工業(yè)廢水處理技術-工業(yè)廢水的化學處理

中和酸堿廢水處理的基礎知識酸性廢水的中和處理堿性廢水的中和處理主要內(nèi)容酸堿廢水處理的基礎知識酸性廢水和堿性廢水的來源酸性廢水的主要來源化工廠、化肥廠、化纖廠、鋼鐵廠、食品廠、選礦廠、酸洗車間及電鍍車間等排出酸性廢水，有無機酸，也有有機酸，往往同時含有懸浮物、金屬鹽類和有機污染物等。含酸廢水中酸的質(zhì)量分數(shù)差別很大，從小于1%到大于10%都有。堿性廢水的主要來源印染廠、紡織廠、皮革廠、造紙廠、煉油廠及某些化工廠等。其中有有機堿性成分，也有無機堿性成分，濃度可高達百分之幾。許多工業(yè)廢水中除含酸性或堿性成分外，還可能含有酸式鹽、堿式鹽以及其它的無機物和有機物等。酸堿廢水的危害腐蝕設備、管道、構筑物；污染水體和土壤、危害水生生物及農(nóng)作物；破壞生物處理系統(tǒng)的正常運行；使重要工業(yè)原料流失造成浪費。酸、堿廢水的處理原則：①含酸>10%，含堿>5%，為酸堿廢液,可考慮綜合利用。②含酸>3%，含堿>1%，為高濃度酸堿廢水,盡量考慮回用。③含酸<3%，含堿<1%，為低濃度酸堿廢水,一般采用中和處理，以便廢水重復利用或進行后續(xù)處理或安全排放（無害化處理）。廢水的中和處理首先應當考慮以廢治廢的原則將酸性廢水與堿性廢水互相中和；在選擇中和劑時，還可考慮使用一些工業(yè)廢渣，如化學軟水站排出的廢渣（白堊），有機化工廠或乙炔發(fā)生站排放的電石廢渣（主要成分是氫氧化鈣），熱電廠的爐灰渣或硼酸廠的硼泥等。在沒有這些條件的情況下，采用藥劑中和處理法。

中和處理：用化學法去除廢水中過量的酸或堿，使廢水的pH值達到中性左右的過程稱為中和處理。處理酸性廢水時，通常以堿或堿性氧化物為中和劑。處理堿性廢水時，通常以酸或酸性氧化物為中和劑。中和處理適用于廢水處理的情況:廢水排入受納水體前，其pH指標超過排放標準。這時應采用中和處理，以減少對水生生物的影響。工業(yè)廢水排入城市下水道系統(tǒng)前，為避免對管道系統(tǒng)造成腐蝕，在排入前應對工業(yè)廢水進行中和，這比對工業(yè)廢水與其他廢水混合后的大量廢水進行中和要經(jīng)濟得多。化學處理或生物處理之前，尤其對生物處理而言，須將處理系統(tǒng)的pH值維持在6.5-8.5范圍內(nèi)，以保持最佳生物活力。選擇中和方法時應考慮的因素: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。常用的中和劑：酸性廢水：石灰、石灰石、大理石、白云石、蘇打、苛性鈉等。堿性廢水：鹽酸、硫酸等。廢水中和處理法可分為三類：酸性廢水與堿性廢水中和法、藥劑中和法和過濾中和法1.酸性廢水的中和處理酸性廢水成分：常見的酸性物質(zhì)有硫酸、硝酸、氫氟酸、氫氰酸、磷酸等無機酸以及醋酸、甲酸、檸檬酸等有機酸。中和劑：中和處理所采用的藥劑稱中和劑。酸性廢水處理時所用中和劑有石灰、石灰石、白云石、蘇打、苛性鈉等。酸性廢水的中和處理中和處理時首先應考慮將酸性廢水與堿性廢水互相中和，其次再考慮向酸性或堿性廢水中投加藥劑中和以及過濾中和等。酸、堿廢水互相中和藥劑中和過濾中和酸性廢水處理方法酸堿廢水相互中和是一種簡單又經(jīng)濟的以廢治廢的處理方法。利用酸性廢水和堿性廢水互相中和時，應進行中和能力的計算。中和時兩種廢水的酸或堿的當量數(shù)應相等。據(jù)化學反應當量原理，可按下式進行計算：

