污水的化學(xué)處理中和法學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1污水污水(w shu)的化學(xué)處理中和法的化學(xué)處理中和法第一頁，共37頁。第一節(jié) 中和法定義(dngy)：酸和堿反應(yīng)生成鹽和水稱為中和反應(yīng)。第1頁/共36頁第二頁，共37頁。天津王穩(wěn)莊鎮(zhèn)污水橫流(hn li) 水塘蓄滿酸性黑水 早在2005年，天津市就被評為“國家環(huán)境保護(hù)(hunjng boh)模范城市”。而西青區(qū)王穩(wěn)莊鎮(zhèn)是天津市遠(yuǎn)近聞名的魚米之鄉(xiāng)，過去因盛產(chǎn)小站稻而馳名，還是天津市最大的魚、肉、蛋無公害生產(chǎn)基地，但這里的河流基本上都因為眾多小五金廠嚴(yán)重的污染變成了黃色或者黑色。 獨流減河王穩(wěn)莊段堤北側(cè)的巨大黃色獨流減河王穩(wěn)莊段堤北側(cè)的巨大黃色(hungs)(hungs)污水河污水河 第

2、2頁/共36頁第三頁，共37頁。唐津高速下西蘭坨村農(nóng)田唐津高速下西蘭坨村農(nóng)田(nngtin)(nngtin)邊上的污水溝邊上的污水溝 第3頁/共36頁第四頁，共37頁。王穩(wěn)莊村里上百畝污水王穩(wěn)莊村里上百畝污水(w shu)(w shu)塘，蓄滿強酸性黑色污水塘，蓄滿強酸性黑色污水(w shu) (w shu) 第4頁/共36頁第五頁，共37頁。小金莊村一家無名小五金廠正向小金莊村一家無名小五金廠正向(zhn xin)(zhn xin)八路河內(nèi)排放強酸性污水八路河內(nèi)排放強酸性污水 第5頁/共36頁第六頁，共37頁。小泊揚水站長年小泊揚水站長年(chngnin)(chngnin)向獨流減河排放污水

3、留下的黃色印跡向獨流減河排放污水留下的黃色印跡 第6頁/共36頁第七頁，共37頁。為什么要中和？定義(dngy)：酸和堿反應(yīng)生成鹽和水稱為中和反應(yīng)。中和處理(chl)適用于廢水處理(chl)中的下列情況：（1）廢水排入受納水體前，pH超標(biāo)，此時應(yīng)該采取中和處理，減少水生生物的影響；（2）工業(yè)廢水排入排水管網(wǎng)前，避免對管道造成腐蝕；（3）在生物處理法之前(zhqin)，調(diào)節(jié)廢水pH在范圍，確保最佳的生物活性。第7頁/共36頁第八頁，共37頁。為什么要中和？酸性廢水利用堿性(jin xn)廢水中和，向酸性廢水中投加堿性(jin xn)廢渣，以及通過堿性(jin xn)濾料層過濾中和等。堿性(jin

4、 xn)廢水可利用酸性廢水中和，向堿性(jin xn)廢水投加中和劑，以及利用煙道氣中和等。60年代中國發(fā)展了高速率石灰石濾料中和濾塔，用來處理低濃度酸性廢水，效果很好。在進(jìn)行中和處理時，要借助pH值自動測定儀進(jìn)行監(jiān)測和控制。第8頁/共36頁第九頁，共37頁。概述(i sh) 指在廢水中投(zhn tu)加化學(xué)藥劑，使廢水的pH值達(dá)到中性或接近中性狀態(tài)的方法。 33MgCOCaCO 第9頁/共36頁第十頁，共37頁。一、酸堿污水(w shu)的產(chǎn)生1酸性(sun xn)污水化工廠、化纖廠、電鍍廠，金屬加工廠等酸性(sun xn)污水pH14，腐蝕性強，改變水體的PH值，影響水生植物。2堿性污水

