特種廢水的化學(xué)處理

1、v中和中和 (Neutralization)v化學(xué)沉淀化學(xué)沉淀 (Chemical Precipitation)v氧化還原氧化還原 Oxidation-Reduction)l藥劑藥劑 (Chemical)l臭氧臭氧 (Ozone)l電解電解 (Electrolysis)l其他氧化方法其他氧化方法 1.酸堿廢水的概述（1）來(lái)源 酸性廢水：化工廠、化纖廠、電鍍廠、煤加工廠以及金屬酸洗車間等； 堿性廢水：印染廠、金屬加工廠、煉油廠、造紙廠等。（2）處置 當(dāng)酸或堿廢水的濃度很高時(shí)，如在3%5%以上時(shí)，應(yīng)考慮回用和綜合利用的可能性；當(dāng)濃度不高，如小于3%時(shí)，才考慮中和處理。2022-5-83酸性廢水：酸

2、堿廢水中和法、藥劑中和及過(guò)濾中和堿性廢水：堿酸廢水中和法、藥劑中和2. 在工業(yè)廢水處理中，中和法應(yīng)用以下情況（1）在廢水排入水體之前，因?yàn)樗飳?duì)pH值的變化極其敏感，當(dāng)大量廢水排入后使水體的pH值變得偏酸或偏堿時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不良影響；（2）在廢水排入城市排水管道之前，由于酸、堿對(duì)排水管道產(chǎn)生腐蝕作用，一般城市排水管道對(duì)排入工業(yè)廢水的pH值都有明確的規(guī)定；（3）在廢水需要進(jìn)行化學(xué)或生物處理之前，對(duì)于化學(xué)處理（如混凝、除磷等），要求廢水pH值升高或降低到某一需要的最佳值。對(duì)于生物處理，廢水的pH值通常應(yīng)維持在6.58.5范圍內(nèi)，以保證處理構(gòu)筑物內(nèi)的微生物維持最佳活性。中和方法的選擇應(yīng)考慮： （1）

3、含酸或含堿廢水所含酸類或堿類的性質(zhì)、濃度、水量及其變化規(guī)律；（2）首先應(yīng)尋找能就地取材的酸性或堿性廢料，并盡可能加以利用；（3）本地區(qū)中和藥劑和濾料（如石灰石、白云石等）的供應(yīng)情況；（4）接納廢水水體性質(zhì)、城市下水道能容納廢水的條件，后續(xù)處理（如生物處理）對(duì)pH值的要求等。2022-5-863.1.2 酸、堿性廢水中和法 是將酸性廢水和堿性廢水共同引入中和池中，并在池內(nèi)進(jìn)行混合攪拌。中和結(jié)果，應(yīng)該使廢水呈中性或弱堿性。 根據(jù)質(zhì)量守恒原理計(jì)算酸、堿廢水的混合比例或流量，并且使實(shí)際需要量略大于計(jì)算量。 當(dāng)酸、堿廢水的流量和濃度經(jīng)常變化，而且波動(dòng)很大時(shí)，應(yīng)該設(shè)調(diào)節(jié)池加以調(diào)節(jié)，中和反應(yīng)則在中和池 進(jìn)行

4、，其容積應(yīng)按1.52.0h的廢水量考慮。2022-5-871. 1. 酸性或堿性廢水需要量酸性或堿性廢水需要量根據(jù)當(dāng)量定律計(jì)算根據(jù)當(dāng)量定律計(jì)算: Q: Q1 1C C1 1=Q=Q2 2C C2 2強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽等當(dāng)點(diǎn)即中性點(diǎn)，不發(fā)生水解強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽等當(dāng)點(diǎn)即中性點(diǎn)，不發(fā)生水解 PH=7PH=7u當(dāng)水質(zhì)水量變化較小或后續(xù)處理對(duì)當(dāng)水質(zhì)水量變化較小或后續(xù)處理對(duì)PH要求較寬要求較寬時(shí)：可在集水井（或管道、混合槽）內(nèi)進(jìn)行連續(xù)時(shí)：可在集水井（或管道、混合槽）內(nèi)進(jìn)行連續(xù)混合反應(yīng)?；旌戏磻?yīng)。u當(dāng)水質(zhì)水量變化不大或后續(xù)處理對(duì)當(dāng)水質(zhì)水量變化不大或后續(xù)處理對(duì)pH值要求高值要求高時(shí)：可設(shè)連續(xù)流中和池。時(shí)：可設(shè)連續(xù)流中和池。

