《工业废水处》PPT课件.ppt

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1、1,工业废水处理,2,1、光氧化法化学和应用化学 反应原理 利用光能量激活半导体材料中的电子空穴对，产生吸附电子的能量，废水中悬浮微粒沉淀到半导体的表面。应用 光能量的产生可以分为太阳能光和紫外线光，将半导体材料涂层在多孔材料（硅胶、纤维、玻璃粒），采用光源作为动力，使废水中的杂质沉积在半导体的表面。,废水处理方法分类（化学处理、物理处理、生物处理）,3,2、电氧化法 反应机理 利用电能和电场能使废水中的悬浮物迁移沉淀，产生电化学反 应、电氧化还原、电迁移，使污水中的污染物质的性质发生改变。应用 电解利用可溶性阳极和不溶性阳极作为电极，产生电化学反应。（由于铁的价格不断攀高，此法逐渐废弃）微电

2、解利用微小的电流和自发产生的电流，进行电化学反应。磁反应电流产生磁场，污水中的杂质在磁场作用下迁移。（如果杂质过多，迁移速度下降，效果降低。目前此法多用于饮料行业如啤酒等，能吸附杂质、细菌使啤酒口感变得纯正。）,废水处理方法分类,4,废水处理方法分类,3、化学氧化（应用于工程较少）反应原理 利用化学药剂的氧化能力，氧化废水中的杂质。应用 化学氧化将物质的氧化还原电位改变，物质的性质发生改变 化学絮凝带电物质吸附杂质一同沉淀,5,废水处理方法分类,4、物理沉淀 反应机理 利用大颗粒的粒子，在下沉过程中吸附污水中的杂质沉淀 应用 物理吸附悬浮物质、胶体物质在分子间力作用下吸附下沉 混凝沉淀混凝剂经

3、水解形成高聚物，大颗粒高聚物对杂质胶体有强烈的吸附能力，可吸附一定距离内的胶体共同下沉。增浓沉淀向污水中投入一些大颗粒杂质，使浓度增大，可沉淀的大颗粒吸附小颗粒迅速下沉。,6,废水处理方法分类（0926）,5、生物厌氧处理（工大：任南琪、韩洪军；清华；重庆大学）反应机理 在无氧的条件下，利用厌氧微生物降解废水中的有机物。应用 普通厌氧在封闭的设备内静止发酵 流化厌氧废水和厌氧载体在设备内呈流化状态 过滤厌氧厌氧微生物在设备内形成过滤层，废水流过过滤层降 解水中的有机物,7,废水处理方法分类,6、生物好氧处理反应机理 在有氧的条件下，利用好氧微生物降解废水中的有机物应用 传统好氧处理污水和污泥混

4、合一起流动，进行曝气充氧 过滤好氧处理污泥层和污泥载体静止不动，污水流过污泥层 生物膜好氧处理好氧微生物附着在载体上 压力好氧处理在高压下氧的转移效率增加，氧的溶解度增加，微生物的数量增加 间歇好氧处理利用废水的流量随时间变化的特点，采取间歇进水，间歇曝气的方式(SBR)。,8,本书第一篇和第二篇讲的是污水常规处理法，污水常规处理适用于生活污水，还有相当一部分工业废水不能用生物降解法去除，不适宜采用前述的方法，而需要采用特殊处理法。一、污水处理的基本方法 污水处理实际上是采用各种技术和手段将污水中污染物质分离出来，或将其转化成无害物质，污水得到净化。（哈尔滨污水总流量：110万吨污水/天；文昌

5、污水厂处理水量只有32.5万吨污水/天，其中经二级处理的只有16.25万吨污水/天。）,绪 论,9,（一）按处理程度分（传统分类法）一级处理去除污水中的悬浮固体，BOD去除率30左右，SS去除90，不能直接排放。一级处理包括1格栅由一组平行的金属栅条制成，用来截阻大块的悬浮状态物质。2沉淀水中的可沉物质在重力作用下沉淀。3浮选把空气通入污水中，以微小气泡析出，小气泡粘附水中的固体颗粒随气泡一同浮至水面，形成泡沫去除。4油去除利用油的比重小于1的性质，使含油污水停留一定时间，油珠上浮去除。5均衡工业污水排放量与水质随时间不同，需进行储存调节，使其均衡。6中和利用酸和碱作用生成盐和水。,一、污水处

6、理的基本方法,10,二级处理大幅度去除污水中的胶体和溶解状态的有机物（BOD）去除率达9599，处理后水中BOD为1020mg/L.二级处理包括1活性污泥法由大量的微生物群体构成具有活性，容易沉淀的胶体污泥为主体。2生物膜法在污水流经的固体表面生长一层生物膜，生物膜上的微生物氧化污水中的BOD。3氧化塘污水在池塘内停留3060天，靠水中溶解氧和微生物作用降解BOD。（80年代提倡，现在不提倡）4污水灌溉通过土壤表层土的截留，土壤中微生物的分解氧化，物理吸收使污水净化。（沈抚污水灌溉区；浇灌水稻）5厌氧处理在无氧的条件下，靠兼性菌及专性厌氧菌降低有机物。,一、污水处理的基本方法,11,三级处理进

