污水處理第三章工業(yè)廢水的化學(xué)處理方法全解課件

1、內(nèi)容提要1第一節(jié) 中和第二節(jié) 化學(xué)沉淀3第三節(jié) 藥劑氧化還原第四節(jié) 臭氧氧化45第五節(jié) 電解2第三章 工業(yè)廢水的化學(xué)處理 一、概述二、酸堿廢水互相中和法三、藥劑中和法四、過濾中和法第三章 工業(yè)廢水的化學(xué)處理 1第一節(jié) 中和第一節(jié) 中和一、概述1、酸堿廢水的來源與處置酸性廢水：化工廠、化纖廠、電鍍廠、煤加工廠幾金屬酸洗車間等；堿性廢水：印染廠、金屬加工廠、煉油廠、造紙廠等；當(dāng)酸或堿廢水的濃度很高時，如在3%-5%以上時，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，才考慮中和處理。第一節(jié) 中和一、概述2、中和法的適用情況在廢水排入水體之前，因為水生生物對pH值的變化極其敏感，當(dāng)大量廢水

2、排入后使水體的pH值變得偏酸或偏堿時，會產(chǎn)生不良影響；在廢水排入城市排水管道之前，由于酸、堿對排水管道產(chǎn)生腐蝕作用，一般城市排水管道對排入工業(yè)廢水的pH值都有明確的規(guī)定；在廢水需要進行化學(xué)或生物處理之前，對于化學(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。第一節(jié) 中和一、概述3、中和藥劑酸性廢水中和處理采用的中和藥劑：石灰、石灰石、白云石、蘇打、苛性鈉等；堿性廢水中和處理采用的中和藥劑：鹽酸和硫酸等；中和劑的單位消耗量見表1及表2.表1 堿性中和劑的單位消耗量酸類名稱中和1

3、g所需堿性物質(zhì)的量/gCaOCa(OH)2CaCO3MgCO3CaCO3- MgCO3硫酸H2SO40.5710.7551.020.860.94鹽酸HCl0.771.011.371.151.29硝酸HNO30.4450.590.7950.6680.732醋酸HCH3COOH0.4660.6160.830.695-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.

4、882.932.125.903.715.70表2 酸性中和劑的單位消耗量第一節(jié) 中 和一、概述4、中和方法廢水的中和方法有酸性廢水與堿性廢水相互中和、藥劑中和和過濾中和3種方法；中和方法的選擇應(yīng)考慮：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；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；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；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pH值的要求等。第一節(jié) 中 和二、酸堿廢水互相中和法1、要求：是將酸性廢水和堿性廢水共同引入中和池中，并在池內(nèi)進行混合攪拌。中和結(jié)果，應(yīng)該使廢水呈中性或弱堿性。

5、根據(jù)質(zhì)量守恒原理計算酸、堿廢水的混合比例或流量，并且使實際需要量略大于計算量。當(dāng)酸、堿廢水的流量和濃度經(jīng)常變化，而且波動很大時，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 進行，其容積應(yīng)按1.52.0h的廢水量考慮。第一節(jié) 中 和二、酸堿廢水互相中和法2、廢水需要量計算： 中和時酸性廢水和堿性廢水的酸和堿的當(dāng)量數(shù)應(yīng)相等，即按當(dāng)量定律來計算： Q1C1=Q2C2式中 Q1，Q2-酸性、堿性廢水流量，L/h； C1，C2-酸性、堿性廢水的當(dāng)量濃度，克當(dāng)量/h。在中和過程中，酸堿雙方的當(dāng)量恰好相等時稱為中和反應(yīng)的等當(dāng)點；強酸強堿互相中和時，由于生成的強酸強堿鹽不發(fā)生水解，因此等當(dāng)點即中性點，溶液的PH

6、值等于7.0；若中和一方為弱酸或弱堿時，由于中和過程所生成的鹽的水解，盡管達到等當(dāng)點，但溶液并非中性，PH值大小取決于所生成鹽的水解度。第一節(jié) 中 和例12-1(1)百分比濃度當(dāng)量濃度百分比濃度為重量之比，故的1.4%aOH中占1.4%*1000=14g的NaOH，當(dāng)量濃度為14/40.01=0.3499geq/L(2)克當(dāng)量流量8m3/h=8000L/h=8000*0.3499=2799.20geq/hHCl-NaOH=2808.49-2799.20=9.29geq/h(3) 混合后廢水的當(dāng)量濃度9.29/(8+16.3)=0.38 geq/m3=0.38*10-3 geq/L(4) 混合后

