產(chǎn)生的方式不同可分為水力旋 流器和高速離心機(jī)兩種類型。水力旋流器（或稱旋液分離 器）有壓力式（見圖3-10)和重力式兩種，其設(shè)備固定，液 體靠水泵壓力或重力（進(jìn)出水頭差）由切線方向進(jìn)入設(shè)備， 造成旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生離心力。高速離心機(jī)依靠轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)， 使液體產(chǎn)生理性離力。壓力式水力旋流器，可以將廢水中 所含的粒徑5m以上的顆粒

28、分離出去。進(jìn)水濃度的6- 10m/s，流速一般應(yīng)在進(jìn)水管稍向下傾3-5，這樣有利于水 流向下旋轉(zhuǎn)運動。,1.2.3過濾法,廢水中含有的微粒物質(zhì)和膠狀物質(zhì)，可以采用機(jī)械過濾的方法加以去除。有時過濾方法作為廢水處理的預(yù)處理方法，用以防止水中的微粒物質(zhì)及膠狀物質(zhì)破壞水泵，堵塞管道及閥門等。另外過濾法也常用在廢水的最終處理，使濾出的水可以進(jìn)行循環(huán)使用。,1.2.3.1格柵過濾 格柵一般斜置在進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處。它本身的水流阻力并不大，只有幾厘米，阻力主要產(chǎn)生于篩余物堵塞柵條。一般當(dāng)格柵的水頭損失達(dá)到10-15cm時就該清洗。 格柵按形狀，可分為平面格柵和曲面格柵兩種。按格柵柵條的間隙，可分為粗格柵

29、（50-100mm）、中格柵（ 10-40mm）、細(xì)格柵（3-10）三種。 新設(shè)計的廢水處理廠一般都采用粗、中兩道格柵，甚至采用粗、中、細(xì)三道格柵。 格柵的去除效率，跟格柵的設(shè)計很有關(guān)系。格柵的設(shè)計內(nèi)容包括尺寸計算、水力計算、柵渣量計算。圖3-11是格柵的示意圖。,1.2.3.2篩網(wǎng)過濾 一些工業(yè)廢水含有較細(xì)小選擇不同尺寸的篩網(wǎng)，能去除水中不同類型和大小的懸浮物，如纖維、紙漿、藻類等。相當(dāng)于一個初沉池的作用。 篩網(wǎng)過濾裝置很多，有振動篩網(wǎng)、水力篩網(wǎng)、轉(zhuǎn)鼓式篩網(wǎng)、轉(zhuǎn)盤式篩網(wǎng)、微濾機(jī)等。下面介紹其中主要的幾種。 振動式篩網(wǎng)示意圖見3-12圖。它由振動篩和固定篩組成。污水通過振動篩時，懸浮物等雜質(zhì)被

30、留在振動篩上，并通過振動卸到固定篩網(wǎng)上，以進(jìn)一步脫水。,水力篩網(wǎng)示意圖見3-13圖。它也是由運動篩網(wǎng)和固定篩網(wǎng)組成。運動篩網(wǎng)水平放置，呈截頂圓錐形。進(jìn)水端在運動篩網(wǎng)小端，廢水在從小端到大端流動過程中，纖維等雜質(zhì)被篩網(wǎng)截留，并沿傾斜面卸到固定篩以進(jìn)一步脫水。水力篩網(wǎng)的動力來自進(jìn)水水流的沖擊力和重力作用。因此水力篩網(wǎng)的進(jìn)水端要保持一定壓力，且一般采用不透水的材料制成，而不用篩網(wǎng)。水力篩網(wǎng)已有較多的應(yīng)用實例，但還未有定型的產(chǎn)品。,1.2.3.3顆粒介質(zhì)過濾 顆粒狀介質(zhì)過濾適用于去除廢水中的微粒物質(zhì)和膠狀物質(zhì)，常用做離子交換和活性炭處理前的預(yù)處理，也能用做廢水的三級處理。 顆粒介質(zhì)過濾器可以是圓形池或

