第3章__污水的化學(xué)處理

1、愛情連連看愛情連連看 污水的化學(xué)處理是利用化學(xué)反應(yīng)的作用以去除污水的化學(xué)處理是利用化學(xué)反應(yīng)的作用以去除水中的雜質(zhì)。水中的雜質(zhì)。 處理對(duì)象主要是污水中無機(jī)的或有機(jī)的處理對(duì)象主要是污水中無機(jī)的或有機(jī)的(難于生難于生物降解的物降解的)溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。 常用的化學(xué)處理方法有化學(xué)混凝、中和法、化常用的化學(xué)處理方法有化學(xué)混凝、中和法、化學(xué)沉淀法和氧化還原法。學(xué)沉淀法和氧化還原法。一、混凝原理一、混凝原理 化學(xué)混凝化學(xué)混凝處理的對(duì)象主處理的對(duì)象主要是水中的微要是水中的微小懸浮物和膠小懸浮物和膠體雜質(zhì)。體雜質(zhì)。1. 膠體的穩(wěn)定性膠體的穩(wěn)定性膠體所膠體所受影響受影響 由于上述的膠體帶電現(xiàn)

2、象，帶相同電由于上述的膠體帶電現(xiàn)象，帶相同電荷的膠粒產(chǎn)生靜電斥力，而且荷的膠粒產(chǎn)生靜電斥力，而且電位越高，電位越高，膠粒間的靜電斥力越大膠粒間的靜電斥力越大 受水分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊，使微粒在水受水分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊，使微粒在水中作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，即中作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，即“布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)” 膠粒之間還存在著相互引力膠粒之間還存在著相互引力范范徳徳華引力華引力 膠體間的相互斥力不僅與膠體間的相互斥力不僅與電位有關(guān)，還與膠粒的電位有關(guān)，還與膠粒的間距有關(guān)，距離越近，斥力越大。而布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能間距有關(guān)，距離越近，斥力越大。而布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能不足以將兩顆膠粒推進(jìn)到使范不足以將兩顆膠粒推進(jìn)到使范徳徳華引力發(fā)揮作用

3、的距華引力發(fā)揮作用的距離。因此，膠體微粒不能相互聚結(jié)而長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的離。因此，膠體微粒不能相互聚結(jié)而長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。分散狀態(tài)。 水化作用也使膠體不能相互聚結(jié)水化作用也使膠體不能相互聚結(jié)。2. 2. 混凝原理混凝原理(1) (1) 壓縮雙電層作用壓縮雙電層作用 混凝劑提供大量正離子會(huì)涌入膠體擴(kuò)散層甚至混凝劑提供大量正離子會(huì)涌入膠體擴(kuò)散層甚至吸附層吸附層, , 使使電位降低。當(dāng)電位降低。當(dāng)電位為零時(shí)電位為零時(shí), , 稱為等電稱為等電狀態(tài)。此時(shí)膠體間斥力消失狀態(tài)。此時(shí)膠體間斥力消失, , 膠粒最易發(fā)生聚結(jié)。膠粒最易發(fā)生聚結(jié)。 實(shí)際上，實(shí)際上，電位電位只要降至某一程度而使膠粒電位電位只要降至某

4、一程度而使膠粒間排斥的能量小于膠粒布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能時(shí)，膠粒就間排斥的能量小于膠粒布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能時(shí)，膠粒就開始產(chǎn)生明顯的聚結(jié)，這時(shí)的開始產(chǎn)生明顯的聚結(jié)，這時(shí)的電位稱為臨界電位。電位稱為臨界電位。 膠粒因膠粒因電位電位降低或消除以至失去穩(wěn)定性的電位電位降低或消除以至失去穩(wěn)定性的過程，稱為膠體脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠粒相互聚結(jié)，稱為過程，稱為膠體脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠粒相互聚結(jié)，稱為凝聚。凝聚。(2) 吸附架橋作用吸附架橋作用 由高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互粘結(jié)的由高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互粘結(jié)的過程。過程。(3) 網(wǎng)捕作用網(wǎng)捕作用 沉淀物在自身沉降過程中，能集卷、網(wǎng)捕水中的沉淀物在自身沉降過程中，能集卷

