氧化還原與消毒

1、第7章 氧化還原與消毒7.1 概述7.2 氯氧化與消毒7.3 臭氧氧化與消毒7.4 其它氧化與消毒方法7.5 高級氧化概述7.1 概述7.1.1 氧化劑和消毒方法7.1.2 化學氧化7.1.3 消毒與滅活7.1.1 氧化劑和消毒方法一、消毒定義二、消毒方法三、消毒機理四、常見的氧化劑五、消毒的優(yōu)缺點及工藝選擇一、消毒定義消毒過程：氧化劑在水處理過程中可以與水中微生物如原生動物、浮游生物、藻類、細菌、病毒等作用，使之滅活或強化去除的過程。消毒：將水體中的病原微生物(pathogenic organisms)滅活，使之減少到可以接受的程度。二、消毒方法化學藥劑（氧化劑等）物理法（熱和光）機械法（格

2、網(wǎng)、膜）輻射（射線、電子束）三、消毒機理消毒主要有以下幾個方面的作用：（1） 破壞細胞壁；（2） 改變細胞通透性；（3） 改變微生物的DNA或RNA；（4） 抑制酶的活性。四、常見的氧化劑氯；臭氧；二氧化氯；過氧化氫；高錳酸鹽；高鐵酸鹽等。五、消毒的優(yōu)缺點及工藝選擇名稱 優(yōu) 點 缺 點 使用條件液氯效果可靠，投配設備簡單，投量準確，價格便宜氯化形成的余氯及某些含氯化合物低濃度時對水生生物有害，當污水含工業(yè)廢水比例大時，氯化可能生成致癌物質(zhì)適用于大、中型污水處理場臭氧消毒效率高并能有效降解水中殘留有機物、色、味等；污水PH及溫度對消毒影響很小，不產(chǎn)生難處理或生物積累性殘余物投資大、成本高、投資管

3、理較復雜適用出水水質(zhì)好，排入水體的水質(zhì)要求高的污水處理廠次氯酸鈉用海水或濃鹽水作為材料生產(chǎn)，可在污水廠現(xiàn)場生產(chǎn)并直接投配，使用方便，投量可以直接控制需要有次氯酸鈉發(fā)生器和投配設備適用于中、小型污水處理廠紫外線是紫外線照射和氯化共同作用的物理化學方法，消毒效率高紫外線照射燈貨源不足，電耗能量多適用于小型污水處理廠7.1.2 化學氧化化學氧化的分類：按化學藥劑在水處理過程中的投加點不同和產(chǎn)生的作用不同，分為預氧化、中間氧化和后氧化，如下圖所示：化學氧化的作用化學預氧化對水中藻類、浮游生物、色度、臭、味、有機物、鐵、錳等具有顯著的去除作用，同時可破壞氯化消毒副產(chǎn)物的前驅(qū)物質(zhì)。中間氧化通常設在常規(guī)處理

4、工藝的沉淀之后或過濾之后，作為水的深度處理手段，通過與顆?；钚蕴浚℅AC）或生物活性炭（BAC）聯(lián)用，利用活性炭的良好吸附性能和生物降解功能將氧化后的形成的可生化性較高的小分子有機物、有毒、有害中間產(chǎn)物及消毒副產(chǎn)物等進一步去除。后氧化是保證飲用水衛(wèi)生安全的最后一道屏障，其主要目的是消毒，即滅活水中致病微生物。水中消毒劑的類別（1）氧化劑：通過氧化作用破壞有機體內(nèi)的物質(zhì)而達到滅活微生物的作用；（2）金、銀等重金屬離子：重金屬能夠使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)失去活性，例如銅離子能滅活藻類；（3）一些物理方法：紫外線、超聲波、輻射，還有加熱法、冷凍法、機械過濾等；（4）陽離子表面活性劑：如季銨類和吡啶鎓。7

