環(huán)境工程 課件

1、1 陳英文陳英文 副教授副教授 南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院 1381398495613813984956 環(huán)境工程概論環(huán)境工程概論 本科教學(xué)課程本科教學(xué)課程 氣氣?。ǜ。‵loatationFloatation） 氣浮就是在水中通入空氣，產(chǎn)生氣浮就是在水中通入空氣，產(chǎn)生微細(xì)的氣泡（微細(xì)的氣泡（1530m1530m），有時(shí)還有時(shí)還需需 同時(shí)同時(shí)加入混凝劑或浮選劑，使水中細(xì)小的加入混凝劑或浮選劑，使水中細(xì)小的懸浮物懸浮物粘附粘附在空氣泡上，隨在空氣泡上，隨氣氣 泡泡一起上浮到水面，形成浮渣，從而一起上浮到水面，形成浮渣，從而回收了回收了水中的懸浮物質(zhì)，同時(shí)水中的懸

2、浮物質(zhì)，同時(shí)改善改善 了了水質(zhì)。水質(zhì)。 沉淀沉淀 氣浮氣浮 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 2 “輕者浮，重者沉輕者浮，重者沉” 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 接觸角接觸角90900 0者稱為疏水性物質(zhì)者稱為疏水性物質(zhì) 90900 0者稱為親水性物質(zhì)。者稱為親水性物質(zhì)。 不同懸浮顆粒與水的潤濕情況不同懸浮顆粒與水的潤濕情況 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 3 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 W = W1 W2 = L.G + L.S G.S 界面能的變化值界面能的變化值 又，又， L.S = L.G cos (1800 -

3、) + G.S W = L.G (1 - cos )W 0 當(dāng)當(dāng)趨于趨于0， （1 - cos ）趨于）趨于0，這種物質(zhì)不能氣浮。，這種物質(zhì)不能氣浮。 當(dāng)當(dāng)900，這種物質(zhì)附著不牢，易于分離。，這種物質(zhì)附著不牢，易于分離。 當(dāng)當(dāng)趨于趨于1800， （1 - cos ）趨于）趨于2，這種物質(zhì)最易被氣浮，這種物質(zhì)最易被氣浮 d = 1.5微米的油粒單獨(dú)上浮時(shí)，浮速微米的油粒單獨(dú)上浮時(shí)，浮速0.001mm/s，粘附，粘附到氣泡到氣泡上后，浮上后，浮速速 可可達(dá)達(dá)0.9mm/s，增加了，增加了900倍。倍。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 4 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)

4、的脫除 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 5 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 o全流程溶氣氣浮法是將全部廢水用水泵加壓，在泵前或泵后注入空 氣。在溶氣罐內(nèi)，空氣溶解于廢水中，然后通過減壓閥將廢水送人 氣浮池。廢水中形成許多小氣泡粘附廢水中的乳化油或懸浮物而逸 出水面，在水面上形成浮渣。用刮板將浮渣連排入浮渣槽,經(jīng)浮渣管 排出池外,處理后的廢水通過溢流堰和出水管排出。 o部分溶氣氣浮法是取部分廢水加壓和溶氣，其余廢水直接進(jìn)入氣浮 池并在氣浮池中與溶氣廢水混合。 o部分回流溶氣氣浮法是取一部分除油后出水回流進(jìn)行加壓和溶氣， 減壓后直接進(jìn)入氣浮池，與來自絮凝池的含油廢

5、水混合和氣浮?；?流量一般為含油廢水的25100。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 6 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 7 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 過濾（過濾（FiltrationFiltration） 對象對象: :動(dòng)態(tài)沉淀和氣浮過程中流失的懸浮物質(zhì)動(dòng)態(tài)沉淀和氣浮過程中流失的懸浮物質(zhì) 當(dāng)水通過粒狀濾料床層時(shí)，其中的懸浮物和膠體污染物被濾料截留在 濾料表面和內(nèi)部空隙中，使得出水得以澄清。 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 Sand Anthracite coal Garnet 濾濾料料 第二章第二章 水污染控制工程水污染

