工業(yè)廢水處理的工藝系統(tǒng)課件

工業(yè)廢水處理的工藝系統(tǒng)工業(yè)廢水處理的工藝系統(tǒng)工業(yè)廢水處理的工藝系統(tǒng)工業(yè)廢水處理的工藝系統(tǒng)工業(yè)廢水處理的工藝系統(tǒng)工業(yè)廢水處理的工121.1概述21.2常用工業(yè)廢水處理工藝系統(tǒng)21.1概述21.2常用工業(yè)廢水處理工藝系統(tǒng)221.1概述21.1.1工業(yè)廢水的分類

1.按工業(yè)廢水中所含主要污染物的化學(xué)性質(zhì)分類為含無機(jī)污染物為主的無機(jī)廢水和含有機(jī)污染物為主的有機(jī)廢水。例如，電鍍廢水和礦物加工過程的廢水是無機(jī)廢水．食品或石油加工過程的廢水是有機(jī)廢水。2.按工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品和加工對象可分為造紙廢水、紡織廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水、冶金廢水、煉油廢水等。3.按廢水中所含污染物的主要成分可分為：酸性廢水、堿性廢水、含酚廢水、含鉻廢水、含有機(jī)磷廢水和放射性廢水等。

工業(yè)廢水

工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、污水和廢液．其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。21.1概述21.1.1工業(yè)廢水的分類1.按工業(yè)廢水3

此外也有從廢水處理的難易度和廢水的危害性出發(fā)，將廢水中主要污染物歸納為三類：第一類為廢熱，主要來自冷卻水，冷卻水可以回用；第二類為常規(guī)污染物，即無明顯毒性而又易于生物降解的物質(zhì)，包括生物可降解的有機(jī)物，可作為生物營養(yǎng)素的化合物，以及懸浮固體等；第三類為有毒污染物，即含有毒性而又不易生物降解的物質(zhì)，包括重金屬、有毒化合物和不易被生物降解的有機(jī)化合物等。實(shí)際上，一種工業(yè)可以排出幾種不同性質(zhì)的廢水，而一種廢水又會(huì)有不同的污染物和不同的污染效應(yīng)。例如染料工廠既排出酸性廢水，又排出堿性廢水。紡織印染廢水，由于織物和染料的不同，其中的污染物和污染效應(yīng)就會(huì)有很大差別。即便是一套生產(chǎn)裝置排出的廢水，也可能同時(shí)含有幾種污染物。如煉油廠的蒸餾、裂化、焦化、疊合等裝置的塔頂油品蒸氣凝結(jié)水中，含有酚、油、硫化物。在不同的工業(yè)企業(yè)，雖然產(chǎn)品、原料和加工過程截然不同，也可能排出性質(zhì)類似的廢水。如煉油廠、化工廠和煉焦煤氣廠等，可能均有含油、含酚廢水排出。此外也有從廢水處理的難易度和廢水的危害性出發(fā)，將421.1.2工業(yè)廢水對環(huán)境的污染

1.無毒物質(zhì)的有機(jī)廢水和無機(jī)廢水的污染2.有毒物質(zhì)的有機(jī)廢水和無機(jī)廢水的污染。3.含大量不溶性懸浮物廢水的污染。4.含有廢水產(chǎn)生的污染5.含高濁度和高色度廢水產(chǎn)生的污染6.酸性和堿性廢水產(chǎn)生的污染7.含有多種污染物質(zhì)廢水產(chǎn)生的污染8.含有氮、磷等工業(yè)廢水產(chǎn)生的污染21.1.2工業(yè)廢水對環(huán)境的污染1.無毒物質(zhì)的有機(jī)廢水521.1.3控制工業(yè)污染源的基本途徑

1.工業(yè)污水單獨(dú)處理后排放（1）

COD、BOD很高，（2）

具有一定量的H2S、NH4有毒物質(zhì)（3）

含有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿（4）

可回收一些產(chǎn)品2.工業(yè)污水排入城市污水處理廠一同處理（1）

及城市污水性質(zhì)大致相同（2）

無有毒有害類物質(zhì)3．工業(yè)污水預(yù)處理后進(jìn)入城市污水處理廠（1）

可回收產(chǎn)品（2）

含少量可去除的有毒有害物質(zhì)4．革新工藝、減少排污量5．考慮回收利用6．從全局出發(fā)，對污水妥善處理7．采取先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)合理21.1.3控制工業(yè)污染源的基本途徑1.工業(yè)污水單621.1.4廢水處理方法及選擇

均和調(diào)節(jié)一、目的

1．水質(zhì)均和－水量負(fù)荷不變，水質(zhì)變化，以水質(zhì)變化為曲線，求體積，需要攪拌設(shè)施。

2．水量調(diào)節(jié)－水質(zhì)負(fù)荷不變，水量變化，以水量變化為曲線，設(shè)計(jì)池體積，不需要攪拌。

3．水質(zhì)水量均和調(diào)節(jié)－水質(zhì)水量都變化，需綜合考慮。二、調(diào)節(jié)池形式

1．水泵強(qiáng)制循環(huán)：不需要安裝特殊設(shè)備，簡單易行，混合完全，運(yùn)行費(fèi)用高。

2．空氣攪拌：混合完全，預(yù)曝氣作用，有害物質(zhì)和氣體隨曝氣進(jìn)入大氣

3．機(jī)械攪：混合較好，運(yùn)行費(fèi)用低，但易腐蝕需維護(hù)。

4.穿孔倒流槽水質(zhì)調(diào)節(jié)：只能調(diào)節(jié)水質(zhì)，不能調(diào)節(jié)水量。21.1.4廢水處理方法及選擇均和調(diào)節(jié)一、目的7三、容積計(jì)算1．排放的水質(zhì)水量具有周期性變化t=n時(shí)（1）池容積qi－均和周期逐時(shí)變化流量。（2）出水濃度c－對應(yīng)q的污染2．污水流量變化不是周期性，采用試算法。（1）池容積q－平均污水量T－水量變化時(shí)間總和

（2）出水濃度3．利用沉淀池進(jìn)行調(diào)節(jié)：在沉淀池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)三、容積計(jì)算1．排放的水質(zhì)水量具有周期性變化t=n8

離心分離一、理論基礎(chǔ)物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力場，在離心力場內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)將受到比本身重力大得多的離心力，這離心力的大小取決于物質(zhì)的質(zhì)量。高速旋轉(zhuǎn)的物體能產(chǎn)生離心力，含懸浮物的廢水在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)由于懸浮物和廢水的質(zhì)量不同，因此受到的離心力大小也不同，質(zhì)量大的被甩向外圍，質(zhì)量小的則留在內(nèi)圈，廢水和水中的懸浮物被分離。二、離心分離設(shè)備

1.根據(jù)離心力產(chǎn)生的方式將離心設(shè)備分為：（1）用水流本身旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力的旋流分離機(jī)：

壓力式旋流分離機(jī)、重力式旋流分離機(jī)（2）由設(shè)備本身旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)污水旋轉(zhuǎn)的離心分離機(jī)：

2．重力式旋流分離機(jī)：常用的水力旋流沉淀池，污水沿切線方向流入，借進(jìn)出水頭差在池內(nèi)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。離心分離一、理論基礎(chǔ)93．壓力式旋流分離機(jī)用于分離比重較大的懸浮物，設(shè)備由鋼板制成，上部為直徑D的園筒，下部為錐形體，污水沿著設(shè)備切線方向進(jìn)入，在離心力作用下，水中懸浮物被甩向四周，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徑增大，在四周處最大，顆粒在離心力作用下，甩向四周，此區(qū)為加速區(qū)。

2段：水平速度沿半徑增大后減小，在1/2R處，V最大，分離出的顆粒沿四周下滑，此區(qū)為分離區(qū)。

3段：水平速度為零，顆粒在重力作用下沉淀濃縮，此區(qū)為沉淀區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：體積小，單位容積處理能力高，用料少易安裝。缺點(diǎn)：四壁易磨損，需動(dòng)力。3．壓力式旋流分離機(jī)10其中：m、m0－分別為顆粒和污水的質(zhì)量。

v－旋轉(zhuǎn)圓周或速度。

r－旋轉(zhuǎn)半徑。

n－轉(zhuǎn)速。三.離心力計(jì)算分析：1）當(dāng)r＝1.0m時(shí)，n＝500轉(zhuǎn)／分，α＝280

當(dāng)r＝1.0m時(shí)，n＝1800轉(zhuǎn)／分，α＝3600。

2）在離心力場中，離心力對固體顆粒的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過重力，可強(qiáng)化顆粒的分離速度。

3）分離因素α↑，凈化效果η↑，可除的顆粒直徑d↓。1．離心場中，顆粒受到離心力F的大小:2．顆粒在水中受到的重力：3．離心力及重力之比－分離因素，表示在離心力場中，顆粒所受到的離心力大于重力的倍數(shù)。其中：m、m0－分別為顆粒和污水的質(zhì)量。三.離心力計(jì)算分析11