7、一步去除二级处理不能去除的有机物，氮、磷、处理后BOD在5-10mg/L，可以回用。三级处理包括1微滤使污水通过多孔介质，截留水中的悬浮物。2混凝向水中投加混凝剂，降低污水浊度、色度、高分子有机物、重金属。3氧化还原利用氧化还原反应使污水中有害的物质转变成无害物质。4吸附利用固体物质表面的吸附能力，吸附水中一些有害的物质。5萃取利用传质原理，当溶剂与污水接触时，溶质在污水中重新分配，转移到溶剂中。6渗析通过一种半透膜，将溶质从浓度高的一侧通过膜扩散到浓度低的一侧。7反渗透在膜的两侧施加压力，使压力高一侧的溶液透过流到压力低的一侧。,一、污水处理的基本方法,12,（二）按作用原理分1物理处理法利

8、用物理作用去除污水中固体和胶体的污染物。筛滤、沉淀、浮选、过滤、反渗透2化学处理法利用化学反应的作用去除污水中有害物质。中和、混凝、氧化还原、萃取、吸附3生物处理法利用微生物的代谢作用使污水中有机物分解。活性污泥、生物膜、氧化塘、污水灌溉、厌氧处理,一、污水处理的基本方法,13,二、工业污水的水质特征,工业污水水质复杂，不能用单一流程处理 1主要有害物质,14,1.工业污水单独处理后排放（1）COD、BOD很高，（2）具有一定量的H2S、NH4有毒物质（3）含有强酸、强碱（4）可回收一些产品2.工业污水排入城市污水处理厂一同处理（1）与城市污水性质大致相同（2）无有毒有害类物质3工业污水预处理

9、后进入城市污水处理厂（1）可回收产品（2）含少量可去除的有毒有害物质,三、工业污水处理途径,15,四、工业污水处理原则,1革新工艺、减少排污量 2考虑回收利用 3从全局出发，对污水妥善处理 4采取先进技术，经济合理,16,五、城市污水与工业污水处理区别,1城市污水中主要为BOD、COD，可采用生物处理方法 沉淀生物处理泥水分离排放 2工业污水需不同污水采取不同方法,17,第一节 均和调节,工业企业的污水量一日内多变，24小时的流量不同，污水处理流程要求水量水质不变，需均和调节。一、目的 1水质均和水量负荷不变，水质变化，以水质变化为曲线，求体积，需要搅拌设施。2水量调节水质负荷不变，水量变化，

10、以水量变化为曲线，设计池体积，不需要搅拌。3水质水量均和调节水质水量都变化，需综合考虑。,18,二、调节池形式,1水泵强制循环 不需要安装特殊设备，简单易行，混合完全，但动力费用高，运行费用高。（可以用提升泵作为回流泵）2空气搅拌 混合完全，有预曝气作用，但有害物质和有害气体随曝气进入大气。（可利用曝气池的鼓风机引入空气管）3机械搅拌 混合较好，运行费用低，但易腐蚀需维护。（需增加搅拌设备，水量多，需要设备数量也多。适合于小水量情况）4.穿孔倒流槽水质调节（现已不用）只能调节水质，不能调节水量。,19,20,1排放的水质水量具有周期性变化 t=n 时（1）池容积qi均和周期逐时变化流量。（2）

11、出水浓度c对应q的污染,三、容积计算,21,三、容积计算,2污水流量变化不是周期性，采用试算法。（误差大）（1）池容积q平均污水量 T水量变化时间总和（2）出水浓度 3利用沉淀池进行调节 在沉淀池内进行水质水量调节,22,第二节 离心分离,一、理论基础物体高速旋转时产生离心力场，在离心力场内各质点将受到比本身重力大得多的离心力，这离心力的大小取决于物质的质量。高速旋转的物体能产生离心力，含悬浮物的废水在高速旋转时由于悬浮物和废水的质量不同，因此受到的离心力大小也不同，质量大的被甩向外围，质量小的则留在内圈，废水和水中的悬浮物被分离。,23,离心力计算,1计算离心场中，颗粒受到离心力 F 的大小

12、:kgm、m0分别为颗粒和污水的质量。v旋转圆周或速度。r旋转半径。n转速。,24,离心力计算,颗粒在水中受到的重力 g重力加速度。离心力与重力之比的值取 分离因素，表示在离心力场中，颗粒所受到的离心力大于重力的倍数。分析：1）当 r1.0m 时，n500转分，280 当 r1.0m 时，n1800转分，3600。2）在离心力场中，离心力对固体颗粒的作用远远超过重力，可强化颗粒的分离速度。3）分离因素，净化效果，可除的颗粒直径d。,25,2举例,（离心分离不适用于某些水质：当水中杂质与水的比重相差不大时，m-m0会很小，使得F值也会很小。）悬浮颗粒在静水中的沉速悬浮颗粒在静水中的离心分离速度去

13、除颗粒的直径一定时，离心场 vu，沉淀速度大得多。（离心分离沉淀效果不仅与有关，还与m-m0有关，所以不用于给水处理和生活污水的处理，因为m-m0太小。）,26,二、离心分离设备,根据离心力产生的方式可分为：1）用水流本身旋转产生离心力的旋流分离机：压力式旋流分离机、重力式旋流分离机 2）由设备本身旋转带动污水旋转的离心分离机：离心机（工程中不常用，水量大、设备大）,27,1压力式旋流分离机 用于分离比重较大的悬浮物，设备由钢板制成，上部为直径D的圆筒，下部为锥形体，污水沿着设备切线方向进入，在离心力作用下，水中悬浮物被甩向四周，并在重力作用下，下沉至底部排走。分析：1段：水流的水平速度沿半径