5、中和時(shí)間中和時(shí)間l2h；有效容積；有效容積V=（Q1+Q2)tu當(dāng)水質(zhì)水量變化較大且水量較小時(shí)：多采用間當(dāng)水質(zhì)水量變化較大且水量較小時(shí)：多采用間歇式中和池。歇式中和池。2.2.中和設(shè)備中和設(shè)備藥劑中和法最常采用的堿性藥劑是藥劑中和法最常采用的堿性藥劑是石灰石灰(CaO)，有時(shí)也選用有時(shí)也選用苛性鈉、碳酸鈉、石灰石、白云石、電苛性鈉、碳酸鈉、石灰石、白云石、電石渣石渣等。選擇堿性藥劑時(shí)，不僅要考慮它本身的溶等。選擇堿性藥劑時(shí)，不僅要考慮它本身的溶解性、反應(yīng)速度、成本、二次污染、使用方便等因解性、反應(yīng)速度、成本、二次污染、使用方便等因素，而且還要考慮中和產(chǎn)物的性狀、數(shù)量及處理費(fèi)素，而且還要考慮中和

6、產(chǎn)物的性狀、數(shù)量及處理費(fèi)用等因素。用等因素。當(dāng)投石灰進(jìn)行中和處理時(shí)，當(dāng)投石灰進(jìn)行中和處理時(shí)，Ca(OH)2還有凝聚還有凝聚作用作用，因此對(duì)雜質(zhì)多、濃度高的酸性廢水尤其適宜。，因此對(duì)雜質(zhì)多、濃度高的酸性廢水尤其適宜。 酸性廢水在投藥中和之前，有時(shí)需要進(jìn)行預(yù)處理。懸浮雜質(zhì)的澄清：減少投藥量水質(zhì)及水量的均和：創(chuàng)造穩(wěn)定的處理?xiàng)l件投加石灰有投加石灰有干法干法和和濕法濕法兩種方式。干投法設(shè)備簡(jiǎn)單，藥劑的制備與投兩種方式。干投法設(shè)備簡(jiǎn)單，藥劑的制備與投配容易，但反應(yīng)緩慢，中和藥劑耗用量大配容易，但反應(yīng)緩慢，中和藥劑耗用量大(約為理論用量的約為理論用量的1.4.5倍倍)，石灰破碎、篩分等勞動(dòng)強(qiáng)度大。石灰破碎、

7、篩分等勞動(dòng)強(qiáng)度大。 石灰干投法示意圖石灰干投法示意圖干投法干投法優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：反應(yīng)不徹底，反應(yīng)速度慢，投藥量大，為理論值的1.41.5倍，石灰破碎、篩分等勞動(dòng)強(qiáng)度大。濕投法濕投法優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)迅速、徹底，投藥量較少，僅為理論值的1.051.10倍。缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜混合反應(yīng)池混合反應(yīng)池 中和反應(yīng)較快，廢水與藥劑邊混合，邊中和，池中常設(shè)置隔板將中和反應(yīng)較快，廢水與藥劑邊混合，邊中和，池中常設(shè)置隔板將其分成多室，以利混合反應(yīng)。反應(yīng)池的容積通常按其分成多室，以利混合反應(yīng)。反應(yīng)池的容積通常按520min的停留時(shí)間設(shè)計(jì)。的停留時(shí)間設(shè)計(jì)。中和劑的投加量中和劑的投加量，可按實(shí)驗(yàn)繪制的中和曲線確，可按實(shí)驗(yàn)繪制的

8、中和曲線確定，也可根據(jù)水質(zhì)分析資料，按中和反應(yīng)的化學(xué)計(jì)定，也可根據(jù)水質(zhì)分析資料，按中和反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系確定。量關(guān)系確定。堿性藥劑用量堿性藥劑用量Gb(kgGb(kgh)h)可按下式計(jì)算可按下式計(jì)算 ： 100aKGGabGa廢水中的酸含量，廢水中的酸含量，kg/h;中和劑比耗量，見表中和劑比耗量，見表3-13-1；K K考慮到反應(yīng)不均，部分堿性藥劑不能參加反應(yīng)的加大系數(shù)?？紤]到反應(yīng)不均，部分堿性藥劑不能參加反應(yīng)的加大系數(shù)。如用石灰法中和硫酸時(shí)，取如用石灰法中和硫酸時(shí)，取1.051.05l.10(l.10(濕投濕投) )或或1.41.41.5(1.5(干干投投) )；中和硝酸和鹽酸時(shí)，取；中和

