水的其他物理化學(xué)處理方法

1、第章 水的其他物理化學(xué)處理方法16.1 16.2 電解16.3 中和16.4 沉淀思考題離心分離1.原理顆粒受到的凈離心力Fc=（m-mo）2r顆粒在水中的凈重力Fg=（m-mo）g 分離因素粒徑為d(m)的顆粒的分離速度Uc(m/s)：接下頁 式中：、o分別為顆粒和水的密度，kg/m3 水的動力粘度，0.1pas當(dāng)離心o，Uc0，顆粒拋向周邊離心沉降。 o，Uc3000） 中速離心機（=10003000）常速離心機 低速離心機（80%，q=25； 80%，q=30（2）有效水深Ho 1)按停留時間t=1520min計算：Ho=Qt/A 2)按結(jié)構(gòu)尺寸確定：Ho=(0.71.2)D D池直徑，

2、D較大，采用較大系數(shù)，反之亦然。（3）緩沖層高度 h1=0.81.2m（保護(hù)高度）。（4）進(jìn)水管向下傾斜15，管咀處流速V=0.91.1m/s。（5）所需水頭h（水頭差）。重力式旋流分離器水力旋流沉淀池接下頁 式中：系數(shù)，試驗確定，一般為4.5； V管咀處流速（進(jìn)口處流速）0.91.1m/s； 局部阻力系數(shù)； V1進(jìn)水管內(nèi)流速0.81.0m/s； L進(jìn)水管長度，m； I進(jìn)水管單位長度的沿程損失。（6）應(yīng)用旋流沉淀池適于小流量工業(yè)廢水中比重較大的無機雜質(zhì)的分離，它廣泛用于回收軋鋼廢水中氧化鐵皮和可浮油，回收率可達(dá)9095%，出水可循環(huán)使用 重力式旋流分離器水力旋流沉淀池1.電解槽的結(jié)構(gòu)形式1）、

3、結(jié)構(gòu)形式：回流式、翻騰式如圖16-2。采用直流電源 電解2）、極板電路： 單極性電解槽 雙極性電解槽電解2.電解法的原理與分類 1）、法拉第電解定律耗電量的計算 式中：G析出或溶解的物質(zhì)質(zhì)量，gE物質(zhì)的化學(xué)當(dāng)量，g/molQ通過的電量,庫倫（C）I電流強度，安培（A）； t電解時間（S）F法拉第常數(shù)，F(xiàn)=96487c/mol2）、分解電壓定義：能使電解正常進(jìn)行時所需的最小外加電壓叫分解電壓EE=原電池的電動勢+濃差電池電位+化學(xué)極化電位+IR（電解液電阻產(chǎn)生壓降）。槽電壓一般為45V電解3.電解法在廢水處理中的應(yīng)用1)、電解法處理含鉻廢水(1)基本原理：在陽極：Fe2eFe2+（鐵板陽極溶解，

4、把電子轉(zhuǎn)給電源） （主要的） Cr2O72-+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O CrO42-+3Fe2+8H+ Cr3+4H2O+3Fe在陰級： 2H+2e H2（次要的） Cr2O72-+6e+14H+ 2Cr3+7H2O CrO42-+3e+8H+ Cr3+4H2OH+減少，廢水中堿性增強，使Cr3+、Fe3+產(chǎn)生氫氧化物沉淀 Cr3+3OH Cr(OH)3 Fe3+3OH Fe(OH)3電解接下頁陽極起氧化劑作用陰極起還原劑作用電解接下頁減少鐵陽極鈍化的方法：（1）定期用鋼絲刷清洗極板。（2）投加食鹽：NaCl中的Cl吸附在鈍化膜表面，取代鈍化膜中的氧離子氯化鐵（可溶性）

5、，導(dǎo)致膜溶解。（3）定期倒換陰、陽極，利用電解時陰極產(chǎn)生H2的撕裂還原作用，將極板上的鈍化膜除掉。電解接下頁電解Fe3+3OH- Fe(OH)32工藝流程：進(jìn)水Ccr6+100mg/L，PH=46.5含鉻廢水處理工藝流程如圖16-4所示電解調(diào)節(jié)池：按24h平均流量設(shè)計沉淀池：t=2h；V污泥=(510)%V廢水或1kg干重/m3廢水。電解槽工藝設(shè)計（1）電解槽有效容積： 式中：t電解歷時，Ccr6+50mg/L； t=510min Ccr6+=50100mg/L； t=1020min（2）電流強度I（A） 式中：Q廢水設(shè)計流量m3/h C廢水中Cr6+濃度，g/m3；QC=m3/hg/m3=g

