第三章污廢水處理設(shè)施培訓(xùn)-物理化學(xué)法

第三章物理化學(xué)法一、概述物理化學(xué)法：物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法。物理法：借助物理作用或通過(guò)物理作用使廢水發(fā)生變化的處理過(guò)程。方法：格柵與篩網(wǎng)、均質(zhì)調(diào)節(jié)、沉淀過(guò)濾。化學(xué)法：借助或通過(guò)化學(xué)反應(yīng)完成廢水處理的過(guò)程。方法：中和、化學(xué)沉淀。物理化學(xué)法：利用物理化學(xué)的原理和化工單元操作以去除水中的雜質(zhì)。方法：混凝法、氣浮法、吸附法。二、格柵與篩網(wǎng)（一）格柵1.功能被安裝在污水渠道、泵房及水井的進(jìn)口處或污水處理廠的前端，用以截留廢水中粗大的懸浮物或漂浮物。2.分類(lèi)（1）按格柵的柵距分：粗格柵（50～100mm）、中格柵（10～40mm）、細(xì)格柵（3～10mm）。（2）按照柵渣的清除方式：分為人工清渣、機(jī)械清渣。3.運(yùn)行控制條件（1）柵距：泵前格柵的柵條間距以稍小于水泵的葉輪間隙為宜。（2）過(guò)柵流速的控制：污水在柵前渠道流速一般應(yīng)控制在0.4～0.8m/s，過(guò)柵流速應(yīng)控制在0.6～1.0m/s。（3）水頭損失的控制（4）柵渣量:格柵截留的固體的數(shù)量4.維護(hù)管理（1）每天清掃，及時(shí)清運(yùn)柵渣（2）保證過(guò)柵流量及流速（3）檢查渠道的沉砂情況（4）格柵除污機(jī)的維護(hù)管理（5）室內(nèi)格柵間應(yīng)采取強(qiáng)制通風(fēng)措施（6）分析測(cè)量與記錄（二）篩網(wǎng)1.功能：去除工業(yè)廢水中較細(xì)小的懸浮物。2.常見(jiàn)類(lèi)型（1）振動(dòng)篩網(wǎng)（2）水力篩網(wǎng)3.維護(hù)管理（1）選擇相應(yīng)的設(shè)備（2）合理控制進(jìn)水流量，做到進(jìn)水均勻（3）篩網(wǎng)尺寸通過(guò)試驗(yàn)確定（4）做好除油、沖洗處理三、均質(zhì)調(diào)節(jié)（一）功能：調(diào)節(jié)水量、均和水質(zhì)。（二）常見(jiàn)類(lèi)型（1）水量調(diào)節(jié)池（2）水質(zhì)調(diào)節(jié)池（3）事故調(diào)節(jié)池（三）調(diào)節(jié)池運(yùn)行管理要點(diǎn)（1）要有足夠的池容（2）及時(shí)清除沉淀物（3）定期檢測(cè)進(jìn)、出水水質(zhì)（4）事故池閥門(mén)必須能自動(dòng)控制，且平常應(yīng)保持排空狀態(tài)。四、沉淀與隔油（一）沉淀的功能和原理1.功能：去除廢水中密度大于水的懸浮物。去除對(duì)象：懸浮液中粒徑在100μm以上的可沉固體。（1）沉砂池功能：從水中分離相對(duì)密度較大的無(wú)機(jī)顆粒。（2）沉淀池的功能：分離水中的可沉性懸浮物，包括無(wú)機(jī)懸浮物和有機(jī)懸浮物。2.理想沉淀池的原理（二）沉砂池工作原理：將進(jìn)入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大無(wú)計(jì)顆粒下沉，而有機(jī)顆粒則隨水流走。1.常見(jiàn)類(lèi)型（1）平流沉砂池（2）曝氣沉砂池（3）旋流沉砂池2.沉砂池的運(yùn)行管理（1）及時(shí)清撈細(xì)格柵上的垃圾（2）擋板前浮渣每天清撈（3）及時(shí)排砂（4）排砂機(jī)械經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)（5）每天檢查和調(diào)節(jié)曝氣沉砂池的空氣量（6）對(duì)進(jìn)、出水閘門(mén)機(jī)排渣閥門(mén)加油，清潔保養(yǎng)，每年定期油漆保養(yǎng)（7）定期取樣化驗(yàn)（8）設(shè)集砂池（9）注意安全、衛(wèi)生（三）沉淀池1.沉淀池的組成（1）流入?yún)^(qū)（2）沉降區(qū)（3）流出區(qū)（4）污泥區(qū)2.