7、廢水的pH值l全部電離，且當(dāng)量濃度摩爾濃度，故H+=0.38*10-3 mol/L，pH=-lgH+=3.42(5) 中和池有效容積 反應(yīng)時間取2hW=(8+16.3)*2=48.6m3第一節(jié) 中 和二、酸堿廢水互相中和法3、中和設(shè)備：當(dāng)水質(zhì)水量變化較小或后續(xù)處理對PH要求較寬時，可在集水井（或管道、混合槽）內(nèi)進行連續(xù)混合反應(yīng)；當(dāng)水質(zhì)水量變化不大或后續(xù)對PH要求較高時，可設(shè)連續(xù)流中和池。中和時間視水質(zhì)水量變化情況確定，一般采用1-2h；當(dāng)水質(zhì)水量變化較大，且水量較小時，連續(xù)流無法保證出水PH要求，或出水中還含有其他雜質(zhì)或重金屬離子時，多采用間歇式中和池。池有效容積可按污水排放周期（如一班或一晝

8、夜）中的廢水量來計算。第一節(jié) 中 和三、藥劑中和法1、酸性廢水的藥劑中和處理中和劑及其用量 中和劑：常用石灰.石灰乳有凝聚作用,適用處理雜質(zhì)多高濃度的酸性廢水.可選用工業(yè)廢渣. 用量：書中表12-2：中和酸所需堿、鹽量，同時要考慮純度和不均勻性問題第一節(jié) 中 和三、藥劑中和法中和反應(yīng) 石灰可以中和不同濃度的酸性廢水，在用石灰乳時，中和反應(yīng)方程式如下： 廢水中含有其他金屬鹽類，如鐵、鉛、鋅、銅等也消耗石灰乳的用量，反應(yīng)如下：第一節(jié) 中 和三、藥劑中和法藥劑中和處理工藝流程主要裝置投藥裝置混合反應(yīng)裝置沉淀池沉渣脫水裝置出水第一節(jié) 中 和三、藥劑中和法投藥裝置 采用石灰做中和劑時，一般采用干投或濕投

9、，一般采用濕投，見右圖。 石灰經(jīng)消解后，形成石灰乳排至溶液槽。消解采用人工和機械法。 采用機械攪拌、空氣攪拌、水泵攪拌。石灰乳投配裝置第一節(jié) 中 和三、藥劑中和法混合反應(yīng)裝置 混合時間：用石灰和酸性廢水時，采用2-5min。其它采用5-10min，如下圖,四室隔板反應(yīng)池，采用壓縮空氣攪拌。四室隔板反應(yīng)池沉淀池 采用豎流式(沉渣量少時)或平流式(排泥困難時)。沉渣用污泥泵排出。沉渣脫水裝置 采用機械脫水或干化場脫水第一節(jié) 中 和三、藥劑中和法2、堿性廢水的藥劑中和處理中和劑 硫酸、鹽酸、硝酸、煙道氣中和反應(yīng) 以含氫氧化鈉和氫氧化銨堿性廢水為例，中和劑用工業(yè)硫酸，其化學(xué)反應(yīng)如下： 如果硫酸銨的濃度

10、足夠，可考慮回收利用。以含氫氧化鈉堿性廢水為例，用煙道氣中和，煙道氣中含CO2量可達24%。其化學(xué)反應(yīng)如下：第一節(jié) 中 和四、過濾中和法定義：酸性廢水流過堿性濾料時與濾料進行中和反應(yīng)的方法。適用對象：用于酸性廢水的中和處理。濾料：石灰石、大理石、白云石。類型：普通中和濾池、升流式膨脹中和濾池、滾筒中和濾池。第一節(jié) 中 和1、普通中和濾池適用范圍 對硫酸廢水，因中和過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)。硫酸極限濃度：用石灰石時為2g/L，白云石為5g/L硝酸和鹽酸的極限濃度：20g/L四、過濾中和法第一節(jié) 中 和四、過濾中和法普通中和濾池形式 分為升

11、流式和降流式。參數(shù)：濾料直徑為30-50mm，過濾速度1-1.5m/h，接觸時間不少于10min，濾床厚度為1-1.5m.。中和濾池的計算 自學(xué)第一節(jié) 中 和2、升流式膨脹中和濾池廢水從濾池的底部進入，從池頂流出，使濾料處于膨脹狀態(tài)。分類：恒濾速變?yōu)V速 恒濾速升流式膨脹中和濾池采用大阻力或小阻力布水系統(tǒng)進水。大阻力布水系統(tǒng)底部裝有柵狀配管，干管與支管下部開有孔眼，下設(shè)卵石承托層，濾層高度一般為1.0m1.2m，總高度一般為33.5m。為使濾料處于膨脹狀態(tài)并互相摩擦，不結(jié)垢，避免堵塞，流速采用6080m/h，膨脹率保持在50%左右。上清水區(qū)高度為0.5m。 變?yōu)V速膨脹中和濾池下部橫截面積小，上部