14、增大，在四周处最大，颗粒在离心力作用下，甩向四周，此区为加速区。2段：水流的水平速度沿半径增大后减小，在 1/2R 处，V最大，分离出的颗粒沿四周下滑，此区为分离区。3段：此段的水平速度为零，颗粒在重力作用下沉淀浓缩，此区为沉淀区。优点：体积小，单位容积处理能力高，用料少易安装。缺点：四壁易磨损，需动力。,二、离心分离设备,28,2重力式旋流分离机 常用的水力旋流沉淀池，污水沿切线方向流入，借进出水头差在池内旋转流动。3离心机在第六章内讲,二、离心分离设备,29,第三节 除油,1含油污水的产生 来源为石油开采炼制、石油化工、钢铁、焦化、煤气发生站、机械加工等工业企业。由于机械剪切，水力冲刷，表

15、面杂质，跑冒滴漏。2特征及污染程度（1）特征：污水中的油比重小于1，可以自然上浮水面 可浮油污水在静置或流动时，借助油珠与水比重差上浮至水面分离，含量 7085，直径60100（微米），易浮于水面，形成油膜或油层。乳化油呈乳化状态浮于水中，不能上浮，含量1520，直径 518，油珠成为稳定的乳化液。溶解油溶解于污水中，一般 污水中 515mg/L。,30,第三节 除油,（2）污染程度：形成一层分子膜，污染水质 水中溶解氧 O2 含量下降 生成CO2、形成H2CO3、PH、浊度（微生物降解油时产生）不能灌溉，农业灌溉要求含油量 50ppm 不能生物处理，生物处理要求含油量 3050ppm。,31

16、,二、除油池计算,1除油池构造（1）平流式除油池 污水从池一端流入，从另一端流出，比重小于1的浮油上浮，水面设集油管，可去除油珠不低于 100150。,32,（2）斜板式除油池 根据浅池理论，池内设斜板，间距 2050mm，水流向下流 动，油珠向上浮动，异向分离，泥渣滑向池底，可去除 60油珠，停留时间短。,33,2除油池的计算理论基础：最小油珠上浮速度用斯笃克士公式：u静止水中，直径d油珠的上浮速度，分别为水、油珠的密度，d上浮最小油珠，粘滞系数g重力加速度。,二、除油池计算,34,（1）按油珠上浮速度计算（较准确）,除油池面积 A表面积、Q流量、u上浮速度、修正系数 过流断面 U水平流速

17、池长（否则会出现断流、异重流的现象）H池水深,35,（2）按污水停留时间计算（计算方便）,除油池容积 t停留时间（小时）过水断面 池格数 b格宽、h水深 长度 L3.6 v t,36,三、污水中乳化油粗粒化附聚法,自然上浮只能去除可浮油，而仍有许多乳化油也要去除，需用其它方法。1乳化油的产生 油水强烈搅拌产生机械剪切力，油珠变小，粘附一些亲水物质，形成双电层 稳定态。2乳化油性质 微小性，乳化油粒径微小，具有布朗运动，静电斥力，微粒表面水化作用。亲水性，乳化油属于疏水物质，但表面粘附亲水物质而呈现亲水性，稳定存在于污水中。带电性，乳化油直径 110微米，电位 40100毫伏，带负电，可以长期保

18、持稳定，在静电斥力作用下不会聚合，稳定存在污水中。,37,电位的测定,电位可以用电泳方法测定，计算公式：u油珠上浮速度D介电常数E电位梯度 粘度,38,3乳化油去除方法,1）气浮法 气浮法在气浮的章节中讲 2）粗粒化法附聚法使污水流经滤床，乳化油被粘附在滤料表面，并逐渐形成大油珠上浮。粗粒化法材料：以石英砂为例 石英砂在锐角处，分子间力较强，先吸附小油珠，小油珠持续吸附，逐渐形成一层油膜，布满石英砂表面，形成大油珠上浮。,39,油珠附聚力计算,根据动力学公式，油珠附聚力 F 大小计算如下：设污水为1，油珠为2、石英砂为3：（当油珠包围石英砂时，r3r2，23-0,13=21 水和砂的表面张力被

19、水和油的表面张力代替了）分析：1油珠直径越大r2，油水表面张力越大，附聚力越大F，越容易附聚。2提高水中含盐量，压缩电位，使表面力增大，有利附聚，3由于油珠普遍带负电，油珠进一步稳定，不利附聚。4表面活性物增多，油珠由疏水转变亲水，不利附聚,40,第四节 过滤,过滤是使污水通过滤料组成的多孔介质，以截留水中的悬浮物质，达到处理的目的。,41,一、滤网,滤网污水中含有的细小悬浮物，不能用格栅去除，也难用沉淀方法去除，可采用小孔眼的滤网截留，回收。筛网通常用金属丝或化学纤维编制而成。其形式有转鼓式、转盘式、振动式、转帘带式和固定式倾斜筛多种。筛孔尺寸可根据需要，一般为0.151.0mm。常用旋转式