31、方形池。過濾器無蓋的稱為敞開式過濾器，一般廢水自上流入，清水由下流出。有蓋而且密閉的，稱為壓力過濾器，廢水用泵加壓送入，以增加壓力。,過濾介質(zhì)的粒度及材料，取決于所需濾出的微粒物粒子的大小、廢水性質(zhì)、過濾速度等因素。 在廢水處理中常用的濾料有石英砂、無煙煤粒、石榴石粒、磁鐵礦粒、白云石粒、花崗巖粒以及聚苯乙烯發(fā)泡塑料球等。其中以石英砂使用最廣。砂的機(jī)械強(qiáng)度大，相對密度在2.65左右，在pH=2.1-6.5的酸性廢水環(huán)境中化學(xué)穩(wěn)定性好，但廢水呈堿性時，有溶出現(xiàn)象，此時一般常用大理石和石灰石。無煙煤的化學(xué)穩(wěn)定性較石英砂好，在酸性、中性及堿性環(huán)境中都不溶出，但機(jī)械強(qiáng)度稍差，其密度因產(chǎn)地不同而有所不同

32、，一般為1.4-1.9。大密度濾料常用于多層濾料濾池，其中石榴石和磁鐵礦的相對密度大于4.2，莫氏硬度大于6。對含膠狀物質(zhì)廢水則可用粗粒骨炭、焦炭、木炭、無煙煤等，在此情況下，過濾介質(zhì)兼有吸附作用。,圖3-14為常用的顆粒介質(zhì)過濾設(shè)備一普通快濾池?？鞛V池一般用鋼筋混凝土建造，池內(nèi)有排水槽、濾料層、墊料層和配水系統(tǒng)；池外有集中管廊，配有進(jìn)水管、出水管、沖洗水管、沖洗水排出管等管道及附件。 在廢水的三級處理中，往往采用綜合濾料過濾器，濾床采用不同的過濾介質(zhì)，一般是以格柵或篩網(wǎng)及濾布等作為底層的介質(zhì)，然后在其上再堆積顆粒介質(zhì)。采用的一種綜合濾料的組成是：無煙煤（相對密度1.55）占50-60%，硅砂

33、（相對密度2.6）占25-30%，鈦鐵礦柘榴石（相對密度4以上）占10-15%以上。,濾床上層是相對密度較小的無煙煤顆粒，一般粒徑為2mm；底層是相對密度較大的細(xì)粒材料，粒徑為0.25mm；最下面是礫石承托層。 三種濾料之間適當(dāng)?shù)牧胶拖鄬γ芏鹊谋壤菦Q定因素，而兩種較重的濾料中應(yīng)包括嚴(yán)格控制的各種細(xì)粒徑濾料，這樣，在反沖洗后，濾床的每一水平斷面都有各種濾料，形成混合濾料而無明顯的交界面。 綜合濾料濾池接近理想濾池，沿水流方向有由粗至細(xì)的級配濾料和逐漸均勻減少的空隙，以提供最大截污能力，從而延長過濾周期，增加濾速，接受較大的進(jìn)水負(fù)荷。這種濾池的濾速可達(dá)15-30m/h，為普通濾池的3-6倍。表

34、3-6列出了普通快速濾池的濾料組成和濾速范圍，圖3-15列出了多層濾料床層的粒徑分布。,1.2.3.4微濾機(jī)過濾法 微濾機(jī)是一種機(jī)械過濾裝置，其構(gòu)造包括水平轉(zhuǎn)鼓和金屬濾網(wǎng)。轉(zhuǎn)鼓和 濾網(wǎng)安裝在水池內(nèi)，水池內(nèi)還設(shè)有隔板。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動的圓周速度為30m/min，三分之二的轉(zhuǎn)鼓浸在池水中。濾網(wǎng)為含鉬的不銹鋼絲織成，孔徑有60m、35m、23 m等三種。亦有采用100m孔徑的金屬絲網(wǎng)。帶有金屬濾網(wǎng)轉(zhuǎn)鼓的微濾機(jī)，可參考圖3-16。,微濾機(jī)的工作原理是廢水通過金屬網(wǎng)細(xì)孔進(jìn)行過濾。廢水從轉(zhuǎn)鼓的空心軸管，通過金屬網(wǎng)孔過濾后流入水池。截留在網(wǎng)上的懸浮物，隨著轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動到上面時，被沖洗水沖下，收集在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，隨同沖洗水一起