9、硝酸和鹽酸時(shí)，取1.051.05； 堿性藥劑的純度，堿性藥劑的純度，% %。 中和產(chǎn)生的沉渣量中和產(chǎn)生的沉渣量(干基干基)G(kgd)可按下式計(jì)算可按下式計(jì)算 ：)()(dcsQeBGbG Gb b投藥量，投藥量，kg/h;kg/h;QQ廢水量，廢水量，m3/hm3/h；BB消耗單位藥劑所產(chǎn)生的鹽量，見表消耗單位藥劑所產(chǎn)生的鹽量，見表3-23-2；e e單位重量藥劑中雜質(zhì)含量，單位重量藥劑中雜質(zhì)含量，kgkgkgkg；c c中和后溶于廢水中的鹽量，中和后溶于廢水中的鹽量， kgkgmm3 3；S S中和前廢水中懸浮物含量，中和前廢水中懸浮物含量，kgkgmm3 3；d中和后出水的懸浮物含量，中

10、和后出水的懸浮物含量，kgm3。 投藥中和法的工藝過(guò)程投藥中和法的工藝過(guò)程主要包括：主要包括：廢水的預(yù)處理；廢水的預(yù)處理；藥劑的制備與投配；混合與反應(yīng)；中和產(chǎn)物的分離；藥劑的制備與投配；混合與反應(yīng)；中和產(chǎn)物的分離；泥渣的處理與利用泥渣的處理與利用。表 7 堿性中和劑的單位消耗量表 8 酸性中和劑的單位消耗量2022-5-818酸類名稱 中和1g酸所需堿性物質(zhì)的量/gCaOCa（OH）2CaCO3MgCO3CaCO3- MgCO3硫酸/H2SO40.571 0.7551.020.860.94鹽酸/HCl0.771.011.371.151.29硝酸/HNO30.445 0.590.7950.668

11、0.732醋酸/HCH3COOH0.466 0.6160.830.695堿類名稱 中和1g堿所需酸性物質(zhì)的量/gH2SO4HClHNO3100%98%100%98%100%98%NaOH1.221.240.912.531.372.42KOH0.880.900.651.801.131.74Ca（OH）20.321.340.992.741.702.62NH32.882.932.125.903.715.70投藥中和法的優(yōu)點(diǎn)是可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性投藥中和法的優(yōu)點(diǎn)是可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水；廢水中容許有較多的懸浮雜質(zhì)，對(duì)水質(zhì)、水量的波動(dòng)廢水；廢水中容許有較多的懸浮雜質(zhì)，對(duì)水質(zhì)、水量的

12、波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)；并且中和劑利用率高，中和過(guò)程容易調(diào)節(jié)。存在適應(yīng)性強(qiáng)；并且中和劑利用率高，中和過(guò)程容易調(diào)節(jié)。存在的缺點(diǎn)是勞動(dòng)條件差，藥劑配制及投加設(shè)備較多，基建投資的缺點(diǎn)是勞動(dòng)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。大，泥渣多且脫水難。 投酸中和法處理堿性廢水時(shí)，常用的酸性中和藥劑是工業(yè)硫酸。因?yàn)榱蛩醿r(jià)格較低。使用鹽酸的最大優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)產(chǎn)物溶解度大，泥渣量小，但出水溶解固體濃度高。酸性中和劑的比耗量見教材22頁(yè)，表3-3. 酸性廢水流過(guò)堿性濾料時(shí)，可使廢水中和，這種酸性廢水流過(guò)堿性濾料時(shí)，可使廢水中和，這種中和方式叫中和方式叫過(guò)濾中和法過(guò)濾中和法。主要的主要的堿性濾料堿性濾料有三

13、種：石灰石、大理石、白云有三種：石灰石、大理石、白云石。前兩種的主要成分是石。前兩種的主要成分是CaCOCaCO3 3，后一種的主要成分，后一種的主要成分是是CaCOCaCO3 3MgCOMgCO3 3。 濾料的選擇濾料的選擇和中和產(chǎn)物的溶解度有密切的關(guān)系。和中和產(chǎn)物的溶解度有密切的關(guān)系。各種酸在中和后形成的鹽具有不同的溶解度，其順各種酸在中和后形成的鹽具有不同的溶解度，其順序大致為：序大致為：Ca(NO3)2、CaCl2MgSO4 CaSO4CaCO3、MgCO3。 3.1.4 過(guò)濾中和法 適用范圍 僅適用于含硫酸濃度不大于23g/L和生成易溶鹽的各種酸性廢水的中和處理。濾料常采用石灰石、白

