水污染控制工程

水污染控制工程第一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水的化學(xué)處理是利用化學(xué)反應(yīng)的作用以去除水中的雜質(zhì)。處理對(duì)象主要是污水中無(wú)機(jī)的或有機(jī)的(難于生物降解的)溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。常用的化學(xué)處理方法有中和法、化學(xué)混凝、化學(xué)沉淀法和氧化還原法。第二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第一

節(jié)中和法第三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三常用堿式中和藥劑是石灰、電石渣、石灰石等，有時(shí)也采用苛性鈉和碳酸鈉。酸式中和藥劑為廢酸、粗制酸、煙道氣等。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10％左右，反應(yīng)在池中進(jìn)行。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。第五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三一、投加法中和藥劑的投加量，可按化學(xué)反應(yīng)式進(jìn)行估算。為了防止產(chǎn)生沉淀，石灰乳槽均裝有攪拌設(shè)備。G=(K/P)(Qc1a1+Qc2a2)式中，Q：廢水流量；c1：廢水含酸量；a1：中和1kg酸所需要的堿性藥劑；a2：中和1kg酸性鹽類(lèi)所需要的堿性藥劑；c2：廢水中需中和的酸性鹽類(lèi)量；含酸量；K：反應(yīng)加大系數(shù)；P：藥劑的有效成分含量第六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三酸性廢水投藥中和流程第八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、過(guò)濾法石灰石或白云石作中和劑時(shí)常呈粗粒狀，可作濾料，故用過(guò)濾法。第九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三過(guò)濾中和設(shè)備第十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三中和濾池運(yùn)行中的注意事項(xiàng)第十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二節(jié)化學(xué)混凝法第十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三一、混凝原理化學(xué)混凝處理的對(duì)象主要是水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)。1.膠體的穩(wěn)定性第十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三膠體所受影響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ξ電位越高，膠粒間的靜電斥力越大受水分子熱運(yùn)動(dòng)的撞擊，使微粒在水中作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，即“布朗運(yùn)動(dòng)”膠粒之間還存在著相互引力——范徳華引力膠體間的相互斥力不僅與ξ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)能不足以將兩顆膠粒推進(jìn)到使范徳華引力發(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)定的分散狀態(tài)。水化作用也使膠體不能相互聚結(jié)。第十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.混凝原理(1)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)散層甚至吸附層,使ξ電位降低。當(dāng)ξ電位為零時(shí),稱為等電狀態(tài)。此時(shí)膠體間斥力消失,膠粒最易發(fā)生聚結(jié)。實(shí)際上，ξ電位電位只要降至某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)，膠粒就開(kāi)始產(chǎn)生明顯的聚結(jié)，這時(shí)的ξ電位稱為臨界電位。膠粒因ξ電位電位降低或消除以至失去穩(wěn)定性的過(guò)程，稱為膠體脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠粒相互聚結(jié)，稱為凝聚。第二十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三(2)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)的過(guò)程。第二十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三(3)網(wǎng)捕作用沉淀物在自身沉降過(guò)程中，能集卷、網(wǎng)捕水中的膠體等微粒，使膠體粘結(jié)。以硫酸鋁為例討論混凝過(guò)程硫酸鋁Al2(SO4)3·18H2O溶于水后，離解出Al3+，并結(jié)合有6個(gè)配位水分子，成為水合鋁離子[Al(H2O)6]3+。第二十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三可以看出，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。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。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。當(dāng)混凝劑投放水中后，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，使混凝過(guò)程很好完成。第二十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、混凝劑和助凝劑1.混凝劑要求混凝劑效果良好對(duì)人體健康無(wú)害價(jià)廉易得使用方便第二十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.助凝劑(1)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)混凝劑鐵鹽和鋁鹽(2)高分子混凝劑有機(jī)和無(wú)機(jī)第二十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.混凝劑第二十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第二十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三注意第三十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.助凝劑第三十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三混凝劑與助凝劑注意區(qū)分第三十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第四十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、影響混凝效果的主要因素第四十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、影響混凝效果的主要因素第四十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、影響混凝效果的主要因素第四十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、影響混凝效果的主要因素第四十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、影響混凝效果的主要因素第四十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三四、化學(xué)混凝的設(shè)備1.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在溶解池中進(jìn)行溶解:攪拌加速藥劑溶解機(jī)械攪拌壓縮空氣攪拌水泵攪拌第四十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三藥劑溶解完全后，將濃藥液送入溶液池，用清水稀釋到一定的濃度備用。溶液池的容積可按下式計(jì)算：溶解池的容積：式中:W1——溶液池容積，m3；qv——處理的水量，m3/h;A——混凝劑地最大投加量，mg/L;c——溶液濃度，％；n——每天配置次數(shù)，一般為2~6次。第四十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三(2)混凝劑溶液的投加計(jì)量設(shè)備轉(zhuǎn)子流量計(jì)電磁流量計(jì)投加方式泵前重力投加水射器投加第四十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三2.混合設(shè)備(1)水泵混合(2)隔板混合(3)機(jī)械混合第四十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.反應(yīng)設(shè)備(1)隔板反應(yīng)池利用水流斷面上流速分布不均所造成的速度梯度，促進(jìn)顆粒相互碰撞進(jìn)行絮凝。為避免結(jié)成的絮凝體被打碎，隔板中的流速應(yīng)逐漸減小。第五十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三(2)機(jī)械反應(yīng)池第五十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三混凝工藝流程第五十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三節(jié)化學(xué)沉淀法第五十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三用易溶的化學(xué)藥劑(可稱沉淀劑)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。廢水處理中，常用化學(xué)沉淀法去除廢水中的有害離子，陽(yáng)離子如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+，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之積(稱溶度積Ks)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(guò)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，需要去除的離子就與水分離。第五十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三化學(xué)沉淀法分類(lèi)氫氧化物沉淀法硫化物沉淀法碳酸鹽沉淀法鉻酸鹽沉淀法鹵化物沉淀法鐵氧體沉淀法等。第五十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三1、氫氧化物沉淀法很多金屬的氫氧化物難溶于水，例如銅、鉻、鎘、鉛、鐵等重金屬的氫氧化物的溶度積一般度很小。因此，可采用氫氧化物沉淀法去除水溶液中的重金屬離子。常用的沉淀劑由石灰、碳酸鈉、苛性鈉等。氫氧化物沉淀法采用的沉淀劑原料來(lái)源廣，價(jià)格較低，因而在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用廣。第五十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三2、硫化物沉淀法很多金屬硫化物的溶度積都很小，因此常用硫化物去除廢水中的重金屬離子。溶度積越小的物質(zhì)，越易形成硫化物沉淀析出，主要金屬硫化物的順序如下：