5、、網(wǎng)捕水中的膠體等微粒，使膠體粘結(jié)。膠體等微粒，使膠體粘結(jié)。以硫酸鋁為例討論混凝過程以硫酸鋁為例討論混凝過程 硫酸鋁硫酸鋁Al2(SO4)318H2O溶于水后，離解出溶于水后，離解出Al3+，并結(jié)合有并結(jié)合有6個(gè)配位水分子，成為水合鋁離子個(gè)配位水分子，成為水合鋁離子Al(H2O)63+。 水合鋁離子進(jìn)一步水解，形成單羥基單核絡(luò)合水合鋁離子進(jìn)一步水解，形成單羥基單核絡(luò)合物：物：OHO)Al(OH)(HOHO)Al(H32522362 單羥基單核絡(luò)合物又進(jìn)一步水解：?jiǎn)瘟u基單核絡(luò)合物又進(jìn)一步水解：OHO)(HAl(OH)OHO)Al(OH)(H34222252OHO)(HAl(OH)OHO)(HAl

6、(OH)33232422 上述反應(yīng)中，降低水中上述反應(yīng)中，降低水中H+(或或H3O+)濃度或提高濃度或提高pH，使反應(yīng)趨向右方，水合羥基絡(luò)合物的電荷逐漸，使反應(yīng)趨向右方，水合羥基絡(luò)合物的電荷逐漸降低，最終生成中性氫氧化鋁難溶沉淀物。降低，最終生成中性氫氧化鋁難溶沉淀物。 當(dāng)當(dāng)pH4時(shí)，水解受到抑制，水中存在的主要是時(shí)，水解受到抑制，水中存在的主要是Al(H2O)33+ 。 當(dāng)當(dāng)pH45時(shí)，水中有時(shí)，水中有Al(OH)(H2O)52+、Al(OH)2(H2O)4+及少量及少量Al(OH)3(H2O)3。 當(dāng)當(dāng)pH78時(shí)，水中主要是時(shí)，水中主要是Al(OH)3(H2O)3沉淀沉淀物。物。 但在某一

7、特定但在某一特定pH時(shí)，水解產(chǎn)物還有許多復(fù)雜的時(shí)，水解產(chǎn)物還有許多復(fù)雜的高聚物和絡(luò)合物同時(shí)共存。高聚物和絡(luò)合物同時(shí)共存。 因?yàn)槌醪剿猱a(chǎn)物中的羥基因?yàn)槌醪剿猱a(chǎn)物中的羥基OH-具有橋鍵性質(zhì)。具有橋鍵性質(zhì)。 在由在由Al(H2O)63+轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向Al(OH)3(H2O)3的中間過程的中間過程中，羥基可將單核絡(luò)合物通過橋鍵縮聚成多核絡(luò)合物：中，羥基可將單核絡(luò)合物通過橋鍵縮聚成多核絡(luò)合物：OHO)Al(HOHO)Al(HO)Al(OH)(HO)Al(H255252252362或或OHO)Al(OH)(HO)Al(OH)(HO)Al(H25102252362 兩個(gè)單羥基絡(luò)合物通過羥基橋聯(lián)可縮合成雙羥基兩