14、云石、大理石等。 過(guò)濾中和時(shí)，廢水中不宜有濃度過(guò)高的重金屬離子或惰性物質(zhì)，要求重金屬離子含量小于50mg/L，以免在濾料表面生成覆蓋物，使濾料失效。 過(guò)濾中和法的優(yōu)點(diǎn)是操作管理簡(jiǎn)單，出水pH值較穩(wěn)定，不影響環(huán)境衛(wèi)生，沉渣少，一般少于廢水體積的0.1%；缺點(diǎn)是進(jìn)水酸的濃度受到限制。2022-5-822 過(guò)濾中和法不適用于中和濃度高的酸性廢水，對(duì)硫酸廢水，因中和過(guò)程中生成的硫酸鈣在水中溶解度很小，易在濾料表面形成覆蓋層，阻礙濾料和酸的接觸反應(yīng)。因?yàn)?，極限濃度應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定，如無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，白云石2g/L,白云石5g/L。對(duì)硝酸及鹽酸廢水，因濃度過(guò)高，濾料消耗快，極限濃度可采用20g/L。濾料一般為

15、濾料一般為30 30 5050mm，硫酸允許濃度在硫酸允許濃度在11.2gL 濾料粒徑小濾料粒徑小(0.53mm)，濾速高濾速高(6670mk) ，濾層高度根據(jù)酸性廢水濾層高度根據(jù)酸性廢水濃度、濾料粒徑、中和濃度、濾料粒徑、中和反應(yīng)時(shí)間等確定。新的反應(yīng)時(shí)間等確定。新的濾料高度可一般為濾料高度可一般為11.2m11.2m。當(dāng)濾料層高。當(dāng)濾料層高度因惰性物質(zhì)的積累達(dá)度因惰性物質(zhì)的積累達(dá)到到2m2m時(shí)，更新濾料。時(shí)，更新濾料。硫酸允許濃度可提高到硫酸允許濃度可提高到2.22.3gL 。直徑直徑1m1m或更大，長(zhǎng)度約或更大，長(zhǎng)度約為直徑的為直徑的6 67 7倍。滾筒轉(zhuǎn)倍。滾筒轉(zhuǎn)速約每分鐘速約每分鐘10

16、10轉(zhuǎn)。濾料的轉(zhuǎn)。濾料的粒徑較大粒徑較大( (達(dá)十幾毫米達(dá)十幾毫米) )，裝料體積約占轉(zhuǎn)筒體積的裝料體積約占轉(zhuǎn)筒體積的一半；桶內(nèi)壁焊數(shù)條縱向一半；桶內(nèi)壁焊數(shù)條縱向擋板，帶動(dòng)濾料不斷翻滾。擋板，帶動(dòng)濾料不斷翻滾。這種裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是這種裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)水的硫酸濃度可以超過(guò)進(jìn)水的硫酸濃度可以超過(guò)允許濃度數(shù)倍，而濾料粒允許濃度數(shù)倍，而濾料粒徑卻不必破碎得很小徑卻不必破碎得很小。其。其缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是負(fù)荷率低、構(gòu)造復(fù)負(fù)荷率低、構(gòu)造復(fù)雜、動(dòng)力費(fèi)用較高、運(yùn)轉(zhuǎn)雜、動(dòng)力費(fèi)用較高、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音較大時(shí)噪音較大，同時(shí)對(duì)設(shè)備，同時(shí)對(duì)設(shè)備材料的耐蝕性能要求高。材料的耐蝕性能要求高。 1 1、概述、概述 化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法

17、是向廢水中投加某種化學(xué)物質(zhì)，是向廢水中投加某種化學(xué)物質(zhì)，使它與廢水中的溶解物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成使它與廢水中的溶解物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶于水的沉淀物難溶于水的沉淀物，然后進(jìn)行固液分離，從而，然后進(jìn)行固液分離，從而去除水中污染物的一種處理方法。去除水中污染物的一種處理方法。 3.2 化學(xué)沉淀2 2、化學(xué)沉淀法的處理對(duì)象、化學(xué)沉淀法的處理對(duì)象 (主要針對(duì)廢水中的陰、陽(yáng)離子。) （1 1）廢水中的重金屬離子及放射性元素：如）廢水中的重金屬離子及放射性元素：如CrCr3+3+、CdCd3+3+、HgHg2+2+、ZnZn2+2+、NiNi2+2+、CuCu2+2+、PbPb2+2+、FeFe3+3