12、大。上濾速下部為130150m/h，上部為4060m/h，使濾層全部都能膨脹，上部出水可少帶料，克服了恒速膨脹濾池下部膨脹不起來，上部帶出小顆粒濾料的缺點。應(yīng)用實例：自學(xué)四、過濾中和法第一節(jié) 中 和3、滾筒中和濾池這種裝置的優(yōu)點是進水硫酸濃度可超過極限濃度值數(shù)倍，濾料不必破碎到很小粒徑，但構(gòu)造復(fù)雜，動力費用高，運行時設(shè)備噪音較大。 四、過濾中和法一、概述二、氫氧化物沉淀法三、硫化物沉淀法四、鋇鹽沉淀法第三章 工業(yè)廢水的化學(xué)處理 2第二節(jié) 化學(xué)沉淀第二節(jié) 化學(xué)沉淀 化學(xué)沉淀法是指向水中投加沉淀劑，使之與廢水中污染物發(fā)生沉淀反應(yīng)，形成難溶的固體，然后進行固液分離，從而除去廢水中污染物的一種方法。一

13、般用于處理含金屬離子的工業(yè)廢水。一、概述 在一定溫度下，難溶化合物AmBn的飽和溶液中，其沉淀-溶解平衡可表示為：令A(yù)mBn的溶解度為S(mol/l)，則：第二節(jié) 化學(xué)沉淀 根據(jù)溶度積可以判斷沉淀的生成與溶解，判斷水中離子是否能用化學(xué)沉淀法處理以及分離的程度：一、概述第二節(jié) 化學(xué)沉淀1原理 水中金屬離子很容易生成各種氫氧化物，它們的生成條件和存在狀態(tài)與溶液PH有直接關(guān)系。如果水中的金屬離子以Mn+表示，則其氫氧化物的溶解平衡為：二、氫氧化物沉淀法 因為水在25的離子積： 由此可見：金屬離子濃度相同時，溶度積越小，則開始析出氫氧化物沉淀的PH值越低；同一金屬離子，濃度越大，開始析出氫氧化物沉淀的

14、PH值愈低。第二節(jié) 化學(xué)沉淀2氫氧化物沉淀法在廢水處理中的應(yīng)用二、氫氧化物沉淀法 某礦山廢水含銅83.4mg/L，總鐵1260mg/L，二價鐵10mg/L，PH為2.23，沉淀劑采用石灰乳，其工藝流程圖如下所示。 一級化學(xué)沉淀控制PH為3.47，使鐵先沉淀，鐵渣含鐵32.84%，含銅0.148%；第二級化學(xué)沉淀控制PH在7.5-8.5范圍，使銅沉淀，銅渣含銅3.06%，含鐵1.38%。廢水經(jīng)二級化學(xué)沉淀后，出水可達到排放標(biāo)準(zhǔn)，鐵渣和銅渣可回收利用。第二節(jié) 化學(xué)沉淀三、硫化物沉淀法含汞廢水處理，由于生成的硫化汞顆粒很小，沉淀物分離困難，常投加適量的凝聚劑，進行共沉，這種方法叫硫化物共沉法。先加硫

15、化鈉，生成HgS和Hg沉淀后，再投加適量的FeSO4，形成FeS和Fe(OH)2沉淀常用沉淀劑：硫化氫、硫化鈉、硫化鉀第二節(jié) 化學(xué)沉淀四、鋇鹽沉淀法用于處理六價鉻；沉淀劑：碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇等。BaCO3+CrO42-BaCrO4+CO32- - 沉淀的轉(zhuǎn)化過量的鋇可用石膏法去除。一、藥劑氧化法 氯氧化法 空氣氧化法 高錳酸鉀氧化法二、藥劑還原法 原理 亞硫酸鹽 硫酸亞鐵 水合肼第三章 工業(yè)廢水的化學(xué)處理 3第三節(jié) 藥劑氧化還原氧化：得電子價位降低氧化劑（氧、臭氧、氯、漂白粉、三氯化鐵）還原：失電子價位升高還原劑（Fe2+、SO42-、鐵、鋅、SO2等） 通過藥劑與污染物的氧化還