35、，從空心軸出口排出。微濾機(jī)的過濾及沖洗過程均為自動進(jìn)行。 此法的優(yōu)點為設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，處理廢水量大，操作方便，占地較小。缺點是濾網(wǎng)的編織比較困難。,另外，在化工廢水的過濾處理中，還可以采用離心過濾機(jī)或板框過濾機(jī)等通用設(shè)備，近年來又有微孔管過濾機(jī)出現(xiàn)，微孔管代替金屬絲網(wǎng)，起過濾作用，微孔管可由聚乙烯樹脂或者用多孔陶瓷等制成。它的特點是，微孔孔徑大小可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，微孔管調(diào)換比較方便，適用于過濾含有無機(jī)鹽類的廢水。,1.3化學(xué)處理法,化學(xué)法是廢水處理的基本方法之一。它是利 用化學(xué)作用來處理廢水中的溶解物質(zhì)或膠體物 質(zhì)，可用來去除廢水中的金屬離子、細(xì)小的膠 體有機(jī)物、無機(jī)物、植物營養(yǎng)素（氮、磷）、 乳化

36、油、色度、臭味、酸、堿等，對于廢水的 深度處理有著重要作用。 化學(xué)法包括：中和法、混凝法、氧化還原、 電化學(xué)等方法。,1.3.1中和法,在化工、煉油企業(yè)中，對于低濃度的含酸、 含堿廢水，在無回收及綜合利用價值時，往往 采用中和的方法進(jìn)行處理。中和法也常用于廢 水的預(yù)處理，調(diào)整廢水的pH。 中和就是酸堿相互作用生成鹽和水。例如：,中和也即pH調(diào)整，或稱為酸堿度的調(diào)整。,對含酸或含堿廢水、濃度在4%（含酸濃度； 含堿濃度為2%）以下時，如果不能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效 的回收、利用，則應(yīng)經(jīng)過中和，將廢水的pH調(diào)整 到呈中性狀態(tài)，才能夠排放。而對含酸、含堿濃 度高的廢水，則必須考慮回收及開展綜合利用的 方法。,

37、1.3.1.1中和酸性或堿性廢水的方法,1.酸性廢水的中和處理方法 對酸性廢水進(jìn)行中和時，可采用以下一些方法。,通常，盡量選用堿性廢水或廢渣來中和酸性廢水，以達(dá)到以廢治廢的目的。而燒堿或純堿不僅價格很貴，而且又是重要的工業(yè)原料，貨源亦緊張，故不應(yīng)輕易選用。,中和各種酸所需耗用的堿性物質(zhì)數(shù)量見表3-7。,值得注意兩點：采用中和法時，中和時間一般要長。例如對含有弱酸的廢水，選用碳酸鹽，反應(yīng)時間很慢；如含醋酸廢水，適宜選用氫氧化物堿類進(jìn)行中和；中和后，應(yīng)避免生產(chǎn)大量沉渣，否則會影響處理效果，同時又帶來沉渣的處理問題，故生成的鹽要有一定大小的溶解度。例如含硝酸、鹽酸的廢水，中和后生產(chǎn)的鹽，一般多易溶于

38、水，不產(chǎn)生沉淀。又如含硫酸的廢水，如果用石灰石中和時，則要產(chǎn)生大量的硫酸鈣沉淀，因為硫酸鈣在水中的溶解度比較小。,2.堿性廢水處理方法 對堿性廢水，一般可以采用以下途徑進(jìn)行中和。 向堿性廢水中鼓人煙道廢氣； 向堿性廢水注入壓縮的二氧化碳?xì)怏w； 向堿性廢水投入酸或酸性廢水等； 在堿性廢水中產(chǎn)生一氧化碳。 對堿性廢水進(jìn)行中和時，可首先考慮采用酸性廢水 的中和處理。若附近沒有酸性廢水時可采用投加酸進(jìn)行 中和。工業(yè)用硫酸是在堿性廢水中和中應(yīng)用比較多的酸。 中和各種堿性廢水所需的酸量可見表3-8.,用煙道氣中和堿性廢水，主要是利用煙道氣中的 CO2和SO2兩種酸性和氣體對堿性廢水進(jìn)行中和。這是一 種以廢