18、+等。等。 （2 2）給水處理中去除鈣，鎂硬度。）給水處理中去除鈣，鎂硬度。 （3 3）某些非金屬元素：如）某些非金屬元素：如S S2-2-、F F- -等。等。 化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法工藝過(guò)程工藝過(guò)程 （1 1）投加化學(xué)沉淀劑，生成難溶的化）投加化學(xué)沉淀劑，生成難溶的化學(xué)物質(zhì)，使污染物沉淀析出。學(xué)物質(zhì)，使污染物沉淀析出。 （2 2）通過(guò)凝聚、沉降、浮選、過(guò)濾、）通過(guò)凝聚、沉降、浮選、過(guò)濾、離心、吸附等方法，進(jìn)行固液分離。離心、吸附等方法，進(jìn)行固液分離。 （3 3）泥渣的處理和回收利用。）泥渣的處理和回收利用。 3 3、沉淀的條件、沉淀的條件 水中難溶鹽服從水中難溶鹽服從溶度積原則溶度積原則，即

19、在一定條，即在一定條件下，在含有難溶鹽件下，在含有難溶鹽M Mn nN Nn n（固體）的飽和溶液中，（固體）的飽和溶液中，各種離子濃度的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，各種離子濃度的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，記為記為L(zhǎng) LMnNnMnNn： M Mm mN Nn n = mM mM n+ n+ + nN + nNm-m- 溶度積常數(shù)溶度積常數(shù) L LMmNnMmNn=M=Mn+n+ m mNNm-m- n n NMNM電離常數(shù)Knmnmmn溶度積常數(shù)溶度積常數(shù) LMmNn=Mn+mNm-n=kMmNn=常數(shù) 其中其中 MMn+n+ 表示金屬陽(yáng)離子摩爾濃度（表示金屬陽(yáng)離子摩爾濃度（mol/L

20、mol/L） NNm-m- 表示陰離子摩爾濃度（表示陰離子摩爾濃度（mol/Lmol/L） 難溶鹽的溶度積常數(shù)均可在難溶鹽的溶度積常數(shù)均可在化學(xué)手冊(cè)化學(xué)手冊(cè)中查到中查到。 見書見書P25P25表表3-43-4，給出的，給出的溶度積簡(jiǎn)表。溶度積簡(jiǎn)表。 L LMmNnMmNn=M=Mn+n+ m mNNm-m- n n=k=kMMm mN Nn n=常數(shù)常數(shù) 根據(jù)溶度積原理，可以判斷溶液中是否有沉淀產(chǎn)生：根據(jù)溶度積原理，可以判斷溶液中是否有沉淀產(chǎn)生： A A 、離子積離子積MMn+n+ m mNNm-m- n n L L LMmNnMmNn時(shí)，時(shí)， 形成形成MmNnMmNn沉淀。沉淀。 可見，要降

21、低可見，要降低MMn+n+ 可考慮增大可考慮增大NNm-m- 的值，的值，具有這種具有這種作用的化學(xué)物質(zhì)為作用的化學(xué)物質(zhì)為沉淀劑。沉淀劑。2 2、常用的化學(xué)沉淀方法、常用的化學(xué)沉淀方法 氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法 硫化物沉淀法硫化物沉淀法 鋇鹽沉淀法鋇鹽沉淀法3 3 氫氧化物沉淀法：氫氧化物沉淀法： 氫氧化物沉淀法是基于重金屬離子在一定的氫氧化物沉淀法是基于重金屬離子在一定的pHpH條件下，生成難溶于水的氫氧化物沉淀而得到條件下，生成難溶于水的氫氧化物沉淀而得到分離。工業(yè)廢水中的許多金屬離子可以生成氫氧分離。工業(yè)廢水中的許多金屬離子可以生成氫氧化物沉淀而得以去除。化物沉淀而得以去除。設(shè)氫氧化

22、物設(shè)氫氧化物M(OH)nM(OH)n， M(OH)n M(OH)n = M Mn+n+ + n OH + n OH- - 有：有：L LM(OH)nM(OH)n = M = Mn+n+ OHOHn n 沉淀與否主要取決因素為沉淀與否主要取決因素為pHpH 。由上式可知：由上式可知：金屬離子濃度相同時(shí)，溶度積小的開始沉淀析金屬離子濃度相同時(shí)，溶度積小的開始沉淀析出的出的pHpH越低。反過(guò)來(lái)，越低。反過(guò)來(lái)，PHPH越高，溶度積越高。越高，溶度積越高?？晒┻x用沉淀劑可供選用沉淀劑：NaOHNaOH、 石灰、石灰、NaNa2 2COCO3 3、 NaHCONaHCO3 3等。等。lg114lg14lg

