水污染控制工程_同濟大學課件8

1、污水的化學處理第一節(jié) 化學混凝法第二節(jié) 中和法第三節(jié) 化學沉淀法第四節(jié) 氧化還原法 污水的化學處理是利用化學反應(yīng)的作用以去除水中的雜質(zhì)。 處理對象主要是污水中無機的或有機的(難于生物降解的)溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。 常用的化學處理方法有化學混凝、中和法、化學沉淀法和氧化還原法。第一節(jié) 化學混凝法一、混凝原理 化學混凝處理的對象主要是水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)。1. 膠體的穩(wěn)定性膠體所受影響 由于上述的膠體帶電現(xiàn)象，帶相同電荷的膠粒產(chǎn)生靜電斥力，而且電位越高，膠粒間的靜電斥力越大 受水分子熱運動的撞擊，使微粒在水中作不規(guī)則的運動，即“布朗運動” 膠粒之間還存在著相互引力范徳華引力 膠體間的相互斥力不

2、僅與電位有關(guān)，還與膠粒的間距有關(guān)，距離越近，斥力越大。而布朗運動的動能不足以將兩顆膠粒推進到使范徳華引力發(fā)揮作用的距離。因此，膠體微粒不能相互聚結(jié)而長期保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。 水化作用也使膠體不能相互聚結(jié)。2. 混凝原理(1) 壓縮雙電層作用 混凝劑提供大量正離子會涌入膠體擴散層甚至吸附層, 使電位降低。當電位為零時, 稱為等電狀態(tài)。此時膠體間斥力消失, 膠粒最易發(fā)生聚結(jié)。 實際上，電位電位只要降至某一程度而使膠粒間排斥的能量小于膠粒布朗運動的動能時，膠粒就開始產(chǎn)生明顯的聚結(jié)，這時的電位稱為臨界電位。 膠粒因電位電位降低或消除以至失去穩(wěn)定性的過程，稱為膠體脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠粒相互聚結(jié)，稱為凝聚。(2

3、) 吸附架橋作用 由高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互粘結(jié)的過程。(3) 網(wǎng)捕作用 沉淀物在自身沉降過程中，能集卷、網(wǎng)捕水中的膠體等微粒，使膠體粘結(jié)。以硫酸鋁為例討論混凝過程 硫酸鋁Al2(SO4)318H2O溶于水后，離解出Al3+，并結(jié)合有6個配位水分子，成為水合鋁離子Al(H2O)63+。 水合鋁離子進一步水解，形成單羥基單核絡(luò)合物： 單羥基單核絡(luò)合物又進一步水解： 上述反應(yīng)中，降低水中H+(或H3O+)濃度或提高pH，使反應(yīng)趨向右方，水合羥基絡(luò)合物的電荷逐漸降低，最終生成中性氫氧化鋁難溶沉淀物。 當pH4時，水解受到抑制，水中存在的主要是Al(H2O)33+ 。 當pH45時，水中有A

4、l(OH)(H2O)52+、Al(OH)2(H2O)4+及少量Al(OH)3(H2O)3。 當pH78時，水中主要是Al(OH)3(H2O)3沉淀物。 但在某一特定pH時，水解產(chǎn)物還有許多復(fù)雜的高聚物和絡(luò)合物同時共存。 因為初步水解產(chǎn)物中的羥基OH-具有橋鍵性質(zhì)。 在由Al(H2O)63+轉(zhuǎn)向Al(OH)3(H2O)3的中間過程中，羥基可將單核絡(luò)合物通過橋鍵縮聚成多核絡(luò)合物：或 兩個單羥基絡(luò)合物通過羥基橋聯(lián)可縮合成雙羥基雙核絡(luò)合物： 從上述反應(yīng)可以看出，三價鋁鹽發(fā)揮混凝作用的是各種形態(tài)的水解聚合物。 帶有正電的水解聚合物，同時起到壓縮雙電層的脫穩(wěn)和吸附架橋的作用。 為使硫酸鋁達到優(yōu)異的混凝效果

5、，應(yīng)盡量使膠體脫穩(wěn)和吸附架橋作用都得到充分發(fā)揮。 當混凝劑投放水中后，應(yīng)立即進行劇烈攪拌，使帶電聚合物迅速均勻地與全部膠體雜質(zhì)接觸，使膠體脫穩(wěn)，隨后，脫穩(wěn)膠體在相互凝聚的同時，靠聚合度不斷增大的高聚物的吸附架橋作用，形成大的絮凝體，使混凝過程很好完成。二、混凝劑和助凝劑1. 混凝劑要求混凝劑效果良好對人體健康無害價廉易得使用方便2. 助凝劑三、 影響混凝效果的主要因素1. 水溫2. pH3. 水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度4. 水力條件(1) 無機鹽類混凝劑鐵鹽和鋁鹽(2) 高分子混凝劑有機和無機四、 化學混凝的設(shè)備1. 混凝劑的配制和投加設(shè)備(1) 混凝劑的溶液和配制混凝劑在溶解池中進行溶解:攪

6、拌加速藥劑溶解機械攪拌壓縮空氣攪拌水泵攪拌 藥劑溶解完全后，將濃藥液送入溶液池，用清水稀釋到一定的濃度備用。 溶液池的容積可按下式計算： 溶解池的容積：式中: W1溶液池容積，m3； qv處理地水量，m3/h; A混凝劑地最大投加量，mg/L; c溶液濃度，； n每天配置次數(shù)，一般為26次。(2) 混凝劑溶液的投加計量設(shè)備轉(zhuǎn)子流量計電磁流量計投加方式泵前重力投加水射器投加2. 混合設(shè)備(1) 水泵混合(2) 隔板混合(3) 機械混合3. 反應(yīng)設(shè)備(1) 隔板反應(yīng)池 利用水流斷面上流速分布不均所造成的速度梯度，促進顆粒相互碰撞進行絮凝。 為避免結(jié)成的絮凝體被打碎，隔板中的流速應(yīng)逐漸減小。(2)

7、機械反應(yīng)池第 二 節(jié) 中 和 法一、 投加法 常用藥劑是石灰、電石渣、石灰石等，有時也采用苛性鈉和碳酸鈉。 中和藥劑的投加量，可按化學反應(yīng)式進行估算。 石灰常使用熟石灰，配制成石灰乳液，濃度在10左右，反應(yīng)在池中進行。 石灰量多時，可用生石灰。 為了防止產(chǎn)生沉淀，石灰乳槽均裝有攪拌設(shè)備。二、過濾法 石灰石或白云石作中和劑時常呈粗粒狀，可作濾料，故用過濾法。第三節(jié) 化學沉淀法 用易溶的化學藥劑(可稱沉淀劑)使溶液中某種離子以它的一種難溶的鹽和氫氧化物形式從溶液中析出，在化學上稱沉淀法，在化工和環(huán)境工程上稱化學沉淀法。 廢水處理中，常用化學沉淀法去除廢水中的有害離子，陽離子如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+，陰離子如SO42-、PO43-。 難溶鹽和難溶氫氧化物在溶液中的離子的濃度之積(稱溶度積Ks)是常數(shù)，當能結(jié)合成難溶鹽的兩種離子的濃度之積超過這鹽的溶度積時，該鹽將析出，而這兩種離子的濃度將下降，需要去除的離子就與水分離。第四節(jié) 氧化還原法一、 加氯氧化CN-根 電鍍廢水往往含有CN