《廢水化學(xué)處理》課件

廢水化學(xué)處理化學(xué)處理是廢水處理的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)去除污染物?；瘜W(xué)處理方法包括：氧化還原反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、吸附反應(yīng)等。課程目標(biāo)了解廢水化學(xué)處理的基本概念包括廢水處理的必要性、廢水處理的類(lèi)型和方法、廢水處理標(biāo)準(zhǔn)。掌握常見(jiàn)廢水處理方法學(xué)習(xí)中和處理、氧化還原處理、絮凝沉淀處理、吸附處理、膜分離處理等技術(shù)的原理和應(yīng)用。廢水基本知識(shí)1廢水定義是指在生產(chǎn)、生活中排放的含有污染物的液體。包括工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)廢水等。2廢水來(lái)源工業(yè)生產(chǎn)、生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉、城市排水等活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生廢水。3廢水危害污染水體、危害生態(tài)環(huán)境、影響人體健康，因此需要對(duì)其進(jìn)行處理。4廢水處理指將廢水中的污染物去除或轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的過(guò)程，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。廢水中污染物成分工業(yè)廢水工業(yè)廢水含有各種化學(xué)物質(zhì)，例如重金屬、有機(jī)溶劑和酸堿，這些物質(zhì)會(huì)污染水體，影響水質(zhì)。生活污水生活污水主要來(lái)自家庭、商業(yè)和機(jī)構(gòu)，含有有機(jī)物、病原體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。農(nóng)業(yè)廢水農(nóng)業(yè)廢水主要來(lái)自農(nóng)田排水和畜禽養(yǎng)殖，含有農(nóng)藥、化肥殘留物和病原體，會(huì)污染土壤和地下水。醫(yī)療廢水醫(yī)療廢水來(lái)自醫(yī)院和診所，含有病原體、藥物殘留物和化學(xué)物質(zhì)，具有潛在的傳染性，需要特殊處理。廢水處理技術(shù)概述物理處理主要去除懸浮固體、油類(lèi)、懸浮物等物質(zhì)。化學(xué)處理主要針對(duì)水中的溶解性物質(zhì)，例如重金屬、有機(jī)污染物等。生物處理主要利用微生物分解有機(jī)污染物，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。其他處理例如膜分離、電化學(xué)處理、吸附等，可以針對(duì)不同污染物進(jìn)行針對(duì)性處理。中和處理中和處理是廢水處理中常用的方法之一，用于調(diào)節(jié)廢水的pH值，使之符合排放標(biāo)準(zhǔn)。中和處理的原理和步驟1酸堿中和廢水中的酸性或堿性物質(zhì)與中和劑反應(yīng)2pH值調(diào)整通過(guò)中和反應(yīng)使廢水pH值達(dá)到中性3沉淀物生成中和反應(yīng)生成沉淀物，需進(jìn)行固液分離中和處理是通過(guò)添加酸堿中和劑，使廢水中酸性或堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，達(dá)到調(diào)節(jié)pH值的目的。中和處理的步驟包括：廢水預(yù)處理、中和劑添加、攪拌反應(yīng)、pH值檢測(cè)、沉淀物分離等。中和處理的pH控制pH控制的重要性pH值是衡量溶液酸堿性的指標(biāo)，對(duì)廢水處理效果至關(guān)重要。例如，某些反應(yīng)只能在特定pH范圍內(nèi)進(jìn)行，而pH值的改變可能會(huì)導(dǎo)致沉淀物的形成或分解。pH控制方法添加酸或堿調(diào)整廢水流量使用緩沖溶液pH控制設(shè)備pH計(jì)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廢水的pH值。自動(dòng)控制系統(tǒng)可以根據(jù)pH值的變化自動(dòng)添加酸或堿，以維持所需的pH范圍。中和處理實(shí)例中和處理是廢水化學(xué)處理的重要步驟之一，其目的是將酸性或堿性廢水調(diào)節(jié)至中性。常見(jiàn)的工業(yè)廢水中，例如電鍍廢水、酸洗廢水、化工廢水等都含有較高的酸性或堿性物質(zhì)。