8、個(gè)單羥基絡(luò)合物通過羥基橋聯(lián)可縮合成雙羥基雙核絡(luò)合物：雙核絡(luò)合物：O2HO)(H(OH)AlO)2Al(OH)(H248222232 從上述反應(yīng)可以看出，三價(jià)鋁鹽發(fā)揮混凝作用的從上述反應(yīng)可以看出，三價(jià)鋁鹽發(fā)揮混凝作用的是各種形態(tài)的水解聚合物。是各種形態(tài)的水解聚合物。 帶有正電的水解聚合物，同時(shí)起到壓縮雙電層的帶有正電的水解聚合物，同時(shí)起到壓縮雙電層的脫穩(wěn)和吸附架橋的作用。脫穩(wěn)和吸附架橋的作用。 為使硫酸鋁達(dá)到優(yōu)異的混凝效果，應(yīng)盡量使膠體為使硫酸鋁達(dá)到優(yōu)異的混凝效果，應(yīng)盡量使膠體脫穩(wěn)和吸附架橋作用都得到充分發(fā)揮。脫穩(wěn)和吸附架橋作用都得到充分發(fā)揮。 當(dāng)混凝劑投放水中后，應(yīng)立即進(jìn)行劇烈攪拌，使當(dāng)混凝劑

9、投放水中后，應(yīng)立即進(jìn)行劇烈攪拌，使帶電聚合物迅速均勻地與全部膠體雜質(zhì)接觸，使膠體帶電聚合物迅速均勻地與全部膠體雜質(zhì)接觸，使膠體脫穩(wěn)，隨后，脫穩(wěn)膠體在相互凝聚的同時(shí)，靠聚合度脫穩(wěn)，隨后，脫穩(wěn)膠體在相互凝聚的同時(shí)，靠聚合度不斷增大的高聚物的吸附架橋作用，形成大的絮凝體，不斷增大的高聚物的吸附架橋作用，形成大的絮凝體，使混凝過程很好完成。使混凝過程很好完成。二、混凝劑和助凝劑二、混凝劑和助凝劑1. 混凝劑混凝劑要求要求混凝劑效果良好混凝劑效果良好對(duì)人體健康無害對(duì)人體健康無害價(jià)廉易得價(jià)廉易得使用方便使用方便2. 助凝劑助凝劑三、三、 影響混凝效果的主要因素影響混凝效果的主要因素1. 水溫水溫2. pH

10、3. 水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度4. 水力條件水力條件(1) 無機(jī)鹽類混凝劑無機(jī)鹽類混凝劑鐵鹽和鋁鹽鐵鹽和鋁鹽(2) 高分子混凝劑高分子混凝劑有機(jī)和無機(jī)有機(jī)和無機(jī)四、四、 化學(xué)混凝的設(shè)備化學(xué)混凝的設(shè)備1. 混凝劑的配制和投加設(shè)備混凝劑的配制和投加設(shè)備(1) 混凝劑的溶液和配制混凝劑的溶液和配制混凝劑在溶解池中進(jìn)行溶解混凝劑在溶解池中進(jìn)行溶解:攪拌攪拌加速藥加速藥劑溶解劑溶解機(jī)械攪拌機(jī)械攪拌壓縮空氣攪拌壓縮空氣攪拌水泵攪拌水泵攪拌 藥劑溶解完全后，將濃藥液送入溶液池，用清藥劑溶解完全后，將濃藥液送入溶液池，用清水稀釋到一定的濃度備用。水稀釋到一定的濃度備用。 溶液池的容

11、積可按下式計(jì)算：溶液池的容積可按下式計(jì)算：cnAqcnAqW4171000100010024VV1 溶解池的容積：溶解池的容積：12)3 . 02 . 0(WW 式中式中: W1溶液池容積，溶液池容積，m3； qv處理地水量，處理地水量，m3/h; A混凝劑地最大投加量，混凝劑地最大投加量，mg/L; c溶液濃度，；溶液濃度，； n每天配置次數(shù)，一般為每天配置次數(shù)，一般為26次。次。(2) 混凝劑溶液的投加混凝劑溶液的投加計(jì)計(jì)量量設(shè)設(shè)備備轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子流量流量計(jì)計(jì)電磁電磁流量流量計(jì)計(jì)投投加加方方式式泵前重泵前重力投加力投加水射器水射器投加投加2. 混合設(shè)備混合設(shè)備(1) 水泵混合水泵混合(2) 隔板