6、/h Kcr1gCr6+還原成Cr3+所需電量，如無試驗資料，可取 45(Ah/gCr) n電極串聯(lián)次數(shù)，為串聯(lián)極板數(shù)減1電解接下頁（3）極板面積F(dm2)：普通碳素鋼板，=35mm，極板間凈距S=10mm；極板消耗量：45g/還原1gCr6+ 電解接下頁電解接下頁（6）電能消耗N(kwh/m3) 式中整流器效率，無實測數(shù)值，用0.8；Q廢水設(shè)計流量，m3/h電解藥劑中和處理 1.酸性廢水的藥劑中和處理強酸性廢水常采用石灰乳中和，由于弱酸與石灰反應(yīng)緩慢，故一般不采用。（1）中和反應(yīng)：石灰乳中和H2SO4廢水生成CaSO4，當(dāng)用顆粒狀石灰石時，導(dǎo)致藥劑表面形成硫酸鈣的復(fù)蓋層，影響和阻止中和反應(yīng)

7、的繼續(xù)進(jìn)行，所以當(dāng)用石灰石做中和劑時，顆粒粒徑應(yīng)小于0.5mm。（2）中和劑用量中和各種酸所需堿、鹽的理論比耗量（g/g）。因為藥劑中含有雜質(zhì)，所以藥劑的實際耗量應(yīng)比理論比耗量要大。同時還要考慮金屬離子及中和反應(yīng)混合不均勻使實際耗量比理論耗量高，用不均勻系數(shù)K來表示。中和接下頁中和所以藥劑總耗量Ga（Kg/d）中和中和反應(yīng)產(chǎn)生的沉渣量G（Kg/d）（3）中和工藝投藥裝置 石灰用量1t/d：采用機械方法消解。消解機有立式和臥式二種。 消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容積V2（m3） 中和消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容積V2（m3） 式中：Ga石灰消耗量，t/d；r石灰的容重，0.91.1t/m3

8、；c石灰乳濃度，（510）%；n每天攪拌次數(shù)。中和石灰乳投配系統(tǒng)與投配器1) 混合反應(yīng)裝置 水泵管道混合 隔板混合反應(yīng)池如圖2) 沉淀池3) 沉渣脫水裝置：機械脫水、干化場2、堿性廢水的藥劑中和處理（1）中和劑：H2SO4、HCl、HNO3、工業(yè)廢酸、煙道氣（含CO2、SO2）（2）中和反應(yīng)（3）中和各種堿所需酸的理論比耗量（g/g）. 中和2、堿性廢水的藥劑中和處理（1）中和劑：H2SO4、HCl、HNO3、工業(yè)廢酸、煙道氣（含CO2、SO2）（2）中和反應(yīng)（3）中和各種堿所需酸的理論比耗量（g/g）. 堿性廢水的藥劑中和處理隔板混合反應(yīng)過濾中和處理1、普通中和濾池 不適于中、高濃度的酸性廢

9、水，對H2SO4廢水，用石灰石作中和劑時，其SO4濃度應(yīng)2g/L，如用白云石（CaCP3MgCO3）則其H2SO4濃度只能為5g/L；對HNO3、HCl廢水，極限濃度20g/L。當(dāng)H2SO4濃度為25g/L時，可用白云石作濾料，但反應(yīng)速度慢。（1）普通中和濾池的形式 （2）中和濾池的計算1) 平流式中和濾池 濾池長度L=Ut 式中：U濾速：0.010.03m/s t廢水同濾料接觸時間，S 式中：K濾料系數(shù)，試驗求得。 d濾料的平均粒徑，cm； U濾速，m/s C酸的濃度，geq/L過濾中和處理接下頁濾池橫斷面積f（m2） 濾池的水頭損失h=iL（m）式中：i濾池的坡降 式中：U.d同上 Po濾

10、料的孔隙率：0.350.45 S系數(shù)，與濾料d有關(guān)： 過濾中和處理2) 豎流式中和濾池 濾床最小厚度H（cm）中和H2SO4時使用下式 式中：d濾料粒徑，mm K濾料特征系數(shù)，試驗得出 n經(jīng)驗系數(shù)，試驗得出，一般1.47 C酸的濃度，geq/L U濾速：48m/h 濾料的消耗及濾池的工作周期T 濾料的消耗量 G=KQCa（kg/d） 式中：K系數(shù)，1.5 a藥劑比耗量 Q、C同上 濾池的理論工作周期 式中：P濾料裝載量，Kg G濾料消耗量，Kg/d.過濾中和處理2、升流式膨脹中和濾池（1）恒濾速升流膨脹中和濾池 過濾中和處理2、升流式膨脹中和濾池（1）恒濾速升流膨脹中和濾池 承托層厚度0.15