39、治廢，開展綜合利用的很好辦法，既可以降低廢 水的pH，又可以去除煙道氣中的灰塵，并使煙道氣中的 CO2及SO2氣體從煙氣中分離出去，防止煙道氣污染大氣。 湖南省長沙印染廠等單位的運行情況證明，煙道氣中和 法對降低堿性廢水pH效果明顯，一般可由10-12降至5-7 左右。存在問題是廢水經(jīng)中和后，廢水中硫化降至物、 色度、耗氧量都有所增加，今后仍需加以研究解決。,1.3.1.2酸性廢水中和處理的方式和設(shè)備,(1)酸性廢水與堿性廢水混合 若有酸性與堿性兩種廢水同時均勻的排出時，并兩 者各自所含的酸、堿量又能夠相互平衡。那么，兩者可 以直接在管道內(nèi)混合，不需設(shè)中和池，但是，對于排水 情況經(jīng)常波動變化時

40、，則必須設(shè)置中和池，在中和池內(nèi) 進(jìn)行中和反應(yīng)，如圖3-17所示。,中和池一般應(yīng)是平行設(shè)計兩套，進(jìn)行 交替使用。設(shè)計時應(yīng)考慮廢水在中和池內(nèi) 停留的時間為15min左右，根據(jù)具體情況， 控制經(jīng)中和以后的出水pH在5-8的范圍內(nèi)。,(2)投藥中和 投藥中和就是將堿性中和藥劑如石灰、石灰石、電 石渣、蘇打等，投入到酸性廢水中，經(jīng)過充分中和反應(yīng)， 使廢水得以治理。投藥中和又分為干投法和濕投法兩種。 a. 干投法 干投法是將固體的中和藥劑按理論投加量的1.4-1.5 倍，均勻連續(xù)地投入到酸性廢水中。干法可采用利用電 磁振蕩原理的石灰振蕩設(shè)備投加，以保證投加量的均勻。 它設(shè)備簡單，但反應(yīng)較慢，而且反應(yīng)不易徹

41、底，而且投 藥量大。圖所3-18表示的用石灰石中和酸性廢水的干投 法流程。,b.濕投法 當(dāng)石灰成塊狀時，則不宜采用干投法，可采用濕投 法。即先在石灰消化槽里將石灰加水消化，制成濃度40- 50%的乳液，投入乳液槽，再加水?dāng)嚢枵{(diào)配成濃度5- 10%的石灰水，然后用泵送到投配槽，經(jīng)投加器投入渠 道，與酸性廢水共同流入中和反應(yīng)池，發(fā)生中和反應(yīng) 后進(jìn)行澄清，使水與沉淀物進(jìn)行分離。其流程如圖3-19 所示。,c.過濾中和 過濾中和就是利用石灰石、大理石、白云石等作濾 料，使酸性廢水通過濾料得到中和。采用過濾中和時， 要求對廢水中的懸浮物、油脂等進(jìn)行預(yù)處理，以便于中 和的進(jìn)行，并防止濾料的堵塞。 圖3-2

42、0所示為普通中和濾池。以石灰石（CaCO3） 作濾料時，中和反應(yīng)速率較使用其他濾料時要快，故從 經(jīng)濟(jì)上考慮，一般選用石灰石最合適。但過濾中和含硫 酸廢水如用石灰石作濾料，則中和后產(chǎn)生的硫酸鈣會覆 蓋濾料使之堵塞，而影響中和反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。因此， 一般采用白云石濾料對含硫酸廢水進(jìn)行過濾中和；此時， 中和反應(yīng)產(chǎn)生的硫酸鎂易溶于水，不會影響中和反應(yīng)的 繼續(xù)進(jìn)行，但相對的處理成本比較高。,最近，為了克服硫酸鈣沉淀覆蓋濾料 這一缺點，利用石灰石作濾料處理含硫酸 廢水出現(xiàn)了新型的過濾中和反應(yīng)器，即流 化床中和反應(yīng)器（見圖3-21升流式膨脹中 和濾池）。在石灰石膨脹過程中顆粒間的 相互摩擦，破壞硫酸鈣覆蓋層

43、，而脫下的 硫酸鈣隨水帶走。,1.3.1.3堿性廢水中和處理的方式和設(shè)備,（1）利用廢酸性物質(zhì)中和法 廢酸性物質(zhì)包括含酸廢水、煙道氣等。煙道氣中CO2含量可 高達(dá)24%，此外有時還含有高濃度的SO2和H2S等酸性氣體，故可 用來中和堿性廢水。 用煙道氣中和堿性廢水一般在噴淋塔中進(jìn)行。廢水從塔頂布 水器均勻噴出，煙道氣則從塔底鼓入，兩者在填料層間進(jìn)行逆流 接觸，完成中和過程，使堿性廢水和煙道氣都得到凈化，關(guān)鍵是 控制好氣液比。根據(jù)資料介紹，用煙道氣中和堿性廢水，出水的 pH可由10-12降到7左右。 該法的優(yōu)點是以廢治廢，投資省，運行費用低，缺點是出水中 的硫化物、耗氧量和色度都會明顯增加，還需