5、印染廠、造紙廠、煉油廠的堿性污水PH1014，腐蝕危害小于酸性(sun xn)水，影響水生植物。酸堿污水在濃度高時(3%5以上)，應(yīng)考慮回收和綜合利用，制造硫酸亞鐵、硫酸鐵、在濃度不高時方可采用處理的方法。第10頁/共36頁第十一頁，共37頁。二、中和劑1酸性(sun xn)污水的中和劑：蘇打(sd) NaCO3和苛性鈉NaOH具有組成均勻，易于貯存，反應(yīng)(fnyng)迅速，易溶于水，但價格較高。石灰 Ca(OH)2 來源廣泛，價格便宜，但產(chǎn)生雜質(zhì)多，浮渣多，難處理，一般用于水量較小的水廠。沉淀量大，運輸不便，石灰的粉末極易飄散，勞動衛(wèi)生條件差。石灰石 CaCO3，白云石 CaCO3MgCO3

6、是開發(fā)的石料，在產(chǎn)地價格便宜，可以作為一種中和材料，主要用于濾床使用。2堿性污水的中和劑：硫酸、鹽酸、煙道氣（含CO2，SO2)。第11頁/共36頁第十二頁，共37頁。二、中和劑3、選擇(xunz)中和劑的標(biāo)準(zhǔn)：（1）反應(yīng)速率；（2）污泥產(chǎn)量和污泥處理方法；（3）加藥和儲存安全方便；（4）化學(xué)進(jìn)料和存放總設(shè)備的總費用；（5）副反應(yīng)的發(fā)生：鹽的溶解、水溝產(chǎn)生和熱；（6）加藥過量；（7）中和劑選取的粒徑大小(dxio)是否會阻塞濾床等等；第12頁/共36頁第十三頁，共37頁。三、中和設(shè)備(shbi)中和設(shè)備(shbi)有集水井、混合槽、連續(xù)流中和池以及間歇式中和池。（1）水質(zhì)水量變化不大或者廢水的

7、緩沖能力較好，后續(xù)構(gòu)筑物對水質(zhì)pH要求不是(b shi)很嚴(yán)格情況下：（2）水質(zhì)水量變化較大，但是水量較小，或廢水中還含有其他雜質(zhì)的金屬離子，出水水質(zhì)要求較高情況下：（3）水質(zhì)水量變化不大，廢水有一定的緩沖能力，但是出水pH要求很嚴(yán)格情況下：不單獨設(shè)置中和池不單獨設(shè)置中和池管道混合管道混合槽內(nèi)連續(xù)式反應(yīng)槽內(nèi)連續(xù)式反應(yīng)間歇式中和池，先后完成間歇式中和池，先后完成混合、反應(yīng)、沉淀、排泥混合、反應(yīng)、沉淀、排泥工序工序連續(xù)流中和池連續(xù)流中和池管道混合槽內(nèi)連續(xù)式反應(yīng)管道混合槽內(nèi)連續(xù)式反應(yīng)第13頁/共36頁第十四頁，共37頁。四、中和方法(fngf)分類1酸堿污水(w shu)相互中和法2、藥劑中和法3過

8、濾(gul)中和法（多用于原料所在地）4、煙道氣中和法第14頁/共36頁第十五頁，共37頁。1酸堿污水(w shu)相互中和法電鍍廠的酸性(sun xn)污水和印染廠的堿性污水相互混合，達(dá)到(d do)中和目的。根 據(jù) 化 學(xué) 反 應(yīng) 等 當(dāng) 量 原 理 ，Q1C1=Q2C2計算污水中酸堿的含量及污水量，使酸堿污水等當(dāng)量混合，達(dá)到等當(dāng)量中和并略偏于堿性。第15頁/共36頁第十六頁，共37頁。2藥劑(yoj)中和法用堿性、酸性物質(zhì)為中和劑處理(chl)，常采用石灰處理酸性(sun xn)污水，石灰還是混凝劑，可凝聚水中的雜質(zhì)，對于含雜質(zhì)多的酸性(sun xn)污水有利。當(dāng)污水中含有重金屬離子時，

