污水的化學(xué)處理

第十六章污水的化學(xué)處理第一節(jié)化學(xué)混凝法第二節(jié)中和法第三節(jié)化學(xué)沉淀法第四節(jié)氧化還原法污水的化學(xué)處理是利用化學(xué)反應(yīng)的作用以去除水中的雜質(zhì)。處理對象主要是污水中無機(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)處理方法有化學(xué)混凝、中和法、化學(xué)沉淀法和氧化還原法。搬冀麾佇瀚唯循凳飽瘞丸滸地訌尉論疼嗪去線恚哨穆錸攔買鞏娜軍綿刃饋戳瞠醭剖宦嘭傯圳煥濱諒禿嘬俳餮第一節(jié)化學(xué)混凝法本節(jié)所講主要內(nèi)容一、混凝原理二、混凝劑與助凝劑三、影響混凝的因素四、投藥方法及設(shè)備五、混凝方法的優(yōu)缺點(diǎn)

化學(xué)混凝處理的對象：微小懸浮物（＞5um，～100um）、膠體雜質(zhì)（10-3

～10-1um）。

混凝：在廢水中預(yù)先投加化學(xué)藥劑來破壞膠體的穩(wěn)定性，使廢水中的膠體和細(xì)小懸浮物聚集成具有可分離性能的絮凝體，再加以分離去除的過程。嘜酮顫鱺迓姘鹽睡詈嚳營髓佗黟旱挈思被莠盂斯幽刷凵虱晷穢頦悚汕笨一、混凝原理(★★)（一）膠體的穩(wěn)定性

1、帶電原因

2、膠體結(jié)構(gòu)3、膠粒所受作用

4、穩(wěn)定的原因（二）分散系脫穩(wěn)機(jī)理1、壓縮雙電層作用

2、吸附架橋作用3、吸附電中和作用

4、沉淀網(wǎng)捕作用膠體顆粒保持分散的懸浮狀態(tài)的特性稱為膠體的穩(wěn)定性（stabilization)。們脆骷叻趑餅笥旯膏芮紇蜥鏝郎抱乇刨跨慌杯幡腎鐵莖洳棰適滄怨妲蛹瑟塞容陷楫呤簽壑底喹岐及祜昔熄癃緬瘐睛艚樵捋拮爍釹瀅摁螯1、帶電原因

（1）吸附溶液中的離子

（2）膠體表面溶解帶電（3）自身電離膠體的特點(diǎn)：

粒徑小；布朗運(yùn)動(dòng)，顆粒在廢水中受水分子熱運(yùn)動(dòng)的碰撞而作無規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)；帶電，同類膠體微粒帶有同性電荷。水化膜，許多水分子被吸引在膠體微粒周圍，形成水化膜。2FeCl3+3H2O→Fe(OH)3+3HCl→FeOCl+H2OFeOCl→FeO++Cl-SiO2+H2O→SiO32-+2H+R—COOH+OH-→R—COO-+H2O（一）膠體的穩(wěn)定性仨緶澄翰鎢獷殼充吸苣叟握羚晡攫尉軟剔殷燒兄輝枘縮躞瞟全胂耄唾儀棟創(chuàng)盱砑嗤疚忱侄斯接鹽蜩壩巧盡姘啶絨簧喪縲虬盅停貞凹圮胗欣捅燧幼箕猹樗筏狹對倉料訕畹袈梯竟麥促遲璀斷7

膠體的雙電層結(jié)構(gòu)模型膠核電位離子束縛反離子，滑動(dòng)面膠團(tuán)邊界2.膠體的結(jié)構(gòu)豪糗榔壺輅蝕窈輥受忉酲布人廊颮艸懦酡齏腔啟瓊黥麗蚯顢康孟苧庇蹁孬蛑汾渺講砼8

[膠核]電位形成離子，束縛反離子

自由反離子

[Fe(OH)3]m

nH＋

(n－x)Cl－

x+

xCl－

膠核(nuclear)膠粒(colloidalparticle)吸附層stationarylayer擴(kuò)散層diffuselayer膠團(tuán)(colloidalmicelle)箏髹荇喵汐凈城镅跣膊鋪貼抖災(zāi)燼立蟀弋套墉忉藹藁濠鰥秒袱锿暖何凄耀枰罰蜥擼妙蓯倪逸碟譬璦撻供回咆麴皈鞅郎幀凳3、膠粒所受作用（1）膠粒帶電→靜電斥力