16、原反應(yīng)，把廢水中有毒害的污染物轉(zhuǎn)化為無毒或微毒物質(zhì)的處理方法稱為藥劑氧化還原法。第三節(jié) 藥劑氧化還原一、藥劑氧化法向廢水中投加氧化劑，氧化廢水中的有毒有害物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害的或毒性小的新物質(zhì)的方法稱為氧化法；氯系氧化劑包括氯氣、氯的含氧酸及其鈉鹽、鈣鹽以及二氧化氯；氯氧化法：用于去除氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油類、脫色、脫臭、殺菌等；含氰廢水：來源于電鍍車間和某些化工廠，如氰化鈉、氰化鉀、氰化銨等，氰離子為CN-。1.堿式氯化法基本原理 利用次氯酸根的氧化作用 (ClO-) 漂白粉 2CaOCl2+H2O=2HClO+Ca(OH)2+CaCl2 氯氣 Cl2+H2O=HCl+HClO第

17、三節(jié) 藥劑氧化還原一、藥劑氧化法1.堿式氯化法基本原理 局部氧化法 氰化物在堿性條件下被氯氧化成氰酸鹽。 CN-+ClO-+H2OCNCl+2OH- 與pH值無關(guān) CNCl+OH-CNO-+Cl-+H2O pH越高反應(yīng)越快 用量： a.破壞游離氰所需氧化劑的理論用量為：CN:Cl2=1:2.73CN:NaOCl=1:2.85CN:漂白粉(有效氯20%25%)=1:45 b.破壞絡(luò)離子用量：CN:NaOCl=1:3.22 c.還有其它還原物質(zhì)，故若用NaOCl計，用量為含氰量的58倍。 第三節(jié) 藥劑氧化還原一、藥劑氧化法第三節(jié) 藥劑氧化還原一、藥劑氧化法1.堿式氯化法基本原理 完全氧化法 將生成

18、的氰酸根CNO-進一步氧化成N2和CO2，消除氰酸鹽對環(huán)境的污染。2NaCNO+3HOCl+H2O=2CO2+N2+2NaCl+HCl+H2O 2CNCl+2HOCl+H2O=2CO2+N2+5HCl pH控制pH小于12用量a.氧化劑的用量一般為局部法的1.11.2倍；b.藥劑分兩次投加，分步進行，以保證有效地破壞氰酸鹽；c.適當(dāng)攪拌可加速反應(yīng)進行。 第三節(jié) 藥劑氧化還原一、藥劑氧化法2.堿式氯化法處理含氰廢水的工藝流程 含氰廢水調(diào)節(jié)池絮凝沉淀池加堿濾池排放沖洗排水加凝聚劑加氧化劑沖洗水?dāng)嚢栉勰嗝撍勰嘁患壯趸幚砗鑿U水基本工藝流程第三節(jié) 藥劑氧化還原一、藥劑氧化法2.堿式氯化法處理含氰廢

19、水的工藝流程 兩級氧化處理含氰廢水基本工藝流程含氰廢水調(diào)節(jié)池一級絮凝池加堿濾池排放沖洗排水加凝聚劑加氧化劑沖洗水?dāng)嚢栉勰嗝撍勰喑恋沓囟壭跄財嚢璧谌?jié) 藥劑氧化還原一、藥劑氧化法 3.堿式氯化法注意事項：宜用于電鍍廢水，氰離子含量不大于50mg/L；一般情況下采用一級氧化處理，特殊采用二級氧化處理，氧化劑分級投加。設(shè)有調(diào)節(jié)池，宜設(shè)兩格，有效容積按2-4h平均廢水量計算，并設(shè)除油、清除沉淀物等設(shè)施；間歇處理兩格沉淀池交替使用時可不設(shè)調(diào)節(jié)池；可采用水力攪拌或機械攪拌；氧化劑可采用次氯酸鈉、漂白粉、液氯等，其投加量按試驗確定或按氰離子與活性氯的重量比計算確定，一級氧化1:3-1:4，兩級氧化1:

20、7-1:8；一級氧化處理時，采用次氯酸鈉、漂白粉、漂粉精時，廢水PH控制在10-11，采用液氯時PH控制在11-11.5，反應(yīng)時間30min；兩級氧化時，一級氧化廢水PH值控制在10-11，反應(yīng)時間10-15min，二級氧化PH6.5-7.0，反應(yīng)時間10-15min。1.藥劑還原法處理含鉻廢水基本原理 含鉻廢水來源：電鍍廠、制革廠、某些化工廠原理：在酸性條件下，利用化學(xué)還原劑將六價鉻還原成三價鉻，然后用堿使三價鉻成為氫氧化鉻沉淀去除。 六價鉻：CrO42-和Cr2O72- 在酸性條件下，主要以Cr2O72-形式存在CrO42-+2H+Cr2O72-H2O 在堿性條件下，主要以CrO42-形式