9、加入石灰，堿性增大使水中重金屬離子積大于溶度積產(chǎn)生沉淀。H 2 SO4 + Ca(OH ) 2 CaSO4 + 2 H 2O2 HNO4 + Ca(OH ) 2 Ca( NO3 ) 2 + 2 H 2OFe 2+ + Ca(OH ) 2 Fe(OH ) 2 + Ca 2+Pb 2+ + Ca(OH ) 2 Pb(OH ) 2 + Ca 2+第16頁/共36頁第十七頁，共37頁。投藥中和法的工藝過程主要包括：投藥中和法的工藝過程主要包括：廢水的預(yù)處理；中和藥劑的制合與投配、混合與反應(yīng)；中和廢水的預(yù)處理；中和藥劑的制合與投配、混合與反應(yīng)；中和產(chǎn)物的分離；泥渣的處理與利用產(chǎn)物的分離；泥渣的處理與利用

10、(lyng)。廢水的預(yù)處理包括懸浮雜質(zhì)的澄清，水質(zhì)及水量的均和。前廢水的預(yù)處理包括懸浮雜質(zhì)的澄清，水質(zhì)及水量的均和。前者可以減少投藥量，后者可以創(chuàng)造穩(wěn)定的處理條件。者可以減少投藥量，后者可以創(chuàng)造穩(wěn)定的處理條件。 投藥(tuyo)中和法的工藝流程酸性廢水酸性廢水(fishu)投藥中和流程圖投藥中和流程圖第17頁/共36頁第十八頁，共37頁。投加裝置(zhungzh) ：干投、濕投藥劑中和在混合池中進(jìn)行，其后需設(shè)沉淀池和污泥干化，污水在混合反應(yīng)池停留時間5分鐘（給水(jshu)反應(yīng)池的停留時間是8-10分鐘），在沉淀池停留時間 12小時，污泥是污水的體積 2%5，污泥需脫水干化。干投法用機械將藥劑

11、粉碎，直徑，然后直接投入水中。干投時，為了保證均勻投加，可用具有(jyu)電磁振蕩裝置的石灰投配器將石灰扮直接投入廢水中。干投法設(shè)備簡單，藥劑的制備與投配容易，但反應(yīng)緩慢，中和藥劑耗用量大(約為理論用量的.5倍)。 第18頁/共36頁第十九頁，共37頁。工作液用泵送到投配槽，經(jīng)過投配器投入(tur)到混合設(shè)備。投配系統(tǒng)采用溢流循環(huán)方式，即石灰乳輸運到投配槽中的量大于投加量，剩余量沿溢流管流回石灰乳貯槽，這樣可維持投配槽內(nèi)液面穩(wěn)定不變，投加量只由孔口或閥門(f mn)開度大小控制，還可以防止沉淀和堵塞。 投配器投配器第19頁/共36頁第二十頁，共37頁。石灰乳投加量可用手動提板閘式投配器的孔口開

12、度來控制，亦可通過投加閥的開度來控制(pH計自動控制或手動控制)。石灰乳貯槽及消解槽可用機械攪拌或水泵循環(huán)攪拌，以防止沉淀。攪拌不宜采用(ciyng)壓縮空氣，因其中的CO2易與CaO反應(yīng)生成CaCO3沉淀，既浪費中和藥劑，又易引起堵塞。加藥間加藥間第20頁/共36頁第二十一頁，共37頁。 采用石灰中和酸性廢水時，混合采用石灰中和酸性廢水時，混合反應(yīng)時間一般為反應(yīng)時間一般為2-5min，但是廢水，但是廢水如果含有金屬鹽類或者其他的毒物如果含有金屬鹽類或者其他的毒物時，還應(yīng)該考慮時，還應(yīng)該考慮(kol)去除金屬及去除金屬及其毒物的要求。其毒物的要求。第21頁/共36頁第二十二頁，共37頁。 中和