5、.1.3 消毒與滅活液氯的優(yōu)缺點：優(yōu)點：消毒效果好，成本較低，可在管網(wǎng)中保持一定余量；缺點：氯與水中一些有機物作用產(chǎn)生對人體有害的副產(chǎn)物衡量消毒劑的消毒效果一般要確定所使用的消毒劑對微生物的滅活速率，最終決定有效接觸時間及投加量。消毒與滅活（1）Chick定律式中 接觸t時間后存活的微生物數(shù)量； 初始微生物數(shù)量； 速率常數(shù)， ； 接觸時間，s；Wastson又提出了速率常數(shù)k與消毒劑濃度C的關系：式中 稀釋系數(shù)； 與消毒劑濃度無關的速率常數(shù)。（2）CT值微生物在消毒過程中的滅活速率可用Gard方程表示：對上式從t0到tT積分得：令a=1/b和k/a=kb=n，使b的單位與CT完全一樣得：上式可

6、進一步簡化為：7.2 氯氧化與消毒7.2.1 氯的性質(zhì)7.2.2 氯消毒過程7.2.3 氯化消毒副產(chǎn)物（DBP）的形成及控制7.2.4 加氯點7.2.5 加氯設備、加氯間和氯庫7.2.1 氯的性質(zhì)氯氣是一種黃色氣體，密度為3.2 ，極易被壓縮成琥珀色的液氯。氯氣容易溶解于水，在20和98kPa時，溶解度為7160mg/L。氯溶解在水中很快發(fā)生的反應：起消毒作用的主要是HOCl。7.2.2 氯消毒過程（1）氯消毒機理氯化作用（chlorination）常用作消毒的同義詞。 易溶于水中，在清水中，發(fā)生下列反應： Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl- HOCl H+ + OCl- HO

7、Cl和OCl-的比例與水中溫度和pH有關。pH高時，OCl-較多； pH9，OCl-接近100%； pH6，HOCl接近100%； pH=7.54, HOCl=OCl-不同pH值和水溫時水中HOCL和OCl的比例關系圖（2）折點加氯法加氯曲線水中無任何微生物、有機物等，加氯量余氯，如下圖中的 水中有機物較少時，需氯量滿足以后就是余氯，如下圖中的折點加氯法H：峰點 B：折點 OA段：水中雜質(zhì)把氯消耗光。 AH段：氯與氨反應，有余氯存在，有一定消毒效果，但余氯為化合性氯，其主要成分是一氯氨。 HB段：仍然是化合性余氯，加氯量繼續(xù)增加，氯氨被氧化成不起消毒作用的化合物，余氯反而減少。 BC段：B點以

8、后，出現(xiàn)自由性余氯。 加氯量超過折點需要量：折點氯化 當原水游離氨0.5mg/L時加氯量控制在峰點前。7.2.3 氯化消毒副產(chǎn)物（DBP）的形成及控制水中消毒副產(chǎn)物在500種以上；三鹵甲烷（THM）和鹵乙酸（HAA）被認為是氯化消毒過程中形成的兩大類主要副產(chǎn)物。危害：THM中的物質(zhì)已被證明為致癌物質(zhì)或可疑致癌物；HAA致癌風險更高。目前控制水中氯化消毒副產(chǎn)物的技術有三種：（1）強化混凝（2）粒狀活性炭吸附（3）膜過濾7.2.4 加氯點濾后加氯 濾前加氯混凝劑投加時加氯，提高混凝效果。 管網(wǎng)中途加氯 一般設在加壓泵站或水庫泵站內(nèi)7.2.5 加氯設備、加氯間和氯庫一般用氯氣：有毒氣體，在68氣壓下