Qb－堿性廢水流量，m3/h；

Bb－堿性廢水濃度，mg/L；

Qa－酸性廢水流量，m3/h；

Ba－酸性廢水濃度，mg/L；

α－藥劑比耗量，即中和1kg酸所需堿量；

k－反應不完全系數(shù)，一般取1.5～2酸堿廢水互相中和投加藥劑中和法常用于酸性廢水的處理。以石灰石、電石渣、石灰作中和劑，也有采用碳酸鈉和苛性鈉作中和劑的。由于藥劑中常含有不參與中和反應的惰性雜質(zhì)(如砂土、粘土），因此藥劑的實際耗量比理論耗量要大些。石灰的投加方式可以用干投或濕投。干投是將石灰粉直接計量投入水中。濕投法先將石灰消解，配制成石灰乳液，然后投加。石灰乳液濃度在10%左右，用泵送到投配器，經(jīng)投配器投入到混合反應設備。目前常用的是濕投法。藥劑中和濕投法設備較多，且反應迅速徹底，投藥量少，僅為理論值的1.05~1.10倍。濕投法中和反應較快，廢水與藥劑邊混合，邊中和，可用隔板構成狹道或用攪拌機械混合藥劑和廢水，停留時間采用5~20min。投藥中和酸性廢水時，投藥量可以按下式計算：

Ga－廢水中酸的含量，kg/h；

a－中和劑比耗量，見表5.2.1；

α－中和劑純度，％，

k－反應不均勻系數(shù)，一般取1.1~1.2；石灰乳中和硫酸時取1.1，中和鹽酸或硝酸時可取1.05。藥劑中和過濾中和廢水流經(jīng)具有中和能力的濾料并與濾料進行中和反應的方法。工業(yè)上常用石灰石、大理石或白云石作中和濾料處理酸性廢水，反應在中和濾池中進行。水流方式為豎流式(升流或降流均可)。過濾中和過濾中和特點：優(yōu)點：過濾中和法較藥劑投加中和法具有操作方便、運行費用低及勞動條件好等優(yōu)點。缺點：用石灰石作濾料處理濃度較高的酸性廢水尤其是硫酸廢水時，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。過濾中和類型：普通中和濾池升流式膨脹中和濾池滾筒式中和濾池。過濾中和普通中和濾池：普通中和濾池為固定床，水的流向有平流式和豎流式。豎流式又分為升流式和降流式兩種。普通中和濾池的濾料粒徑一般為30~50mm，不能混有粉料雜質(zhì)。升流式膨脹中和濾池：采用升流式膨脹中和濾池，可以改善硫酸廢水的中和過濾。具體操作是廢水從濾池的底部進入，水流自下向上流動，從池頂部流出。滾筒式中和濾池：裝于滾筒中的濾料隨滾筒一起轉動，使濾料相互碰撞，及時剝離由中和產(chǎn)物形成的覆蓋層，可以加快中和反應速度。廢水由滾筒的另一端流出。2.堿性廢水的中和處理堿性廢水成分：堿性廢水中常見的堿性物質(zhì)有苛性鈉、碳酸鈉、硫化鈉及胺等。藥劑中和堿性廢水處理時所用中和劑有鹽酸和硫酸。堿性廢水的中和劑主要是采用工業(yè)硫酸，因為其價格較低。使用鹽酸的優(yōu)點是反應產(chǎn)物的溶解度高，泥渣量少，但出水溶解固體濃度高。無機酸中和堿性廢水的工藝、設備和酸性廢水的加藥中和設備基本相同。堿性廢水的中和處理煙道氣中和：在工業(yè)上還常用另外一種形式的濾床，稱為噴淋塔，用它來處理堿性廢水。中和劑則是含有CO2和少量SO2、H2S的煙道氣。煙道氣中的CO2和少量SO2、H2S與堿性廢水反應式如下：