過濾一、過濾：使污水通過濾料組成的多孔介質(zhì)，以截留水中的懸浮物質(zhì)，達(dá)到處理的目的。二、濾網(wǎng)

1.濾網(wǎng)：污水中含有的細(xì)小懸浮物，不能用格柵去除，也難用沉淀方法去除，可采用小孔眼的濾網(wǎng)截留，回收。

2.篩網(wǎng)通常用金屬絲或化學(xué)纖維編制而成。

3.其形式有轉(zhuǎn)鼓式、轉(zhuǎn)盤式、振動(dòng)式、轉(zhuǎn)簾帶式和固定式傾斜篩多種。

4.篩孔尺寸可根據(jù)需要，一般為0.15～1.0mm。

5.旋轉(zhuǎn)式濾網(wǎng)，污水從外側(cè)流入內(nèi)側(cè)，懸浮物被截留，然后用刮刀刮下運(yùn)走。

6.優(yōu)：效率高，可回收有用的物質(zhì)。缺：易堵塞。過濾一、過濾：使污水通過濾料組成的多孔介質(zhì)，以截留水中的12三、濾池

濾池－去除微量懸浮物，常用于污水深度處理。

1．濾池過濾機(jī)理。

1）機(jī)械篩濾作用－把濾料層作為篩子，某些粒徑大于孔隙尺寸的雜質(zhì)被截留，孔隙變小一些，于是后續(xù)的細(xì)小懸浮雜質(zhì)也可被截留。

2）沉淀作用－把濾料看作層層疊疊起來的多層沉淀池。利用巨大的沉淀面積截留水中微小粒子。

3）絮凝作用－把濾料作為接觸吸附介質(zhì)，介質(zhì)緊密排列，水在介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)，雜質(zhì)被吸附在介質(zhì)表面并成長為大顆粒，巨大的表面積產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸附能力。

2．濾料：石英砂、無煙煤、陶粒、聚丙烯球、爐灰渣、煙道灰、焦炭、電化學(xué)濾料。三、濾池濾池－去除微量懸浮物，常用于污水深133．截留雜質(zhì)規(guī)律從接觸絮凝作用考慮，雜質(zhì)及濾料接觸，被濾料表面分子間力吸附絮凝，同時(shí)水力沖刷可使絮凝雜質(zhì)脫落向下層移動(dòng)，被下層濾料截留。在過濾周期將終止時(shí)，表層濾料最細(xì)，吸附表面張力最大，截留的雜質(zhì)最多，表層孔隙逐漸被雜質(zhì)阻塞，盡管下層濾料還未發(fā)揮應(yīng)有作用，但周期已終止，導(dǎo)致出現(xiàn)雙層濾料，表層的濾料粒徑大一些，截留的雜質(zhì)多一些。

4．構(gòu)造－污水濾料和給水濾料有許多相同之處，與給水濾料的不同之處如下：（1）濾料粒徑大，強(qiáng)度高，耐腐蝕，成本低。（2）抗沖擊性負(fù)荷，出現(xiàn)雙層濾料。（3）運(yùn)行周期長。（4）運(yùn)行方式分為正向流和反向流。3．截留雜質(zhì)規(guī)律14四、電化學(xué)濾料濾池1.原理：兩種不同的金屬直接接觸，浸沒在有傳導(dǎo)性的電解質(zhì)溶液里，可形成原電池，通過選用活性金屬組成原電池可在它作用空間產(chǎn)生一個(gè)電場。

2.電化學(xué)濾料濾池是利用污水中含有電解質(zhì)物質(zhì)，當(dāng)鐵屑浸沒在含有電解質(zhì)的污水中，鐵屑晶體結(jié)構(gòu)上的鐵一碳之間形成了許多微小的腐蝕電池，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，在它的作用空間產(chǎn)生一個(gè)電場，鐵一碳表面有電流流動(dòng)，形成一種內(nèi)部內(nèi)電解反應(yīng)，在電場作用下，鐵陽極失去電子生成Fe2+進(jìn)入污水中，碳陰極得到電子使碳表面的H+生成H2逸出，電極反應(yīng)如下：陽極：2Fe—2Fe2++4e陰極：4H++4e—2H2

(酸性溶液)O2+2H2O+4e—4OH-

（中性溶液或堿性溶液）四、電化學(xué)濾料濾池1.原理：兩種不同的金屬直接接觸，浸沒153.腐蝕電化學(xué)反應(yīng)，在它的表面有電流流動(dòng)，由于腐蝕原電池的作用，在電位較低的鐵陽極上，金屬鐵失去電子變成鐵離子進(jìn)入溶液，電子流向陰極，在碳陰極附近，流來的電子被溶液中能夠吸收電子的物質(zhì)所接受，生成以氫氧根形式出現(xiàn)的陰離子，中和金屬離子，形成一種內(nèi)部電解反應(yīng)。電極反應(yīng)陰極新生成的H2能及污水中的許多污染組份發(fā)生氧化還原作用，陽極生成的Fe2+是良好的絮凝劑，能夠捕集、裹挾污水中的污染物共沉。4.應(yīng)用——采用鐵屑和活性炭組成電池，由于電極電位不同，形成一組短路的電池，鐵陽極失去電子生成Fe2＋進(jìn)入水中，電子流向陰極，在炭表面H＋得到電子還原成H2，水中Fe2＋與OH－結(jié)合形成Fe(OH)2絮凝體，電池不斷反應(yīng)，濾池強(qiáng)化工作作用。5.例如，將鐵屑和碳粒浸沒在ξ—電位為30mv的污水溶液中，鐵屑和碳粒的電位差為1.2伏，粒料間的分離距離為0.1cm,可以得到5×10-3cm/s的分離速度，從理論上計(jì)算20s就完成沉積過程。6.特點(diǎn)：1）具有普通濾池的功能，2）具有原電池的電化學(xué)反應(yīng)。3）起到電解反應(yīng)的電氧化和電絮凝。

3.腐蝕電化學(xué)反應(yīng)，在它的表面有電流流動(dòng)，由于腐蝕原電池的16

可截留污水中微小的懸浮顆粒，濾布采用尼龍布和金屬網(wǎng)，孔隙小于100μ，懸浮物去除率75－90％，濾后水中懸浮物小于5mg/L。五.微濾機(jī)可截留污水中微小的懸浮顆粒，濾布采用尼龍布17

化學(xué)沉淀法

其中：m、n－分別表示離子Mn+、Nm-的系數(shù)。一.化學(xué)沉淀是向水中投加某種化學(xué)劑，使它及水中的溶解物質(zhì)發(fā)生互換反應(yīng)，生成難溶于水的沉淀物，降低污水中溶解物質(zhì)的濃度。二.原理:根據(jù)化學(xué)沉淀的必要條件，一定溫度下，難溶鹽MmNn在飽和溶液下，沉淀和溶解反應(yīng)如下三.根據(jù)質(zhì)量作用原理，溶度積常數(shù)可表示為LMmNn

如果污水中含有大量的Mn+離子，要降低濃度，可向污水中投入化學(xué)物質(zhì)，提高污水中Nm-濃度，使離子積大于溶度積L，結(jié)果Mm、Nn從污水中沉淀折出，降低Mm+濃度?；瘜W(xué)沉淀法其中：m、n－分別表示離子Mn+、Nm-的181、同名離子效應(yīng)－當(dāng)沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含有某一離子的試劑，則沉淀溶解度減少向沉淀方向移動(dòng)

2、鹽效應(yīng)－在有強(qiáng)電解質(zhì)存在狀況下，溶解度隨強(qiáng)電解質(zhì)濃度的增大而增加，反應(yīng)向溶解方向轉(zhuǎn)移。

3、酸效應(yīng)－溶液的PH值可影響沉淀物的溶解度，稱為酸效應(yīng)。

4、絡(luò)合效應(yīng)－若溶液中存在可能及離子生成可溶性絡(luò)合物的絡(luò)合劑，則反應(yīng)向相方向進(jìn)行，沉淀溶解，甚至不發(fā)生沉淀。四.四種沉淀效應(yīng)1．沉淀和溶解是暫時(shí)的，有條件的。2．只要條件改變，沉淀和溶解就能相互轉(zhuǎn)移。3．如果離子積大于溶度積就會(huì)發(fā)生沉淀。4．反之離子積小于溶度積就會(huì)溶解。

五.沉淀分析1、同名離子效應(yīng)－當(dāng)沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入19六.三種沉淀法

1.硫化物沉淀法：電離常數(shù)

金屬的硫化物溶解度一般比氫氧化物的溶解度小得多，可以采用硫化物沉淀法。電離方程式：采用硫化物沉淀法常用的藥劑為硫化氫，硫化鈉，硫化鉀等。硫化氫在水中分兩步電離六.三種沉淀法1.硫化物沉淀法：電離常數(shù)金屬的硫化20由上式可知，金屬離子在水中溶解度及