9、變成液氯； 使用時采用氯瓶。干燥氯氣和液氯對鋼瓶無腐蝕作用，但遇水或受潮則會嚴重腐蝕金屬。因此，必須嚴格防止水和潮氣進入氯瓶。人工操作加氯設備：加氯機（手動）、氯瓶和校核氯瓶重量的磅秤等；缺點是：加氯量調(diào)節(jié)滯后，余氯不穩(wěn)定。自動加氯設備：加氯機（自動）、氯瓶、自動檢測和自動控制裝置。優(yōu)點：能隨著流量、氯壓等變化調(diào)節(jié)加氯量。正壓加氯存在的問題：多處漏氯和加氯不穩(wěn)定，嚴重影響余氯合格率，且設備腐蝕較快，經(jīng)常跑氯。普遍采用真空加氯機加氯設備、加氯間和氯庫氯氣氣源間漏氣有三處：（1）閥門泄漏；（2）氯氣瓶針形閥慢性泄漏；（3）氯氣瓶表體泄漏。解決的辦法：在氯氣間設置氯氣吸收裝置。氯氣吸收系統(tǒng)原理：將泄

10、漏至廠房的氯氣，用風機送入吸收系統(tǒng)，經(jīng)化學物質(zhì)吸收而轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)，避免氯氣直接排入大氣、污染環(huán)境。經(jīng)常使用的吸收劑為堿性強、吸收率高的NaOH。Na與氯氣的反應式為：7.3 臭氧氧化與消毒7.3.1 臭氧的物理化學性質(zhì) 7.3.2 臭氧氧化作用機理7.3.3 臭氧氧化有機物的特征7.3.4 臭氧預氧化對水處理效果的影響7.3.5 臭氧中間氧化7.3.6 臭氧消毒7.3.7 臭氧處理工藝系統(tǒng)7.3.1 臭氧的物理化學性質(zhì)臭氧的分子式為O3，一般為無色的氣體，具有特異的臭味，能夠刺激口、鼻等器官的粘膜。臭氧的氧化力較強，以氧化還原電位表示，在酸性條件下為E2.07V，在堿性條件下為E1.24V。

11、臭氧的沸點為-112，融點為-19.3。臭氧溶于水，溶解度與水溫呈反比關系。在常溫條件下，溶解量約為20mgL。 臭氧在水中自行分解為氧，自行分解的速度由水溫和pH值所控制，高水溫與高pH值能夠促進分解。7.3.2 臭氧氧化作用機理1. 臭氧與無機物作用臭氧能氧化大部分無機物，例如在預臭氧化中，臭氧可有效地將水中溶解性鐵、錳等無機離子轉(zhuǎn)化為難溶解性氧化物，使其從水中沉淀出來。2. 臭氧與有機物作用機理作用途徑有二：（1）臭氧分子與有機污染物間的直接氧化作用；這是緩慢且有明顯選擇性的反應；（2）臭氧被分解后產(chǎn)生羥基自由基，間接地與水中有機污染物作用，這一反應速率快，且沒有選擇性。7.3.3 臭氧

12、氧化有機物的特征（1）能夠為臭氧氧化的有機物有：蛋白質(zhì)、氨基酸、木質(zhì)素、腐殖酸、鏈式不飽和化合物和氰化物等。在臭氧的作用下，不飽和化合物形成臭氧化物，臭氧化物水解，不飽和化合物即行開裂。此外，臭氧對CHO-、NH2-、SH-、OH-、NO-等官能團也有氧化作用。（2）臭氧對有機物的氧化，難于達到形成CO2和H2O的完全無機化階段，只能進行部分氧化，形成中間產(chǎn)物。 （3）用臭氧對二級處理水進行氧化處理，形成的中間產(chǎn)物主要有：甲醛、丙酮酸、丙酮醛和乙酸。但是如臭氧足夠，氧化還會繼續(xù)進行下去，除乙酸外，其他物質(zhì)都可能為臭氧所分解。臭氧氧化有機物的特征（4）污水用臭氧進行處理，BODCOD比值隨反應時