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O

H2S+2NaOH=Na2S+2H2O煙道氣中和設備：噴淋塔是一種豎流式濾池，其濾料是一種惰性填料，本身并不參與中和反應。運行時堿性廢水從塔頂用布液器噴出，流向填料床，煙道氣則自塔底進入，升入填料床。3.中和處理工程應用案例：某鋼廠新建14×104t/a無縫鋼管生產(chǎn)線。酸洗車間所產(chǎn)生的廢酸液總量：2.26×104m3/a，含硫酸50g/L，F(xiàn)eSO4230g/L；酸性廢水總量：27.28×104m3/a，含硫酸0.7g/L，F(xiàn)eSO41.72g/L。某鋼廠新建14×104t/a無縫鋼管。酸洗車間所產(chǎn)生的廢酸液總量：2.26×104m3/a，含硫酸50g/L，F(xiàn)eSO4230g/L；酸性廢水總量：27.28×104m3/a，含硫酸0.7g/L，F(xiàn)eSO41.72g/L。其處理工藝流程見圖。3.中和處理工程應用設計參數(shù)：石灰中和池HRT＝3h；調(diào)節(jié)池HRT＝10h；變速升流式膨脹濾塔上部濾速40m/h，下部濾速140m/h；脫氣塔填料層高2m，共3層；反應槽HRT＝2.5h；平流式沉淀池HRT＝1.5h，q＝2m3/(m2.h)；污泥濃縮池HRT＝3h。濾料粒徑為0.5~3mm，平均粒徑1.2mm。該處理站進水pH值為2.1~3.4，經(jīng)處理后出水pH值為6.1~6.9。3.中和處理工程應用中和處理時首先應考慮應當考慮以廢治廢的原則，將酸性廢水與堿性廢水互相中和，其次再考慮向酸性或堿性廢水中投加藥劑中和以及過濾中和。中和劑：酸性廢水（石灰、石灰石、大理石、白云石、蘇打、苛性鈉等）；堿性廢水（鹽酸、硫酸等）。酸性廢水的中和藥劑的實際耗量比理論耗量要大些。堿性廢水煙道氣中和，設備采用噴淋塔。小結化學沉淀氫氧化物沉淀法硫化物沉淀法碳酸鹽沉淀法鋇鹽沉淀法鐵氧體沉淀法主要內(nèi)容化學沉淀法：基礎知識化學沉淀法的基本概念化學沉淀：向廢水中投加某種化學物質(zhì)，使它和其中某些溶解物質(zhì)發(fā)生化學反應，生成難溶的鹽或氫氧化物而沉淀下來的方法。化學沉淀法的應用：用于處理一些Hg2+、Cd2+、Cr6+、Pb2+、Cu2+等有害重金屬離子和SO42-、PO43-等酸根離子。影響化學沉淀的關鍵因素：在一定溫度下，在含有難溶鹽(或難溶氫氧化物)AmBn(固體)的飽和溶液中，各種離子濃度的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，記作Ks：

AmBn＝mAn++nBm-

Ks＝[An+]m×[Bm-]n

An+表示陽離子，Bm-表示陰離子，[]表示摩爾濃度。若[An+]m[Bm-]n＜KS，溶液不飽和，難溶物將繼續(xù)溶解；[An+]m[Bm-]n=Ks，溶液達飽和無沉淀產(chǎn)生；

[An+]m[Bm-]n＞Ks，將產(chǎn)生沉淀；

根據(jù)溶度積，可以初步判斷水中離子是否能用化學沉淀法來分離以及分離的程度。不同金屬的溶度積常數(shù)化合物溶度積化合物溶度積AgClAg2CO3Ag2CrO4Ag2SBaCO3BaCrO4BaSO4CaCO3CaSO4CdSCr(OH)3CuBr2CuCl2CuSCu2SHg2Br21.56×10-10（25℃）6.15×10-12（25℃）1.2×10-12（25℃）1.6×10-49（18℃）7×10-9（16℃）1.6×10-10（18℃）0.87×10-10（18℃）0.99×10-8（18℃）2.45×10-5（25℃）3.6×10-29（18℃）6.3×10-31（18℃~20℃）4.15×10-8（18℃~20℃）1.02×10-6（18℃~20℃）8.5×10-45（18℃）2×10-47（16℃~18℃）1.3×10-21（25℃）Hg2Cl2Hg2I2HgSMgCO3MgF2Mg(OH)2Mn(OH)2MnSPbCO3PbCrO4PbF2PbI2PbSPbSO4Zn(OH)2ZnS2×10-18（25℃）1.2×10-28（25℃）4×10-53~2×10-49（18℃）2.6×10-5（12℃）7.1×10-9（18℃）1.2×10-11（18℃）4×10-14（18℃）1.4×10-15（18℃）3.3×10-14（18℃）1.77×10-14（18℃）3.2×10-8（18℃）7.47×10-9（15℃）3.4×10-28（18℃）1.06×10-5（18℃）1.8×10-14（18℃~20℃）1.2×10-23（18℃）流程和設備與化學混凝法相類似，包括化學藥劑（沉淀劑）的配制和投加設備：化學沉淀劑的配制與投加；沉淀劑與原水混合、反應；固液分離，設備有沉淀池、氣浮池等；泥渣處理與利用。根據(jù)使用沉淀劑不同，化學沉淀法可分為：氫氧化物沉淀法硫化物沉淀法碳酸鹽沉淀法鋇鹽沉淀法鐵氧體沉淀法沉淀劑用量一般不超過理論用量的20~50％。1.氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法的原理除了堿金屬和部分堿土金屬外，其他金屬的氫氧化物大多都是難溶的，因此可以用氫氧化物沉淀法去除水中的重金屬離子。沉淀劑為各種堿性藥劑，常用的有石灰、碳酸鈉、苛性鈉、石灰石、白云石等。若以表示M(OH)n金屬氫氧化物，則

