第4章 水質(zhì)工程（10）-其他方法

第4章—水的其他物理化學處理方法離心分離電解中和沉淀離心分離1.原理顆粒受到的凈離心力Fc=（m-mo）ω2r顆粒在水中的凈重力Fg=（m-mo）g

α——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：ρ、ρo——分別為顆粒和水的密度，kg/m3μ——水的動力粘度，0.1pa·s當離心ρ>ρo，Uc>0，顆粒拋向周邊——離心沉降。

ρ<ρo，Uc<0，顆粒被推向中心——離心上浮。當d越小，（ρ—ρo）越小，μ越大，則Uc越小，顆粒越難分離。離心分離1.原理

離心機：高速離心機（α>3000）中速離心機（α=1000～3000）常速離心機低速離心機（α<1000）（1）常速離心機：(ρ—ρo)較大時采用，用于污泥脫水，纖維回收。（2）高速離心機：(ρ—ρo)較小時采用，用于乳化油、蛋白質(zhì)回收。壓力式水力旋流器

水力旋流器重力式水力旋流器離心分離2.離心原理設備：離心機、水力旋流器壓力式水力旋流器（1）構造與原理設計：（1）表面積

（m2）式中：q——表面水力負荷：取25～30m3/m2·h

要求η>80%，q=25；η<80%，q=30（2）有效水深Ho1)按停留時間t=15～20min計算：Ho=Qt/A2)按結(jié)構尺寸確定：Ho=(0.7～1.2)DD——池直徑，D較大，采用較大系數(shù)，反之亦然。（3）緩沖層高度h1=0.8～1.2m（保護高度）。（4）進水管向下傾斜1～5°，管咀處流速V=0.9～1.1m/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：α——系數(shù)，試驗確定，一般為4.5；

V——管咀處流速（進口處流速）0.9～1.1m/s；

ξ——局部阻力系數(shù)；

V1——進水管內(nèi)流速0.8～1.0m/s；

L——進水管長度，m；

I——進水管單位長度的沿程損失。（6）應用——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90～95%，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)構形式1）、結(jié)構形式：回流式、翻騰式如圖。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，g

E——物質(zhì)的化學當量，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+化學極化電位+IR（電解液電阻產(chǎn)生壓降）。槽電壓一般為4～5V電解3.電解法在廢水處理中的應用1)、電解法處理含鉻廢水(1)基本原理：在陽極：Fe—2e→Fe2+（鐵板陽極溶解，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++2eH2↑

（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++3OHCr(OH)3↓Fe3++3OHFe(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），導致膜溶解。（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)3↓2．工藝流程：進水Ccr6+≤100mg/L，PH=4～6.5含鉻廢水處理工藝流程如圖16-4所示電解調(diào)節(jié)池：按2～4h平均流量設計沉淀池：t=2h；V污泥=(5～10)%V廢水或1kg干重/m3廢水。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緩慢，故一般不采用。（1）中和反應：石灰乳中和H2SO4廢水生成CaSO4，當用顆粒狀石灰石時，導致藥劑表面形成硫酸鈣的復蓋層，影響和阻止中和反應的繼續(xù)進行，所以當用石灰石做中和劑時，顆粒粒徑應小于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比理論比耗量要大。同時還要考慮金屬離子及中和反應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：在消解槽內(nèi)人工攪拌和消解，制成（40～50）%的乳濁液，其有效容積V1（m3）：消解槽：V1=KVo式中：Vo——一次配制的藥劑量，m3K——容積系數(shù)，2～5

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，0.9～1.1t/m3；c——石灰乳濃度，（5～10）%；n——每天攪拌次數(shù)。中和石灰乳投配系統(tǒng)與投配器1)混合反應裝置

·水泵管道混合

·隔板混合反應池如圖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（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（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過濾中和處理1、普通中和濾池不適于中、高濃度的酸性廢水，對H2SO4廢水，用石灰石作中和劑時，其SO4濃度應≤2g/L，如用白云石（CaCP3·MgCO3）則其H2SO4濃度只能為5g/L；對HNO3、HCl廢水，極限濃度20g/L。當H2SO4濃度為2～5g/L時，可用白云石作濾料，但反應速度慢。（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：0.01～0.03m/st——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/sC——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——濾料的孔隙率：0.35～0.45S——系數(shù)，與濾料d有關：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，mmK——濾料特征系數(shù)，試驗得出

n——經(jīng)驗系數(shù)，試驗得出，一般1.47C——酸的濃度，geq/LU——濾速：4～8m/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)，1.5a——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，KgG——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

承托層厚度0.15～0.2m，φ20～40mm

濾料粒徑0.5～3mm，濾層高度1～1.2m（新濾料）最終換料時的濾層高度≥2m；U=60～80m/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=4.2～5，脫氣后PH=6～6.5

出水PH<4.2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過濾中和處理（4）過濾中和滾筒

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0.3～0.5m/s。進水H2SO4濃度可達7～8g/L

缺點:

動力費高，設備構造復雜，噪聲大。1、酸性或堿性廢水需要量

Q1C1=Q2C2——等當量反應2、中和設備（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，1～2h（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沉淀

1.概述1）

難溶鹽的溶度積常數(shù)化學沉淀

1.概述

2）

沉淀劑2.氫氧化物沉淀法

1）原理化學沉淀

接下頁化學沉淀