13、間延長而提高，說明污水的可生化性得到改善。 （5）臭氧對二級處理水進行處理，COD去除率與pH值有關，pH值上升去除率也顯著提高，在高pH值的條件下，臭氧自行分解進行非常顯著，在其分解過程中生成活性很強的OH ，在OH的作用下，COD得到很高的去除率。7.3.4 臭氧預氧化對水處理效果的影響1. 除藻除味臭氧預氧化具有良好的除藻、殺菌、除臭作用，當臭氧投加量為2mg/L時，能使除藻效率提高1020。2. 控制氯化消毒副產(chǎn)物的作用（1）臭氧預氧化對三鹵甲烷（THM）的控制作用；（2）臭氧預氧化對其他氯化消毒副產(chǎn)物的作用；（3）氧化助凝作用；（4）臭氧氧化副產(chǎn)物。7.3.5 臭氧中間氧化在常規(guī)凈水

14、工藝的沉后或濾后投加臭氧，可以氧化常規(guī)工藝難以去除的微量有機污染物。但是臭氧不可能將三鹵甲烷前驅(qū)物徹底氧化破壞，只是增加了可生化性，對水中已形成的三鹵甲烷幾乎沒有作用，一般要經(jīng)過吸附工藝去除。人們開發(fā)了臭氧生物活性炭聯(lián)用技術。將臭氧化學氧化、活性炭物理化學吸附、生物氧化降解合為一體的除污染工藝。7.3.6 臭氧消毒1. 作用：既是氧化劑，又是消毒劑，在水中投入臭氧進行消毒或氧化通稱臭氧化。2. 臭氧消毒的特點：主要靠OH的作用，它的氧化作用極強（E03.06V）。但作為消毒劑，由于臭氧在水中不穩(wěn)定，易散失，因此在O3消毒之后，往往需要投加少量的氯等以維持水中剩余消毒劑。3. 優(yōu)點：消毒效果好，

15、且劑量小、作用快，不會產(chǎn)生三鹵甲烷等有害物質(zhì)，也可改善水的口感和感觀性能。4. 缺點：臭氧消毒生產(chǎn)設備復雜，投資較大，電耗也較高5. 飲用水的投加臭氧劑量一般為0.21.5mg/L。臭氧消毒臭氧作為深度處理技術，臭氧對二級處理水進行以回用為目的的處理，其主要的任務是： （1）去除污水中殘存的有機物； （2）脫除污水的著色； （3）殺菌消毒。7.3.7 臭氧處理工藝系統(tǒng)臭氧處理工藝組成部分（1）臭氧發(fā)生系統(tǒng)；（2）接觸反應系統(tǒng)；（3）尾氣處理系統(tǒng)。（1）臭氧發(fā)生系統(tǒng)：包括氣體的預處理、臭氧發(fā)生器、供電設備、電氣控制及檢測設備等。（2）接觸反應系統(tǒng)：1）以純氧或富氧空氣為原料氣的閉路系統(tǒng)；2）以空

16、氣或富氧空氣為原料氣的開路系統(tǒng)。閉路提高了原料氣的含氧率，降低生產(chǎn)成本。（3）尾氣處理系統(tǒng)：活性炭吸收法、化學吸收法、催化氧化法和燃燒法。臭氧不能貯存，需現(xiàn)場邊發(fā)生邊使用臭氧處理工藝系統(tǒng)臭氧消毒的工藝流程見下圖。臭氧在水中的溶解度僅10mgL，因此通入水中的臭氧往往不可能全部被利用，為了提高臭氧的利用率，接觸反應池最好建成水深為56m的深水池、或建成封閉的幾格串聯(lián)的接觸池、設管式或板式微孔擴散器散布臭氧。 空壓機干燥器臭氧發(fā)生器污水接觸反應池消除臭氧出水7.4 其它氧化與消毒方法7.4.1 氯氨消毒7.4.2 二氧化氯消毒7.4.3 次氯酸鈉消毒7.4.4 高錳酸鹽氧化7.4.5 紫外線消毒7