23、10:)()(14_nnOHMnOHMnMLnpHLnpHnMOHHKw得：同時(shí)水的離子積在純水或中性溶液中H+=1.010-7 mol/L=OH-在酸性溶液中H+1.010-7 mol/LOH-在堿性溶液中H+1.010-7 mol/L Hg Hg2+ 2+ Ag Ag+ + As As3+3+ Bi Bi3+3+ Cu Cu2+2+ Pb Pb2+2+ Cd Cd2+ 2+ Sn Sn2+ 2+ Co Co2+2+ Zn Zn2+2+ Ni Ni2+2+ Fe Fe2+2+ Mn Mn2+2+ 常用的沉淀劑常用的沉淀劑： NaNa2 2S S、NaHSNaHS、K K2 2S S、H H2

24、 2S S 等。等。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：生成的難溶鹽的顆粒粒徑很小，分離困：生成的難溶鹽的顆粒粒徑很小，分離困難，可投加混凝劑進(jìn)行共沉。難，可投加混凝劑進(jìn)行共沉。2022-5-8395. 鋇鹽沉淀法主要用于處理含六價(jià)鉻的廢水。沉淀劑：碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇等。以碳酸鋇為例： BaCO3+CrO42- BaCrO4+ CO32- 為了提高除鉻效果，應(yīng)投加過(guò)量的碳酸鋇，反應(yīng)時(shí)間應(yīng)保持2530min。投加過(guò)量的碳酸鋇會(huì)使出水中含有一定數(shù)量的殘鋇。在回用前可用石膏法去除： CaSO4+Ba2+ BaSO4+Ca2+2022-5-8403.3 藥劑氧化還原1 概述 定義：定義： 氧化還原法：利用溶解于

25、廢水中的有毒物質(zhì)，在氧化還原反應(yīng)中能被氧化或還原的性質(zhì)，把它轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的新物質(zhì)的方法。 目的：目的：劇毒或有毒 無(wú)毒、低毒 常用的氧化劑：空氣中的氧、純氧、臭氧、氯氣、漂白粉、次氯酸鈉、三氯化鐵等； 常用的還原劑：硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、氯化亞鐵、鐵屑、鋅粉、二氧化硫、硼氫化鈉等。 v用途：含氰、硫、酚、油廢水處理用途：含氰、硫、酚、油廢水處理 廢水脫色、除臭、消毒廢水脫色、除臭、消毒 v藥劑：液氯、次氯酸鈉、漂白粉、雙氧水等藥劑：液氯、次氯酸鈉、漂白粉、雙氧水等 v典型：堿性氯化法處理含氰廢水典型：堿性氯化法處理含氰廢水 v(1)局部氧化局部氧化CN- + ClO- CNCl + 2OH-

26、(1)CNCl + 2OH- CNO- + Cl- + H2O (2) 反應(yīng)（反應(yīng)（1），），PH為任何值時(shí)，反應(yīng)速度都很快；反應(yīng)為任何值時(shí)，反應(yīng)速度都很快；反應(yīng)（2）PH越高，反應(yīng)越快。越高，反應(yīng)越快。2CNO- + 3OCl- + H2O 2CO2 + N2 + 3Cl- + H2O 局部氧化殘余的氯化氰也能進(jìn)一步被氧化局部氧化殘余的氯化氰也能進(jìn)一步被氧化 2CNCL+2HOCL+2HCL 2CO2+N2+5HCL完全氧化法的關(guān)鍵在于控制PH。PH大于12，反應(yīng)停止，但也不能過(guò)低，否則氰酸根會(huì)水解生成氨并與次氯酸生成有毒的氯胺。氧化劑的用量一般為局部氧化法的1.11.2倍。完全氧化法必須在

27、局部氧化法的基礎(chǔ)上進(jìn)行，藥劑應(yīng)分兩次投加。1. 藥劑還原法處理含鉻廢水基本原理 定義：向廢水中投加還原劑，氧化廢水中的有毒有害物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害的或毒性小的新物質(zhì)的方法。含鉻廢水來(lái)源：電鍍廠、制革廠和某些化工廠?；驹硎窃谒嵝詶l件下，利用化學(xué)還原劑將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，然后用堿使三價(jià)鉻稱為氯氧化鉻沉淀而去除。 2022-5-8443.2.2 藥劑還原法作用：主要處理含鉻、含汞廢水。 例一：硫酸亞鐵石灰法除鉻 廢水中的六價(jià)鉻主要以兩種形式存在： 鉻酸根CrO42-和重鉻酸根CrO72- 在水中：2 CrO42- +2H+ CrO72-+H2O pH4時(shí)，主要以CrO72-存在投加硫酸亞鐵