44、進(jìn)一步處理。,（2） 藥劑中和法 常用的藥劑是硫酸、鹽酸及壓縮二氧化碳。硫酸 的價格比較低，應(yīng)用最廣。鹽酸的優(yōu)點是反應(yīng)物溶解 度高，沉渣量少，但價格較高。用無機(jī)酸中和堿性廢 水的工藝流程與設(shè)備，和藥劑中和酸性廢水基本相同， 在此不再贅述。用CO2中和堿性廢水，采用設(shè)備與煙道 氣處理堿性廢水類似，均為逆流接觸反應(yīng)塔。用CO2作 中和劑可以不需pH控制裝置，但由于成本較高，在實 際工程中使用不多。,1.3.2混凝沉淀法,1.3.2.1混凝原理 混凝法的基本原理是在廢水中投入混凝劑，因混 凝劑為電解質(zhì)，在廢水里形成膠團(tuán)，與廢水中的膠體 物質(zhì)發(fā)生電中和，形成絨粒沉降?；炷恋聿坏梢?去除廢水中的粒徑

45、為10-3-10-6mm的細(xì)小懸浮顆粒，而 且還能夠去除色度、油分、微生物、氮和磷等富營養(yǎng) 物質(zhì)、重金屬以及有機(jī)物等。,廢水在未加混凝劑之前，水中的膠體和細(xì)小懸浮顆 粒的本身質(zhì)量很輕，受水的分子熱運動的碰撞而作無規(guī) 則的布朗運動。顆粒都帶有同性電荷，它們之間的靜電 斥力阻止微粒間彼此接近而聚合成較大的顆粒；其次， 帶電荷的膠粒和反離子都能與周圍的水分子發(fā)生水化作 用，形成一層水化殼，有阻礙各膠體的聚合。一種膠體 的膠粒帶電越多，其電位就越大；擴(kuò)散層中反離子越 多，水化作用也越大，水化層也越厚，因此擴(kuò)散層也越 厚，穩(wěn)定性越強(qiáng)。（電位：膠體滑動面上的電位稱為 移動電位，即電位。電位越高，擴(kuò)散層越厚

46、，膠體 顆粒越具穩(wěn)定性。）,廢水中投入混凝劑后，膠體因電位降低 或消除，破壞了顆粒的穩(wěn)定狀態(tài)（稱脫穩(wěn)）。 脫穩(wěn)的顆粒相互聚集為較大顆粒的過程稱 為凝聚。 未經(jīng)脫穩(wěn)的膠體也可形成大的顆粒，這種 現(xiàn)象稱為絮凝。 不同的化學(xué)藥劑能使膠體以不同的方式脫 穩(wěn)、凝聚或絮凝。 按機(jī)理，混凝可分為壓縮雙電層、吸附電 中和、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕四種。,（1）壓縮雙電層機(jī)理 由膠體粒子的雙電層結(jié)構(gòu)可知，反離子的濃度在 膠粒表面最大，并沿著膠粒表面向外的距離呈遞減分 布，最終與溶液中離子濃度相等。當(dāng)向溶液中投加電 解質(zhì)，使溶液中離子濃度增高，則擴(kuò)散層的厚度將減 少。該過程的實質(zhì)是加入的反離子與擴(kuò)散層原有反離 子之間

47、的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中， 從而使擴(kuò)散層厚度減小。,由于擴(kuò)散層厚度的減小，電位相應(yīng)降低， 因此膠粒間的相互排斥力也減少。另一方面，由 于擴(kuò)散層減薄，它們相撞的距離也減少，因此相 互間的吸引力相應(yīng)變大。從而其排斥力與吸引力 的合力由斥力為主變成以引力為主（排斥勢能消 失了），膠粒得以迅速凝聚。,（2）吸附電中和機(jī)理 膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分 子帶異號電荷的部位有強(qiáng)烈的吸附作用，由于這種吸 附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力， 降低了電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。此時 靜電引力常是這些作用的主要方面。三價鋁鹽或鐵鹽 混凝劑投量過多，混凝效果反而下降的