13、槽有兩種類型，應(yīng)用廣泛的是機械攪拌混合反應(yīng)池。池中常設(shè)置隔板將其分成多室，以利混合反應(yīng)。反應(yīng)池的容積(rngj)通常按520min的停留時間設(shè)計。 另一種是帶折流板的管式反應(yīng)器，器中混和攪拌的時間很短，僅適用(shyng)于中和產(chǎn)物溶解度大、反應(yīng)速度快的中和過程。第22頁/共36頁第二十三頁，共37頁。 中和過程中形成的各種泥渣(如石膏(shgo)、鐵礬等)應(yīng)及時分離，以防止堵塞管道。分離設(shè)備可采用沉淀池或浮上池。分離出來的沉淀(或浮渣)尚需進(jìn)一步濃縮、脫水。 投藥(tuyo)中和法：間歇處理方式和連續(xù)處理方式 通常，水量少時(例如每小時幾立方米到十幾立方米)采用間歇式處理。水量再大時，就采用

14、連續(xù)式處理。此時，欲獲得穩(wěn)出可靠的中和效果，應(yīng)采用多級式pH自動控制系統(tǒng)。第23頁/共36頁第二十四頁，共37頁。 投藥中和法： 優(yōu)點：1、可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水；2、廢水中容許有較多的懸浮雜質(zhì)，對水質(zhì)、水量的波動適應(yīng)性強；3、并且中和劑利用率高；4、中和過程容易調(diào)節(jié)。 缺點： 勞動(lodng)條件差，藥劑配制及投加設(shè)備較多，基建投資大，泥渣多且脫水難。 第24頁/共36頁第二十五頁，共37頁。3過濾(gul)中和法（多用于原料所在地）酸性廢水流過堿性濾料時，可使廢水中和，這種中和方式叫過濾中和法。過濾中和法僅用于中和酸性廢水。主要的堿性濾料有三種：石灰石、大理石、白云石。前兩種

15、的主要成分(chng fn)是CaCO3，后一種的主要成分(chng fn)是CaCO3MgCO3。三、中和方法(fngf)分類第25頁/共36頁第二十六頁，共37頁。白云石與硫酸(li sun)反應(yīng)H 2 SO4 + CaCO3 CaSO4 + H 2O + CO2 3 3 4 4 22H2 SO4 + CaCO MgCO CaSO +MgSO + H2O + CO 白云石中含有 MgCO3 ，可生成溶解度較大的 MgSO4 不會造成反應(yīng)中濾池的堵塞，產(chǎn)生(chnshng)的 CaSO4 是石灰石中和產(chǎn)生(chnshng)的50，影響小一些，可以適當(dāng)提高進(jìn)水硫酸濃度。3過濾中和法（多用于原料

16、所在地）使污水流經(jīng)具有中和能力的濾池，例如石灰石、白云石、大理石等，產(chǎn)生(chnshng)中和作用。石灰石與硫酸反應(yīng)2HCl + CaCO3 CaCl2 + H 2O + CO2 第26頁/共36頁第二十七頁，共37頁。一、濾料的選擇(xunz) 濾料的選擇和中和產(chǎn)物的溶解度有密切的關(guān)系(gun x)。濾料的中和反應(yīng)發(fā)生在顆粒表面上，如果中和產(chǎn)物的溶解度很小，就在濾料顆粒表面形成不溶性的硬殼，阻止中和反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，使中和處理失敗。 由此可知：中和處理硝酸、鹽酸時，濾料選用石灰石，大理石或白云石都行；中和處理碳酸時，含鈣或鎂的中和劑都不行，不宜采用過濾中和法；中和硫酸時，最好選用含鎂的中和濾料

17、(白云石)。 第27頁/共36頁第二十八頁，共37頁。 但是，白云石的來源少、成本高，反應(yīng)速度慢，所以，如能正確控制硫酸濃度，使中和產(chǎn)物(CaSO4)的生成量不超過(chogu)其溶解度，則也可以采句石灰石或大理石。 根據(jù)硫酸鈣的溶解度數(shù)據(jù)(shj)可以算出，以石灰石為濾料時，硫酸允許濃度在1L。如硫酸濃度超過上述允許值，可使處理后的出水回流，用以稀釋原水；或改用白云石濾料。 第28頁/共36頁第二十九頁，共37頁。，并隨時補加濾料，直至例床換料。，并隨時補加濾料，直至例床換料。 采用碳酸鹽做中和濾料，均有CO2氣體產(chǎn)生，它能附著(fzhu)在濾料表面，形成氣體薄膜，阻礙反應(yīng)的進(jìn)行。酸的濃度愈