M(OH)n＝Mn+＋nOH－

KM(OH)n＝[Mn+][OH－]n

(5.2.4)水的離子積為：

KH2O＝[H+][OH－]＝1×10－14（25℃）(5.2.5)代入公式5.2.4，則：

(5.2.6)將上式兩邊取對數(shù)，則得到：上式表示與金屬氫氧化物沉淀平衡共存的金屬離子濃度和溶液pH值的關系。金屬離子濃度相同時，溶度積Ks愈小,則開始析出氫氧化物沉淀的pH值愈低；同一金屬離子，濃度愈大，開始析出沉淀的pH值愈低。根據(jù)各種金屬氫氧化物的Ks值，可計算出某一pH值時溶液中金屬離子的飽和濃度。以pH值為橫坐標，以-lg[Mn+]為縱坐標，即可繪制純?nèi)芤褐薪饘匐x子的飽和濃度與pH值的關系圖。根據(jù)關系圖可確定各金屬離子沉淀的條件。即可根據(jù)出水中所要求的金屬離子濃度來確定pH的控制范圍。但由于廢水的水質(zhì)很復雜，實際上氫氧化物在廢水中的溶解度與pH值的關系和上述的計算值有一定的出入，因此具體控制條件應通過試驗來確定，計算值可供參考。離子飽和濃度與pH值的關系氫氧化物沉淀法在廢水處理中的應用

某礦山廢水含銅83.4mg/L，總鐵1260mg/L，二價鐵10mg/L，pH值為2.23，沉淀劑采用石灰乳，其工藝流程如圖5.2.6所示：第一級化學沉淀控制pH值3.47，使鐵先沉淀，鐵渣含鐵32.84%，含銅0.148%。第二級化學沉淀控制pH值在7.5~8.5范圍，使銅沉淀，銅渣含銅3.06%，含鐵1.38%。通過二級沉淀出水達到排放標準，鐵渣和銅渣可回收?；旌铣匾患壋恋沓鼗旌铣匾患壋恋沓厥胰槭胰檫M水出水鐵渣銅渣2.硫化物沉淀法硫化物沉淀法原理多數(shù)金屬能形成硫化物沉淀,大多數(shù)金屬硫化物的溶解度比其氫氧化物的要小的多。硫化物沉淀法是向廢液中加入硫化氫、硫化銨或堿金屬的硫化物，使要去除的金屬離子生成難溶的硫化物沉淀，以達到分離純化的目的。S2-離子和OH-離子一樣，也能夠與許多金屬離子形成絡陰離子，從而使金屬硫化物的溶解度增大，不利于重金屬的沉淀去除。因此必須控制沉淀劑的投加量。優(yōu)點：具有去除效率高、適用pH值范圍大、便于泥渣中有用物質(zhì)回收。缺點：處理費用較高，生成的硫化物沉淀較困難，常需投加凝聚劑以加強去除效果。

硫化物沉淀法經(jīng)常作為氫氧化物沉淀法的補充法。

常用沉淀劑

常用的沉淀劑：H2S、Na2S、K2S、（NH4)2S、NaHS等，其中前3種淀劑使用較多。H2S是一種無色、有惡臭且有毒的氣體，在使用時必須注意安全，空氣的允許濃度不得超過0.01mg/L。硫化物沉淀法的應用

目前含Hg2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、AsO2-等廢水都可以采用,其中應用最多的是Hg2+的去除。硫化物沉淀法處理含汞廢水無機汞（Hg2+、Hg+）：在堿性pH值為8～10下，與硫化物沉淀反應生成沉淀，溶度積很小，除汞率很高。有機汞：先用氯氧化劑將其氧化成無機汞，再通過沉淀加以去除。