LMS和PH值有關(guān)由上二式可得總電離常數(shù)代入得

在1大氣壓，25℃條件下，硫化氫在水中的飽和濃度為0.1M，則由上式可知，金屬離子在水中溶解度及LMS和PH值有關(guān)由21

2.氫氧化物沉淀法：（1）金屬氫氧化物的溶解及污水的PH值關(guān)系很大。M(OH)n表示金屬的氫氧化物，Mm+表示金屬離子。則電離方程式其溶度積為同時(shí)水發(fā)生電離水的離子積為

（2）則將上面四個(gè)式子進(jìn)行處理得到2.氫氧化物沉淀法：（1）金屬氫氧化物的溶解及污水的PH值22（3）將重金屬離子的溶解度及PH值關(guān)系繪成曲線，從曲線中可以得到，重金屬離子的濃度值。應(yīng)用－采用氫氧化法處理污水，PH值是一個(gè)重要因素，處理污水中的Fe2+離子時(shí)，PH值大于9則可完全沉淀，而處理污水中AL3＋

離子時(shí)，PH值嚴(yán)格為5.5，否則AL(OH)沉淀物又會(huì)溶解。（4）如用氫氧化物沉淀法處理含鎘廢水，一般pH值應(yīng)為9.5～12.5。當(dāng)pH＝8時(shí)，殘留濃度為1mg／L；當(dāng)pH值升至10或11時(shí)，殘留濃度分別降至0.1和0.00075mg／L；3.鋇鹽沉淀法：在處理含鉻污水時(shí)，可用鋇鹽為沉淀劑，以碳酸鋇為例，它及污水中鉻酸進(jìn)行反應(yīng)，生成難溶的鉻酸鋇。

碳酸鋇是難溶的物質(zhì)，但鉻酸鋇的溶度積更小一些，更難溶于水，象這樣一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程為沉淀的轉(zhuǎn)移。（3）將重金屬離子的溶解度及PH值關(guān)系繪成曲線，從曲線中可以23

污水處理中的混凝法一.混凝的分類

1、化學(xué)混凝－利用正電荷的電解質(zhì)，壓縮污水中負(fù)電粒子的雙電層，當(dāng)大量正電荷進(jìn)入膠粒的雙電層內(nèi)，使雙電層變薄，電位減小，膠粒不帶電，可以相互聚和下沉。

2、物理混凝－混凝經(jīng)水解形成高聚物，大顆粒高聚物對雜質(zhì)膠體有強(qiáng)烈的吸附能力，可吸附一定距離內(nèi)的膠體共同下沉。自身混凝－高聚物大顆粒可在其作用空間內(nèi)吸附膠體一同下沉。有效作用空間：

有效作用空間的條件：(1)R≠r(2)r<R(3)A=r+R時(shí)吸附最佳。

增濃聚沉－向污水中投入一些大顆粒雜質(zhì)，使?jié)舛仍龃螅沙恋淼拇箢w粒吸附小顆粒迅速下沉。應(yīng)用于豎流式沉淀池增加污泥層的濃度達(dá)到增濃聚沉、水力澄清池加入細(xì)泥沙增加泥沙濃度達(dá)到增濃聚沉。污水處理中的混凝法一.混凝的分類有效作用空間的條243、生物混凝利用微生物的吸附絮凝作用，吸附膠體顆粒一同下沉，活性污泥回泥污泥達(dá)到吸附絮凝作用。二.混凝在污水處理中的作用：通過混凝可去除污水的濁度、色度、各種高分子化合物，重金屬離子等，常及其它方法一同使用。混凝法只能去除膠體和懸浮物，不能去除溶解性物質(zhì)，影響混凝的因素很多，混凝劑的種類，濃度等需要用試驗(yàn)確定。3、生物混凝25

氣浮一、氣浮處理的理論基礎(chǔ)：將空氣通入水中，并以微小氣泡折出，使水中固體雜質(zhì)粘附氣泡一同上浮至水面分離。

1．氣浮流程：氣＋污水→氣粒吸附→泡沫→分解

2、氣浮條件：去除此重近于1，直徑≤60μ懸浮物①氣粒吸附：屬物物理吸附。吸附放熱，低溫吸附效果較好；極性相同，吸附效果較好；物理性質(zhì)相同，吸附效果較好。②吸附對象：吸附疏水性物質(zhì)疏水性物質(zhì)－難為水潤濕的物質(zhì)，可以直接吸附。親水性物質(zhì)－容易被水潤濕的物質(zhì)，需要轉(zhuǎn)為疏水性物質(zhì)。③表面活性劑：可以使疏水、親水相互轉(zhuǎn)移，表面活性劑由極性和非極性分子組成，分子一端呈親水性，另一端呈疏水性，也叫二親分子。

a.表面活性劑對于親水性物質(zhì)有利，親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)為疏水性。

b.表面活性劑對于疏水性物質(zhì)不利，疏水性物質(zhì)轉(zhuǎn)為親水性。氣浮一、氣浮處理的理論基礎(chǔ)：將空氣通入水中，并以微小氣泡26

在液、氣、粒三相表面上，產(chǎn)生的表面力不同，其粘附著力也不同。

1．表面能液體表面分子及內(nèi)部分子受到的分子引力不同，表面分子所受到的力不平衡，該力把表面分子拉向液體內(nèi)部，力圖縮小表面積，減少表面能。

2．表面能的物理現(xiàn)象表面能力圖使自由表面積最小，從而表面能最小。液體內(nèi)部分子引力使液體呈球狀，減少表面積，避免展開。

3．氣泡的穩(wěn)定性（1）加入表面活性劑使氣泡壁變厚，防止破碎。（2）加入表面活性劑使液體表面蒸發(fā)量減少，浮渣穩(wěn)定。（3）當(dāng)氣泡內(nèi)壓一定時(shí)，水的表面張力越大，氣泡直徑越大；當(dāng)氣量一定時(shí)，氣泡直徑↑，表面積↓，不易吸附。氣泡大小應(yīng)一致，否則小氣泡內(nèi)壓大，大氣泡內(nèi)壓小，小氣泡易進(jìn)入大氣泡合并。（4）氣泡越小越密集，效果越好。二、水中氣、粒的粘附著力計(jì)算在液、氣、粒三相表面上，產(chǎn)生的表面力不同，其粘附著273．表面能大小計(jì)算吸附前后界面能減少值為

設(shè)液、氣、固三相分別為1、2、3，σ表示表面能；則“液－固，液－氣，氣－固”分別用σ13

、σ12

、σ23

表示根據(jù)熱力學(xué)已知：界面能＝表面能×界面面積其中：s－界面面積（cm2），取單位面積為1進(jìn)行計(jì)算顆粒和氣泡粘附前其表面能之和顆粒和氣泡粘附后其表面能最后總結(jié)得：3．表面能大小計(jì)算吸附前后界面能減少值為設(shè)液、氣、固三28

4.表面能分析：（1）△W越大，吸附越容易進(jìn)行。（2）當(dāng)接觸角θ→0°，cosθ→1，1－cosθ→0，氣固不易吸附。（3）當(dāng)接觸角θ→180°，cosθ→－1，1－cosθ→2，氣固易吸附。（4）接觸角可判斷物質(zhì)被水潤濕的性質(zhì)，＜90°為親水性物質(zhì)，不容易吸附，＞90°為疏水性物質(zhì)，容易吸附。

5.混凝劑及表面活性劑的影響（1）混凝劑－AL2(SO4)3，F(xiàn)eCl3，F(xiàn)eSO4，可吸附水中固體使其凝聚，壓縮雙電層，ξ↓，相互聚合，生成一些大的絮凝體。（2）表面活性劑－兩親分子，①對親水性物質(zhì)有利，對疏水性物質(zhì)不利。②投量↑，氣液界面張力σ12

↓，泡沫穩(wěn)定。③投量↑，ζ↑，疏水雜質(zhì)嚴(yán)重乳化，影響吸附。④投量↓，σ12↑，使氣固吸附牢固。4.表面能分析：29

將產(chǎn)生氣泡的方法分為布?xì)鈿飧。軞鈿飧?，電氣浮?/p>

1.布?xì)鈿飧。豪脵C(jī)械剪切力，將水中的空氣粉碎成細(xì)小的氣泡。（1）水泵吸水管吸入氣?。涸O(shè)備簡單，但會(huì)破壞水泵工作特性。吸入空氣不能過多，不大于吸水量10％。（2）射流氣?。翰捎梦畮獾纳淞髌?，向污水中吸入空氣進(jìn)行氣浮。（3）擴(kuò)散板氣?。簤嚎s空氣通過具有微細(xì)孔隙的擴(kuò)散板，使空氣以細(xì)小氣泡形式逸出，進(jìn)行氣浮。（4）葉輪氣?。弘妱?dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，空氣進(jìn)入水中被葉輪打碎成為細(xì)小氣泡。