11、0.2m，2040mm 濾料粒徑0.53mm，濾層高度11.2m（新濾料） 最終換料時的濾層高度2m；U=6080m/h 膨脹率50%，上部清水區(qū)高度為0.5m 廢水H2SO4濃度2200mg/L時，中和后PH=4.25，脫氣后 PH=66.5 出水PH4.2需換料。缺點： 下部濾料膨脹不起來，上部帶出小顆粒濾料。 過濾中和處理接下頁（2）變速膨脹中和濾池 U下=130m/h150m/h U上=4060m/ 過濾中和處理（3）過濾中和法的優(yōu)缺點 優(yōu)點：出水PH值較穩(wěn)定，操作簡單，沉渣量少。 缺點：廢水中H2SO4濃度不能太高，定期倒床，勞動強度大。過濾中和處理過濾中和處理（4）過濾中和滾筒（4

12、）過濾中和滾筒過濾中和處理（4）過濾中和滾筒 點擊看示意圖 濾料粒徑大（幾mm+幾mm），濾料體積為筒體體積的1/2。滾筒線速度0.30.5m/s。進(jìn)水H2SO4濃度可達(dá)78g/L 缺點: 動力費高，設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，噪聲大。1、酸性或堿性廢水需要量 Q1C1=Q2C2等當(dāng)量反應(yīng)2、中和設(shè)備（1）在集水井（或管道、混合槽）內(nèi)連續(xù)混合；（2）連續(xù)流中和池：V池（Q1+Q2）t； t中和時間，12h（3）間歇中和池： V池一個周期內(nèi)排放的廢水量。酸性廢水與堿性廢水中和處理化學(xué)沉淀 1.概述1） 難溶鹽的溶度積常數(shù)化學(xué)沉淀 1.概述 2） 沉淀劑2.氫氧化物沉淀法 1）原理化學(xué)沉淀 接下頁化學(xué)沉淀 見圖

13、1672、應(yīng)用石灰乳作為沉淀劑去除礦山廢水的Cu和Fe金屬離子。見圖16-8用石灰乳和漂白粉去除鉛鋅冶煉廠廢水中金屬離子。見圖16-9化學(xué)沉淀 鉛鋅冶煉廠廢水含Hg廢水 3. 硫化物沉淀法化學(xué)沉淀 化學(xué)沉淀 接下頁化學(xué)沉淀 應(yīng)用：用Na2S處理含Hg廢水：4. 鋇鹽沉淀法主要用于處理六價鉻CrO42-的廢水 一種沉淀轉(zhuǎn)化成另一種沉淀的過程叫沉淀的轉(zhuǎn)化 應(yīng)投加過量的BaCO3，t=2030min，但導(dǎo)致出水含有一定量的殘鋇，應(yīng)用石膏法加以去除：化學(xué)沉淀 思考題1、何謂離心分離的分離因素？衡量水力旋流器分離效果的重要指 標(biāo)是什么？它的物理意義是什么？2、工業(yè)廢水中的金屬可采用哪幾種化學(xué)沉淀法來處理

14、？用氫氧化 物處理工業(yè)廢水中的重金屬時，最重要的影響因素是什么？3、化學(xué)沉淀法與化學(xué)混凝法在原理上有何不同？使用的藥劑有何 不同？4、用石灰石對硫酸廢水進(jìn)行過濾中和時應(yīng)注意什么問題？目前最 常用的石灰石過濾中和是哪幾種形式？它有何優(yōu)缺點？5、用硫化鈉處理含汞廢水，為什么還要投加硫酸亞鐵？6、臭氧氧化處理印染廢水使其脫色的原理是什么？7、闡述電解法處理含鉻廢水的基本原理。鐵陽極為什么會產(chǎn)生鈍 化膜？如何消除鈍化膜？8、電解可以產(chǎn)生哪些反應(yīng)過程？對水處理能起什么作用？ 習(xí)題1、堿性氯化法處理含氰廢水（完全氧化法）的反應(yīng)原理？2、分別舉出含氰廢水、含鉻廢水、含汞廢水、含酚廢水兩種以上 處理方法。3、混凝劑與浮選