沉淀劑可采用硫化鈉（Na2S）或硫氫化鈉（NaHS)與溶解的汞化合物的反應為：2Hg++S2-=Hg2S=HgS+HgHg2++S2-=HgS注意事項：應嚴格控制硫化物的投加量：提高沉淀劑投加量有利于硫化汞的沉淀析出，但硫化物過量投加時很容易使溶解度很低的硫化汞轉化為可溶的絡合物；HgS+S2-=HgS22-生成的硫化汞顆粒很小，沉淀物很難分離。為了提高汞的去除效率，常投加適量的混凝劑硫酸亞鐵（FeSO4），以去過量的硫離子。反應如下：Fe2++S2-=FeS↓亞汞離子：2Hg++S2-Hg2SHgS+Hg

汞離子：Hg2++S2-

HgS

HgS顆粒小，分離困難。投加混凝劑：FeSO4，與硫化物共沉淀FeSO4+S2-FeS+SO42-Fe2++OH-Fe(OH)2FeS、Fe(OH)2沉淀物將細小的HgS吸附，成為HgS的載體，HgS與其載體FeS、Fe(OH)2共沉淀。

pH=8-103.碳酸鹽沉淀法碳酸鹽沉淀法原理：許多金屬的碳酸鹽都難溶于水，所以可用碳酸鹽沉淀法將這些金屬離子從廢水中去除；對于高濃度的重金屬廢水，可投加碳酸鹽進行回收。此法可去除或回收：Mn2+，Zn2+，Pb2+，Cu2+，Ca2+，Mg2+（水軟化）沉淀劑：Na2CO3

，NaHCO3

,NH4HCO3,CaCO3

碳酸鹽沉淀法的應用投加難溶碳酸鹽（如CaCO3)利用沉淀轉化原理、使水中金屬離子（如Pb2+、Cd2+、Zn2+及Ni2+等）生成溶解度更小碳酸鹽沉淀析出。CaCO3+Pb2+→PbCO3↓+Ca2+投加可溶性碳酸鹽（如Na2CO3)使水中金屬離子生成難溶碳酸鹽而沉淀析出。ZnSO4+Na2CO3→ZnCO3↓+Na2SO4

投加石灰與水中碳酸鹽硬度（碳酸氫鈣，碳酸氫鎂）生成難溶的碳酸鈣和氫氧化鎂而沉淀析出，可以去除水中的碳酸鹽硬度。根據(jù)原水水質(zhì)和出水水質(zhì)的要求,最常見的化學藥劑：石灰（CaO)，有時還輔以純堿（Na2CO3

）、石膏（CaSO4）等CaO+Ca(HCO3)2→CaCO3↓+H2OH2O+CaO+Mg(HCO3)2→CaCO3↓+Mg(OH)2↓Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O4.鋇鹽沉淀法鋇鹽沉淀法:鋇鹽沉淀的應用：鋇鹽沉淀法僅限于含鉻廢水的處理。采用的沉淀劑：BaCO3

、BaCl2、Ba(NO3)2、Ba(OH)2、BaS等，以BaCO3

為例。

BaCO3+K2CrO7=2BaCrO4+K2CO3+CO2↑

鉻酸鋇（BaCrO4），溶度積為Ks=2.3×10-10。

碳酸鋇（BaCO3

），溶度積為Ks=8.0×10-9。這種從一種沉淀轉化為另一種沉淀的方法稱為沉淀的轉化關鍵控制因素：鋇鹽沉淀法處理含鉻廢水的關鍵在于嚴格控制pH值。注意事項：為了提高除鉻效果，應投加過量的碳酸鋇，反應時間保持25-30min。投加過量的碳酸鋇會使出水中有一定數(shù)量的殘留鋇，在把這種水回用前，需要去除其中的殘留鋇。殘鋇可用石膏法去除：