6、控制工程 8 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 濾料的粒徑一般在0.52毫米范圍內(nèi)。濾料的比表面積就較大，有利 于過濾過程中吸附礬花。 濾料層的厚度可以理解為礬花穿透的深度和一個(gè)保護(hù)厚度的和。穿透 深度與濾料的粒徑、濾速及水的混凝效果有關(guān)。粒徑大、濾速高、混 凝效果差的其穿透深度都較大。一般情況下穿透深度約為40厘米， 相應(yīng)的保護(hù)厚度約2030厘米，濾料層總厚度應(yīng)為6070厘米。 9 濾料層濾料層 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 d d10 10：有效粒徑，指小于它的粒徑是產(chǎn)生水頭損失的主要部分 ：有效粒徑，

7、指小于它的粒徑是產(chǎn)生水頭損失的主要部分. . K K80 80=d =d80 80/d /d10 10： ：不均勻系數(shù)不均勻系數(shù) d d10 10 = 0.53mm, = 0.53mm, d d80 80=1.05mm, =1.05mm, K K80 80=2 =2 不均勻系數(shù)越大，則大小顆粒間的差別越大。不均勻系數(shù)越大，則大小顆粒間的差別越大。 濾料級配濾料級配：濾料中各種粒徑顆粒所占的重量比例：濾料中各種粒徑顆粒所占的重量比例 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 10 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 濾料篩分級配曲線濾料篩分級配曲線 11 第二章第二章 水污染

8、控制工程水污染控制工程 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 Dual-media Single-media sand sand anthracite gravel 0.51.2mm 0.81.8mm sand anthracite garnet Three-media 0.250.5mm 12 濾床濾床 比重大置下，尺寸大置上比重大置下，尺寸大置上 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 雙層濾料會(huì)產(chǎn)生混層問題，即在反沖洗時(shí)引起煤粒與砂粒之間的混雜 現(xiàn)象，小顆粒砂摻雜到大顆粒煤?？紫堕g，完全達(dá)不到雙層濾料所應(yīng)起 的作用

9、。如果混層在10厘米之內(nèi)，也就認(rèn)為可以了. 13 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 粒徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，被截留顆粒隨著過 濾時(shí)間的延長逐漸形成表層濾膜，該層濾膜起著重要的過濾作用。 過濾機(jī)理過濾機(jī)理: : n阻力截留阻力截留 n重力沉降重力沉降 與濾料直徑及過濾速度有關(guān)，濾料顆粒越小，則沉降面積越大，濾速越 小，則水流越平穩(wěn)。 14 帶有表面負(fù)電荷的砂粒能吸附帶電膠體，在濾料表面形成帶正電荷的薄膜 ，進(jìn)而吸附帶負(fù)電荷的黏土和多種有機(jī)物膠體，在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。 n接觸絮凝接觸絮凝 第二章第二章 水污染

10、控制工程水污染控制工程 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 d1:d2 = 6.5, d1 = 0.3mm, d2 = 45m 混凝顆粒大小混凝顆粒大小210m, 但通過濾池可以大部分去除，說明不是篩除但通過濾池可以大部分去除，說明不是篩除 起主要作用起主要作用. 層流 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 15 Filter Slow sand filter Rapid sand filter 1.21.5m 0.81.0m 0.5m 0.31mm 132mm 配水孔配水孔 出水出水 濾膜濾膜 Slow sand

11、filter Sand Gravel Schmutzdecke 原水未經(jīng)混凝處理原水未經(jīng)混凝處理 重力式重力式 壓力式壓力式 D型濾池型濾池 V型濾池型濾池 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 16 6 The first slow sand filter was installed in London, in 1829. 6 Only use sand, with a gravel support layer. 6 Schmutzdecke layer. 6 Slow loading rate of 2.97.6m3.day-1.

12、m-2. 6 Cleaning cycles may be from one to several months. 6 Well-suited for small communities. 6 Good microorganism removal. 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 17 慢慢濾池生產(chǎn)率太低，不能滿足生廣發(fā)展的需要，快濾池的濾濾池生產(chǎn)率太低，不能滿足生廣發(fā)展的需要，快濾池的濾速達(dá)到速達(dá)到 10mh以上?？鞛V池工作的先決條件是必須先投加以上。快濾池工作的先決條件是必須先投加混凝劑混凝劑。 當(dāng)投加混凝劑后，水中膠體的雙