20、滤网，污水从外侧流入内侧，悬浮物被截留，然后用刮刀刮下运走。优：效率高，可回收有用的物质。缺：易堵塞。,42,43,二、滤池,滤池去除微量悬浮物，常用于污水深度处理。1滤池过滤机理。1）机械筛滤作用把滤料层作为筛子，某些粒径大于孔隙尺寸的杂质被截留，孔隙变小一些，于是后续的细小悬浮杂质也可被截留。2）沉淀作用把滤料看作层层叠叠起来的多层沉淀池。利用巨大的沉淀面积截留水中微小粒子。3）絮凝作用把滤料作为接触吸附介质，介质紧密排列，水在介质中流动时，杂质被吸附在介质表面并成长为大颗粒，巨大的表面积产生强烈的吸附能力。,44,第四节 过滤,过滤是使污水通过滤料组成的多孔介质，以截留水中的悬浮物质，达

21、到处理的目的。,45,一、滤网,滤网污水中含有的细小悬浮物，不能用格栅去除，也难用沉淀去除，可采用小孔眼的滤网截留，回收。筛网通常用金属丝或化学纤维编制而成。其形式有转鼓式、转盘式、振动式、转帘带式和固定式倾斜筛多种。筛孔尺寸可根据需要，一般为0.151.0mm。常用旋转式滤网，污水从外侧流入内侧，悬浮物被截留，然后用刮刀刮下运走。优：效率高，可回收有用的物质。缺：易堵塞。,46,二、滤池,滤池去除微量悬浮物，深度处理。1滤池过滤机理。1）机械筛滤作用把滤料层作为筛子，某些粒径大于孔隙尺寸的杂质被截留，孔隙变小一些，于是后续的细小悬浮杂质也可被截留。2）沉淀作用把滤料看作层层叠叠起来的多层沉淀

22、池。利用巨大的沉淀面积截留水中微小粒子。3）絮凝作用把滤料作为接触吸附介质，介质紧密排列，水在介质中流动时，杂质被吸附在介质表面并成长为大颗粒，巨大的表面积产生强烈的吸附能力。,47,2截留杂质规律 从接触絮凝作用考虑，杂质与滤料接触，被滤料表面分子间力吸附絮凝，同时水力冲刷可使絮凝杂质脱落向下层移动，被下层滤料截留。在过滤周期将终止时，表层滤料最细，吸附表面张力最大，截留的杂质最多，表层孔隙逐渐被杂质阻塞，尽管下层滤料还未发挥应有作用，但周期已终止，导致出现双层滤料，表层的滤料粒径大一些，截留的杂质多一些。,二、滤池,48,3构造 污水滤料和给水滤料有许多相同之处，与给水滤料的不同之处如下：

23、滤料粒径大，强度高，耐腐蚀，成本低。抗冲击性负荷，出现双层滤料。运行周期长。运行方式分为正向流和反向流。4滤料 石英砂、无烟煤、陶粒、聚丙烯球、炉灰渣、烟道灰、焦炭、电化学滤料。,二、滤池,49,5电化学滤料滤池 原理两种不同的金属直接接触，浸没在有传导性的电解质溶液里，可形成原电池，通过选用活性金属组成原电池可在它作用空间产生一个电场。电化学滤料滤池是利用污水中含有电解质物质，当铁屑浸没在含有电解质的污水中，铁屑晶体结构上的铁一碳之间形成了许多微小的腐蚀电池，产生电化学反应，在它的作用空间产生一个电场，铁一碳表面有电流流动，形成一种内部内电解反应，在电场作用下，铁阳极失去电子生成 Fe2+进

24、入污水中，碳阴极得到电子使碳表面的 H+生成 H2逸出，电极反应如下：,二、滤池,50,阳极：2Fe2Fe2+4e 阴极：4H+4e 2H2(酸性溶液)O2+2H2O+4e 4OH-（中性溶液或碱性溶液）腐蚀电化学反应，在它的表面有电流流动，由于腐蚀原电池的作用，在电位较低的铁阳极上，金属铁失去电子变成铁离子进入溶液，电子流向阴极，在碳阴极附近，流来的电子被溶液中能够吸收电子的物质所接受，生成以氢氧根形式出现的阴离子，中和金属离子，形成一种内部电解反应。电极反应阴极新生成的H2能与污水中的许多污染组份发生氧化还原作用，阳极生成的Fe2+是良好的絮凝剂，能够捕集、裹挟污水中的污染物共沉。,二、滤

25、池,51,应用采用铁屑和活性炭组成电池，由于电极电位不同，形成一组短路的电池，铁阳极失去电子生成Fe2进入水中，电子流向阴极，在炭表面H得到电子还原成H2，水中Fe2与OH结合形成Fe(OH)2絮凝体，电池不断反应，滤池强化工作作用。例如，将铁屑和碳粒浸没在电位为30 mv的污水溶液中，铁屑和碳粒的电位差为1.2伏，粒料间的分离距离为0.1cm,可以得到510-3cm/s的分离速度，从理论上计算20s就完成沉积过程。特点：1）具有普通滤池的功能，2）具有原电池的电化学反应。3）起到电解反应的电氧化和电絮凝。,二、滤池,52,三、微滤机,可截留污水中微小的悬浮颗粒，滤布采用尼龙布和金属网，孔隙小