12、混合隔板混合(3) 機(jī)械混合機(jī)械混合3. 反應(yīng)設(shè)備反應(yīng)設(shè)備(1) 隔板反應(yīng)池隔板反應(yīng)池 利用水流斷面利用水流斷面上流速分布不均所上流速分布不均所造成的速度梯度，造成的速度梯度，促進(jìn)顆粒相互碰撞促進(jìn)顆粒相互碰撞進(jìn)行絮凝。進(jìn)行絮凝。 為避免結(jié)成的為避免結(jié)成的絮凝體被打碎，隔絮凝體被打碎，隔板中的流速應(yīng)逐漸板中的流速應(yīng)逐漸減小。減小。(2) 機(jī)械反應(yīng)池機(jī)械反應(yīng)池一、概述一、概述o中和處理的目的是利用酸、堿性物質(zhì)調(diào)整廢水的酸、堿度，使其呈中性或接近中性，達(dá)到下一步處理或外排的要求。中和法適用的廢水處理范圍o1、廢水排入受納水體前，其pH值指標(biāo)超過排放標(biāo)準(zhǔn)；o2、工業(yè)廢水排入城市下水道系統(tǒng)前，以免對(duì)管道

13、系統(tǒng)造成腐蝕。在排入前對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行中和，比之對(duì)工業(yè)廢水與其他廢水混合后的大量廢水進(jìn)行中和要經(jīng)濟(jì)的多；o3、中和法一般在廢水進(jìn)行化學(xué)處理或生物處理之前進(jìn)行。對(duì)生物處理而言，需將處理系統(tǒng)的pH維持在6.58.5范圍，以確保最佳的生物活力。酸堿廢水分類：o強(qiáng)酸性廢水 pH 10pH值調(diào)節(jié)與中和法的區(qū)別o中和的目的是將處理后的廢水呈中性或接近中性。opH值調(diào)節(jié)的目的是將廢水pH值調(diào)整至某一特定值（或范圍）以便達(dá)到某種特殊要求。例如將pH值由中性或酸性調(diào)至堿性，稱為堿化；如將pH值由中性或堿性調(diào)至酸性，稱為酸化。二、酸性廢水的中和處理二、酸性廢水的中和處理o1、投藥中和法o2、過濾中和法o3、酸堿廢水

14、相互中和的方法一、一、 投加法投加法 常用藥劑是石灰、電石渣、石灰石等，有時(shí)也采常用藥劑是石灰、電石渣、石灰石等，有時(shí)也采用苛性鈉和碳酸鈉。用苛性鈉和碳酸鈉。 中和藥劑的投加量，可按化學(xué)反應(yīng)式進(jìn)行估算。中和藥劑的投加量，可按化學(xué)反應(yīng)式進(jìn)行估算。 石灰常使用熟石灰，配制成石灰乳液，濃度在石灰常使用熟石灰，配制成石灰乳液，濃度在10左右，反應(yīng)在池中進(jìn)行。左右，反應(yīng)在池中進(jìn)行。 石灰量多時(shí)，可用生石灰。石灰量多時(shí)，可用生石灰。 為了防止產(chǎn)生沉淀，石灰乳槽均裝有攪拌設(shè)備。為了防止產(chǎn)生沉淀，石灰乳槽均裝有攪拌設(shè)備。二、過濾法二、過濾法 石灰石或白云石作中和劑時(shí)常呈粗粒狀，可作石灰石或白云石作中和劑時(shí)常呈