2.電氣?。簩⒑须娊赓|(zhì)的污水作為電解介質(zhì)通入直流電進(jìn)行電解，可同時(shí)發(fā)生三種效應(yīng)，電解氧化，電解混凝和電解氣浮，當(dāng)選用不溶性電極可充分發(fā)揮電解氣浮效應(yīng)。三、氣浮的方法及系統(tǒng)將產(chǎn)生氣泡的方法分為布?xì)鈿飧?，溶氣氣浮，電氣浮。?03．溶氣氣浮:空氣在一定壓力下，溶解于水中，并達(dá)到過飽和狀態(tài)，然后突然減壓，溶解于水中的空氣以微小形狀從水中折出，進(jìn)行氣浮。（1）加壓溶氣氣體①工作特征：污水由水泵加壓，在壓力管上進(jìn)入壓縮空氣，水氣混合體在溶氣罐內(nèi)停留一定時(shí)間進(jìn)行溶氣，然后經(jīng)減壓閥進(jìn)入氣浮池氣浮。②工藝流程：常用的加壓溶氣有：全加壓溶氣，部分加壓溶氣和部分回流加壓溶氣。（2）溶氣真空氣浮氣浮池在負(fù)壓下工作，空氣在常壓下和加壓下溶于水中，溶于水中的空氣在負(fù)壓下過飽和，大量空氣會(huì)折出形成氣泡上浮。3．溶氣氣浮:空氣在一定壓力下，溶解于水中，并達(dá)到過飽和狀態(tài)31

吸附

在相界面上，物質(zhì)的濃度自動(dòng)發(fā)生累積或濃集的現(xiàn)象稱為吸附。吸附就是利用多孔性的固體物質(zhì)，使廢水中的一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面而去除的方法。一、產(chǎn)生吸附的原因

1．物理吸附

吸附劑和吸附質(zhì)之間通過分子間力產(chǎn)生的吸附稱為物理吸附。物理吸附可形成單分子吸附層或多分子吸附層。被吸附的分子由于熱運(yùn)動(dòng)還會(huì)離開吸附劑表面，這種現(xiàn)象稱為解吸，它是吸附的逆過程。

2．化學(xué)吸附化學(xué)吸附是吸附劑和吸附質(zhì)之間由于化學(xué)鍵力引起的化學(xué)作用，一種吸附劑只能對某幾種吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)吸附，因此化學(xué)吸附具有選擇性，不可逆性。

3．離子吸附互相交換離子的吸附，依靠靜電引力牢固吸附。吸附在相界面上，物質(zhì)的濃度自動(dòng)發(fā)生累積或濃集的現(xiàn)象32二、吸附等溫線1．吸附平衡吸附過程是可逆的，當(dāng)吸附速度和解吸速度相等時(shí)，則吸附質(zhì)在溶液中的濃度和吸附劑表面上的濃度都不改變而達(dá)到平衡，此時(shí)吸附質(zhì)在溶液中的濃度稱為平衡濃度。吸附劑吸附能力的大小以吸附量q表示，指單位重量的吸附劑所吸附的吸附質(zhì)的重量。

q=V(Co—C)/W

式中：V—廢水容積；

W—吸附劑投量；

Co—原水吸附質(zhì)濃度；

C—吸附平衡時(shí)水中剩余的吸附質(zhì)濃度。二、吸附等溫線1．吸附平衡332．吸附等溫式(1)朗謬爾公式：從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，通過一些假設(shè)條件而推導(dǎo)出來的單分子吸附公式。

式中：q是吸附量，C是吸附質(zhì)平衡濃度，a、b是吸附常數(shù)。(2)費(fèi)蘭德利希公式

q=KC（1/n）式中：q是吸附量；C是吸附質(zhì)平衡濃度；K、1/n是常數(shù)。將上式改寫為對數(shù)式：將上式改為倒數(shù)式，即：2．吸附等溫式(1)朗謬爾公式：從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，通34三、吸附速度

吸附速度是指單位重量的吸附劑在單位時(shí)間內(nèi)所吸附的物質(zhì)量。吸附過程可分為3個(gè)階段。第一階段為外部擴(kuò)散階段。在吸附劑周圍存在著一層固定的膜。吸附質(zhì)首先通過這個(gè)水膜才能到達(dá)吸附劑的表面，所以吸附速度及液膜擴(kuò)散速度有關(guān)。第二階段稱為顆粒內(nèi)部擴(kuò)散階段。經(jīng)水膜擴(kuò)散到吸附劑表面的吸附質(zhì)向細(xì)孔深處擴(kuò)散。第三階段稱為吸附反應(yīng)階段。吸附質(zhì)被吸在細(xì)孔的內(nèi)表面上。三、吸附速度吸附速度是指單位重量的吸附劑在單位時(shí)間內(nèi)35四、影響吸附的因素1．吸附劑的性質(zhì)一般是極性分子吸附劑易吸附極性分子吸附質(zhì)，非極性分子吸附劑易于吸附非極性吸附質(zhì)。2．吸附質(zhì)的性質(zhì)吸附質(zhì)的溶解度，表面自由能，極性，吸附質(zhì)分子的大小，吸附質(zhì)的濃度有關(guān)3．廢水的pH值廢水的pH值影響吸附劑及吸附質(zhì)的性質(zhì)。4．共存物質(zhì)物理吸附時(shí)吸附劑可吸附多種吸附質(zhì)。一般共存多種吸附質(zhì)時(shí)，吸附劑對某種吸附質(zhì)的吸附能力比只含該種吸附質(zhì)時(shí)的吸附能力差。5．溫度

因?yàn)槲锢砦竭^程是放熱過程，溫度升高吸附量減少，反之吸附量加。6．接觸時(shí)間

在進(jìn)行吸附時(shí)，應(yīng)保證吸附質(zhì)及吸附劑有一定的接觸時(shí)間，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。四、影響吸附的因素1．吸附劑的性質(zhì)36五、吸附狀態(tài)1．靜態(tài)吸附在廢水不流動(dòng)的條件下，進(jìn)行的吸附操作稱為靜態(tài)吸附操作，靜態(tài)吸附在廢水處理中采用較少。2．動(dòng)態(tài)吸附動(dòng)態(tài)吸附是在廢水流動(dòng)條件下進(jìn)行的吸附操作。當(dāng)廢水連續(xù)通過填充吸附劑的吸附設(shè)備時(shí)，廢水中的吸附質(zhì)便被吸附劑吸附，從吸附設(shè)備流出的廢水中吸附質(zhì)的濃度可以降低，吸附劑使用一段時(shí)間后，出水中的吸附質(zhì)的濃度逐漸增加，當(dāng)增加到某一數(shù)值時(shí)，將吸附劑進(jìn)行再生。五、吸附狀態(tài)1．靜態(tài)吸附37六、穿透曲線

向固定床連續(xù)地通人廢水，發(fā)現(xiàn)有的填充層正在發(fā)生吸附作用，呈現(xiàn)明顯的吸附帶，在這段下部的填充層幾乎沒有發(fā)生吸咐作用，在其上部的填充層由于已達(dá)到飽和狀態(tài)，不再起吸附作用。當(dāng)有明顯的吸附帶時(shí)，吸附帶隨廢水的不斷流人而緩緩地向下移動(dòng)。吸附帶的移動(dòng)速度比廢水在填充層內(nèi)流動(dòng)的線速度要小的多。當(dāng)吸附帶下緣移到填充層下端時(shí)，從裝置中流出的廢水中便開始出現(xiàn)吸附質(zhì)。以后繼續(xù)通水，出水中吸附質(zhì)的濃度將迅速增加，直到等于原水的濃度C0時(shí)為止。六、穿透曲線向固定床連續(xù)地通人廢水，發(fā)現(xiàn)有的填充層38七、吸附劑廢水處理中常用的吸附劑有活性炭，磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、焦炭等。工程使用較多的是活性炭，活性炭比表面積500～2000m2／g，具有很高的吸附能力?；钚蕴康奈侥芰翱紫兜臉?gòu)造和分布情況有關(guān)。它的孔隙分為三類：小孔—孔徑在20?以下。過渡孔—孔徑為20~1000?。大孔—孔徑為lO00?以上?；钚蕴康男】妆缺砻娣e占總比表面積的95％以上，對吸附量影響最大；過渡孔不僅為吸附質(zhì)提供擴(kuò)散通道，而且當(dāng)吸附質(zhì)的分子直徑較大時(shí)(如有機(jī)物質(zhì))，主要靠它們來完成吸附；大孔的比表面積所占比例很小，主要為吸附質(zhì)擴(kuò)散提供通道。3.用活性炭處理含鉻電鍍廢水已獲得較廣泛的應(yīng)用，用此法處理濃度為