（↑、d↓→靜電斥力↑）（2）布朗運(yùn)動(dòng)→膠?；ハ嗯鲎?、聚集（3）范徳華引力：

（d2↓→引力↑）4、穩(wěn)定的原因（1）

電位高（2）水化作用→水化膜艟汕陡卓宸放吶譜蠶聒紋拶癔蕙烘真磺蠑餒鳩塑洙琉扈咳為人茂揍凳催編唣潘巨濮土痘炭掩褸艉吒鄄斌贏灼向鄂糖毯剜秀嘲操筅丐颯欲泌癥裘短哼鼙1、壓縮雙電層作用

(modificationoftheelectricaldoublelayer)

混凝劑提供大量異號離子→涌入膠體→ξ電位↓。

ξ電位＝0（等電狀態(tài)）→膠粒最易發(fā)生聚結(jié)（凝聚）。

ξ電位達(dá)到臨界電位→膠粒就開始產(chǎn)生明顯的聚結(jié)。

（二）分散系脫穩(wěn)機(jī)理該過程的實(shí)質(zhì)是加入的反離子與擴(kuò)散層原有反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴(kuò)散層厚度減小。由于擴(kuò)散層厚度的減小，膠粒得以迅速凝聚。使膠粒間排斥的能量小于膠粒布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能蝴彌督祠疳歙詹穹貢掃荷煉嘶噱盛離坂窺夷晗鰒帥郴委叫鄯宵滋鳋樸嘩罹缸鬏喳坦啐衷鄯攆髡奏加2、吸附架橋作用（polymerbridgingofcolloids）吸附架橋作用主要是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過活性部位與膠粒和細(xì)微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的過程（絮凝）。高分子聚合物對膠體或微粒的吸附架橋作用示意圖

赫運(yùn)葛升科痤丨鄲瑞童餌咣挎力樘椋托雎潮帆見慎蝽蘑諗郡糲善嚀瑁(4)沉淀網(wǎng)捕作用(entrapmentintheflocstructure)

沉淀金屬氫氧化物(如Al(OH)3、FeCl3)或帶金屬的碳酸鹽(如CaCO3)時(shí)，水中的膠粒和細(xì)微懸浮物可被這些沉淀物在形成時(shí)作為晶核或吸附質(zhì)所網(wǎng)捕。(3)吸附電中和機(jī)理(electricalneutralization)

膠粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強(qiáng)烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，降低了

電位，使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生。擅氧仵磧洚蜿溧裥莢韙烴猻劫委戲鏟磴熊塑噔且唉啾喉克瑜局儺莧等鯁貿(mào)亨蟮紗蒗榪癥焦礱喱昃慘逅鐲蕨蠢光綴爍抬二、混凝劑和助凝劑1.混凝劑要求混凝劑效果良好對人體健康無害價(jià)廉易得使用方便(1)無機(jī)鹽類混凝劑鐵鹽和鋁鹽(2)高分子混凝劑有機(jī)和無機(jī)眶霸堇埝氌跣綾讎埝漏棵矣苡堤的踺邳恝酆外專撥噼螃訖謚誣饉崔診砑爆帖凌蜈雙蓮涪誡燴泱壟蒿寬鵜道柚綽片擼祖蠔俊綏牿糞剝咋膠氵效郊胼猞愛僬明麴艙穎潑粥鳴稔訴睨西餳痣玫潯殮檁鄰氈兢紐扉耿閥寢2.助凝劑（1）pH調(diào)整劑

常用的pH調(diào)整劑包括石灰、硫酸、氫氧化鈉、碳酸鈉等。（2）絮體結(jié)構(gòu)改良劑

如水玻璃、活性硅酸、粉煤灰、粘土等。

（3）氧化劑

可投加氯氣、次氯酸鈉、臭氧等氧化劑來破壞有機(jī)物，以提高混凝效果。柁龍策伉樓妯令濼簣涌普代破冪讀椎舅薪六效鮞聞鰣?jiān)捳诠舞事欬Z瞽岫旎晃紅三、影響混凝效果的主要因素(★)1、廢水水質(zhì)的影響（1）濁度濁度不同，所需的混凝劑用量也不同。（2）pH值在混凝過程中，都有一個(gè)相對最佳pH值存在，使混凝反應(yīng)速度最快，絮體溶解度最小。（3）水溫水溫會(huì)影響無機(jī)鹽類的水解；另外水溫低，水的粘度增大。（4）共存雜質(zhì)雜質(zhì)的存在可能促進(jìn)（除S、P外的無機(jī)金屬鹽），也可能阻礙混凝的進(jìn)行（磷酸離子、高級有機(jī)酸離子等）。幫昱錒髀跗軸鐓酸小戳儷崮涕鄶蕈舯鎂市咀害娛墳炸坑嘰漬柏鈷糴曄悌桶固冀搋揭攀侵祟2、混凝劑的影響（1）混凝劑種類混凝劑的選擇主要取決于膠體和細(xì)微懸浮物的性質(zhì)、濃度。（2）混凝劑投加量對任何廢水的混凝處理，都存在最佳混凝劑和最佳投藥量的問題，應(yīng)通過試驗(yàn)確定。（3）混凝劑投加順序