13、電層得到壓縮，就容易被吸附當(dāng)投加混凝劑后，水中膠體的雙電層得到壓縮，就容易被吸附在砂粒在砂粒 表面表面，或已被吸附的顆粒上，這就是，或已被吸附的顆粒上，這就是接觸凝聚接觸凝聚的作用。的作用。 Rapid sand filter 反沖洗反沖洗 約占濾池產(chǎn)水量約占濾池產(chǎn)水量1313 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 沙土沙土, ,快快 粘土粘土, ,慢慢 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 18 p它具有出水水質(zhì)好、濾速高、運(yùn)行周期長、反沖洗效果好、節(jié)能和便于自 動(dòng)化管理等特點(diǎn)。 V型濾池：法國德利滿公司在70年代發(fā)展起來的。 pV型濾池采用了較粗、較厚的均勻顆粒的石英

14、砂濾層； p采用了不使濾層膨脹的氣、水同時(shí)反沖洗兼有待濾水的表面掃洗； p采用了氣墊分布空氣和專用的長柄濾頭進(jìn)行氣、水分配等工藝。 p因此70年代已在歐洲大陸廣泛使用。我國新建的大、中型凈水廠差不多 都采用了V型濾池這種濾水工藝。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 19 長柄濾頭長柄濾頭 濾板安裝濾板安裝 濾板濾板 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 20 p濾速可達(dá)720m/h，一般為12.515.0m/h。 p采用單層加厚均粒濾料，粒徑一般為0.951.35mm，允

15、許擴(kuò)大到 0.72.0mm，不均勻系數(shù)1.21.6或1.8之間。 V型濾池設(shè)計(jì)參數(shù)：型濾池設(shè)計(jì)參數(shù)： 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 正常運(yùn)行正常運(yùn)行 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 21 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 反沖洗反沖洗 反沖洗結(jié)束反沖洗結(jié)束 3-MVI_0351 3-MVI_0352 水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除水中懸浮物與膠體物質(zhì)的脫除 22 2.3 2.3 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法 吸附法吸附法 離子交換法離子交換法 膜分離膜分離 氧化還原法氧化還原法 其他其他 第二章第二章 水污染控制工程水污染

16、控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 23 化學(xué)化學(xué)沉淀法沉淀法 硬度硬度 Hardness is defined as the sum of all polyvalent cations. The common units of expression are milligrams per liter as CaCO3 or milliequivalents per liter. Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2 CaSO4 MgSO4 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 24 A common water treatment go

17、al is to provide water with a hardness in the range of 60 to 120 mg.L-1 as CaCO3. TH = Ca2+ + Mg2+ or TH = CH + NCH Precipitation Topsoil Subsoil CO2+H2O H2CO3 Limestone CaCO3 + H2CO3 Ca(HCO3)2 MgCO3 + H2CO3 Mg(HCO3)2 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 25 l Carbonate hardness can be removed by

18、 heating the water. As such, carbonate hardness is often called temporary hardness because heating the water removes it. Ca(HCO3)2 , Mg(HCO3)2 ,CaCO3 MgCO3 l Noncarbonate hardness is defined as the total hardness in excess of the alkalinity. Noncarbonate hardness is called permanent hardness because

19、 it is not removed when water is heated. CaSO4 MgSO4 Ca(NO3)2 Mg(NO3)2 CaCl2 MgCl2 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 26 Ca2+Mg2+ 200250 0 HCO3- Cl- TH CHNCH Ca2+Mg2+ 250 0 HCO3- TH CH Na+ 275 Relationships between total hardness, carbonate hardness, and noncarbonate hardness 第二章第二章 水污染控制工程水污染

20、控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 27 pLime-soda softening pIon-Exchange Softening Softening reactions The methods for softening: 1)Neutralization of carbonic acid. H2CO3 +Ca(OH)2 CaCO3 (s) +2H2O 2)Precipitation of carbonate hardness due to calcium. Ca2+2HCO3-+Ca(OH)2 2CaCO3(s) +2H2O 3)Precipitation of carbona

21、te hardness due to magnesium. Mg2+ +2HCO3-+Ca(OH)2 MgCO3 +CaCO3(s) +2H2O Mg2+ +CO32- +Ca(OH)2 Mg(OH)2(s) +CaCO3(s) 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 28 5)Removal of noncarbonated hardness due to nagnesium. Mg2+Ca(OH)2 Mg(OH)2(s) +Ca2+ Ca2+ +Na2CO3 CaCO3(s) +2Na+ 4)Removal of noncarbonated har