48、現(xiàn)象，可以用 本機(jī)理解釋。因為膠粒吸附了過多的反離子，使原來 的電荷變號，排斥力變大，從而發(fā)生了再穩(wěn)現(xiàn)象。,（3）吸附架橋機(jī)理 吸附架橋作用主要是指鏈狀高分子聚合物在靜電引 力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過活性部位與膠粒 和細(xì)微懸浮物等發(fā)生吸附橋聯(lián)的過程。當(dāng)三價鋁鹽或鐵 鹽及其他高分子混凝劑溶于水后，經(jīng)水解、縮聚反應(yīng)形 成高分子聚合物，具有線形結(jié)構(gòu)。這類高分子物質(zhì)可被 膠粒所強(qiáng)烈吸附。聚合物在膠粒表面的吸附來源于各種 物理化學(xué)作用，如范德華引力、靜電引力、氫鍵、配位 鍵等，取決于聚合物同膠粒表面二者化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點。 因其線形長度較大，當(dāng)它的一端吸附某一膠粒后，另一 端又吸附另一膠粒，在相距較

49、遠(yuǎn)的兩膠粒間進(jìn)行吸附架 橋，使顆粒逐漸變大，形成粗大絮凝體。,（4）沉淀物網(wǎng)捕機(jī)理 當(dāng)采用硫酸鋁、石灰或氯化鐵等高價金屬鹽類作混凝劑時， 當(dāng)投加量大得足以迅速沉淀金屬氫氧化物（如Al(OH)3、Fe(OH)3） 或帶金屬碳酸鹽（如CaCO3）時，水中的膠粒和細(xì)微懸浮物可被 這些沉淀物在形成時作為晶核或吸附質(zhì)所網(wǎng)捕。水中膠粒本身可 作為這些沉淀所形成的核心時，凝聚劑最佳投加量與被除去物質(zhì) 的濃度成反比，即膠粒越多，金屬凝聚劑投加量越少。 以上介紹的混凝的四種機(jī)理，在水處理中往往可能 是同時或交叉發(fā)揮作用的，只是在一定情況下以某種機(jī)理為主而 已。低分子電解質(zhì)的混凝劑，以雙電層作用產(chǎn)生凝集為主；高分

50、 子聚合劑則以架橋聯(lián)結(jié)產(chǎn)生絮凝為主。故通常將低分子電解質(zhì)稱 為混凝劑，而把高分子聚合物單獨稱為絮凝劑。,1.3.2.2影響混凝效果的因素,在廢水的混凝沉淀處理過程中，影響混凝效果的因素比較多。其中重要的有： 水樣的影響 對不同水樣，由于廢水中的成分不同，同一種混凝劑的處理效果可能會相差很大。 藥劑投加量的影響 藥劑投加量有其最佳值，混凝劑投加量不足，則水中雜質(zhì)未能充分脫穩(wěn)去除，加入太多則會再穩(wěn)定。,水溫的影響 其影響主要表現(xiàn)在： a.影響藥劑在水中堿度起化學(xué)反應(yīng)的速度，對金屬鹽類混凝劑影響很大，因其水解是吸熱反應(yīng)； b. 影響礬花的形成和質(zhì)量。水溫較低時，絮凝體形成緩慢，結(jié)構(gòu)松散，顆粒細(xì)??；

51、c.水溫低時水的粘度大，布朗運動強(qiáng)度減弱，不利于脫穩(wěn)膠粒相互凝聚，水流剪力也增大，影響絮凝體的成長。該因素主要影響金屬鹽類的混凝，對高分子混凝劑影響較小。,堿度的影響 主要指金屬鹽類，因其混凝過程中水解產(chǎn)生大量H+離子，造成pH下降，以至降到最優(yōu)混凝條件以下，保持一定堿度則使反應(yīng)過程中pH基本保持恒定；對于高分子混凝劑，因其作用并非靠大量水解來實現(xiàn)的，且水中均會保持有一定的堿度，故對其最佳投加量影響不大。,廢水pH的影響 對金屬鹽類，pH 影響其在水中水解產(chǎn)物的種類與數(shù)量，一般在pH為5.5-8.0時有較高脫除率；對人工合成高分子混凝劑，則影響其活性基團(tuán)的性質(zhì)。,水力條件的影響 混凝的過程是混