常見(jiàn)類(lèi)型（1）平流式優(yōu)點(diǎn)：有效沉淀區(qū)大，沉淀效果好，造價(jià)較低，對(duì)廢水流量的適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：占地面積大，排泥較困難。（2）豎流式優(yōu)點(diǎn)：排泥容易，不必設(shè)置機(jī)械刮泥設(shè)備，占地面積小。缺點(diǎn)：造價(jià)高、單池容量小，池深大，施工困難，一般適用于中小型污水廠。（3）輻流式優(yōu)點(diǎn)：建筑容量大，采用機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，管理簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：池中水流流速不穩(wěn)定，機(jī)械排泥設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高。適用于處理水量大的場(chǎng)合。（4）斜板式優(yōu)點(diǎn)：減少池深，縮短沉淀時(shí)間，減少沉淀池的體積，提高沉淀效率。缺點(diǎn)：造價(jià)高，斜板上部在日光照射下會(huì)大量繁殖藻類(lèi)，導(dǎo)致污泥量增加，板間易集泥，不宜用于處理黏性較高的泥渣。3.沉淀池的選擇原則4.沉淀池的運(yùn)行管理（1）沉淀池的工藝參數(shù)①水力表面負(fù)荷；②水力停留時(shí)間；③出水堰板的溢流負(fù)荷。（2）工藝控制①控制流量；②增減沉淀池?cái)?shù)量；③排泥除渣。（四）隔油1.隔油的功能與原理采用自然上浮法去除廢水中可浮油的方法稱(chēng)為隔油，使用的構(gòu)筑物稱(chēng)為隔油池。2.隔油池的常見(jiàn)類(lèi)型（1）平流式隔油池（2）斜板式隔油池3.隔油池的運(yùn)行管理五、過(guò)濾:一般用于給水處理和廢水的深度處理。（一）功能與原理通過(guò)具有空隙的顆粒狀濾料層截留廢水中細(xì)小固體顆粒的處理工藝主要用于去除懸浮顆粒和膠體雜質(zhì)。過(guò)濾過(guò)程中，水中的污染物顆粒主要通過(guò)以下三種作用被去除：（1）篩濾作用（2）沉淀作用（3）接觸吸附作用（二）過(guò)濾池常見(jiàn)類(lèi)型（1）按照濾速的大小分①慢濾池，速度一般在0.1～0.2m/h之間，②快濾池，速度一般在5m/h之上。（2）按照濾料的分層結(jié)構(gòu)分類(lèi)①單層濾料濾池②雙層濾料濾池③三層濾料濾池（3）按照水流過(guò)濾層的方向分類(lèi)上向流、下向流、雙向流等。（4）按照作用水頭分重力式濾池、壓力式濾池（三）過(guò)濾池的主要組成部分（1）濾料層常用濾料石英砂和無(wú)煙煤特點(diǎn)：a.足夠的機(jī)械強(qiáng)度b.足夠的化學(xué)穩(wěn)定性c.適當(dāng)?shù)牧綐O配（2）承托層要求：最大強(qiáng)度的反沖洗時(shí)，不能松動(dòng)孔隙要盡量均勻，以便配水均勻。（3）配水系統(tǒng)a.大阻力配水系統(tǒng)b.小阻力配水系統(tǒng)（4）沖洗系統(tǒng)a.反沖洗b.反沖洗加表面沖洗c.反沖洗輔以空氣沖洗（四）過(guò)濾的工藝控制與維護(hù)1.濾速的控制在濾料粒徑與級(jí)配一定的條件下，最佳濾速與入流水質(zhì)有關(guān)。2.工作周期的控制開(kāi)始過(guò)濾至需要沖洗所持續(xù)的時(shí)間3.沖洗效果的控制（1）沖洗強(qiáng)度（2）沖洗歷時(shí)（3）濾層膨脹率4.日常維護(hù)（1）定期放空檢查（2）表層濾料定期沖洗更換（3）維護(hù)閘、閥門(mén)（4）保持濾池池壁及排水槽清潔（5）應(yīng)大修（6）重新鋪裝六、中和與pH調(diào)節(jié)（一）功能和原理中和法是利用堿性藥劑或酸性藥劑將廢水從酸性或堿性調(diào)整到中性附近的一類(lèi)處理方法。中和劑：酸性廢水有石灰、石灰石、白云石、蘇打、苛性鈉等；堿性廢水有鹽酸、硫酸。（二）中和處理方法1.酸性廢水的中和處理（1）堿性廢水或廢渣中和法；（2）投堿中和法；（3）過(guò)濾中和法（僅用于酸性廢水）。2.堿性廢水的中和處理（1）利用酸性廢水中和堿性廢水；（2）投酸中和法；（3）酸性廢氣中和法。