26、于100，悬浮物去除率7590，滤后水中悬浮物小于5mg/L。,53,第五节 中和,定义：酸和碱反应生成盐和水称为中和反应,54,一、酸碱污水的产生,1酸性污水化工厂、化纤厂、电镀厂，金属加工厂等酸性污水PH14，腐蚀性强，改变水体的PH值，影响水生植物。2碱性污水印染厂、造纸厂、炼油厂的碱性污水PH1014，腐蚀危害小于酸性水，影响水生植物。酸碱污水在浓度高时3%5以上，应考虑回收和综合利用，制造硫酸亚铁、硫酸铁、在浓度不高时方可采用处理的方法。,55,二、中和剂,1酸性污水的中和剂 苏打 NaCO3和苛性钠NaOH具有组成均匀，易于贮存，反应迅速，易溶于水，但价格较高。石灰 Ca(OH)2

27、 来源广泛，价格便宜。（但产生杂质多，浮渣多，难处理，一般用于水量较小的水厂）石灰石 CaCO3，白云石 CaCO3MgCO3是开发的石料，在产地价格便宜，可以作为一种中和材料，主要用于滤床使用。2碱性污水的中和剂硫酸、盐酸、烟道气（含CO2,SO2)。,56,三、中和方法分类,1酸碱污水相互中和法 电镀厂的酸性污水和印染厂的碱性污水相互混合，达到中和目的。根据化学反应等当量原理，Q1C1=Q2C2 计算污水中酸碱的含量及污水量，使酸碱污水等当量混合，达到等当量中和并略偏于碱性。,57,2药剂中和法 用碱性、酸性物质为中和剂处理，常采用石灰处理酸性污水，石灰还是混凝剂，可凝聚水中的杂质，对于含

28、杂质多的酸性污水有利。当污水中含有重金属离子时，加入石灰，碱性增大使水中重金属离子积大于溶度积产生沉淀。,三、中和方法分类,58,药剂中和在混合池中进行，其后需设沉淀池和污泥干化，污水在混合反应池停留时间 5分钟（给水反应池的停留时间是8-10分钟），在沉淀池停留时间 12小时，污泥是污水的体积 2%5，污泥需脱水干化。干投法用机械将药剂粉碎，直径0.5mm，然后直接投入水中。湿投法将药剂溶解成液体，用计量设备控制投加量，可节省药剂。,三、中和方法分类,59,3过滤中和法（多用于原料所在地）使污水流经具有中和能力的滤池，例如石灰石、白云石、大理石等，产生中和作用。石灰石与硫酸反应 白云石与硫酸

29、反应 白云石中含有，可生成溶解度较大的 不会造成反应中滤池的堵塞，产生的 是石灰石中和产生的50，影响小一些，可以适当提高进水硫酸浓度。,CaSO4,三、中和方法分类,60,计算：石灰石与硫酸反应生成硫酸钙。98 100 136 18 生成硫酸钙微溶于水，18时溶解度为1.6g/L，采用石灰石能中和硫酸浓度为：1.6:136x:98 x=1.15g/L 分析：1）当进水硫酸浓度大于1.15g/L，中和反应生成的CaSO4浓度大于1.6g/L，超过浓度积，会析出CaSO4沉淀。2）由于存在盐效应的过饱和现象，一般进水的硫酸浓度可提高到。3）应用中要注意进水的硫酸浓度，不使滤池堵塞。,三、中和方法

30、分类,61,4碱性污水中和处理 常用于酸性污水中和，或者采用投酸中和和烟道气中和碱性污水，碱性污水中和处理需具备采用方法的条件，投加酸中和方法简单，但是费用过高，烟道气体中和方便实用。烟道气中含有CO2和SO2，溶于水中形成H2CO3和H2SO4，使碱性污水被中和，烟道气体中和的方法有：1）将碱性污水作为湿法除尘的喷淋水。（给排水，暖通交叉）2）使烟道气通入碱性污水鼓泡中和。,三、中和方法分类,62,第六节 化学沉淀,化学沉淀是向水中投加某种化学剂，使它与水中的溶解物质发生互换反应，生成难溶于水的沉淀物，降低污水中溶解物质的浓度。原理根据化学沉淀的必要条件，一定温度下，难溶盐MmNn在饱和溶液

31、下，沉淀和溶解反应如下。m、n分别表示离子Mn+、Nm-的系数。根据质量作用原理，溶度积常数可表示为LMmNn,63,溶度积常数LMmNn的影响因素：1）同名离子效应当沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含有某一离子的试剂，则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动 2）盐效应在有强电解质存在状况下，溶解度随强电解质浓度的增大而增加，反应向溶解方向转移。3）酸效应溶液的PH值可影响沉淀物的溶解度，称为酸效应。4）络合效应若溶液中存在可能与离子生成可溶性络合物的络合剂，则反应向相反方向进行，沉淀溶解，甚至不发生沉淀。应用：如果污水中含有大量的Mn+离子，要降低浓度，可向污水中投入化学物质，提高污水中Nm-浓度，