18、大，產(chǎn)生的氣體就愈多，阻礙作用也就越嚴(yán)重。第29頁/共36頁第三十頁，共37頁。二、中和濾池普通普通(ptng)中和濾池中和濾池 普通中和濾池一般是為固定床重力式，水的流向分平流式和豎流式（又分升流式和降流式），濾料粒徑一般為30-50mm，不得混有粉料雜質(zhì)，當(dāng)廢水中含有可能(knng)堵塞濾料的物質(zhì)時，應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，過濾速度一般不大于5 m/h，接觸時間不小于10min，濾床厚度一般為。 但是，當(dāng)進(jìn)水的硫酸濃度較大時，這種濾池極易在濾料表面結(jié)垢，并且不易但是，當(dāng)進(jìn)水的硫酸濃度較大時，這種濾池極易在濾料表面結(jié)垢，并且不易(b y)沖掉，從而中斷中和反應(yīng)進(jìn)程。實踐表明，這種濾池的中和效果很差。沖

19、掉，從而中斷中和反應(yīng)進(jìn)程。實踐表明，這種濾池的中和效果很差。第30頁/共36頁第三十一頁，共37頁。98 100136 18生成硫酸鈣微溶于水，18時溶解度為，采用石灰石能中和硫酸濃度為：1.6:136分析：1）當(dāng)進(jìn)水硫酸濃度大于，中和反應(yīng)生成的CaSO4濃度大于，超過濃度積，會析出CaSO4沉淀(chndin)。2）由于存在鹽效應(yīng)的過飽和現(xiàn)象，一般進(jìn)水的硫酸濃度可提高到。3）應(yīng)用中要注意進(jìn)水的硫酸濃度，不使濾池堵塞。4）采用升流式膨脹床可以減少硫酸鈣結(jié)殼計算：石灰石與硫酸(li sun)反應(yīng)生成硫酸(li sun)鈣。H 2 SO4 + CaCO3 CaSO4 + H 2O第31頁/共36頁

20、第三十二頁，共37頁。升流式膨脹(png zhng)中和濾池（恒速）由于粒徑小，就增大了反應(yīng)面積，縮短中和時間；由于流速大，濾科可以懸浮起來，通過互相碰撞，使表面形成的硬殼容易剝離下來，從而可以適當(dāng)增大進(jìn)水中硫酸的允許含量；由于是升流運動，剝離的硬殼容易隨水流走，CO2氣體易排出(pi ch)，不致造成濾床堵塞。濾料層厚度在運行初期為1，最終換料時為2m，濾料膨脹率保持50。池底設(shè)的卵石墊層，池項保持的清水區(qū)。采用升流式膨脹中和濾池處理合硫酸廢水，硫酸允許濃度可提高到L。 升流式膨脹中和濾的特點(tdin)是濾料粒徑小3mm)、濾速高(6670mk)、廢水由下向上流動。第32頁/共36頁第三十

21、三頁，共37頁。變速(bin s)升流式膨脹中和濾池如果改變(gibin)升流式濾池的結(jié)構(gòu)，采用變截面中和濾池，使下部濾速仍保持6070mh，而上部濾速減為1520mh，則可獲雙重好處：既保持較高的過濾速度，又不致于使細(xì)小(xxio)濾料隨水流失，使濾抖尺寸的適用范圍增大。 升流式濾池要求布水均勻，因此常采用大阻力配水系統(tǒng)和比較均勻的集水系統(tǒng)。此外，要求池子直徑不能太大，一般不大于。第33頁/共36頁第三十四頁，共37頁。 滾筒可用鋼板制成，內(nèi)襯防腐層，直徑lm或更大，長度約為直徑的67倍。筒內(nèi)壁有不高的縱向隔條，推動濾料旋轉(zhuǎn)。滾筒轉(zhuǎn)速(zhun s)約每分鐘10轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸傾斜10。濾料的粒徑較大(達(dá)十幾毫米)，裝科體積約占轉(zhuǎn)簡體積的一半； 這種裝置的最大優(yōu)點是進(jìn)