（三）常用中和設(shè)備及運(yùn)行管理常用中和設(shè)備：（1）酸堿廢水互相中和的設(shè)施；（2）投藥中和設(shè)備；（3）中和過(guò)濾池。七、化學(xué)沉淀法（一）功能和原理向廢水中投加某些化學(xué)藥劑，與廢水中的污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成難溶的沉淀物的方法稱(chēng)為化學(xué)沉淀法?；瘜W(xué)沉淀法的工藝流程包括：藥劑的配制與投加；混合、反應(yīng)；沉降、浮上、過(guò)濾、離心等分離；泥渣的處理和回收利用。（二）常見(jiàn)化學(xué)沉淀法的類(lèi)型①氫氧化物沉淀法常用沉淀劑：石灰、碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰石、白云石、電石渣等。

石灰優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、來(lái)源廣缺點(diǎn)：品質(zhì)不穩(wěn)定，管道易結(jié)垢，被腐蝕，沉渣量大且多為膠體，含水率高，脫水困難，適用于不準(zhǔn)備回收金屬的低濃度廢水處理。②硫化物沉淀法采用硫化物沉淀法可以使重金屬得到更為完全的去除。常用的沉淀劑有H2S、Na2S、NaHS、（NH4）2S優(yōu)點(diǎn)：去除率高，可實(shí)現(xiàn)分步沉淀分離，便于回收利用，適用pH范圍大。

缺點(diǎn)：處理費(fèi)用高；金屬硫化物顆粒細(xì)小，沉淀困難，投加過(guò)量會(huì)增加COD；pH低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有毒H2S。硫化物沉淀法③碳酸鹽沉淀法碳酸鹽沉淀比氫氧化鈉沉淀易于脫水④鋇鹽沉淀法主要用于處理含六價(jià)鉻的廢水（三）化學(xué)沉淀的運(yùn)行管理一般沉淀裝置采用平流式沉淀池或豎流式沉淀池。八、化學(xué)氧化還原法（一）功能和原理對(duì)于無(wú)機(jī)物的化學(xué)氧化或還原過(guò)程，失去電子的過(guò)程成為氧化，得到電子的過(guò)程稱(chēng)為還原。得到電子的物質(zhì)稱(chēng)為氧化劑，失去電子的物質(zhì)稱(chēng)為還原劑。對(duì)于有機(jī)物的化學(xué)氧化或還原過(guò)程，一般將加氧或去氫的反應(yīng)稱(chēng)為氧化，將加氫或去氧的反應(yīng)稱(chēng)為還原。廢水處理中常采用的氧化劑有空氣、臭氧、氯氣、次氯酸鈉及漂白粉等；常用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、硼氫化鈉、水合肼及鐵屑等。（二）氧化法處理工業(yè)廢水向廢水中投加氧化劑，氧化廢水中的有害物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害或毒性小的新物質(zhì)的方法稱(chēng)為氧化法。常用的氧化法有以下三種：

①空氣氧化法主要用于含二價(jià)硫廢水的處理。②氯氧化法主要用于氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油類(lèi)的氧化去除，還用于消毒、脫色、除臭。③臭氧氧化法可用于除臭、脫色、殺菌、除鐵、除氰化物、除有機(jī)物等。（三）還原法處理工業(yè)廢水向廢水中投加還原劑，還原廢水中的有害物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害或毒性小的新物質(zhì)的方法稱(chēng)為還原法、化學(xué)氧化還原法主要用于去除重金屬離子，如：六價(jià)鉻；二價(jià)汞。①還原法去除六價(jià)鉻常用的還原劑有亞硫酸氫鈉、二氧化硫、硫酸亞鐵等。②還原法去除汞常用的還原劑有比汞活潑的金屬（鐵屑、鋅粒、鋁粉、銅屑等）、硼氫化鈉、醛類(lèi)、聯(lián)胺等。（四）常用氧化還原反應(yīng)設(shè)備和運(yùn)行管理①氯氧化法設(shè)備②空氣氧化法設(shè)備③臭氧氧化法設(shè)備④金屬過(guò)濾床還原設(shè)備⑤硫酸亞鐵＋石灰還原系統(tǒng)九、電解（一）功能和原理電解法指在直流電場(chǎng)的作用下，利用電極上產(chǎn)生的氧化還原反應(yīng)，去除廢水中的污染物的方法。（二）常用的電解法廢水處理中常用的電解法有以下幾種：①電化學(xué)氧化法電化學(xué)氧化法主要用于去除水中氰、酚，以及COD、S2－、有機(jī)農(nóng)藥等。②電化學(xué)還原法③電解凝聚法④電解氣浮法（三）電解槽的結(jié)構(gòu)形式和極板電路1.電解槽①回流式②翻騰式2.極板電路