32、使离子积 大于溶度积 L，结果MmNn从污水中沉淀折出，降低 Mm+浓度。,化学沉淀,64,一、氢氧化物沉淀法,金属氢氧化物的溶解与污水的PH值关系很大。M(OH)n表示金属的氢氧化物，Mm+表示金属离子。则电离方程式其溶度积为同时水发生电离 水的离子积为,65,代入上式 将上式取对数 将重金属离子的溶解度与PH值关系绘成曲线，从曲线中可以得到，重金属离子的浓度值。应用采用氢氧化法处理污水，PH值是一个重要因素，处理污水中的 Fe2+离子时，PH值大于 9则可完全沉淀，而处理污水中AL3离子时，PH值严格为 5.5，否则AL(OH)3沉淀物又会溶解。,一、氢氧化物沉淀法,66,二、硫化物沉淀法

33、,金属的硫化物溶解度一般比氢氧化物的溶解度小得多，可以采用硫化物沉淀法。电离方程式。采用硫化物沉淀法常用的药剂为硫化氢，硫化钠，硫化钾等。硫化氢在水中分两步电离。电离常数,67,由上二式可得总电离常数代入 得 在1大气压，25条件下，硫化氢在水中的饱和浓度为0.1M，则上式由上式可知，金属离子在水中溶解度与 LMS和 PH值有关,二、硫化物沉淀法,68,三、钡盐沉淀法,在处理含铬污水时，可用钡盐为沉淀剂，以碳酸钡为例，它与污水中铬酸进行反应，生成难溶的铬酸钡。碳酸钡是难溶的物质，但铬酸钡的溶度积更小一些，更难溶于水，象这样一种沉淀转化为另一种沉淀的过程为沉淀的转移。,69,四、分析,1沉淀和溶

34、解是暂时的，有条件的。2只要条件改变，沉淀和溶解就能相互转移。3如果离子积大于溶度积就会发生沉淀。4反之离子积小于溶度积就会溶解。,70,第七节 混凝,1、原理：向污水中投入电解质，压缩杂质双电层，降低或消除电位，杂质相互聚结沉淀。2、材料：石灰、碳酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁、聚合铝,71,一、混凝机理,1双电层机理利用电解质压缩双电层，降低电位，消除静电排斥能峰，使胶体脱稳聚和。2吸附架桥机理利用高分子的吸附架桥能力，将杂质吸附，形成大絮体下沉。,72,二、混凝种类,1化学混凝利用正电荷的电解质，压缩污水中负电粒子的双电层，当大量正电荷进入胶粒的双电层内，使双电层变薄，电位减小，胶粒不带电，可

35、以相互聚和下沉。2物理混凝混凝经水解形成高聚物，大颗粒高聚物对杂质胶体有强烈的吸附能力，可吸附一定距离内的胶体共同下沉。（1）？自身混凝高聚物大颗粒可在其作用空间内吸附胶体一同下沉。有效作用空间：有效作用空间的条件：(1)Rr(2)rR(3)A=r+R时吸附最佳。,73,二、混凝种类,（2）增浓聚沉向污水中投入一些大颗粒杂质，使浓度增大，可沉淀的大颗粒吸附小颗粒迅速下沉。应用：竖流式沉淀池增加污泥层的浓度达到增浓聚沉。水力澄清池加入细泥沙增加泥沙浓度达到增浓聚沉。3生物混凝 利用微生物的吸附絮凝作用，吸附胶体颗粒一同下沉，活性污泥回流污泥达到吸附絮凝作用。回流污泥目的：1 接种，使生物种类多样

36、 2 预絮凝和生物混凝作用,74,三、混凝处理法在污水中的应用,通过混凝可去除污水的浊度、色度、各种高分子化合物，重金属离子等，常与其它方法一同使用。混凝法只能去除胶体和悬浮物，不能去除溶解性物质，影响混凝的因素很多，混凝剂的种类，浓度等需要用试验确定。混凝的应用：1 预处理（SS可从2万降至5000）2 深度处理（已推广，由张杰院士提出，COD去除率为50%-60%）,75,76,第 八 节 气 浮,一、气浮处理的理论基础 将空气通入水中，并以微小气泡析出，使水中固体杂质粘附气泡一同上浮至水面分离。1气浮流程 气污水气粒吸附泡沫分解含油污水中的油可通过 1隔油池 2粗粒化 3气浮 来去除,7

37、7,2气浮条件,2、气浮条件 去除比重近于1，直径60悬浮物（大于60的可下沉）气粒吸附属物理吸附。吸附放热，低温吸附效果较好极性相同，吸附效果较好（气泡是疏水性物质，即非极性）物理性质相同，吸附效果较好。吸附对象吸附疏水性物质疏水性物质难为水润湿的物质，可以直接吸附。亲水性物质容易被水润湿的物质，需要转为疏水性物质。表面活性剂可以 疏水亲水相互转移 表面活性剂由极性非极性分子组成，分子一端呈亲水性，另一端呈疏水性，也叫二亲分子。a.表面活性剂对于亲水性物质有利，亲水性物质转为疏水性。b.表面活性剂对于疏水性物质不利，疏水性物质转为亲水性。,78,二、水中气、粒的粘附着力计算,在液、气、粒三相