CaSO4+Ba2+BaSO4+Ca2+5.鐵氧體沉淀法5.鐵氧體沉淀法鐵氧體沉淀法原理：鐵氧體是一類具有一定晶體結構的復合氧化物，具有較高的導磁率和較高的電阻率。不溶于酸、堿、鹽溶液，也不溶于水。污水中的重金屬可以通過形成MxFe3-xO4的尖晶石型鐵氧體而去除。鐵氧體沉淀法的應用：中和法氧化法5.鐵氧體沉淀法中和法：先將M2+和鐵鹽溶液混合，在一定條件下用堿中和直接形成尖晶石型鐵氧體，其反應式為：氧化法：將亞鐵離子和其他可溶性金屬離子溶液混合，在一定條件下用空氣或其他氧化方法部分氧化Fe2＋，從而形成尖晶石型鐵氧體。其反應式為：5.鐵氧體沉淀法鐵氧體沉淀法的步驟：除去水中重金屬離子的工藝是向廢水中投加鐵鹽，通過工藝條件的控制，使廢水中的各種金屬離子形成不溶性的鐵氧體晶體。再采用固液分離手段，達到去除重金屬離子的目的。工程應用：向含鎘廢水中投加硫酸亞鐵，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至9-10，加熱，并通入壓縮空氣，進行氧化，即可形成鐵氧體晶體并使鎘等金屬離子進入鐵氧體晶格中，過濾可達處理目的。工藝流程圖如下：貯水池離心機烘干處理槽泥渣過濾出水外排硫酸亞鐵氫氧化鈉壓縮空氣蒸汽回收鐵氧體實驗結果表明，鐵氧體法去除廢水鎘等多種重金屬離子是可行的，工藝條件是：硫酸亞鐵投加量是150mg/L,pH值9-10，反應溫度30-70℃.通入壓縮空氣氧化20min左右，澄清30min，鎘的去除率99.2%以上，出水鎘含量小于0.1mg/L。5.鐵氧體沉淀法6.化學沉淀法的工程應用6.化學沉淀法的工程應用某制革有限公司含鉻廢水來源于鉻鞣和復鞣工段，Cr3+含量較高，廢水處理工藝如下：

廢水先進入儲存池，再進入反應沉淀池，在反應沉淀池加入石灰進行混合，使反應液的pH值為8~8.5，通入蒸汽，使水溫為70~75℃，靜置沉淀2h，上清液進入總混合廢水調(diào)節(jié)池。沉淀下來的鉻泥由板框壓濾機壓成鉻餅。根據(jù)溶度積，可以初步判斷水中離子是否能用化學沉淀法來分離以及分離的程度。化學沉淀法可分為：氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸鹽沉淀法、鋇鹽沉淀法、鐵氧體沉淀法等，沉淀劑用量一般不超過理論用量的20~50％。應嚴格控制藥劑的投加量，避免轉化為可溶的絡合物，同時要結合生成沉淀的性質(zhì)，輔以其他處理方法，如加混凝劑增強沉淀效果。小結氧化還原化學氧化空氣氧化臭氧氧化氯氧化化學還原硫酸亞鐵還原法亞硫酸鹽還原法金屬還原法主要內(nèi)容氧化還原法的基本概念氧化還原法：是指把溶解于廢水中的有毒有害物質(zhì)，經(jīng)過氧化還原反應，轉化為無毒無害的物質(zhì)，或轉化為氣體或固體使其容易從水中分離出去的處理方法。氧化還原劑的種類：在氧化還原反應中，有毒有害物質(zhì)作還原劑時，需外加氧化劑。當有毒有害物質(zhì)作氧化劑時，需外加還原劑。電解也發(fā)生氧化還原反應，陰極發(fā)生還原反應，陽極發(fā)生氧化反應。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、雙氧水、Fenton試劑、高錳酸鉀等。還原劑：硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、氯化亞鐵、鐵屑等。氧化還原法的基本概念1.化學氧化：空氣氧化法空氣氧化法：是以空氣中的氧作為氧化劑來氧化有機物或還原性物質(zhì)的方法。目前常用的是空氣氧化法處理含硫廢水?？諝庋趸膽茫簾捰蛷S、石油化工廠、皮革廠等排出大量的含硫廢水。向廢水中同時注入空氣和熱蒸汽，硫化物轉化為無毒的硫代硫酸鹽或硫酸鹽。空氣氧化法空氣氧化脫硫在脫硫塔中進行2.化學氧化：臭氧氧化法臭氧氧化法：是利用臭氧（O3）的強氧化能力，使污水（或廢水）中的污染物氧化分解成低毒或無毒的化合物，使水質(zhì)得到凈化。臭氧不僅可降低水中BOD、COD，而且還可起脫色、除臭、除味、殺菌、殺藻等功能。臭氧的物理化學性質(zhì)臭氧是氧的同素異形體，其分子式為O3，常溫下臭氧為淡蘭色氣體，具有一種特殊的臭味。在標準狀態(tài)下，其密度為2.144g／L。臭氧是一種強氧化劑，其氧化能力僅次于氟，比氧、氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。除金、鉑外，臭氧幾乎對所有金屬都有腐蝕作用，不含碳的鐵、鉻合金耐臭氧腐蝕性較好，可以用作制造臭氧化反應設備及零部件。臭氧氧化法臭氧的制備方法：臭氧的制備方法有許多，常見的制備方法有無聲放電法、放射法、紫外線輻射法、等離子射流法和電解法。無聲放電法又有氣相中放電和液相中放電兩種。在水處理中多采用氣相中無聲放電法。臭氧氧化法臭氧氧化法臭氧產(chǎn)生過程：在玻璃管外，套一個不銹鋼管，使兩者之間形成放電間隙。玻璃管內(nèi)壁涂石墨作為一個電極。交流電源通過變壓器升壓后，將高壓交流電加在石墨層和不銹鋼管之間，使放電間隙產(chǎn)生高速電流。玻璃管作為介電體防止兩極間產(chǎn)生火花放電。將干燥的空氣或氧氣從一端通人放電間隙，受到高速電子流的轟擊，從另一端流出時就成為臭氧化空氣或臭氧化氧氣。反應式如下：第一步：O2→2O