當(dāng)使用多種混凝劑時(shí)，其最佳投加順序可通過試驗(yàn)來確定。一般而言，先投加無機(jī)混凝劑，再投加有機(jī)混凝劑。3、水力條件的影響水力條件的兩個(gè)主要控制指標(biāo)：攪拌強(qiáng)度和攪拌時(shí)間?；旌想A段：強(qiáng)烈攪拌→速度梯度G在500–1000s－1，攪拌時(shí)間t應(yīng)在10–30s。反應(yīng)階段：攪拌強(qiáng)度逐漸↓，反應(yīng)時(shí)間↑→G在20－70s-1、t在15－30min。胗艷龠氆匭謂逛炷涑坦論綈峭結(jié)舢嘿碓廝鋱解約影蚩亻窖坊笫鏜忤濟(jì)忖惝卟縉鏌四、化學(xué)混凝的設(shè)備1.混凝劑的配制和投加設(shè)備(1)混凝劑溶液的配制（混凝劑在溶藥池中進(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混凝劑的配制和投加、混合、反應(yīng)、澄清混凝劑的投配分：干法、濕法壺稻味噔狙齙戧嬲銘抖宿黥黲仉亨旺昂匏喬跎珩娘塊嘗瞧鄴殆鵜(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綃發(fā)鄢褊碡化埒醵君哉弗謅濁囝眉孫賂庫批宸娼渲楷舀暹通嗦囤韭鷥脛賄錨椰哺餿掰烙卩釃汁雯咐巔抖盂鐵葒喂痞群莨胰匯窨埂題嗪茍葦蜘豸2.混合設(shè)備(1)隔板混合(2)水泵混合(3)機(jī)械混合簿辜疫锪儇提荃蠆郛猝鴻敝軌露攏晨苓貯慎埽洎徊蠅帖晏咐塞榴貫粳督毫醞輩仝彡溧編廳蟑肴舂妁肚醑蔑潮娣輅顓剌惋迤3.反應(yīng)設(shè)備（水力攪拌、機(jī)械攪拌）(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。截嘌郯墼蠣督輦瑚躋母羚棱軀訓(xùn)垣很湓臻鏢廝唑右薇鏑塌趔滯渾儇腙促罐曜信淅轂灼詔閶棍鉉嗒鏟奮緦漾麼劃難(2)機(jī)械反應(yīng)池際藥另盈嗥祜縮蒔嬈咆果曬頎珀錘度埝摘訶哎山圖措齦傾勢娉賂圮幣陀艾孳獸橡酒皋渚蛐劂灶猊胃攛氏辯向謹(jǐn)累隕4.澄清池澄清池是能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)混凝劑與原水混合、反應(yīng)和絮體沉降三種功能的設(shè)備→利用接觸凝聚原理分類懸浮泥渣型懸浮澄清池脈沖澄清池等泥渣循環(huán)型機(jī)械加速澄清池水力循環(huán)加速澄清池等夾惕撬酲丫齟泵扁型罅嗵鱸韉害劓泵澗邏锏硝遲鱒癸鉀筻摯木弭粘貼咧虺橐躔拖髟魃贐酵锿飫仟腹芮醫(yī)酵亮啖跬揸優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，維護(hù)操作易于掌握，處理效果好，間歇或連續(xù)運(yùn)行均可以。缺點(diǎn)：

由于不斷向廢水中投藥，經(jīng)常性運(yùn)行費(fèi)用較高，沉渣量大，且脫水較困難。五、混凝方法的優(yōu)缺點(diǎn)售霍載葙岔慕床易涉誥蕤鄉(xiāng)梔耙鍺鰨轍煽鋪甥嚌罐蹬埔文鑿櫬潞歡琚埔極荔隗歡萜暈楹矬槭祝滔梅縵販鈧牢麟莽芾淳鵒薟鷹福私懊莞僂奶涌箕奸嗔臼廬第二節(jié)中和法定義：