38、表面上，产生的表面力不同，其粘附着力也不同。1表面能 液体表面分子与内部分子受到的分子引力不同，表面分子所受到的力不平衡，该力把表面分子拉向液体内部，力图缩小表面积，减少表面能。2表面能的物理现象 表面能力图使自由表面积最小，从而表面能最小。液体内部分子引力使液体呈球状，减少表面积，避免展开。,79,3表面能大小计算,设液、气、固三相分别为1、2、3，表示表面能 则 液固，液气，气固分别用、表示根据热力学已知：界面能表面能界面面积 s界面面积（cm2），取单位面积为 1进行计算颗粒和气泡粘附前其表面能之和（米格厘米）颗粒和气泡粘附后其表面能（米格厘米）吸附前后界面能减少值为,80,根据图解，代

39、入上式：接触角 分析：1）W越大，吸附越容易进行。2）当接触角 0时，1，1 0，气固不易吸附。3）当接触角 180时，1，1 2，气固易吸附。4）接触角可判断物质被水润湿的性质，90为亲水性物质，不容易吸附，90为疏水性物质，容易吸附。,3表面能大小计算,81,4气泡的稳定性,1）加入表面活性剂使气泡壁变厚，防止破碎。（外包一层水摸）2）加入表面活性剂使液体表面蒸发量减少，浮渣稳定。（吸附水膜变厚，减少蒸发量）3）根据气泡与内压的关系式：r气泡半径、水气的表面张力、P气泡的内压力。当气泡内压一定时，水的表面张力越大，气泡直径越大；当气量一定时，气泡直径，表面积，不易吸附。气泡大小应一致，否则

40、小气泡内压大，大气泡内压小，小气泡易进入大气泡合并。4）气泡越小越密集，效果越好。,82,5混凝剂与表面活性剂的影响,1）混凝剂Al2(SO4)3，FeCl3，Fe2(SO4)3，可吸附水中固体使其凝聚，压缩双电层，相互聚合，生成一些大的絮凝体。2）表面活性剂两亲分子，对亲水性物质有利，对疏水性物质不利。投量，气液界面张力，泡沫稳定。投量，疏水杂质严重乳化，影响吸附。投量，使气固吸附牢固。,83,三、气浮的方法，系统及计算,将产生气泡的方法分为布气气浮，溶气气浮，电气浮。1布气气浮利用机械剪切力，将混于水中的空气粉碎成细小的气泡。（第一代气浮）1）水泵吸水管吸入气浮 设备简单，但会破坏水泵工作

41、特性。吸入空气不能过多，不大于吸水量10。2）射流气浮（需水泵扬程大，耗电量高，已淘汰）采用吸水带气的射流器，向污水中吸入空气进行气浮。3）扩散板气浮（停止曝气时易堵，主要应用于给水，污水中已淘汰）压缩空气通过具有微细孔隙的扩散板，使空气以细小气泡形式逸出，进行气浮。4）叶轮气浮 电动机带动叶轮高速旋转，空气进入水中被叶轮打碎成为细小气泡。,84,2溶气气浮（第二代气浮）,空气在一定压力下，溶解于水中，并达到过饱和状态，然后突然减压，溶解于水中的空气以微小形状从水中折出，进行气浮。1）加压溶气气体 工作特征 污水由水泵加压34压力，在压力管上进入压缩空气，水气混合体在溶气罐内停留一定时间进行溶

42、气，然后经减压阀进入气浮池气浮。工艺流程 常用的加压溶气有：全加压溶气，部分加压溶气和部分回流加压溶气。2）溶气真空气浮 气浮池在负压下工作，空气在常压下和加压下溶于水中，溶于水中的空气在负压下过饱和，大量空气会折出形成气泡上浮。（但浮渣不能出来，出水必须靠水泵抽，且不易检修）,85,86,3电气浮,将含有电解质的污水作为电解介质通入直流电进行电解，可同时发生三种效应，电解氧化，电解混凝和电解气浮，当选用不溶性电极可充分发挥电解气浮效应。,87,第九节 吸附,在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓集的现象称为吸附。吸附就是利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方

43、法。,88,一、产生吸附的原因,1物理吸附 吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附称为物理吸附。物理吸附可形成单分子吸附层或多分子吸附层。被吸附的分子由于热运动还会离开吸附剂表面，这种现象称为解吸，它是吸附的逆过程。（可逆的，是一种动态平衡）2化学吸附（成本高，基本不用）化学吸附是吸附剂和吸附质之间由于化学键力引起的化学作用，一种吸附剂只能对某几种吸附质发生化学吸附，因此化学吸附具有选择性，不可逆性。3离子吸附（使用也不多）互相交换离子的吸附，依靠静电引力牢固吸附。,89,二、吸附等温线,1吸附平衡 吸附过程是可逆的，当吸附速度和解吸速度相等时，则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面上的浓度都不

44、改变而达到平衡，此时吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。吸附剂吸附能力的大小以吸附量q表示，指单位重量的吸附剂所吸附的吸附质的重量。q=V(CoC)/W式中 V废水容积；W吸附剂投量；Co原水吸附质浓度；C吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度。,90,2吸附等温式,(1)朗谬尔公式 朗谬尔公式是从动力学观点出发，通过一些假设条件而推导出来的单分子吸附公式。式中q吸附量 C吸附质平衡浓度 a、b吸附常数。将上式改为倒数式，即：,91,(2)费兰德利希公式 q=K C1/n 式中q吸附量；C吸附质平衡浓度；K、1/n常数。将上式改写为对数式：,2吸附等温式,92,三、吸附速度,吸附速度是指单位重量的吸附剂