第二步：3O→O3臭氧發(fā)生器選型：主要是考慮臭氧需要量QO3，再折合成臭氧化(干燥)空氣量Q干，具體計算可按下式計算：

Qo3：臭氧需要量，g／h；

Q：廢水處理量，m3／h；

1.06：安全系數(shù)；

C：臭氧投量，mgO3／L。影響臭氧氧化的主要因素:是廢水中雜質(zhì)的性質(zhì)、濃度、pH值、臭氧的濃度、臭氧的反應器類型和水力停留時間等。臭氧投量的確定：應通過試驗確定。臭氧接觸反應設備：氣泡式反應器水膜式反應器水滴式反應器氣泡式反應器：是將臭氧加入水中后，水為吸收劑，臭氧為吸收質(zhì)，在氣液兩相間進行傳質(zhì)，同時臭氧與水中的雜質(zhì)進行氧化反應，因此屬于一種化學吸收。氣泡產(chǎn)生的方式：有多孔擴散式、機械表面曝氣及塔板式三種。氣泡式反應器根據(jù)氣和水的流動方向不同又可分為同向流和異向流兩種。表面曝氣式反應器：反應器內(nèi)安裝曝氣葉輪，臭氧化空氣沿液面流動，高速旋轉的葉輪在其周圍形成水躍，使水劇烈攪動而卷進臭氧化空氣，氣液界面不斷更新，使臭氧溶于水中。塔板式反應器

臭氧反應器主要設計參數(shù)：臭氧反應器容積

V：臭氧反應器容積，m3；

t：水力停留時間，min，根據(jù)試驗確定，一般為5～10min；

Q：污水流量，m3／h。臭氧氧化的應用：運用較多的是印染廢水處理、含氰或含酚廢水的處理等。它的主要優(yōu)點是氧化能力強，對除臭、脫色、殺菌、去除無機物和有機物都有顯著的效果，處理后廢水中的臭氧易分解，不產(chǎn)生二次污染。含氰廢水的處理：氰與臭氧的反應式為：上式反應第一步，每去除l.0mgCN－需臭氧1.84mg，生成的CNO－的毒性為CN－的1％，第二步氧化到無害狀態(tài)時，每去除l.0mgCN-需臭氧4.61mg。含氰廢水的處理工藝流程圖3.化學氧化：氯氧化法氯氧化法：在廢水處理中用得最多的藥劑氧化法,即以廢水中的有毒有害物質(zhì)為還原性物質(zhì)，向其中投入氯系氧化劑，將有毒有害物質(zhì)氧化成無毒或毒性較小的新物質(zhì)的過程。氯系氧化劑：液氯、漂白粉、氯氣、次氯酸鈉等。其基本原理都是利用產(chǎn)生的次氯酸根的強氧化作用。氯氧化法基本原理：在堿性條件下，直接向廢水中投加次氯酸鈉或是投加氫氧化鈉及通氯氣生成次氯酸鈉，從而將氰化物破壞而除去。氯氧化法氯氧化法發(fā)生的氧化反應：以次氯酸鈉為氧化劑總反應方程式：氯氧化法向含氰廢水中投加氫氧化鈉并通入氯氣作氧化劑