中和處理可以有效降低廢水中的酸堿度，避免對(duì)環(huán)境造成污染。中和處理通常采用加酸或加堿的方式來(lái)調(diào)節(jié)廢水的pH值。選擇合適的酸堿物質(zhì)以及控制加藥量，可以確保中和過(guò)程順利進(jìn)行，并達(dá)到預(yù)期效果。例如，電鍍廢水中含有大量的重金屬離子，這些離子在酸性條件下容易溶解，造成環(huán)境污染。通過(guò)中和處理，將電鍍廢水調(diào)節(jié)至中性，可以有效降低重金屬離子的溶解度，使其更容易沉淀去除。氧化還原處理氧化還原處理是廢水處理中常用的技術(shù)之一，利用氧化還原反應(yīng)去除廢水中的污染物。該方法通過(guò)添加氧化劑或還原劑，改變污染物的化學(xué)性質(zhì)，使其轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)或易于分離的物質(zhì)。氧化還原反應(yīng)原理電子轉(zhuǎn)移氧化還原反應(yīng)本質(zhì)上是電子轉(zhuǎn)移過(guò)程。氧化是指物質(zhì)失去電子，化合價(jià)升高。還原是指物質(zhì)得到電子，化合價(jià)降低。氧化劑和還原劑氧化劑是指能得到電子的物質(zhì)，它本身被還原。還原劑是指能失去電子的物質(zhì)，它本身被氧化。常見(jiàn)氧化還原劑氧化劑常用的氧化劑包括氯氣、臭氧、高錳酸鉀等。這些物質(zhì)可以將廢水中的還原性物質(zhì)氧化為無(wú)害物質(zhì)。還原劑常見(jiàn)的還原劑包括亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、鐵鹽等。這些物質(zhì)可以將廢水中的氧化性物質(zhì)還原為無(wú)害物質(zhì)。氧化還原處理應(yīng)用氧化還原處理在廢水處理中應(yīng)用廣泛，尤其是在去除重金屬、氰化物和有機(jī)污染物方面。例如，電化學(xué)氧化法可用于處理含酚廢水，臭氧氧化法可用于處理含氰化物廢水，化學(xué)還原法可用于處理含六價(jià)鉻廢水。絮凝沉淀處理絮凝沉淀處理是一種常用的廢水處理方法。通過(guò)添加絮凝劑，使水中細(xì)小懸浮顆粒凝聚成較大顆粒，然后通過(guò)沉淀或過(guò)濾去除。絮凝劑的種類(lèi)高分子絮凝劑合成有機(jī)高分子聚合物，如聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯等，具有較強(qiáng)的吸附橋聯(lián)作用。無(wú)機(jī)絮凝劑金屬鹽類(lèi)，如硫酸鋁、氯化鐵等，通過(guò)水解生成多價(jià)金屬離子，促進(jìn)水體中膠體物質(zhì)凝聚。天然絮凝劑從動(dòng)植物中提取的物質(zhì)，如明礬、淀粉等，具有良好的絮凝效果和安全性。絮凝沉淀機(jī)理吸附架橋絮凝劑加入水中后，其分子會(huì)吸附在懸浮顆粒的表面上，形成“架橋”結(jié)構(gòu)，將多個(gè)顆粒連接在一起。卷繞纏結(jié)絮凝劑分子間相互作用，通過(guò)卷繞纏結(jié)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將懸浮顆粒包裹起來(lái)，使之沉降。壓縮沉降絮凝體在重力作用下，逐漸沉降到水底，形成沉淀物，從而使水體得到凈化。電荷中和絮凝劑帶相反電荷，可以中和懸浮顆粒的表面電荷，減少顆粒之間的排斥力，促進(jìn)顆粒相互碰撞和結(jié)合。影響絮凝性的因素水質(zhì)的影響水質(zhì)參數(shù)，如pH值、溫度、濁度、懸浮物濃度，都會(huì)影響絮凝效果。絮凝劑濃度絮凝劑濃度過(guò)低，絮凝效果不佳；過(guò)高，則可能導(dǎo)致絮體過(guò)大，沉降速度慢。攪拌速度攪拌速度過(guò)快，會(huì)破壞絮體形成；過(guò)慢，則絮體無(wú)法充分接觸。反應(yīng)時(shí)間絮凝反應(yīng)需要一定時(shí)間，才能使絮體充分形成，沉降速度更快。絮凝沉淀實(shí)例絮凝沉淀是廢水處理中常用的技術(shù)，可以有效去除水中懸浮物和膠體物質(zhì)。例如，城市污水處理廠中通常使用絮凝沉淀來(lái)去除污水中懸浮的固體顆粒和膠體有機(jī)物，從而提高出水水質(zhì)。工業(yè)廢水處理中，絮凝沉淀也廣泛應(yīng)用于去除重金屬離子、染料、油脂等污染物。離子交換處理離子交換處理是一種常見(jiàn)的廢水處理方法，利用離子交換樹(shù)脂去除廢水中的污染物。該方法適用于去除重金屬離子、酸、堿和其他溶解性鹽類(lèi)，在工業(yè)廢水處理中發(fā)揮重要作用。離子交換樹(shù)脂的種類(lèi)1陽(yáng)離子交換樹(shù)脂能夠交換溶液中的陽(yáng)離子，通常含有磺酸基或羧酸基。2陰離子交換樹(shù)脂能夠交換溶液中的陰離子，通常含有季銨基或胺基。3弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在酸性條件下交換性能較差，但對(duì)重金屬離子具有較高的選擇性。4弱堿性陰離子交換樹(shù)脂在堿性條件下交換性能較差，但對(duì)有機(jī)酸和酚類(lèi)物質(zhì)具有較高的選擇性。離子交換反應(yīng)原理11.交換吸附離子交換樹(shù)脂中的可交換離子與廢水中的目標(biāo)離子發(fā)生交換吸附，從而去除目標(biāo)離子。22.電荷平衡為了保持電荷平衡，樹(shù)脂上的可交換離子與廢水中的離子進(jìn)行交換，以維持電荷平衡。33.可逆性離子交換反應(yīng)是一種可逆反應(yīng)，可以通過(guò)改變?nèi)芤旱臐舛然騪H值來(lái)改變交換方向。44.選擇性離子交換樹(shù)脂對(duì)不同離子具有選擇性，優(yōu)先吸附某些離子。離子交換處理工藝1選擇合適的樹(shù)脂根據(jù)廢水成分選擇合適的樹(shù)脂類(lèi)型2預(yù)處理去除懸浮物和膠體，保護(hù)樹(shù)脂3離子交換使廢水中的污染物與樹(shù)脂交換4再生使用化學(xué)試劑恢復(fù)樹(shù)脂交換能力5后處理處理再生液和排放離子交換工藝是一個(gè)重要的廢水處理方法。它利用樹(shù)脂的離子交換能力，去除廢水中的污染物，并使廢水得到凈化。處理過(guò)程中，需要注意選擇合適的樹(shù)脂，做好預(yù)處理，進(jìn)行有效的再生，并妥善處理再生液和排放。吸附處理吸附處理是一種重要的廢水處理方法，利用吸附劑去除廢水中的污染物。吸附劑具有獨(dú)特的表面性質(zhì)，可以與污染物發(fā)生物理或化學(xué)作用，將其從廢水中去除。吸附劑的種類(lèi)活性炭活性炭是廢水處理中常用的吸附劑之一，具有多孔結(jié)構(gòu)和巨大的表面積，可以有效去除有機(jī)污染物、重金屬離子、鹵代烴等。沸石沸石是一種天然或合成鋁硅酸鹽礦物，具有離子交換能力，可以有效去除重金屬離子、氨氮等。離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂是人工合成的聚合物，具有離子交換功能，可以有效去除水中的硬度離子、重金屬離子等。生物炭生物炭是由生物質(zhì)材料在缺氧條件下熱解產(chǎn)生的碳基材料，具有良好的吸附性能，可以有效去除有機(jī)污染物、重金屬離子等。吸附機(jī)理和影響因素吸附機(jī)理吸附過(guò)程是由吸附劑表面和污染物分子之間相互作用力驅(qū)動(dòng)的。常見(jiàn)的吸附機(jī)理包括范德華力、靜電相互作用和化學(xué)鍵合。影響因素吸附劑的性質(zhì)、污染物的濃度、溫度、pH值等因素都會(huì)影響吸附效率。例如，吸附劑的表面積越大，吸附能力越強(qiáng)；溫度越高，吸附能力越弱。吸附等溫線吸附等溫線描述了在特定溫度下，吸附劑對(duì)污染物的吸附量與溶液中污染物濃度之間的關(guān)系。常見(jiàn)的吸附等溫線模型包括朗繆爾模型和弗蘭克-哈珀斯模型。吸附處理工藝1吸附劑選擇根據(jù)廢水成分選擇合適的吸附劑，例如活性炭、沸石等。2吸附過(guò)程將廢水與吸附劑充分接觸，使污染物吸附在吸附劑表面。3再生處理對(duì)飽和的吸附劑進(jìn)行再生，恢復(fù)其吸附性能，例如用溶劑洗脫。膜分離處理膜分離技術(shù)是一種利用半透膜將廢水中的污染物與水進(jìn)行分離的技術(shù)。它具有節(jié)能環(huán)保、高效穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。膜分離技術(shù)概述反滲透膜通過(guò)膜的壓力梯度，將水和溶質(zhì)分離，有效去除水中鹽類(lèi)和有機(jī)物，適用于高濃度廢水處理。超濾膜利用膜的篩分作用，截留水中的大分子有機(jī)物、膠體、細(xì)菌等，可用于污水的預(yù)處理，提高后續(xù)處理效率。納濾膜膜孔徑介于超濾和反滲透之間，可去除水中的鹽類(lèi)、有機(jī)物、重金屬等，應(yīng)用于廢水深度處理和回用。微濾膜截留水中的懸浮顆粒、細(xì)菌、微生物等，適用于污水的預(yù)處理，降低懸浮物濃度，保護(hù)后續(xù)設(shè)備。膜分離工藝流程1進(jìn)水含有污染物的廢水2預(yù)處理去除大顆粒和懸浮物3膜分離利用膜的特性分離污染物4濃縮液富含污染物的濃縮液5滲透液凈化后的水膜分離工藝流程包括進(jìn)水預(yù)處理、膜分離和后處理三個(gè)主要步驟。首先，對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，去除大顆粒和懸浮物。然后，通過(guò)膜分離裝置，利用膜的特性將污染物與水進(jìn)行分離。最后，對(duì)分離后的滲透液進(jìn)行進(jìn)一步處理，獲得凈化后的