28、時(shí)：Cr6+ Cr3+（還原）Fe2+ Fe3+(氧化)生成Cr2(SO4)3 和Fe2(SO4)3 在投加石灰，使pH為7.5-9.0可以生成Cr(OH)3 +Fe(OH)3 此法稱為硫酸亞鐵石灰法、生成的污泥量比亞硫酸鹽還原法大3倍以上，基本上沒有回收利用價(jià)值，需要妥善處理，以防止二次污染。在理想的反應(yīng)條件下，臭氧可以把水溶液中大多在理想的反應(yīng)條件下，臭氧可以把水溶液中大多數(shù)單質(zhì)和化合物氧化到它們的最高氧化態(tài)，對(duì)水?dāng)?shù)單質(zhì)和化合物氧化到它們的最高氧化態(tài)，對(duì)水中有機(jī)物有強(qiáng)烈的氧化降解作用，還有強(qiáng)烈的消中有機(jī)物有強(qiáng)烈的氧化降解作用，還有強(qiáng)烈的消毒殺菌作用。毒殺菌作用。臭氧（臭氧（O3）：由）：由

29、3個(gè)氧原子組成，常溫下為特殊個(gè)氧原子組成，常溫下為特殊的淡藍(lán)色氣體，密度比氧重的淡藍(lán)色氣體，密度比氧重1.5倍，具有特殊的臭倍，具有特殊的臭味，是一種強(qiáng)氧化劑，其氧化能力僅次于氟，比味，是一種強(qiáng)氧化劑，其氧化能力僅次于氟，比氧、氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。氧、氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。氧化性：氧化能力強(qiáng)（僅次于氟，強(qiáng)于常用氧化劑）氧化性：氧化能力強(qiáng)（僅次于氟，強(qiáng)于常用氧化劑）溶解性：在水中的溶解度要比純氧高溶解性：在水中的溶解度要比純氧高1010倍，比空氣高倍，比空氣高2525倍。倍。不穩(wěn)定性：易分解，在水中分解速度快于空氣，隨溫度不穩(wěn)定性：易分解，在水中分解速度快于空氣，隨溫度升高

30、而加快，隨升高而加快，隨pHpH值提高而加快，不易貯存，現(xiàn)場(chǎng)值提高而加快，不易貯存，現(xiàn)場(chǎng)制備使用。制備使用。有毒性：高濃度臭氧是有毒氣體，對(duì)眼及呼吸器官有強(qiáng)有毒性：高濃度臭氧是有毒氣體，對(duì)眼及呼吸器官有強(qiáng)烈刺激作用。烈刺激作用。腐蝕性：具有強(qiáng)腐蝕性，耐腐蝕材料可用不銹鋼或塑料。腐蝕性：具有強(qiáng)腐蝕性，耐腐蝕材料可用不銹鋼或塑料。臭氧的物理化學(xué)性質(zhì)臭氧的物理化學(xué)性質(zhì)1. 無(wú)聲放電法原理當(dāng)氧氣或空氣通過(guò)交流電極之間時(shí)，在高速電子的轟擊下，一部分氧分子轉(zhuǎn)變?yōu)槌粞?，其反?yīng)如下： O2+e- 2O+e-3O O3O3+O 2O2 理論上，以空氣為原料時(shí)，臭氧的平衡濃度為3%4%，以純氧為原料時(shí)可達(dá)到6%8

31、%。從經(jīng)濟(jì)上考慮，以空氣為原料控制臭氧濃度不高于1%2%,以氧氣為原料時(shí)則不高于1.7%4%。這種含臭氧的空氣稱為臭氧化氣。（1）臭氧產(chǎn)率與電極電壓的平方成正比。電壓越高，產(chǎn)率越高。（2）生產(chǎn)臭氧的濃度隨電極溫度升高而明顯下降。（3）提高交流電頻率可增加單位表面積的臭氧產(chǎn)率，而且對(duì)介質(zhì)損傷較小。一般采用50500Hz. (4) 單位電極表面積的臭氧產(chǎn)率與介電質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與厚度成反比。（5）原料氣體含氧量高，制備臭氧所需的動(dòng)力就少。（6）原料氣中的水分和塵粒對(duì)過(guò)程不利。（1）以空氣或富氧空氣為原料氣的開路系統(tǒng)。（2）以純氧或富氧空氣為原料氣的閉路系統(tǒng)。臭氧接觸反應(yīng)設(shè)備：臭氧接觸反應(yīng)設(shè)備：