17、.4.1 氯氨消毒優(yōu)點：水中含有有機物和酚時，氯氨消毒不會產(chǎn)生氯臭和氯酚臭，同時可大大減小THMS的可能性；能保持水中余氯較久，適用于供水管網(wǎng)較長的情況。缺點：作用緩慢，殺菌能力比自由氯弱。單獨使用的情況較少。人工投加氨可以是液氨、硫酸氨或氯化氨。氯和氨的投加量視水質(zhì)不同而有所不同。一般采用氯：氨3：16：1采用氯氨消毒時，一般先加氨，再加氯。7.4.2 二氧化氯消毒1. 二氧化氯的物理化學性質(zhì)二氧化氯是一種綠色氣體，沸點11，凝固點59，具有與氯一樣的氣味，比氯更刺激，毒性更大。易溶于水，是一種易于爆炸的氣體。因其易于揮發(fā)、易爆炸等特性，所以不易貯存，應進行現(xiàn)場制備和使用。2. 二氧化氯氧化

18、消毒的機理ClO2既是消毒劑又是氧化能力很強的氧化劑， 對細菌的細胞具有較強的吸附和穿透能力，能有效地破壞細菌內(nèi)含巰基的酶；消毒能力比氯強。ClO2的投加量約為1.02.0 mg/L二氧化氯消毒二氧化氯消毒的特點：（1）不會與水中有機物作用生成三鹵甲烷,不會生成氯酚（2）ClO2余量能在管網(wǎng)中保持很長的時間，即衰減速度比氯慢。（3）ClO2不水解，消毒受pH影響較小。（4）作為氧化劑，能去除或降低水的色、嗅及鐵、錳、酚等物質(zhì)。（5）ClO2本身和副產(chǎn)物亞氯酸根ClO2對人體血紅細胞有損害。有報道認為還對人的神經(jīng)系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)有損害。因此，美國對水的剩余ClO2和ClO2-的總量規(guī)定不超過1.0

19、mg/L。歐洲一些國家有自己的一些規(guī)定，但目前我國還沒有規(guī)定。二氧化氯消毒二氧化氯的制備方法：（1）亞氯酸鈉和氯制取 （2）酸與亞氯酸鈉制取7.4.3 次氯酸鈉消毒次氯酸鈉消毒通常用于小型水廠，因其易分解，常用次氯酸鈉發(fā)生器現(xiàn)場制取，反應如下： NaCl + H2O - NaOCl + H2次氯酸鈉也是強氧化劑和消毒劑，但消毒效果不如氯。次氯酸鈉的消毒仍靠HOCl。反應如下： NaOCl + H2O - HOCl + NaOH7.4.4 高錳酸鹽氧化高錳酸鹽主要有高錳酸鉀、高錳酸鈉和高錳酸鈣等，其中高錳酸鉀應用最為廣泛。1. 高錳酸鉀的物理化學性質(zhì)化學式為 ，暗黑色菱柱狀閃光晶體，易溶于水，其

20、水溶液顏色呈紫紅色，固體相對密度2.7，加熱到200以上分解放出氧氣。2. 高錳酸鉀去除有機物的作用機理作用復雜，有高錳酸鉀與有機物間的直接作用；也有高錳酸鉀在反應過程中形成的新生態(tài)水合二氧化錳對微量有機污染物的吸附與催化作用；同時還有高錳酸鉀在反應過程中產(chǎn)生的介穩(wěn)狀態(tài)中間產(chǎn)物的氧化作用。高錳酸鹽氧化3. 高錳酸鉀預氧化控制氯化消毒副產(chǎn)物及助凝作用高錳酸鉀預氧化能夠破壞水中氯化消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物質(zhì)，從而降低氯化消毒副產(chǎn)物生產(chǎn)量；由于吸附作用等使高錳酸鉀對多種地表水表現(xiàn)出不同程度的助凝作用；研究結果表明，高錳酸鉀預氧化與生物活性炭組合可有效地強化對水中氨氮和有機物的去除7.4.5 紫外線消毒水銀燈