Hg2+>Ag+>As+>Cu2+>Pb2+>Cd2+>Zn2+>Fe2+第五十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三3、碳酸鹽沉淀法碳酸鹽沉淀法時(shí)向廢水中投加某種沉淀劑，使其與金屬離子生成碳酸鹽沉淀。

第五十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三4、鉻酸鹽沉淀法鉻酸鹽沉淀法僅用于去除廢水中的六價(jià)鉻，使用的沉淀劑有BaCl2、BaCO3、BaS等，因此也稱為鋇鹽法除鉻。BaCO3+H2CrO4=BaCrO4↓+CO2+H2O2BaCO3+K2Cr2O7=2BaCrO4↓+K2CO3+CO2鉻酸鹽沉淀法除鉻的原理第五十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三5、鹵化物沉淀法a、鈣鹽沉淀法脫氟b、氯化物沉淀法除銀第六十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三a、鈣鹽沉淀法脫氟含氟廢水的處理方法有離子交換法、電凝聚法、鈣鹽沉淀法等。其中，鈣鹽沉淀法可用于去除雜質(zhì)多、含氟濃度高的廢水。如廢水中還含有Mg2+等金屬離子，可先加石灰調(diào)pH值至9～11，此時(shí)廢水中同時(shí)生成氟化鈣和氫氧化鎂等沉淀物，由于氫氧化鎂兼具吸附和沉淀雙重功能，可使廢水中的含氟濃度降至8mg/L以下。第六十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三b、氯化物沉淀法除銀氯化物沉淀法通常用于去除鍍銀和照相工藝中產(chǎn)生的含銀廢水。采用氯化物除銀，應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：（1）當(dāng)廢水中的銀含量很高時(shí)，例如氰化鍍銀銀槽中含銀濃度高達(dá)13~45g/L，那么先用電解法回收廢水中的銀，并將銀濃度降至100～500mg/L，然后再用氯化物沉淀法，使銀濃度降至幾mg/L。（2）沉淀劑的投加量不能太多，以免沉淀的氯化銀又與氯離子產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)，使部分固體氯化銀又重新溶解。（3）當(dāng)處理電鍍含銀廢水時(shí)，一般先采用氯化法氧化氰，反應(yīng)過(guò)程中釋放出來(lái)的氯離子再與銀離子發(fā)生沉淀反應(yīng)。第六十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三6、鐵氧體沉淀法鐵氧體是一類(lèi)具有一定晶體結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，是一種重要的磁性介質(zhì)。其化學(xué)組成主要是由二價(jià)金屬氧化物與三家金屬氧化物構(gòu)成。鐵氧體沉淀法就是采用適宜的處理工藝，是廢水中的各種金屬離子形成不溶性的鐵氧體晶粒沉淀析出，從而達(dá)到去除廢水中金屬離子的方法。第六十三頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三第四節(jié)氧化還原法第六十四頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三一、加氯氧化CN-電鍍廢水往往含有CN-,可加氯氧化為N2和CO2。重點(diǎn)掌握第六十五頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三一階段反應(yīng)，pH值越高，反應(yīng)速度越快，pH值小于8.5則有放出劇毒物CNCl的危險(xiǎn)。