22、dness due to calcium. Ca2+ + Na2CO3 CaCO3(s) +2Na+ 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 29 30 有色金屬廢水有色金屬廢水 汞、鉻、鎘、鉛和類金屬砷汞、鉻、鎘、鉛和類金屬砷 20092009年，陜西鳳翔縣爆出近千名兒童血鉛超標(biāo)事件；湖南武岡年，陜西鳳翔縣爆出近千名兒童血鉛超標(biāo)事件；湖南武岡 1300 1300余名兒童血鉛意思超標(biāo)；廣東清遠(yuǎn)隨后也查出多名余名兒童血鉛意思超標(biāo)；廣東清遠(yuǎn)隨后也查出多名 兒童中毒鉛中毒，兒童中毒鉛中毒， 20102010年，福建紫金礦業(yè)銅酸水滲漏，汀江部分水域受到嚴(yán)重污染

23、。年，福建紫金礦業(yè)銅酸水滲漏，汀江部分水域受到嚴(yán)重污染。 20112011年，浙江德清再爆血鉛事件。年，浙江德清再爆血鉛事件。 20122012年，廣西龍江河鎘污染，濃度超標(biāo)最高達(dá)年，廣西龍江河鎘污染，濃度超標(biāo)最高達(dá)8 8倍；倍； 20132013年，麗江電解鋁項(xiàng)目引爭議年，麗江電解鋁項(xiàng)目引爭議。 “中間大、兩頭小中間大、兩頭小”，冶煉產(chǎn)能過剩，資源保障能力不足，高附，冶煉產(chǎn)能過剩，資源保障能力不足，高附 加值的加工產(chǎn)品短缺加值的加工產(chǎn)品短缺 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 31 中國稀土儲量僅占世界總儲量中國稀土儲量僅占世界總儲量1/31/3

24、，卻供應(yīng)著全球稀土使用量的，卻供應(yīng)著全球稀土使用量的97%97%； “開采開采1 1噸的稀土氧化物需要注入噸的稀土氧化物需要注入 7878噸的硫酸銨。硫酸銨長期留在噸的硫酸銨。硫酸銨長期留在 地下，這不是定時(shí)炸彈嗎？如果流地下，這不是定時(shí)炸彈嗎？如果流 入地下水怎么辦？入地下水怎么辦？” 有色金屬有色金屬稀土稀土 目前國營稀土開采回收率為目前國營稀土開采回收率為60%60%， 一些民營企業(yè)回收率僅一些民營企業(yè)回收率僅40%40%，濫，濫 采濫挖的更是低至采濫挖的更是低至5%5%。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 32 有色金屬有色金屬錳錳 20

25、102010年，我國電解錳產(chǎn)量年，我國電解錳產(chǎn)量132132萬噸，產(chǎn)能萬噸，產(chǎn)能210210萬噸，占世界的比例萬噸，占世界的比例 達(dá)到達(dá)到98%98%以上，但是我國錳礦石基礎(chǔ)儲量（金屬量）僅占世界的以上，但是我國錳礦石基礎(chǔ)儲量（金屬量）僅占世界的 8%8%， 有色金屬有色金屬鋅鋅 我國是一個(gè)鋅的凈進(jìn)口國家，出口很少。我國是一個(gè)鋅的凈進(jìn)口國家，出口很少。20112011年，我國鋅的消費(fèi)年，我國鋅的消費(fèi) 量為量為547547萬噸，并長期大量進(jìn)口鋅和鋅精礦。萬噸，并長期大量進(jìn)口鋅和鋅精礦。 有色金屬有色金屬鐵鐵 我國鐵礦石進(jìn)口依存度近年來一直處于超過我國鐵礦石進(jìn)口依存度近年來一直處于超過50%50%

26、的狀態(tài)的狀態(tài) “一斤鋼材不敵一棵白菜一斤鋼材不敵一棵白菜” “” “噸鋼利潤不夠買噸鋼利潤不夠買 半個(gè)冰棍半個(gè)冰棍”。 我國粗鋼產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的比例達(dá)到我國粗鋼產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的比例達(dá)到46.6%46.6% 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 原理：吸附劑表面吸附那些能降低其表面張力的物質(zhì)。 吸附吸附法法 吸附形式：物理吸附，化學(xué)吸附和交換吸附作用。 吸附作用：分子力、化學(xué)鍵力，靜電引力。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 應(yīng)急處理深度處理 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 33 吸附吸附工藝及設(shè)備：間歇處理、連續(xù)處理工藝及設(shè)備：間歇處