45、在单位时间内所吸附的物质 量。吸附过程可分为3个阶段。第一阶段为外部扩散阶段。在吸附剂周围存在着一层固定的水膜。吸附质首先通过这个水膜才能到达吸附剂的表面，所以吸附速度与液膜扩散速度有关。第二阶段称为颗粒内部扩散阶段。经水膜扩散到吸附剂表面的吸附质向细孔深处扩散。第三阶段称为吸附反应阶段。吸附质被吸在细孔的内表面上。,93,四、影响吸附的因素,1吸附剂的性质 一般是极性分子吸附剂易吸附极性分子吸附质，非极性分子吸附剂易于吸附非极性吸附质。（处理污水是常用非极性吸附剂-活性炭）2吸附质的性质 吸附质的溶解度，表面自由能，极性，吸附质分子的大小，吸附质的浓度有关 3废水的pH值 废水的pH值影响吸

46、附剂及吸附质的性质。4共存物质 物理吸附时吸附剂可吸附多种吸附质。一般共存多种吸附质时，吸附剂对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差。5温度 因为物理吸附过程是放热过程，温度升高吸附量减少，反之吸附量增加。6接触时间 在进行吸附时，应保证吸附质与吸附剂有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。,94,五、吸附操作方式,1静态吸附 在废水不流动的条件下，进行的吸附操作称为静态吸附操作，静态吸附在废水处理中采用较少。2动态吸附 动态吸附是在废水流动条件下进行的吸附操作。当废水连续通过填充吸附剂的吸附设备时，废水中的吸附质便被吸附剂吸附，从吸附设备流出的废水中吸附质的浓度可以

47、降低，吸附剂使用一段时间后，出水中的吸附质的浓度逐渐增加，当增加到某一数值时，将吸附剂进行再生。,95,3穿透曲线,向固定床连续地通人废水，发现有的填充层正在发生吸附作用，呈现明显的吸附带，在这段下部的填充层几乎没有发生吸咐作用，在其上部的填充层由于已达到饱和状态，不再起吸附作用。当有明显的吸附带时，吸附带随废水的不断流人而缓缓地向下移动。吸附带的移动速度比废水在填充层内流动的线速度要小的多。当吸附带下缘移到填充层下端时，从装置中流出的废水中便开始出现吸附质。以后继续通水，出水中吸附质的浓度将迅速增加，直到等于原水的浓度C0时为止。,96,六、吸附剂,废水处理中常用的吸附剂有活性炭，磺化煤、沸

48、石、活性白土、硅藻土、焦炭等。工程中使用较多的是活性炭，活性炭的比表面积可达5001700m2g。,97,第十节 氧化还原,原理 还原剂Fe=Fe2+氧化剂+2e 在氧化还原反应中，参加化学反应的原子或离子都有电子得失，引起化合价升高或降低，失去电子过程叫氧化，得到电子过程叫还原，失去电子的物质为还原剂，得到电子的物质为氧化剂。,98,一、能斯特方程式,氧化剂和还原剂的强弱可以用电极电位来衡量，电极电位越高，其氧化态的氧化能力越强，电极电位越低，其还原态的还原能力越强，因此，作为氧化剂可以氧化电极电位低的还原剂，而还原剂可以还原电极电位高的氧化剂。氧化还原的电极电位可以用能斯特方程式计算E电极

49、电位 E0标准电极电位 氧化态的活度 还原态的活度R气体常数 T绝对温度N电子转移数 F法拉第常数,99,二、氧化还原反应的方向,氧化还原反应可用电极电位的高低判断，电极电位高的氧化态可以和电极电位低的还原态反应。由于氧化剂和还原剂的浓度，溶液的PH值，生成的沉淀物，生成的络合物等都影响电极电位值，也影响反应的方向。,100,1浓度对反应方向的影响 电极电位相差不大时，改变氧化剂和还原剂的浓度，可改变氧化还原反应方向。ao、aR变化，E变化 2溶液PH值的影响 氧化还原反应有H+或OH参加，因此PH值的变化可影响电极电位的大小，影响反应方向。H+变化，ao、aR变化，E变化 3形成络合物的影响

50、 在氧化还原反应时，加入一种可与氧化剂或还原剂形成稳定络合物的络合剂，也会改变电极电位，影响反应的方向。ao、aR变化，E变化 4生成沉淀物的影响 当加入一种与氧化剂或还原剂形成沉淀物的沉淀剂时，会改变电极电位，影响反应的方向。,二、氧化还原反应的方向,101,三、氧化法处理污水,1碱性氯化法处理含氰污水 含氰污水产生于电镀厂、化工厂，污水中含有氰基CN-1的氰化物，氰化物易溶于水，离解的氰离子为剧毒品。1）处理方法：硫酸亚铁石灰法亚铁离子氧化氰离子，在碱性条件下沉淀 电解法一电解氧化氰离子 吹脱法空气中的氧氧化氰离子 生化法采用微生物的活动分解氧化氰离子。,102,1碱性氯化法处理含氰污水,