CNO—在低pH條件下易水解生成NH3，且有重新溢出CNCl的危險(xiǎn)。第六十六頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三（3）臭氧氧化法在水處理中的應(yīng)用

水經(jīng)臭氧處理，可達(dá)到降低COD、殺菌、增加溶解氧、脫色除臭、降低濁度幾個(gè)目的。臭氧的消毒能力比氯更強(qiáng)。對(duì)脊髓灰質(zhì)炎病毒，用氯消毒，保持0.5～1mg/L余氯量，需1.5～2h,而達(dá)到同樣效果，用臭氧消毒，保持0.045～0.45mg/L剩余O3，只需2min。若初始O3超過(guò)1mg/L,經(jīng)1min接觸病毒去除率可達(dá)到99.99％。第六十七頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三臭氧法處理煉油廢水效果：某煉油廠利用O3處理重油裂解廢水，廢水含酚4～5mg/L，CN-4～6mg/L,S2-4～5mg/L，油15～30mg/L，COD400～500mg/L，pH11，水溫45℃。投加O3280mg/L，接觸12min，處理出水含酚0.005mg/L，CN-0.1～0.2mg/L，S2-0.3～0.4mg/L，COD90～120mg/L，油2～3mg/L。第六十八頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三臭氧法特點(diǎn)：將混凝或活性污泥法與臭氧化聯(lián)合，可以有效地去除色度和難降解的有機(jī)物。紫外線照射可以激活O3分子和污染物分子，加快反應(yīng)速度，增強(qiáng)氧化能力，降低臭氧消耗量。目前臭氧氧化法存在的缺點(diǎn)是電耗大，成本高。第六十九頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三二、高級(jí)氧化技術(shù)一般地，將涉及到羥基自由基（·OH）的氧化過(guò)程稱為高級(jí)氧化流程；廣義地，也包括一些反應(yīng)機(jī)理不確定但羥基自由基可能起重要作用的新型氧化過(guò)程。第七十頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三基于過(guò)氧化氫的催化氧化：

H2O2/UV，H2O2/O3/UV，F(xiàn)enton試劑法（H2O2/Fe2+）催化臭氧氧化：UV或固體催化劑的聯(lián)合使用。高鐵酸鹽氧化：KFeO4、NaFeO4光催化氧化法超臨界水氧化技術(shù)高級(jí)氧化工藝第七十一頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三光催化氧化法當(dāng)能量等于或大于禁帶的光照射半導(dǎo)體時(shí)，價(jià)帶上的電子被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴，形成具有強(qiáng)活性的電子——空穴對(duì)，其中光電子可以還原電子受體，而空穴則可奪取催化劑表面吸附的H2O,OH-、有機(jī)物等的電子，最終都有可能生成氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基OH光催化反應(yīng)機(jī)理第七十二頁(yè)，共七十七頁(yè)，編輯于2023年，星期三1、化學(xué)還原法處理含鉻廢水電鍍、冶煉、制革、化工等工業(yè)廢水中常含有劇毒的Cr6+,以CrO42-或Cr2O72-形式存在。在酸性條件下（pH<4.2），只有Cr2O72-存在，在堿性條件下（pH>7.6），只有CrO42-存在。利用還原劑把Cr6+還原成毒性較低的Cr3+,是最早采用的一種治理方法。采用的還原劑有SO2、H2SO3、Na2SO3

、NaHSO3、FeSO4等。三、化學(xué)