5~6mg/L的含鉻廢水，采用升流式雙柱串聯(lián)固定床，出水水質(zhì)可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。某煉油廠合油廢水經(jīng)隔油、氣浮、生化、砂濾處理后，再用活性炭進(jìn)行深度處理，出水水質(zhì)達(dá)到地表水標(biāo)準(zhǔn)。七、吸附劑廢水處理中常用的吸附劑有活性炭，磺化煤、沸石、活性39八、離子交換1.離子交換劑可分為無機(jī)離子交換劑和有機(jī)離子交換劑兩類。前者如天然沸石和人造沸石等；后者是一種高分子聚合物電解質(zhì)，稱為離子交換樹脂，它是使用最廣泛的離子交換劑.2.離子交換法處理含汞廢水當(dāng)汞在廢水中呈Hg2+或HgCl+等陽離子形態(tài)存在時(shí)，含疏基(-SH)的樹脂如聚硫代苯乙烯陽離子交換樹脂，對它們分離具特效，其反應(yīng)如下：

2RSH+Hg2+(RS)2Hg+2H+

RSH+HgCl+RSHgCl+H+

RSH+CH3Hg+RSHgCH3+H+

大孔疏基樹脂進(jìn)行交換，在pH＝2的條件下，處理含汞20～50mg/L

的氯堿廢水，出水含汞在0.002mg/L以下，然后用鹽酸-氯化鈉溶液洗脫，洗脫液經(jīng)紫外光照射迅速分解后，再用銅屑還原回收金屬汞。八、離子交換1.離子交換劑可分為無機(jī)離子交換劑和有機(jī)離子交40

氧化還原一.原理

還原劑Fe=Fe2++氧化劑+2e-

1.能斯特方程式

氧化劑和還原劑的強(qiáng)弱可以用電極電位來衡量，電極電位越高，其氧化態(tài)的氧化能力越強(qiáng)，電極電位越低，其還原態(tài)的還原能力越強(qiáng)，因此，作為氧化劑可以氧化電極電位低的還原劑，而還原劑可以還原電極電位高的氧化劑。氧化還原的電極電位可以用能斯特方程式計(jì)算其中：E——電極電位

E0——標(biāo)準(zhǔn)電極電位

a0——氧化態(tài)的活性

aR——還原態(tài)的活性

R——?dú)怏w常數(shù)

T——絕對溫度

N——電子轉(zhuǎn)移數(shù)

F——法拉第常熟氧化還原一.原理1.能斯特方程式氧化41二、氧化還原反應(yīng)的方向1.氧化還原反應(yīng)可用電極電位的高低判斷，電極電位高的氧化態(tài)可以和電極電位低的還原態(tài)反應(yīng)。2.由于氧化劑和還原劑的濃度，溶液的PH值，生成的沉淀物，生成的絡(luò)合物等都影響電極電位值，也影響反應(yīng)的方向。3.濃度對反應(yīng)方向的影響：電極電位相差不大時(shí)，改變氧化劑和還原劑的濃度，可改變氧化還原反應(yīng)方向。ao、aR變化，E變化4.溶液PH值的影響：氧化還原反應(yīng)有H+或OH－參加，因此PH值的變化可影響電極電位大小，影響反應(yīng)方向。H+變化，ao、aR變化，E變化5.形成絡(luò)合物的影響：在氧化還原反應(yīng)時(shí)，加入一種可及氧化劑或還原劑形成穩(wěn)定絡(luò)合物的絡(luò)合劑，也會(huì)改變電極電位，影響反應(yīng)的方向。

ao、aR變化，E變化6.生成沉淀物的影響：當(dāng)加入一種與氧化劑或還原劑形成沉淀物的沉淀劑時(shí)，會(huì)改變電極電位，影響反應(yīng)的方向。二、氧化還原反應(yīng)的方向1.氧化還原反應(yīng)可用電極電位的高低判42二、空氣氧化法處理含硫污水

含硫污水來自于煉油廠，化工廠，低濃度含硫污水可用空氣氧化。空氣氧化法－空氣中的氧為氧化劑來氧化水中的硫化氫。硫化氫最終氧化成無毒的硫酸根，反應(yīng)溫度80-90℃，接觸時(shí)間

1.5小時(shí)，第一步反應(yīng)幾乎進(jìn)行完全，而第二步反應(yīng)只能進(jìn)行約

10%。投入氯化銅催化劑，可使反應(yīng)進(jìn)行完全。綜合這兩者，氧化

lkg硫(Ⅱ)總共約需1.lkg氧，約相當(dāng)于4m3空氣二、空氣氧化法處理含硫污水含硫污水來自于煉油廠，化工43三、臭氧氧化法

臭氧是氧氣的同位素，它由三個(gè)氧原子組成，在理想的反應(yīng)條件下，臭氧可把水溶液中大多數(shù)單質(zhì)和化合物氧化到它們的最高氧化態(tài)，對水中有機(jī)物有強(qiáng)烈的氧化降解作用，還有強(qiáng)烈的消毒殺菌作用。1、性質(zhì)：①是一種強(qiáng)氧化劑②易溶于水③分解氧化速度及PH值與水溫有關(guān)④臭氧的半衰期為20-30分鐘⑤空氣中最高濃度0.1mg/L2、臭氧制造-化學(xué)法，電解法，紫外線無聲放電法。3、作用與影響因素臭氧及其在水中分解的中間產(chǎn)物氫氧基有很強(qiáng)的氧化性，可分解一般氧化劑難于破壞的有機(jī)物，可除臭，脫色、殺菌、除鐵、除錳、除有機(jī)物等反應(yīng)完全，速度快；剩余臭氧迅速轉(zhuǎn)化為氧，出水無嗅無味，不產(chǎn)生污泥；原料來源廣，因此臭氧氧化法在水處理中是很有前途的。但由于制備臭氧的電能消耗較大，臭氧的投加與接觸系統(tǒng)效率低，使其在廢水處理中的應(yīng)用受到限制，主要用于低濃度、難氧化有機(jī)廢水的處理和消毒殺菌。影響因素有污水中雜質(zhì)性質(zhì)，濃度，PH值，溫度，臭氧的濃度，用量，投入方式，停留時(shí)間。三、臭氧氧化法臭氧是氧氣的同位素，它由三個(gè)氧原子組44四、還原法處理污水1、金屬還原法處理含汞污水

通常金屬破碎成2～4mm的碎屑，并用汽油或酸去掉表面的油污或銹蝕層。反應(yīng)溫度提高，能加速反應(yīng)的進(jìn)行；但溫度太高，有汞蒸氣逸出，故反應(yīng)一般在20～80℃范圍內(nèi)進(jìn)行。采用鐵屑過濾時(shí)，pH值在6～9較好，耗鐵量最省；pH值低于6時(shí)，則鐵因溶解而耗量增大；pH值低于5時(shí)，有氫析出，吸附于鐵屑表面，減小了金屬的有效表面積，并且氫離子和汞離子競爭也變得嚴(yán)重，阻礙除汞反應(yīng)的進(jìn)行。

含汞污水及還原劑金屬接觸，污水中汞離子被還原成金屬汞析出，金屬被氧化成離子進(jìn)入溶液。

四、還原法處理污水1、金屬還原法處理含汞污水通常金屬452、電解法

在直流電流作用下，電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。直接或間接地利用電解槽中的電化學(xué)反應(yīng)，可對廢水進(jìn)行氧化處理、還原處理、凝聚處理及浮上處理。利用插入溶液中的電極表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來處理污水，在電極表面產(chǎn)生電氧化還原反應(yīng)，電氣浮反應(yīng)，電絮凝反應(yīng)。電化學(xué)反應(yīng)所用"藥劑"就是電子，其氧化能力和還原能力隨電極電位而變化，因此是一種適用范圍很寬的氧化劑或還原劑。電解氧化法處理含酚廢水常投加食鹽，以強(qiáng)化氧化過程，并降低電耗。電化學(xué)氧化法還可用以去除廢水中的COD、含硫化合物S2－、有機(jī)硫化合物、有機(jī)磷化合物等污染物。廢水電解時(shí)，由于水的電解及有機(jī)物的電解氧化，在電極上會(huì)有氣體(如H2、O2、CO2、C12等)析出。惜助于電極上析出的微小氣泡而浮上分離疏水性雜質(zhì)微粒的處理技術(shù)，稱為電解浮上法。電解凝聚(亦稱電混凝)是以鋁、鐵等金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產(chǎn)生A13+、Fe2+等離于，再經(jīng)一系列水解、聚合及亞鐵的氧化過程，發(fā)展成為各種絡(luò)合物以至氫氧化物，使廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)、懸浮雜質(zhì)凝聚沉淀而分離。

2、電解法在直流電流作用下，電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過46

膜分離法

膜分離法是利用特殊的薄膜對液體中的成分進(jìn)行選擇性分離的技術(shù)。膜分離法包括擴(kuò)散滲析、電滲析、反滲透、超濾、液體膜滲析、隔膜電解等分離技術(shù)。表