27、理、連續(xù)處理 填充填充方式：固定床，移動(dòng)床，流化床。方式：固定床，移動(dòng)床，流化床。 常見常見吸附劑：吸附劑：活性炭活性炭、硅膠、白土、硅藻土、硅膠、白土、硅藻土、活化、活化氧化鋁、炭氧化鋁、炭、 爐渣爐渣、木屑、煤灰等。、木屑、煤灰等。 再生再生方法：加熱再生、藥劑再生、化學(xué)氧化再生、生物再生等。方法：加熱再生、藥劑再生、化學(xué)氧化再生、生物再生等。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 34 Activated carbon is most commonly used for the removal of taste- and odor- causi

28、ng compounds, as well some synthetic organic compounds. The major disadvantage of activated carbon is that the problematic Compounds are not destroyed but simply transferred from one matrix, water, to another, carbon surfaces. 竹炭竹炭汽車、家庭裝修、冰箱、鞋子汽車、家庭裝修、冰箱、鞋子 普通炭普通炭 供水微量有機(jī)物供水微量有機(jī)物 廢水處理中廢水處理中吸附劑吸附劑 Car

29、bon adsorption 松花江松花江 雙苯污染雙苯污染 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 35 活性炭是一種非常優(yōu)良的吸附劑，它是利用木炭、竹炭、各種果殼和優(yōu) 質(zhì)煤等作為原料，通過物理和化學(xué)方法對原料進(jìn)行破碎、過篩、催化劑 活化、漂洗、烘干和篩選等一系列工序加工制造而成。 它具有物理吸附和化學(xué)吸附的雙重特性，可以有選擇的吸附氣相、液它具有物理吸附和化學(xué)吸附的雙重特性，可以有選擇的吸附氣相、液 相中的各種物質(zhì)，以達(dá)到脫色精制、消毒除臭和去污提純等目的。相中的各種物質(zhì)，以達(dá)到脫色精制、消毒除臭和去污提純等目的。 第二章第二章 水污染控制工程水污

30、染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 36 活性炭微孔的孔隙容積一般只有 0.25-0.9mL/g，孔隙數(shù)量約為 1020個(gè)/g,全部微孔表面積約為 500-1500m2/g。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 37 利用離子交換劑上的離子與水中其他同性離子進(jìn)行交換反應(yīng)而除去水中 有害離子的方法。離子交換樹脂是人工合成高分子聚合物，由樹脂母體 和活性基團(tuán)兩部分組成。固定離子和交換離子，0.31.2mm。 離子交換離子交換 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 38 Where R repre

31、sents the solid ion-exchange material. nRX+Yn+RnYn+nX+ Ca2+2NaRR2Ca+2Na+ Example: 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 39 吸附穿透曲線吸附穿透曲線 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 40 Zeolite 沸石沸石 Ion-exchange material regenerated: R2Ca+2Na+ +2Cl-1 2NaR + Ca2+ + 2Cl-1 synthetically made resins 第二章第二章

32、 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 41 氨氮氨氮 直流電場作用下，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇 透過性，而使溶液中溶質(zhì)與水分離的物理化學(xué)過程。 膜膜分離分離 電滲析法電滲析法 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 42 三個(gè)步驟：三個(gè)步驟： （1 1）離解）離解（2 2）離子遷移）離子遷移（3 3）電極反應(yīng)）電極反應(yīng) 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 43 反滲透法反滲透法 反滲透反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑又稱逆滲透，一

33、種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的的 膜膜分離操作。分離操作。 淡水的化學(xué)位高于鹽水化學(xué)位淡水的化學(xué)位高于鹽水化學(xué)位 海水淡化海水淡化 軟水制備軟水制備 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 44 超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動(dòng)力的膜分離過程，過濾精 度在0.005-0.01m范圍內(nèi)， 可有效去除水中的微粒、膠體、細(xì)菌、熱 源及高分子有機(jī)物質(zhì)。 超濾法超濾法 “UF/RO“UF/RO組合凈水技術(shù)組合凈水技術(shù)” 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 45 濕式氧化去除有機(jī)物所發(fā)生的氧化反應(yīng)主要