21、存在Cr2O72-2OH-2CrO42-+2H2O常用的還原劑有：亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵、二氧化硫、水合肼、鐵屑、鐵粉等。第三節(jié) 藥劑氧化還原二、藥劑還原法2.亞硫酸鹽還原法 六價鉻與亞硫酸氫鈉或亞硫酸鈉反應(yīng)后，生成三價鉻Cr3+，在堿性條件下再形成Cr(OH)3沉淀，中和劑為NaOH和石灰。3硫酸亞鐵還原法 在酸性條件下，用硫酸亞鐵還原六價鉻，形成Cr3+和Fe3+，用石灰乳中和沉淀，形成混合沉淀物CaSO4、Cr(OH)3和Fe(OH)3，稱為硫酸亞鐵石灰法，無回收價值。4水合肼還原法 水合肼N2H4.H2O在中性或微堿性條件下，能迅速感覺還原六價鉻并生成氫

22、氧化鉻沉淀。4CrO3+3N2H44Cr(OH)3+3N2可處理鍍鉻生產(chǎn)線第二回收槽帶出的含鉻廢水，也可處理鉻酸鹽鈍化工藝中產(chǎn)生的含鉻漂洗水。第三節(jié) 藥劑氧化還原二、藥劑還原法4第四節(jié) 臭氧氧化第三章 工業(yè)廢水的化學(xué)處理 一、臭氧的理化性質(zhì)二、臭氧的制備三、臭氧的接觸反應(yīng)設(shè)備四、尾氣處理四、臭氧廢水處理系統(tǒng)的計算四、臭氧在廢水處理中的應(yīng)用四、臭氧氧化的優(yōu)缺點第四節(jié) 臭氧氧化一、臭氧的理化性質(zhì) 臭氧O3是氧的同素異構(gòu)體，是一種具有魚腥味的淡紫色氣體。沸點-112.5；密度2.144kgm3，此外，臭氧還具有以下一些重要性質(zhì)。 不穩(wěn)定性：在常溫下容易分解成為氧氣并放出熱量。溶解性：在水中溶解度比純

23、氧高10倍，比空氣高25倍。毒性：高濃度臭氧是有毒氣體，有強烈的刺激作用 氧化性：一種強氧化劑，氧化還原電位與pH值有關(guān)。 腐蝕性 臭氧具有強腐蝕性。 第四節(jié) 臭氧氧化二、臭氧的制備空氣中的臭氧是氧氣吸收太陽波長小于185nm紫外線后形成的。反應(yīng)為3O2+h=2O3 當(dāng)用波長25nm紫外線照射臭氧時，它又分解成氧氣。實驗室可用其它方法制取少量臭氧。例如，用濃H2SO4與BaO2作用可制得臭氧。氧氣在無聲放電或紫外線的作用下，有一部分轉(zhuǎn)變成臭氧3O2=2O3實驗室里用感應(yīng)圈進行無聲放電。生成的臭氧用淀粉碘化鉀溶液或淀粉碘化鉀試紙來檢驗O3+2KI+H2O=I2+2KOH+O2第四節(jié) 臭氧氧化二、

24、臭氧的制備2、臭氧的制備過程1、臭氧發(fā)生器第四節(jié) 臭氧氧化三、臭氧的接觸反應(yīng)設(shè)備 一般根據(jù)臭氧化空氣與水的接觸方式分為： 氣泡式（應(yīng)用較多）：水膜式；水滴式 第四節(jié) 臭氧氧化四、尾氣處理 活性碳法：2C+O3CO2+CO 藥劑法: 亞鐵鹽等使其還原；氫氧化鈉使其分解 燃燒法：在3000以上立即分解。第四節(jié) 臭氧氧化五、臭氧廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計（1）發(fā)生器 臭氧需要量：Qo3=1.06 Q C (g/h) Q:處理廢水量，m3/h C:臭氧投量。通過試驗確定（2）臭氧接觸反應(yīng)器 容積計算：V=QT/60（3）氣源冷卻和除塵設(shè)備 選擇合適的冷凝器。（4）干燥器第四節(jié) 臭氧氧化六、臭氧在水處理中的應(yīng)用 水經(jīng)臭氧處理，可達到降低COD、殺菌、增加溶解氧、脫色除臭、降低濁度幾個目的。 臭氧的消毒能力比氯更強。對脊髓灰質(zhì)炎病毒，用氯消毒，保持O.51mg/L余氯量，需1.52h，而達到同樣效果，用臭氧消毒，保持O.045O.45mgO3，只需2