幾種膜分離方法的特征及其區(qū)別分離過程膜名稱膜功能推動(dòng)力適

用

范

圍擴(kuò)散滲析滲析膜離子選擇透過濃度梯度分離離子態(tài)的溶質(zhì)電滲析離子交換膜離子選擇透過電位梯度分離濃度1000~5000mg/L離子態(tài)溶質(zhì)反滲析反滲透膜分子選擇透過壓力梯度分離濃度1000~10000mg/L小分子態(tài)溶質(zhì)超

濾超濾膜分子選擇透過壓力梯度分離分子量大于500的大分子溶質(zhì)液膜滲析液

膜促進(jìn)遷移濃度梯度分離離子和分子態(tài)溶質(zhì)隔膜電解離子交換膜離子選擇透過電

能分離離子態(tài)溶質(zhì)膜分離法膜分離法是利用特殊的薄膜對液體47一、擴(kuò)散滲析

擴(kuò)散滲析是使高濃度溶液中的溶質(zhì)透過薄膜向低濃度溶液中遷移的過程。擴(kuò)散滲析的推動(dòng)力是薄膜兩側(cè)的濃度差。最初擴(kuò)散滲析使用的薄膜是惰性膜，大多用于高分子物質(zhì)的提純。使用離子交換膜的擴(kuò)散滲析，利用膜的選擇透過性，可以分離電解質(zhì)。擴(kuò)散滲析的滲析速度及膜兩側(cè)溶液的濃度差成正比。只有當(dāng)原液的濃度大于10%時(shí)，擴(kuò)散滲折的回收效果才顯著，才有實(shí)用價(jià)值。二、電滲析

電滲析脫鹽原理是交替排列著許多陽膜和陰膜，分隔成小水室。當(dāng)原水進(jìn)入這些小室時(shí)，在直流電場的作用下，溶液中的離子就作定向遷移。陽膜只允許陽離子通過而把陰離子截留下來；陰膜只允許陰離子通過而把陽離子截留下來。結(jié)果這些小室的一部分變成含離子很少的淡水室，出水稱為淡水。而及淡水室相鄰的小室則變成聚集大量離子的濃水室，出水稱為濃水。從而使離子得到了分離和濃縮，水便得到了凈化。

一、擴(kuò)散滲析擴(kuò)散滲析是使高濃度溶液中的溶質(zhì)透過薄膜向48三.電滲析法的應(yīng)用

電滲析法在廢水處理中的應(yīng)用電滲析法最先用于海水淡化制取飲用水和工業(yè)用水，海水濃縮制取食鹽，以及及其它單元技術(shù)組合制取高純水，后來在廢水處理方面也得到較廣泛應(yīng)用。目前，電滲析法在廢水處理實(shí)踐中應(yīng)用最普遍的有：

(1)處理堿法造紙廢液，從濃液中回收堿，從淡液中回收木質(zhì)索；

(2)從含金屬離子的廢水中分離和濃縮金屬離子，然后對濃縮液進(jìn)一步處理或回收利用

(3)從放射性廢水中分離放射性元素；

(4)從芒硝廢液中制取硫酸和氫氧化鈉；

(5)從酸洗廢液中制取硫酸及沉積重金屬離子；

(6)處理電鍍廢水和廢液等，含Cu2+、Zn2+、Cr(Ⅳ)、Ni2+等金屬離子的廢水都適宜用電滲析法處理，共中應(yīng)用較廣泛的是從鍍鎳廢液中回收鎳，許多工廠實(shí)踐表明，用這種方法可以實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)。三.電滲析法的應(yīng)用電滲析法在廢水處理中的應(yīng)用電滲析49四、滲透

如果將純水和某種溶液用半透膜隔開，水分子就會(huì)自動(dòng)地透過半透膜進(jìn)到溶液一側(cè)去，這種現(xiàn)象叫做滲透。在滲透進(jìn)行過程中，純水一側(cè)的液面不斷下降，溶液一側(cè)的液面則不斷上升。當(dāng)液面不再變化時(shí)，滲透便達(dá)到了平衡狀態(tài)。此時(shí)，兩側(cè)液面差稱為該種溶液的滲透壓。任何溶液都具有相應(yīng)的滲透壓，其值依一定溶液中溶質(zhì)的分子數(shù)目而定，及溶質(zhì)的本性無關(guān)，溶液的滲透壓與溶質(zhì)的濃度及溶液的絕對溫度成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：π──滲透壓力,Pa;

R──理想氣體常數(shù)，Pa.L/mol·K

C──溶質(zhì)的濃度，mol/L；

T──絕對溫度，K；

i──范特霍夫系數(shù)，表示溶質(zhì)的離解狀態(tài)，其值大于等于1，當(dāng)完全離解時(shí)，等于陰、陽離子的總數(shù)，對非電解質(zhì)則為1π＝iRTC

四、滲透如果將純水和某種溶液用半透膜隔開，水分子就會(huì)50五、反滲透

在滲透的基礎(chǔ)上進(jìn)行逆向處理。如果在溶液一例施加大于滲透壓的壓力，則溶液中的水就會(huì)透過半透膜，流向純水一側(cè)，溶質(zhì)則被截留在溶液一側(cè)，這種作用稱為反滲透。反滲透裝置主要有板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種。反滲透法在廢水處理中的應(yīng)用實(shí)例

1、反滲透法處理酸性尾礦水廢水

2、反滲透法紙漿及造紙廠廢水處理

3、反滲透法絲綢染整廠廢水處理

五、反滲透在滲透的基礎(chǔ)上進(jìn)行逆向處理。51六、超濾

超濾是一種篩孔分離過程，主要用來截留分子量高于500的物質(zhì)。在靜壓差的作用下，原料液中溶劑和小分子的溶質(zhì)粒子從高壓的料液側(cè)透過膜到低壓側(cè)，通常稱為濾出液或透過液；而大分子的溶質(zhì)粒子組分被膜所阻截，使它們在濾剩液(或稱濃縮液)中濃度增大。按照這種分離機(jī)理，超濾膜具有選擇性的主要原因是形成了具有一定大小和形狀的孔，而聚合物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)對膜的分離特性影響不大。因此，可以用細(xì)孔模型表示超濾的傳遞過程。但也有人認(rèn)為，除了膜孔結(jié)構(gòu)外，膜表面的化學(xué)性質(zhì)也是影響超濾分離的重要因素，并認(rèn)為反滲透理論可以作為研究超濾的基礎(chǔ)。大多數(shù)超濾膜都是聚合物或共聚物的合成膜，主要有醋酸纖維超濾膜、聚諷類超濾膜和聚硯酰胺超濾膜。此外，聚丙烯脂也是一種很好的超濾膜材料。

在廢水處理中，超濾技術(shù)可以用來去除廢水中的淀粉、蛋白質(zhì)、樹膠、油漆等有機(jī)物，以及粘土、微生物等物質(zhì)。超濾技術(shù)還可用于紙漿和造紙廢水、洗毛廢水、還原染料廢水、聚乙烯退漿廢水、食品工業(yè)廢水以及高層建筑物的生活污水處理，既可回收各種有用物質(zhì)，也可以使處理后的水回用于生產(chǎn)或生活。

六、超濾超濾是一種篩孔分離過程，主要用來截留分子量高52

溶解態(tài)污染物的其它分離方法1、吹脫法

吹脫法是將空氣通入廢水中，改變有毒有害氣體溶解于水中所建立的氣液平衡關(guān)系，使這些揮發(fā)物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)為氣相，然后予以收集或者擴(kuò)散到大氣中去。吹脫過程屬于傳質(zhì)過程；其推動(dòng)力為廢水中揮發(fā)物質(zhì)的濃度及大氣中該物質(zhì)的濃度差。

吹脫法用于去除廢水中的CO2、H2S、HCN、CS2等溶解性有毒有害氣體。吹脫曝氣既可以脫除原來存于廢水中的溶解氣體，也可以脫除化學(xué)轉(zhuǎn)化而形成的溶解氣體。例如，廢水中的硫化鈉和氰化鈉是固態(tài)鹽在水中的溶解物，在酸性條件下，由于它們離解生成的S2-和CN-離子能和H+離子反應(yīng)生成H2S和HCN，經(jīng)過曝氣吹脫，就可以將它們以氣體形式脫除。這種吹脫曝氣稱為轉(zhuǎn)化吹脫法。脫設(shè)備類型很多，經(jīng)常使用的為強(qiáng)化式吹脫池(鼓泡池)和塔式吹脫裝置(吹脫塔)

溶解態(tài)污染物的其它分離方法1、吹脫法吹脫法是將空532、氣提法

汽提法的基本原理是所使用的介質(zhì)不是空氣而是水蒸氣。即使用水蒸氣及廢水直接接觸，將廢水中的揮發(fā)性有毒有害物質(zhì)按一定比例擴(kuò)散到氣相中去，從而達(dá)到從廢水中分離污染物的目的。汽提法最早用于從合酚廢水中回收揮發(fā)性酚。廢水預(yù)熱至100℃后，由汽提塔的頂部淋下，與上升的蒸氣流相遇，在填料層中或塔板上進(jìn)行傳質(zhì)。凈化后的廢水由集水槽排走。蒸氣和酚的混合氣體從塔頂排出，由鼓風(fēng)機(jī)送入再生段回收酚。含酚蒸氣由再生段的底部送入，先與淋下的循環(huán)堿液逆流相遇，再與補(bǔ)充的新堿液(濃度10％)相遇，經(jīng)化學(xué)吸收而脫酚，凈化后的蒸氣進(jìn)入汽提段循環(huán)使用。堿液與酚發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成酚鈉鹽。