21、發(fā)出的紫外光，能穿透細胞壁并與細胞質(zhì)反應而達到消毒的目的。紫外光波長為25003600埃的殺菌能力最強。因為紫外光需照透水層才能起消毒作用，故污水中的懸浮物、濁度，有機物和氨氮都會干擾紫外光的傳播，因此處理水水質(zhì)，光傳播系數(shù)越高，紫外線消毒的效果也越好。 紫外線消毒的工藝流程見下圖：紫外線消毒的照射強度為0.190.25Wscm2，污水層深度為0.651.0m。照射池污水處理水電能紫外線消毒紫外線消毒與液氯消毒比較，具有如下優(yōu)點： （1）消毒速度快，效率高。據(jù)試驗結果證實，經(jīng)紫外線照射幾十秒鐘即能殺菌。一般大腸肝菌的平均去除率可達98，細菌總數(shù)的平均去除率為96.6。此外還能去除液氯法難以殺死

22、的芽孢與病毒； （2）不影響水的物理性質(zhì)和化學成分，不增加水的嗅和味； （3）操作簡單，便于管理，易于實現(xiàn)自動化。紫外線消毒的缺點是：不能解決消毒后在管網(wǎng)中再污染問題，電耗較大，水中懸浮雜質(zhì)妨礙光線透射等7.5 高級氧化概述7.5.1 高級氧化工藝（AOP）簡介7.5.2 常見的高級氧化過程7.5.1 高級氧化工藝（AOP）簡介1. 高級氧化工藝的定義（Glaze于1987年提出）： 任何以產(chǎn)生羥基自由基OH為目的的過程均是高級氧化工藝 2. 高級氧化工藝特點： （1）反應速率快：由于羥基自由基具有極強的氧化性，這使得他可以與絕大多數(shù)有機物和無機物在水中迅速反應；（2）氧化效率高：絕大多數(shù)有機

23、物可以被徹底氧化。 3. 高級氧化工藝的主要目的：利用OH的強氧化性，保證高效、徹底的氧化水中的微污染有機物。7.5.2 常見的高級氧化過程1. Fenton試劑反應2. 過程3. 催化氧化4. 臭氧高級氧化過程5. 超聲波高級氧化6. 高能電子輻射思考題及習題1、目前水的消毒方法主要有哪幾種？簡要評述各種消毒方法的優(yōu)缺點。2、什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？兩者消毒效果有何區(qū)別？簡述兩者消毒原理。3、水的pH值對氯消毒作用有何影響？為什么？4、什么叫折點加氯？出現(xiàn)折點的原因是什么？簡述折點加氯的過程？折點加氯的意義?5、什么叫余氯？余氯的作用是什么？6、制取ClO2有哪幾種方法？寫出它們的化

24、學反應式并簡述ClO2消毒原理和主要特點。7、用什么方法制取O3和NaClO？簡述其消毒原理和優(yōu)缺點。2.0.95 液氯消毒法 chlorine disinfection將液氯汽化后通過加氯機投入水中接觸完成氧化和消毒的方法。2.0.96 氯胺消毒法 chloramine disinfection氯和氨反應生成一氯胺和二氯胺以完成氧化和消毒的方法。2.0.97 二氧化氯消毒法 chlorine dioxide disinfection將二氧化氯投加水中以完成氧化和消毒的方法。2.0.98 臭氧消毒法 ozone disinfection將臭氧投加水中以完成氧化和消毒的方法。2.0.99 紫外線

25、消毒法 ultraviolet disinfection利用紫外線光在水中照射一定時間以完成消毒的方法。2.0.100 漏氯（氨）吸收裝置 chloramine (ammonia) absorption system將泄漏的氯（氨）氣體吸收并加以中和達到排放要求的全套裝置。2.0.101預臭氧pre-ozonation設置在混凝沉淀或澄清之前的臭氧凈水工藝。2.0.102后臭氧post-ozonation設置在過濾之前或過濾之后的臭氧凈水工藝。2.0.103臭氧接觸池ozonation contact recectors使臭氧氣體擴散到處理水中并使之與水全面接觸和完成反應的處理構筑物。2.0.