34、屬于自由基反應(yīng)，共經(jīng)歷 誘導(dǎo)期、增殖期、退化期以及結(jié)束期四個(gè)階段。在誘導(dǎo)期和增殖期， 分子態(tài)氧參與了各種自由基的形成。 氧化還原氧化還原法法 高濃度難降解有機(jī)廢水生化處理的預(yù)處理高濃度難降解有機(jī)廢水生化處理的預(yù)處理 空氣氧化空氣氧化法法: :濕式氧化法（濕式氧化法（wet air oxidation wet air oxidation 簡稱簡稱WAOWAO） l高溫下（臨界溫度為高溫下（臨界溫度為150150370370）) ) l高壓高壓(0.5(0.520MPa20MPa 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 46 水溶液中能釋放出HClO、Cl

35、O-、Cl2的藥劑均屬于氯系氧化劑。其 中HClO、ClO-、Cl2稱為有效氯，也稱活性氯。氯系氧化劑的純度 均以含有的有效氯。 氯化氧氯化氧化法化法 常見常見的氯系氧化劑有液氯、漂白粉、漂粉精、次氯酸鈉的氯系氧化劑有液氯、漂白粉、漂粉精、次氯酸鈉溶液溶液和二氧化和二氧化 氯。氯。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 47 l折點(diǎn)氯化法去除氨氮折點(diǎn)氯化法去除氨氮 l消毒消毒 l脫色脫色 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 48 臭氧臭氧氧化法氧化法 臭氧是一種強(qiáng)氧化劑（氧化電位2.07V），其氧化能力僅

36、次于氟，比氧、 氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。 氧化多種有機(jī)物，如酚、氰化物氰化物、有機(jī) 硫化物，不飽和脂肪族及芳香族化合 物等。 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 49 a奪取氫原子，并使鏈烴羰基化，生成醛、酮、醇或酸； 芳香化合物先被氧化為酚，再氧化為酸。 b打開雙鍵，發(fā)生加成反應(yīng)： c氧原子進(jìn)入芳香環(huán)發(fā)生取代反應(yīng)。 臭氧氧化有機(jī)物的機(jī)理： 關(guān)鍵pH控制 pH6，直接氧化 pH8，間接氧化 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 50 過氧化氫與二價(jià)鐵離子作用，能產(chǎn)生羥基自由基，其氧化能力僅次于 氟

37、，能使許多難于生物降解及一般化學(xué)氧化法難于氧化的有機(jī)物氧化 分解。 過氧化氫過氧化氫法法 “Fenton“Fenton試劑試劑” 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 51 過氧化氫價(jià)格較高，單獨(dú)使用時(shí)氧化反應(yīng)過程過于緩慢過氧化氫價(jià)格較高，單獨(dú)使用時(shí)氧化反應(yīng)過程過于緩慢。 運(yùn)輸、儲存安全問題運(yùn)輸、儲存安全問題 過氧化氫在線制備過氧化氫在線制備 燃料電池產(chǎn)過氧化氫燃料電池產(chǎn)過氧化氫 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 52 O2+H2O+2e HO2- + OH- H2+ O2 + OH- H2O+ HO2

38、- 在陰極上，氧分子得到在陰極上，氧分子得到2個(gè)電子被還原成過氧化氫個(gè)電子被還原成過氧化氫 總反應(yīng)方程式為：總反應(yīng)方程式為： H2+2OH- 2H2O +2e 在陽極上氫分子失去在陽極上氫分子失去2個(gè)電子被氧化成水，個(gè)電子被氧化成水， 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 53 產(chǎn)過氧化氫的燃料電池產(chǎn)電的燃料電池 l陰極發(fā)生兩電子還原反應(yīng) l最大的電流密度 l有用化學(xué)品 l陰極發(fā)生四電子還原反應(yīng) 國內(nèi)外燃料電池產(chǎn)過氧化氫研究現(xiàn)狀的比較 最大電流密度 (mA/cm2) 電流效率 (%) 過氧化氫產(chǎn)率 mmol/(cm2h) 李俊5300.02 Yamanaka et al 1001002.0 Alcaide et al1301002.5 本課題組50990.6 第二章第二章 水污染控制工程水污染控制工程 水中溶解物質(zhì)的脫除水中溶解物質(zhì)的脫除 54 零價(jià)鐵法還原去除Cr()。 常用的還原劑是金屬（如鐵屑、鋅粒、鋁 粉和