2、氣提法汽提法的基本原理是所使用的介質(zhì)不是空氣而是543、萃取法

當(dāng)某一種溶質(zhì)溶解在兩個(gè)互不相溶的溶劑中時(shí)，若溶質(zhì)在兩相中的分子狀態(tài)相同，在一定的溫度下，溶質(zhì)在兩相中平衡濃度的比值為常數(shù)，這種關(guān)系稱為分配定律。則用一種及水不互溶，而對廢水中某種污染物溶解度大的有機(jī)溶劑，從廢水中分離去除該污染物的方法，稱為萃取法。萃取是物質(zhì)從一相轉(zhuǎn)移到另一相的傳質(zhì)過程。兩相之間物質(zhì)的轉(zhuǎn)移速率G(kg/h)可用下式表示：

式中:F──兩相的接觸面積，m2；

ΔC──傳質(zhì)推動(dòng)力，即廢水中污染物質(zhì)的實(shí)際濃度及平衡濃度之差值，kg/m2；

K──傳質(zhì)系數(shù)，m/h；它與兩相的性質(zhì)、濃度、溫度、

pH等有關(guān)。提高傳質(zhì)速率的主要途徑有以下幾方面：

(1)增大傳質(zhì)推動(dòng)力；(2)增加兩相接觸面積；(3)增大傳質(zhì)系數(shù)。

G=KFΔC3、萃取法當(dāng)某一種溶質(zhì)溶解在兩個(gè)互不相溶的溶劑中時(shí)，若55返回4、蒸發(fā)法

廢水的蒸發(fā)處理指加熱廢水(有時(shí)還兼施減壓)，使水分子逸出，從而達(dá)到制取純水和濃縮廢水中溶質(zhì)的目的。蒸發(fā)法處理廢水舉例（1）采用蒸發(fā)法濃縮高濃度有機(jī)廢水，然后綜合利用濃縮液或?qū)⑵浞倩幚?。?）濃縮和回收廢堿液

紡織、造紙、化工等工業(yè)部門排出的高濃度堿液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，可回用于生產(chǎn)。（3）濃縮和回收廢酸液

酸洗廢液可采用浸沒燃燒法進(jìn)行濃縮和回收。

返回4、蒸發(fā)法廢水的蒸發(fā)處理指加熱廢水(有時(shí)還兼施5621.2常用工業(yè)廢水處理工藝系統(tǒng)21.2.1含油及石油化工廢水

含油廢水的來源及污染特征1．含油污水的產(chǎn)生來源為石油開采煉制、石油化工、鋼鐵、焦化、煤氣發(fā)生站、機(jī)械加工等工業(yè)企業(yè)。由于機(jī)械剪切，水力沖刷，表面雜質(zhì)，跑冒滴漏。2．特征分類：污水中的油比重小于1，可以自然上浮水面可浮油：油珠較大，易浮于水面形成油膜或油層。分散油：懸浮于水中，但是在靜止的時(shí)候，可以借助油珠及水比重差上浮至水面分離，直徑＞10－100μ（微米）。乳化油：呈乳化狀態(tài)浮于水中，不能上浮，含量15－20％，直徑5－18μ，油珠成為穩(wěn)定的乳化液。溶解油：溶解于污水中，一般污水中5－15mg/L。21.2常用工業(yè)廢水處理工藝系統(tǒng)21.2.1含油及石油57

油的污染程度1.形成一層分子膜，污染水質(zhì)

2.水中溶解氧O2含量下降

3.生成CO2、形成H2CO3、PH↓、濁度↑

4.不能灌溉，農(nóng)業(yè)灌溉要求含油量≯50ppm5.不能生物處理，生物處理要求含油量30－50ppm。

石油化工廢水的特點(diǎn)1.廢水量大

2.廢水組分復(fù)雜

3.有機(jī)物特別是烴類及其衍生物含量高

4.含有多種重金屬油的污染程度1.形成一層分子膜，污染水質(zhì)58

傳統(tǒng)含油廢水的處理方法及計(jì)算1．除油池：只能去除可浮油平流式除油池

污水從池一端流入，從另一端流出，比重小于1的浮油上浮，水面設(shè)集油管，可去除油珠不低于100－150μ。斜板式除油池根據(jù)淺池理論，池內(nèi)設(shè)斜板，間距20－50mm，水流向下流動(dòng)，油珠向上浮動(dòng)，異向分離，泥渣滑向池底，可去除60μ油珠，停留時(shí)間短。

2.氣浮法：能去除可浮油和部分乳化油

將空氣通入水中，并以微小氣泡折出，使水中油珠雜質(zhì)粘附氣泡一同上浮至水面分離。傳統(tǒng)含油廢水的處理方法及計(jì)算1．除油池：只能去除可浮油59其中：u：靜止水中，直徑d油珠的上浮速度，：分別為水、油珠的密度，

d：上浮最小油珠，

μ：粘滯系數(shù)

g：重力加速度。3．除油池的計(jì)算

理論基礎(chǔ)：最小油珠上浮速度用斯篤克士公式：其中：A是表面積、Q是流量、u是上浮速度、是修正系數(shù)

除油池面積其中：u：靜止水中，直徑d油珠的上浮速度，360其中：U－水平流速

H－池水深

L＝3.6×U×t

過流斷面及池長

除油池容積t－停留時(shí)間

池格數(shù)b－格寬、h－水深

長度其中：U－水平流速61

污水中乳化油粗?；骄鄯?．乳化油的產(chǎn)生油水強(qiáng)烈攪拌產(chǎn)生機(jī)械剪切力，油珠變小，粘附一些親水物質(zhì)，形成雙電層穩(wěn)定態(tài)。

2．乳化油性質(zhì)微小性，乳化油粒徑微小，具有布朗運(yùn)動(dòng)，靜電斥力，微粒表面水化作用。親水性，乳化油屬于疏水物質(zhì)，但表面粘附親水物質(zhì)而呈現(xiàn)親水性，穩(wěn)定存在于污水中。帶電性，乳化油直徑1－10微米，ζ電位40－100毫伏，帶負(fù)電，可以長期保持穩(wěn)定，在靜電斥力作用下不會(huì)聚合，穩(wěn)定存在污水中。

3.ζ電位可以用電泳方法測定，計(jì)算公式：u－油珠上浮速度D－介電常數(shù)E－電位梯度μ－粘度污水中乳化油粗?；骄鄯?．乳化油的產(chǎn)生3.ζ電位可以624．粗?；ǜ骄鄯ǘx：使污水流經(jīng)濾床，乳化油被粘附在濾料表面，并逐漸形成大油珠上浮粗?；ú牧希阂允⑸盀槔⑸霸阡J角處，分子間力較強(qiáng)，先吸附小油珠，小油珠持續(xù)吸附，逐漸形成一層油膜，布滿石英砂表面，形成大油珠上浮。根據(jù)動(dòng)力學(xué)公式，油珠附聚力F大小計(jì)算如下：分析:設(shè)油珠為1，污水為2、石英砂為3(1)油珠直徑越大r2↑，油水表面張力越大↑，附聚力越大

F↑，越容易附聚。

(2)提高水中含鹽量，壓縮電位，使表面力增大↑，有利附聚，

(3)由于油珠普遍帶負(fù)電，油珠進(jìn)一步穩(wěn)定，不利附聚。

(4)表面活性物增多，油珠由疏水轉(zhuǎn)變親水，↓不利附聚4．粗?；ǜ骄鄯?3

含油及石油化工廢水處理工藝系統(tǒng)沉砂池隔油池調(diào)節(jié)池泵浮選池曝氣池快濾池含油廢水排放中和池隔油池泵浮選池曝氣池含堿廢水中和池?fù)Q熱器泵油水分離器汽提塔集水池含硫廢水蒸汽H2S+NH3污水含油及石油化工廢水處理工藝系統(tǒng)沉砂池隔油池調(diào)節(jié)池泵浮選池6421.2.2制漿造紙工業(yè)廢水

制漿造紙廢水來源及水量1、備料過程中的廢水2、蒸煮工段廢液3、機(jī)械漿及化學(xué)機(jī)械漿廢水4、洗漿、篩選廢水5、廢紙回用過程的廢水6、漂白廢水7、造紙廢水