26、104臭氧尾氣off-gas ozone自臭氧接觸池頂部尾氣管排出的含有少量臭氧（其中還含有大量空氣或氧氣）的氣體。2.0.105臭氧尾氣消除裝置off-gas ozone destructors通過一定的方法降低臭氧尾氣中臭氧的含量，以達到既定排放濃度的裝置。2.0.106臭氧生物活性炭處理ozone-biological activated carbon process利用臭氧氧化和顆?；钚蕴课郊吧锝到馑M成的凈水工藝。7.6 氧化還原法 定義： 氧化還原法：利用溶解于廢水中的有毒物質(zhì)，在氧化還原反應中能被氧化或還原的性質(zhì)，把它轉(zhuǎn)化為無毒無害的新物質(zhì)的方法。 目的： 劇毒或有毒 無毒、

27、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。 1、藥劑氧化法 定義：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。 作用：主要去除廢水中的氰化物、硫化物、酸、醇、 油類污染物及脫色、脫嗅、殺菌等。 例： 含氰廢水，氰化鈉、氰化鉀易析出CN(劇毒） 加入氧化劑后轉(zhuǎn)化為絡合物，不易析出CN，表現(xiàn)為較低的毒性。 2、藥劑還原法 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毒無害的或毒性小的新物質(zhì)的方法。 作用：主要處

28、理含鉻、含汞廢水。 例一： 硫酸亞鐵石灰法除鉻 廢水中的六價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，主要以CrO72-存在投加硫酸亞鐵時：Cr6+Cr3+（還原）Fe2+ Fe3+(氧化)在投加石灰，使pH為7.5-9.0 可以生成Cr(OH)3+Fe(OH)3 例二： 亞硫酸鈉法處理含鉻污水 含鉻污水主要來自電鍍廠，污水中含有的鉻酸根和重鉻酸根形式存在的高價鉻，其比例大小與PH有關。 在酸性條件下水中投加亞硫酸氫鈉，將六價鉻還原成三價鉻，然后投石灰，生成氫氧化物沉淀。 反應時控制PH值7.5-9.0

29、 3、臭氧氧化1）臭氧性質(zhì)氧化能力：強氧化劑，僅次于氟，比氧、氯都高。 溶解度：與壓力成正比（符合亨利定律）。 分解： 在空氣中會自行分解。 毒性和腐蝕性：除金和鉑外所有金屬都有腐蝕性。 但不含碳的鉻鐵合金不受腐蝕，用來制造設備。2）臭氧的制備 無聲放電；放射法；紫外線輻射法；等離子射流法。3）臭氧接觸反應設備 一般根據(jù)臭氧化空氣與水的接觸方式分為： 氣泡式（應用較多）；水膜式；水滴式。4）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300以上立即分解。 5）具體應用 印染廢水處理：主要脫色。 含氰廢水處理；含酚廢水處理。 6）優(yōu)點：