52、凝劑與膠粒發(fā)生反應(yīng)并逐步凝聚在一起的過程，水流紊動過于緩慢，則混凝劑與膠粒反應(yīng)速率太小，紊動過于激烈則使結(jié)成的絮體重新破裂。一般混凝過程分為混合與反應(yīng)兩個階段， 混合階段持續(xù)大約10-30s，一般不超過2min，其速度梯度G=700-1000s-1，主要是使藥劑迅速而均勻地擴(kuò)散到水中，反應(yīng)階段通常為10-30min ，其平均速度梯度的值為10-75s-1（通常30-60s-1）， Gt值為104-105，主要是使水中微粒凝聚成礬花并增大而沉淀（或上?。┑倪^程。,1.3.2.3混凝劑和助凝劑,混凝劑的品種目前不下二三百種，按其化學(xué)成分 可分為無機(jī)及有機(jī)兩大類。無機(jī)鹽主要是鋁和鐵的鹽類 及其水解聚

53、合物，有機(jī)類品種很多，主要是高分子化合 物，可分為天然的及人工合成的兩部分。 無機(jī)混凝劑主要是利用其中的強(qiáng)水解基團(tuán)水解形成 的微絮體使脫粒脫穩(wěn)，從19世紀(jì)末美國最先將硫酸鋁用 于給水處理并取得專利后，無機(jī)混凝劑以其價格低廉， 原料易得等優(yōu)點得以大量運用，目前無機(jī)混凝劑的主要 品種見表3-9,有機(jī)混凝劑分為天然有機(jī)混凝劑與人工合成有機(jī)高分子混凝劑。 天然有機(jī)混凝劑是人類使用較早的混凝劑，不過其用量遠(yuǎn)少于人工 合成高分子混凝劑，其原因在于天然高分子混凝劑電荷密度較小， 相對分子質(zhì)量較低，且易發(fā)生生物降解而失去絮凝活性，人工合成 有機(jī)高分子絮凝劑的運用是近三十年來的事，但在水和廢水處理及 污泥調(diào)理中

54、的運用卻越來越廣泛。人工合成有機(jī)高分子絮凝劑都是 水溶性聚合物，重復(fù)單元中常包含帶電基團(tuán)，因而也被稱為聚電解 質(zhì)。包含帶正電基團(tuán)的為陽離子型聚電解質(zhì)，包含帶負(fù)電基團(tuán)的為 陰離子型聚電解質(zhì)，既包含帶正電基團(tuán)又包含帶負(fù)電基團(tuán)的為兩性 型聚電解質(zhì)，有些人工合成有機(jī)高分子絮凝劑在制備中并沒有人為 地引進(jìn)帶電基團(tuán)，稱為非離子型聚電解質(zhì)。水及廢水處理中，使用 較多的是陽離子型、陰是水和廢水處理中常用的聚電解質(zhì)。離子型 和非離子型聚電解質(zhì)，表3-10是水和廢水處理中常用的聚電解質(zhì)。,為了提高混凝沉淀的效果，通常在使用混凝劑時還需 加入一些助凝劑。助凝劑有三類，即： 1）pH調(diào)節(jié)劑 是用來調(diào)整廢水的pH，以達(dá)

55、到混凝劑使用的最佳。 常用的有石灰等。 2)活化劑 用來改善絮凝體的結(jié)構(gòu)，增加混凝劑的活性，如活性炭、 各種黏土及活化硅酸等，活化硅酸是由硅酸鈉與硫酸中和 并熟化，使硅酸鈉轉(zhuǎn)化成硅酸單體，聚合成高分子物質(zhì)。其優(yōu)點：絮凝體形成快，而且粒大、密實。在低溫下也 能很好凝聚，而且最佳pH的范圍很廣。若將其與硫酸亞 鐵或硫酸鋁合用，凝聚效果更好。 3)氧化劑 用來破壞其他對混凝劑有干擾的有機(jī)物質(zhì)，如氯等。,1.3.2.4混凝處理流程及設(shè)備,混凝處理流程包括投藥、混合、反應(yīng)及沉淀 分離幾個部分，其示意如圖3-22所示。,1) 投藥 投藥方法分干法和濕法兩種。干法即把藥劑直接投 放到被處理的水中。其優(yōu)點是占