制漿造紙廢水的主要污染指標(biāo)1.COD和BOD：

半纖維素、糖類等易降解物質(zhì);木素及大分子碳水化合物等難降解物質(zhì)。2.合成有機(jī)物

清洗劑，殺蟲劑，油脂及工業(yè)化學(xué)物質(zhì)等，共同點(diǎn)是有潛在毒性。3.有機(jī)鹵化物木素氯化分子量多高于1000，透過細(xì)胞進(jìn)行生物積累的可能性小。21.2.2制漿造紙工業(yè)廢水制漿造紙廢水來源及水量65

白水造紙廢水白水：即抄紙工段廢水，它來源于造紙車間紙張抄造過程。白水主要含有：細(xì)小纖維、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的膠料、濕強(qiáng)劑、防腐劑等，以不溶性COD為主，可生化性較低，其加入的防腐劑有一定的毒性。

白水水量及負(fù)荷：水量較大，所含的有機(jī)污染負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于蒸煮黑液和中段廢水白水回用：提高白水回用率，減少多余白水排放，剩余白水經(jīng)過過濾、氣浮或沉淀等方法，回收纖維，出水再用于抄紙過程。

中段廢水是指經(jīng)黑液提取后的蒸煮漿料在篩選、洗滌、漂白中排出的廢水，顏色呈深黃色，占總量的8%~9%，噸漿COD負(fù)荷310kg左右；中段水濃度高于生活污水，BOD和COD的比值在0.20到0.35之間，可生化性較差，有機(jī)物難以生物降解且處理難度大；中段水中的污染物主要是懸浮纖維及纖維原料中的溶解性有機(jī)物，有機(jī)物主要是木質(zhì)素、纖維素、有機(jī)酸等，以可溶性COD為主。其中，對環(huán)境污染最嚴(yán)重的是漂白過程中產(chǎn)生的含氯廢水。白水造紙廢水白水：即抄紙工段廢水，它來源于造紙車間紙66

制漿造紙廢水的處理制漿造紙廢水的處理6721.2.3乳品工業(yè)廢水處理

乳品廢水的來源及水質(zhì)水量特征洗滌廢水：含有較多污染物冷卻水：一般不會(huì)被污染產(chǎn)品加工廢水：含有較多污染物，間歇式排放。

乳品廢水處理技術(shù)及系統(tǒng)排放污泥脫水機(jī)脫水污泥外運(yùn)沉砂池隔油沉淀池生物濾池生物濾池二沉池沉淀池廢水水回流出水21.2.3乳品工業(yè)廢水處理乳品廢水的來源及水質(zhì)水6821.2.4啤酒工業(yè)廢水處理廢水種類來源廢水量部/總（%）COD（mg/L高（低）廢水CODmg/L總排放口COD高濃度有機(jī)廢水麥槽水、糖化車間的刷鍋水5~1020000~400004000~60001000~1500發(fā)酵車間的前罐洗滌水、洗酵母水20~252000~3000低濃度有機(jī)廢水制麥車間浸麥水、洗鍋水、沖洗水等20~25300~400300~700罐裝車間的酒桶酒瓶洗滌水30~40500~800冷卻水及其他各種冷凝水、冷卻水、雜用水等無污染物<100

啤酒工業(yè)廢水的水質(zhì)水量21.2.4啤酒工業(yè)廢水處理廢水種類來源廢水量部/總（%69

啤酒廢水處理技術(shù)及系統(tǒng)啤酒廢水處理技術(shù)及系統(tǒng)7021.2.5紡織印染廢水處理21.2.5紡織印染廢水處理7121.2.6有毒有害工業(yè)廢水處理

含氰廢水處理

1.含氰廢水的來源：氰化電鍍

2.堿性氯化法：堿性氯化法分一級處理和二級處理，其原理為：利用OCI-的氧化作用。一級處理：包括兩個(gè)主要反應(yīng)，

CN-+OCI-+H2O==CNCI+2OH-CNCI+2OH-=CNO-+CI-+H2O二級處理

NaCNO+3HOCI+H2O=2CO2↑+N2↑+3NaCI+HCI+H2OCNCI+2HOCI+H2O=2CO2↑+N2↑+5HCI21.2.6有毒有害工業(yè)廢水處理含氰廢水處理72堿性氯化法間歇處理含氰廢水工藝流程堿性氯化法連續(xù)處理含氰廢水工藝流程堿性氯化法間歇處理含氰廢水工藝流程堿性氯化法連續(xù)處理含氰廢水73

電解氧化法處理含氰廢水時(shí)，CN－可在陽極直接被氧化，其電極反應(yīng)分兩步進(jìn)行，第一步將CN－氧化為CNO－，第二步將CNO－氧化為N2和CO2(HCO3-)。CN－的陽極氧化需在堿性條件下進(jìn)行，這是因?yàn)閴A性條件下形成的HCN在陽極上放電十分困難，而堿性條件下形成的CN－易于在陽極放電；同時(shí)陽極反應(yīng)也需要有OH－離子參加。但pH太高，將發(fā)生OH－放電析出O2的副反應(yīng)，及氰的氧化破壞無關(guān)，卻使電流效率，降低。

3.電解氧化法：電解氧化法處理含氰廢水時(shí)，CN－可在陽極直接被氧化，74

含鉻廢水處理

1.含鉻廢水的來源：鍍鉻、鈍化、鋁陽極氧化等鍍件的清洗水。

2.用離子交換法處理含鉻廢水，不論是單獨(dú)使用還是在閉路循環(huán)系統(tǒng)中及其它單元操作組合使用，都具有普遍性。一般認(rèn)為，該法用來回收鉻是經(jīng)濟(jì)合理的，當(dāng)廢水含鉻l00mg/L，回收鉻的價(jià)值完全可以抵償處理費(fèi)。

含鉻廢水處理753、亞硫酸鈉法處理含鉻污水含鉻污水主要來自電鍍廠，污水中含有的鉻酸根和重鉻酸根形式存在的高價(jià)鉻，其比例大小及PH有關(guān)。在酸性條件下水中投加亞硫酸氫鈉，將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，然后投石灰，生成氫氧化物沉淀。

反應(yīng)時(shí)控制PH值7.5-9.04.電解還原法：鉻通常以Cr2O72－的形態(tài)存在于廢水中，直流電作用下，向陽極遷移，被鐵陽極產(chǎn)物Fe2+離子所還原。陰極還直接還原一部分六價(jià)鉻。由于H+離子在陰極放電，使廢水的pH值逐漸提高，Cr3+和Fe3+便形成Cr(OH)3及Fe(OH)3沉淀。生成的氫氧化鐵有凝聚作用，能促進(jìn)氫氧化鉻迅速沉淀。3、亞硫酸鈉法處理含鉻污水4.電解還原法：76

工業(yè)廢水的中和處理

1.酸和堿反應(yīng)生成鹽和水稱為中和反應(yīng)

2.酸堿廢水的產(chǎn)生酸性污水－化工廠、化纖廠、電鍍廠，金屬加工廠等酸性污水PH＝1－4，腐蝕性強(qiáng)，改變水體的PH值，影響水生植物。堿性污水－印染廠、造紙廠、煉油廠的堿性污水PH＝10－14，腐蝕危害小于酸性水，影響水生植物。

3.酸堿污水在濃度高時(shí)3%－5％以上，應(yīng)考慮回收和綜合利用，制造硫酸亞鐵、硫酸鐵、在濃度不高時(shí)方可采用處理的方法。

4.中和劑：

酸性污水的中和劑：蘇打NaCO3和苛性鈉NaOH具有組成均勻，易于貯存，反應(yīng)迅速，易溶于水，但價(jià)格較高。石灰Ca(OH)2來源廣泛，價(jià)格便宜。石灰石CaCO3，白云石CaCO3＋MgCO3是開發(fā)的石料，在產(chǎn)地價(jià)格便宜，可以作為一種中和材料，主要用于濾床使用。堿性污水的中和劑－硫酸、鹽酸、煙道氣。

工業(yè)廢水的中和處理775.中和方法分類堿性污水中和處理常用于酸性污水中和，或者采用投酸中和和煙道氣中和堿性污水，堿性污水中和處理需具備采用方法的條件，投加酸中和方法簡單，但費(fèi)用過高，煙道氣體中和方便實(shí)用。煙道氣中含有高達(dá)24％的CO2，有時(shí)還合有少量SO2及H2S，故可用來中和堿性廢水，其中和產(chǎn)物Na2CO3、Na2SO4、Na2S均為弱酸強(qiáng)堿鹽，具有一定的堿性，因此酸性物質(zhì)必須超量供應(yīng)。用煙道氣中和堿性廢水時(shí)，廢水由接觸筒頂淋下，或沿筒內(nèi)壁流下，煙道氣則由筒底朗上逆流通過，在逆流接觸過程中，廢水及煙道氣都得到了凈化。接觸筒中可以裝填料，辦可不裝填料。用煙道氣中和堿性廢水的優(yōu)點(diǎn)是可以把廢水處理與煙道氣除塵結(jié)合起來，缺點(diǎn)是處理后的廢水中，硫化物、色度和耗氧量均有顯著增加