15、粗粒狀，可作濾料，故用過濾法。濾料，故用過濾法。 用易溶的化學(xué)藥劑用易溶的化學(xué)藥劑(可稱沉淀劑可稱沉淀劑)使溶液中某種使溶液中某種離子以它的一種難溶的鹽和氫氧化物形式從溶液中離子以它的一種難溶的鹽和氫氧化物形式從溶液中析出，在化學(xué)上稱沉淀法，在化工和環(huán)境工程上稱析出，在化學(xué)上稱沉淀法，在化工和環(huán)境工程上稱化學(xué)沉淀法?；瘜W(xué)沉淀法。 廢水處理中，常用化學(xué)沉淀法去除廢水中的有廢水處理中，常用化學(xué)沉淀法去除廢水中的有害離子，陽離子如害離子，陽離子如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+，陰離子如，陰離子如SO42-、PO43-。 難溶鹽和難溶氫氧化物在溶液中的離子的濃度難溶鹽和難溶

16、氫氧化物在溶液中的離子的濃度之積之積(稱溶度積稱溶度積Ks)是常數(shù)，當(dāng)能結(jié)合成難溶鹽的兩是常數(shù)，當(dāng)能結(jié)合成難溶鹽的兩種離子的濃度之積超過這鹽的溶度積時(shí)，該鹽將析種離子的濃度之積超過這鹽的溶度積時(shí)，該鹽將析出，而這兩種離子的濃度將下降，需要去除的離子出，而這兩種離子的濃度將下降，需要去除的離子就與水分離。就與水分離。二、化學(xué)沉淀法分類二、化學(xué)沉淀法分類o氫氧化物沉淀法o硫化物沉淀法o碳酸鹽沉淀法o鉻酸鹽沉淀法o鹵化物沉淀法o鐵氧體沉淀法等。沉渣處理o由于沉渣的組成、性質(zhì)以及用途的不同，處理方式各異。若廢水成分單純而且濃度穩(wěn)定，則沉渣可用作鐵金氧磁體的原料。若廢水成分復(fù)雜，則沉渣可供制耐腐蝕瓷器或

17、暫時(shí)堆置儲(chǔ)存。一、基本原理o廢水中呈溶解狀態(tài)的無機(jī)物或有機(jī)物，通過化學(xué)反應(yīng)被氧化或還原為微毒、無毒的物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化成容易與水分離的狀態(tài)，從而達(dá)到處理目的的方法，稱為氧化還原法。o簡(jiǎn)單無機(jī)物的化學(xué)氧化還原過程的實(shí)質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移。失去電子的元素被氧化，是還原劑；得到電子的元素被還原，是氧化劑。在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，氧化和還原是同時(shí)發(fā)生的，某一元素失去電子，必定有另一元素得到電子。二、化學(xué)氧化法o1、空氣氧化法o2、氯氧化法o3、臭氧氧化法o4、高錳酸鹽的氧化法 o5、過氧化氫氧化法 o6、光氧化法三、處理中常用氧化劑oa、活潑非金屬中性分子，如O2、O3、Cl2等；ob、帶正電荷的離子，接受電子后還原成

18、帶較低正電荷的離子，如MnO4-中的Mn7+變?yōu)镸n2+,Fe3+變?yōu)镕e2+等；oc、帶正電荷的離子，接受電子后還原成負(fù)離子，如漂白粉的次氯酸根中的Cl+變成為Cl-；od、電解槽的陽極；oe、某些化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新生態(tài)原子（如氧原子）等。 四、選擇氧化劑應(yīng)考慮的因素 oa、對(duì)污染物有良好氧化還原作用；ob、反應(yīng)生成物無害，不會(huì)產(chǎn)生二次污染；oc、價(jià)格合理，來源易得；od、常溫下反應(yīng)迅速；oe、反應(yīng)所需的pH值合適，不太高也不太低；o f、操作簡(jiǎn)便。（1）氯氧化氯氧化法廣泛用于污水處理中，如醫(yī)院污水處理、工業(yè)廢水處理。（2）空氣氧化空氣氧化法是利用空氣中的氧氣氧化污水中污染物的一種處理方法。（3）臭氧氧化（臥管式臭氧發(fā)生器）五、電解五、電解1、電解基本原理2、電解裝置及特點(diǎn)3、電解法處理電鍍廢水實(shí)例電解基本原理o（1）電