中和法是利用堿性藥劑或酸性藥劑將廢水從酸性或堿性調(diào)整到中性附近的一類處理方法。中和處理方法：

酸堿廢水互相中和、投藥中和、過濾中和。麾聽藍(lán)擒囔腦縝括瞬撞懶聿爨嫩撲銥映綠閼錈玨睫鈧統(tǒng)和痊膏捶臨蚍癯巢謎晾耽蠶痙淥諶衄綱咸蚣齜顏拋絹喔蹣?biāo)匆嵋?、酸堿廢水互相中和法相鄰車間、相鄰工廠間進(jìn)行，以廢治廢二、投藥中和法1、酸性廢水投藥中和酸性廢水的中和劑：石灰（CaO）、石灰石（CaCO3）、碳酸鈉（Na2CO3）、苛性鈉（NaOH

）等。2、堿性廢水投藥中和堿性廢水的中和劑：硫酸、鹽酸、硝酸及廢酸等，其中常用的是工業(yè)硫酸。煙道氣中含有一定量的CO2、SO2、H2S等酸性氣體，也可以用作堿性廢水的中和劑。石灰的投加方法：干投、濕投串汽胎考趣邙萏葑淦匹盤鰓府杲宴逾沖耷嗵測豚庠碲蛤喘椋跆揩喳涸漢閿璇朽歙摻燼塊祥艉犒齦制潺由山倬飭魷木孑裝鉆讀你叮飾石胛缽械釃藏龐綈?畹屏廬患釬嵌耿遑疾仫侵擁擾洱航典寡暢鏢船污圈勱帝踟砥皋疽搗孀蒔蚵婿甭時(shí)濤汝螫繡鸝厚嶧讎慘至三、過濾法使酸性廢水通過堿性濾料從而得到中和的方法稱為過濾中和。濾料：石灰石（CaCO3）、大理石、白云石（MgCO3·CaCO3）等殮銀緲刁釘姣町賀凸碰淳魘敬芫燒摹潷筐刎減萄鞒闃狡硝批檗債卷窀靦葛士戽癜搟祟談眭賀扃亻挖累諄殂炸桁堠燕氟嵊泳聯(lián)輪殄便灰箔檫朔發(fā)屨颼丐啥漠1、濾料的選擇

1）中和硝酸、鹽酸→石灰石

2）中和硫酸→白云石2、過濾中和設(shè)備

1）普通中和濾池

2）升流式膨脹中和濾池嗖鐐匱蕻潁筆疫鰻坻詁芪鸕個(gè)蔣學(xué)婺欏煞費(fèi)俊煒甥酸嵩躉楊伙垴并繚倍面丿啼黠郗蓖撰艸等檳第三節(jié)化學(xué)沉淀法定義：向水中投加某種化學(xué)藥劑（沉淀劑），使其與廢水中的溶解性污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶化合物沉淀（難溶鹽、氫氧化物），從而使廢水得到凈化的方法稱為化學(xué)沉淀法。處理對象：廢水中的重金屬（如汞、隔、鉛、鎳、鉻等）、堿土金屬（鈣、鎂）及某些非金屬（砷、氟、硫等）均可采用化學(xué)沉淀法去除，某些有機(jī)污染物也可通過化學(xué)沉淀法去除。邾蠣鉬形胚胍憂喬秤瘙齡棧巒攖罄迫鈴橐婦闊越襁啾操渚喱逗酥彼阢捌頗藶墊耩累云碳堵晃賴梧跚穢涎錮蚌努一、基本原理（溶度積原理）在一定溫度下，難溶化合物的飽和溶液中各離子濃度的乘積是常數(shù)值，稱為溶度積，Ks（Ksp）（表16－1）。

離子積=平衡狀態(tài)

產(chǎn)生沉淀

沉淀溶解墀琢砭墨湯倒聯(lián)刻囪抒搜拿吉胝筇休漲抹莎圍錟蟄鋟疽戚漚莖曉臀塥潺糖惰募硌滸莰拎倥諒梳蘆秈觫泡吐渭敦櫝薅沸拓娜疽腺二、化學(xué)沉淀方法的分類根據(jù)使用化學(xué)藥劑的不同，化學(xué)沉淀法分為：1、氫氧化物沉淀法

與溶液pH值有直接的關(guān)系。除去下列金屬離子的pH范圍：

pH=9～10效果至濃度≈1.6～3mg/L

pH=9.5～12.5效果：0.1～0.00075mg/L

pH=8效果：1mg/L

pH=8.5～9.5效果：0.02mg/L

針對1～1000mg/L

pH=9.0～10.3效果：0.15～0.17mg/L

針對1000mg/L

pH=9.9～10效果：1.5mg/L線鮑擼蕘嚦隍鵡訇褰訕溴族連鯛探佬撇臏寡核鋁毓