30、 對除臭、脫色、殺菌去除有機物和無機物有顯 著效果。 不產(chǎn)生二次污染。 制備臭氧的電和空氣不需儲存和運輸 不產(chǎn)生污泥。 缺點：造價高，處理成本高。 4、二氧化氯氧化法1）性質(zhì)：黃色略帶辛辣的氣體。在水溶液中無 害，具有強大的脫色和漂白功能。2）作用：主要殺菌，常用于醫(yī)院廢水處理。 （最早用液氯，現(xiàn)用二氧化氯替代）3）制造：用氯或鹽酸與次氯酸鈉反應制造； 二氧化氯協(xié)同發(fā)生器。 5、光氧化法 是工業(yè)廢水處理的新技術，可以解決有毒害但無法生物降解的物質(zhì)。 1）類型： 光激化氧化法 以臭氧、過氧化氫、氧和空氣作為氧化劑，將氧化作用和光化學輻射相結合，產(chǎn)生氧化能力很強的自由基。 光催化氧化法 在水溶液中

31、加入一定量的半導體催化劑，在紫外線輻射下產(chǎn)生強氧化能力的自由基。2）光化學反應器的設計 目前成品市場較少 紫外光源的選擇 選取對水處理最有效的波段范圍。 水的紫外光吸收系數(shù)和穿透深度 吸收系數(shù)：只有水吸收光時，才能進行光化學反應。 穿透深度：紫外光在水中透射時，受水質(zhì)和水深因素 的影響。3）光強和劑量 光強：功率的大小。 劑量：作用在單位面積上的能量。7.7 電 解 法電解原理是在直流電場的作用下，電解質(zhì)溶液發(fā)生的電化學反應過程。其氧化還原能力隨電極電位而變化，適用范圍很寬。 能使電解正常進行所需的最小外加電壓稱為分解電壓。U=原電池的電動勢+濃差電池電位+化學極化電位+IR（電解液電阻產(chǎn)生壓

32、降）槽電壓一般為45V廢水中的污染物在電解槽的陽極和陰極分別進行氧化和還原反應使污染物濃度降低。電解法處理廢水的機理可以歸納以下四種：（1）電極表面處理過程（氧化與還原）（2）電解上?。?）電解凝聚（4）電解產(chǎn)物的氧化還原作用（1）電極表面處理過程（氧化與還原）如電解除氰：在陽極失去電子被氧化：氰化鍍銅廢水在堿性條件下進入電解槽電解在石墨陽極上發(fā)生電解氧化反應最終被氧化為二氧化碳和氮氣。CN-+2OH-2eCNO-+H2O 電解氧化CNO-+2H2O NH4+CO3 2 水解2 CNO- +4OH6e 2CO2 +N2+H2O 電解氧化在陰極得到電子被還原：在陰極上，重金屬離子可發(fā)生電解還原反

33、應，發(fā)生重金屬沉積過程。Zn2+2e Zn； Cu2+2e Cu（2）電解上浮采用由不溶性材料組成的陰、陽電極對廢水進行電解。當電壓達到水的分解電壓時，產(chǎn)生的初生態(tài)氧和氫對污染物能起氧化或還原作用，同時，在陽極處產(chǎn)生的氧氣泡和陰極處產(chǎn)生的氫氣泡吸附廢水中的絮凝物，發(fā)生上浮過程，使污染物得以去除。2H2O2H+2OH-2H+2e2H2H2 2OH-H2O+1/2O2 +2e（3）電解凝聚當采用可溶性陽極鐵或鋁制金屬陽極時，由于電解反應，形成氫氧化鐵或氫氧化鋁等不溶于水的金屬氫氧化物活性凝聚體，凝聚和吸附水中膠體粒子使廢水得以凈化的過程叫電解凝聚。Fe-2e Fe2+； Fe2+2OH- Fe(OH)2在采用可溶性陽極的電解槽中，凝聚和浮上作用同時存在的。（4）電解產(chǎn)物的氧化還原作用 利用電極在電解過程中生成氧化或還原產(chǎn)物，與廢水中的污染物發(fā)生化學反應，產(chǎn)生沉淀物以去除之。如電解除鉻：在鐵板陽極上：Fe-2e Fe2+；6Fe2+Cr2O72-+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O3Fe2+CrO42-+8H+ Cr3+3Fe3+