56、地少，缺點是對藥劑的 粒度要求較高，投配量較難控制，對機(jī)械設(shè)備要求較高， 同時勞動條件也差。用得較多的是濕法，即先把藥劑配 制成一定濃度的溶液，再投入被處理水中。投藥設(shè)備包 括投加和計量兩部分。常采用的投加設(shè)備有：耐酸水泵、 真空泵及空氣壓縮機(jī)等；常用的計量設(shè)備有浮杯式計量 器、孔板及轉(zhuǎn)子流量計等。,2)混合 當(dāng)藥劑投入廢水中后在水發(fā)生水解反應(yīng)并產(chǎn)生異電荷膠體， 與水中膠體和懸浮物接觸，形成細(xì)小的礬花，這一過程就是混合， 大約在10-30s內(nèi)完成，一般不超過2min。對混合的要求是快速而 均勻。快速是因混凝劑在廢水中發(fā)生水解反應(yīng)的速度很快，需要 盡量造成急速擾動以生成大量細(xì)小膠體，并不要求生產(chǎn)

57、大顆粒； 均勻是為了使化學(xué)反應(yīng)能在廢水中各部分得到均衡發(fā)展。 混合的動力源有水力和機(jī)械攪拌兩類。因此混合設(shè)備也分為 兩類，采用機(jī)械攪拌的有機(jī)械攪拌混合槽、水泵混合槽等；利用 水力混合的有管道式、穿孔板式、渦流式混合槽等。,3) 反應(yīng) 混合完成后，水中已產(chǎn)生細(xì)小絮體，但還未達(dá)到自 然沉降的粒度，反應(yīng)設(shè)備的任務(wù)就是使小絮體逐漸絮凝 成大絮體。反應(yīng)設(shè)備應(yīng)有一定的停留時間和適當(dāng)?shù)臄嚢?強(qiáng)度，以讓小絮體能相互碰撞，并防止生產(chǎn)的大絮體沉 淀。但攪拌強(qiáng)度太大，則會使生成的絮體破碎，且絮體 越大，越易破碎，因此小反應(yīng)設(shè)備中，沿著水流方向攪 拌強(qiáng)度應(yīng)越來越小。反應(yīng)時間一般需20-30min左右。 反應(yīng)池的形式有

58、隔板反應(yīng)池、渦流式反應(yīng)池、懸浮 反應(yīng)加隔板反應(yīng)池和機(jī)械攪拌反應(yīng)池等。比較常用的機(jī) 械攪拌反應(yīng)池結(jié)構(gòu)見圖3-23。,4） 澄清池 澄清池是能夠同時實現(xiàn)混凝劑與原水的混合、反應(yīng)、 澄清合成一體的設(shè)備。具有效率高而尺寸小的優(yōu)點。它利 用的是接觸凝聚原理，即強(qiáng)化混凝過 程，在池中讓已經(jīng)生成的絮凝體懸浮在水中成為懸浮泥渣 層（接觸凝聚區(qū)），當(dāng)投加混凝劑的水通過它時，廢水中 新生成的微絮粒迅速吸附在懸浮泥渣上，從而能夠達(dá)到良 好的去除效果。所以澄清池的關(guān)鍵部分是接觸凝聚區(qū)。保 持泥渣處于懸浮、濃度均勻穩(wěn)定的工作條件已成為所有澄 清池共同特點。圖3-24為混凝沉淀中常用的一種設(shè)備機(jī) 械加速澄清池。,總的來講，由于混凝沉淀法具有許多優(yōu)點，它除污效果好、效率比較高；操作簡單，處理方便；費用低；適用范圍廣等。所以目前已成為處理化工廢水的最普遍采用的方法之一。同時，為了進(jìn)一步提高廢水的處理效率，現(xiàn)已采取的兩方面措施：一是采取化學(xué)磁性混凝沉淀；另一是進(jìn)行充電混凝沉降。,1.3.3氧化還原法,廢水經(jīng)過氧化還原處理，可使廢水中所含的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無毒或毒性不大的物質(zhì)，從而達(dá)到廢水處理的目的。 由標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位可以判斷氧化劑和還原劑的氧化還原能力，各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電極電位見表3-11。電極電位E 值越大（正值越大），電對中氧化型作氧化劑時氧化能力越強(qiáng)。 E值越?。ㄘ?fù)值越?。?，電對中