32、氣泡式臭氧接觸反應(yīng)器（曝氣產(chǎn)生氣泡）氣泡式臭氧接觸反應(yīng)器（曝氣產(chǎn)生氣泡）水膜式臭氧接觸反應(yīng)器（填料形成水膜）水膜式臭氧接觸反應(yīng)器（填料形成水膜）水滴式臭氧接觸反應(yīng)器（噴霧產(chǎn)生水珠）水滴式臭氧接觸反應(yīng)器（噴霧產(chǎn)生水珠）廢水的臭氧處理是在接觸反應(yīng)器中進(jìn)行，為了廢水的臭氧處理是在接觸反應(yīng)器中進(jìn)行，為了使臭氧與水中充分反應(yīng)，應(yīng)盡可能使臭氧化空使臭氧與水中充分反應(yīng)，應(yīng)盡可能使臭氧化空氣在水中形成微小氣泡，并采用氣液兩相逆流氣在水中形成微小氣泡，并采用氣液兩相逆流操作，以強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程。操作，以強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程。常用的臭氧化空氣投加設(shè)備：多孔擴(kuò)散器、乳化常用的臭氧化空氣投加設(shè)備：多孔擴(kuò)散器、乳化攪拌器、射流器等

33、。攪拌器、射流器等。主要是使污染物氧化分解，用于降低主要是使污染物氧化分解，用于降低BOD、COD，脫色，除臭、除味、殺菌、殺藻、除鐵、錳、氰、脫色，除臭、除味、殺菌、殺藻、除鐵、錳、氰、酚等。酚等。印染廢水處理（脫色）印染廢水處理（脫色）含氰廢水處理（破氰）含氰廢水處理（破氰）含酚廢水處理（除酚）含酚廢水處理（除酚）游泳池循環(huán)水處理（消毒）游泳池循環(huán)水處理（消毒）臭氧在廢水處理中的應(yīng)用臭氧在廢水處理中的應(yīng)用臭氧氧化法的優(yōu)缺點(diǎn)臭氧氧化法的優(yōu)缺點(diǎn)臭氧氧化法的臭氧氧化法的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：氧化能力強(qiáng)，處理效果好（除臭，脫色，殺菌，去除有機(jī)氧化能力強(qiáng)，處理效果好（除臭，脫色，殺菌，去除有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物）或無(wú)

34、機(jī)污染物）處理后廢水中的臭氧易分解，不產(chǎn)生二次污染處理后廢水中的臭氧易分解，不產(chǎn)生二次污染現(xiàn)場(chǎng)制備使用，操作管理較方便現(xiàn)場(chǎng)制備使用，操作管理較方便處理過(guò)程中泥渣量少處理過(guò)程中泥渣量少臭氧氧化法的臭氧氧化法的缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 造價(jià)高（臭氧發(fā)生器）造價(jià)高（臭氧發(fā)生器）處理成本高（臭氧制備，電耗）處理成本高（臭氧制備，電耗）電解法：利用電解原理處理廢水的方法。電解法：利用電解原理處理廢水的方法。原理：廢水中的有害物質(zhì)在電極上發(fā)生了氧化還原原理：廢水中的有害物質(zhì)在電極上發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新的物質(zhì)，新的物質(zhì)則通過(guò)沉積在電反應(yīng)，生成了新的物質(zhì)，新的物質(zhì)則通過(guò)沉積在電極表面或沉淀于水中或轉(zhuǎn)化為氣體而被去除。極表面或沉淀于水中或轉(zhuǎn)化為氣體而被去除。直流電場(chǎng)直流電場(chǎng)電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液電化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)反應(yīng)電解電解電源電源正正極極陰極陰極放出電子放出電子還原陽(yáng)離子還原陽(yáng)離子還原劑還原劑（釋放（釋放H2）電源電源負(fù)負(fù)極極陽(yáng)極陽(yáng)極得到電子得到電子氧化陰離子氧化陰離子氧化劑氧化劑（釋放（釋放O2） v電解過(guò)程的耗電量：可以用法拉第電解定律計(jì)算電解過(guò)程的耗電量：可以用法拉第電解定律計(jì)算（法拉第常數(shù)（法拉第常數(shù)F=96487C/mol）tIEFQEFG