總反應方程式：氯氧化法（1）第一階段：一級不完全氧化反應，在堿性條件下完成。（2）第二階段：二級完全氧化反應，完全氧化是在過量氧化劑和pH值接近中性條件下，將CNO-進一步氧化分解成CO2和N2，將碳氮鍵完全破壞掉。氯氧化法的應用：堿性氯化法破氰堿性氯化法破氰工藝流程含氰廢水NaOHNaClOH2SO4NaClO調(diào)解池一級破氰pH≥10二級破氰pH=6.0～6.5去沉淀或氣浮1.化學氧化：其他氧化法高錳酸鹽氧化法：高錳酸鹽是一種強氧化劑，能與水中Fe2+、Mn2+、S2－、CN－、酚以及有機化合物反應。反應時，高錳酸鹽被還原，生成水合二氧化錳，因而具有吸附作用，具有很強的殺菌能力。高錳酸鹽氧化法的特點：高錳酸鹽氧化法出水沒有異味，氧化劑易于投配和監(jiān)測。但處理成本較高，高錳酸鹽對魚類毒性較大，（最大濃度為5mg/L），適宜與其他處理方法配合使用，可降低處理成本。1.化學氧化：其他氧化法2.化學還原：硫酸亞鐵還原法化學還原法：目前主要用于冶煉工業(yè)產(chǎn)生的含銅、鉛、鋅、鉻、汞等重金屬離子廢水的處理，主要有：硫酸亞鐵還原法亞硫酸鹽還原法鐵屑過濾法（鐵還原法）水合肼還原法2.化學還原硫酸亞鐵還原法的基本原理：向含鉻廢水中投加硫酸亞鐵作為還原劑，亞鐵離子起還原作用，在酸性條件下(pH值=2～3)，使廢水中六價鉻還原為三價鉻。其反應式為：2.化學還原：硫酸亞鐵還原法某無機鹽廠主要生產(chǎn)重鉻酸鈉和鉻酸酐，廢水主要污染物是六價鉻，含量13mg/L左右，全年排出含鉻廢水約7萬噸。廢水處理工藝流程如圖所示：含鉻廢水進入調(diào)節(jié)池后，由計量泵送入處理池，分析廢水中的六價鉻含量，按照化學計量式過量20%加入硫酸亞鐵，并進行攪拌。廢水中的六價鉻在酸性條件下與硫酸亞鐵發(fā)生反應生成三價鉻。反應20min后，分析六價鉻含量指標，達到排放標準后，加入石灰調(diào)節(jié)pH值為8左右，使Cr3+生成Cr(OH)3沉淀，同時Fe3+、Fe2+分別生成Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀。繼續(xù)攪拌20min后，停止攪拌，任其自然沉降，上清液直接排出廠外，沉淀物經(jīng)板框壓濾機分離，濾液排放，濾渣烘干返回重鉻酸鈉焙燒配料工序。2.化學還原：硫酸亞鐵還原法的應用2.化學還原：亞硫酸鹽還原法亞硫酸鹽還原法基本原理：用亞硫酸鹽處理電鍍廢水主要是在酸性條件下，使廢水中的六價鉻還原為三價鉻，然后加堿調(diào)整廢水的pH值，使其形成氫氧化鉻沉淀去除，廢水得到凈化。常用還原劑：常用亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉作為還原劑。焦亞硫酸鈉水解后生成亞硫酸氫鈉。2.化學還原：亞硫酸鹽還原法發(fā)生的化學反應：六價鉻與亞硫酸鈉的反應：六價鉻與亞硫酸氫鈉反應：亞硫酸鹽還原法的特點：優(yōu)點是處理后水能達標排放，并能回收利用氫氧化鉻，設備和操作也較簡單。缺點是處理成本較高。2.化學還原：亞硫酸鹽還原法亞硫酸鹽還原法的應用：亞硫酸鹽還原六價鉻必須在酸性條件下進行。廢水的pH值控制在2.5～3.0，反應時間控制在20～30min為宜。亞硫酸鹽投加量：見下表種類投量比（質(zhì)量比）理論值實際使用值亞硫酸氫鈉：六價鉻3：14～5：1亞硫酸鈉：六價鉻3.6：14～5：1焦亞硫酸鈉：六價鉻2.74：14～5：12