（四）電解的運(yùn)行管理1.控制極板的間距2.控制槽電壓3.控制電流密度4.控制電解槽的pH5.攪拌6.及時(shí)更換或清潔極板7.注意用電安全十、混凝法（一）功能和原理向廢水中投加混凝藥劑，使其中的膠體和細(xì)微懸浮物脫穩(wěn)，并聚集為數(shù)百微米以至數(shù)毫米的礬花，進(jìn)而可以通過(guò)重力沉降或其他固液分離手段予以去除。（二）常用混凝劑和助凝劑（1）無(wú)機(jī)鹽類(lèi)混凝劑①三氯化鐵②硫酸亞鐵③硫酸鋁④聚合氯化鋁⑤聚合硫酸鐵（2）有機(jī)高分子類(lèi)混凝劑人工的應(yīng)用更廣泛，常用的有聚丙烯酰胺（3）助凝劑①pH調(diào)整劑②絮體結(jié)構(gòu)改良劑③氧化劑（三）混凝工藝（1）混凝劑的配制與投加（2）混合（3）反應(yīng)（4）礬花分離（四）運(yùn)行控制條件（1）pH（2）水溫（3）混凝劑的選擇和投加量（4）水力條件（五）混凝的設(shè)備（1）混凝劑的配制與投加設(shè)備（2）混合設(shè)備（3）反應(yīng)設(shè)備（4）礬花分離設(shè)備（六）混凝設(shè)備日常運(yùn)行中需注意的問(wèn)題十一、氣浮法（一）功能和原理氣浮是在水中產(chǎn)生大量細(xì)微氣泡，細(xì)微氣泡與廢水中的細(xì)小懸浮粒子相黏附，形成整體密度小于水的“氣泡－顆粒”復(fù)合體，懸浮粒子隨氣泡一起浮升到水面，形成泡沫或浮渣，從而使水中懸浮物得以分離。實(shí)現(xiàn)氣浮分離必須具備以下兩個(gè)基本條件：①必須在水中產(chǎn)生足夠數(shù)量的細(xì)微氣泡；②必須使氣泡能夠與污染物相黏附，并形成不溶性的固態(tài)懸浮體。（二）氣浮的類(lèi)型（1）溶氣氣浮法a原理：壓力溶氣氣浮法，空氣在加壓條件下溶于水中，再使壓力降低到常壓，把溶解的過(guò)飽和空氣以微氣泡的形式釋放出來(lái)。b特點(diǎn)：在加壓條件下，空氣的溶解度大，供氣浮用的氣泡數(shù)量多，能夠確保氣浮效果；產(chǎn)生的氣泡不僅微細(xì)、粒度均勻、密集度大，而且上浮穩(wěn)定，對(duì)液體擾動(dòng)微小，因此特別適用于對(duì)疏松絮凝體、細(xì)小顆粒的固液分離；工藝過(guò)程及設(shè)備比較簡(jiǎn)單，便于管理、維護(hù)；可人為地控制氣泡與廢水的接觸時(shí)間。①關(guān)鍵設(shè)備加壓泵；溶氣罐；釋放器；氣浮池。②主要技術(shù)參數(shù)③加壓溶氣的基本流程全部進(jìn)水加壓溶氣流程；部分進(jìn)水加壓溶氣流程；回流水加壓溶氣流程。④供氣方式空氣機(jī)供氣、射流進(jìn)氣；泵前插管進(jìn)氣。⑤調(diào)試和運(yùn)行注意事項(xiàng)（2）散氣氣浮法（3）電解氣浮法（三）氣浮法在廢水處理中的應(yīng)用十二、吸附法（一）原理1.吸附的概念利用多孔性固體吸附廢水中一種或幾種溶質(zhì)，達(dá)到廢水凈化的目的或回收有用溶質(zhì)的過(guò)程，稱(chēng)為吸附。對(duì)溶質(zhì)有吸附能力的固體稱(chēng)為吸附劑，而被固體吸附的物質(zhì)稱(chēng)為吸附質(zhì)。

2.吸附平衡和吸附量吸附平衡：當(dāng)吸附速度等于解吸速度時(shí)，達(dá)到吸附平衡。吸附量：?jiǎn)挝恢亓康奈絼┧降奈劫|(zhì)的重量。

3.吸附的影響因素①吸附劑的性質(zhì)；②吸附質(zhì)的性質(zhì)；③廢水的pH；④溫度；⑤共存物的影響；⑥接觸時(shí)間。（二）常用吸附劑活性炭的加工方法、性質(zhì)、空隙的分類(lèi)及功能，粉末狀活性炭和顆粒狀活性炭的優(yōu)缺點(diǎn)。（三）吸附操作方式和設(shè)備（1）吸附操作方式：靜態(tài)間歇操作、動(dòng)態(tài)連續(xù)操作（2）動(dòng)態(tài)連續(xù)操作常用的設(shè)備有：固定床、移動(dòng)床和流動(dòng)床。（四）活性炭的再生再生方法：加熱再生法；蒸汽法；化學(xué)再生法；生物再生法。（五）吸附裝置的運(yùn)行操作及維護(hù)（六）吸附法在廢水處理中的應(yīng)用十三、離子交換法（一）原理和功能離子交換的實(shí)質(zhì)是不溶性離子化合物上的可交換離子與溶液中的其他同性離子的交換反應(yīng)，是一種特殊的吸附過(guò)程。（二）離子交換劑1.離子交換劑的分類(lèi)無(wú)機(jī)離子交換劑和有機(jī)離子交換劑；天然離子交換劑和人工合成離子交換劑。2.離子交換樹(shù)脂的性能

①離子交換樹(shù)脂的選擇性②離子交換樹(shù)脂的交換容量③物理和化學(xué)性能（三）離子交換工藝過(guò)程①交換②反沖洗③再生④清洗（四）離子交換操作方式和常用設(shè)備（五）運(yùn)行操作中應(yīng)注意的問(wèn)題

①懸浮物和油類(lèi)②含鹽量過(guò)高的影響③高價(jià)離子影響④氧化劑的影響⑤高分子有機(jī)物的影響⑥pH值的影響⑦溫度的影響（六）離子交換法在廢水處理中的應(yīng)用十四、膜分離技術(shù)（一）概述利用特殊的薄膜對(duì)液體中的成分進(jìn)行選擇性分離的技術(shù)。（二）擴(kuò)散滲析是使高濃度溶液中的溶質(zhì)透過(guò)滲析膜向低濃度溶液中遷移的過(guò)程。（三）電滲析1.原理是在直流電場(chǎng)的作用下，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性，使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學(xué)過(guò)程。2.電滲析器的結(jié)構(gòu)與組裝（1）結(jié)構(gòu)（2）組裝3.電滲析的極化與結(jié)垢4.電滲析法在廢水處理中的應(yīng)用（四）反滲透1.原理2.反滲透膜3.反滲透設(shè)備4.工藝流程5.反滲透在廢水處理中的應(yīng)用（五）超濾1.原理2.超濾設(shè)備和超濾工藝流程3.超濾運(yùn)行中的主要影響因素4.超濾在廢水處理中的應(yīng)用（六）微濾十五、消毒（一）概述消毒處理的必要性；污水中的主要病原體：病原性細(xì)菌、腸道病毒、蠕蟲(chóng)卵（二）常用消毒方法1.氯消毒的原理及特點(diǎn)①液氯消毒②二氧化氯消毒③次氯酸鈉消毒2.紫外線消毒（三）影響消毒效果的因素①投加量和時(shí)間；②微生物特性；③溫度；④pH；⑤水中雜質(zhì)；⑥消毒劑與微生物的混合接觸狀況；⑦處理工藝。

（四）消毒設(shè)備及運(yùn)行管理1.加氯設(shè)備①加氯系統(tǒng)；②加氯設(shè)備的運(yùn)行管理。2.紫外線消毒設(shè)備與運(yùn)行管理第三章練習(xí)