《廢水化學(xué)處理》課件

廢水化學(xué)處理化學(xué)處理是廢水處理的重要環(huán)節(jié)，通過化學(xué)反應(yīng)去除污染物。化學(xué)處理方法包括：氧化還原反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、吸附反應(yīng)等。課程目標了解廢水化學(xué)處理的基本概念包括廢水處理的必要性、廢水處理的類型和方法、廢水處理標準。掌握常見廢水處理方法學(xué)習(xí)中和處理、氧化還原處理、絮凝沉淀處理、吸附處理、膜分離處理等技術(shù)的原理和應(yīng)用。廢水基本知識1廢水定義是指在生產(chǎn)、生活中排放的含有污染物的液體。包括工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)廢水等。2廢水來源工業(yè)生產(chǎn)、生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉、城市排水等活動都會產(chǎn)生廢水。3廢水危害污染水體、危害生態(tài)環(huán)境、影響人體健康，因此需要對其進行處理。4廢水處理指將廢水中的污染物去除或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的過程，以達到排放標準。廢水中污染物成分工業(yè)廢水工業(yè)廢水含有各種化學(xué)物質(zhì)，例如重金屬、有機溶劑和酸堿，這些物質(zhì)會污染水體，影響水質(zhì)。生活污水生活污水主要來自家庭、商業(yè)和機構(gòu)，含有有機物、病原體和營養(yǎng)物質(zhì)，會造成水體富營養(yǎng)化。農(nóng)業(yè)廢水農(nóng)業(yè)廢水主要來自農(nóng)田排水和畜禽養(yǎng)殖，含有農(nóng)藥、化肥殘留物和病原體，會污染土壤和地下水。醫(yī)療廢水醫(yī)療廢水來自醫(yī)院和診所，含有病原體、藥物殘留物和化學(xué)物質(zhì)，具有潛在的傳染性，需要特殊處理。廢水處理技術(shù)概述物理處理主要去除懸浮固體、油類、懸浮物等物質(zhì)?；瘜W(xué)處理主要針對水中的溶解性物質(zhì)，例如重金屬、有機污染物等。生物處理主要利用微生物分解有機污染物，達到凈化水質(zhì)的目的。其他處理例如膜分離、電化學(xué)處理、吸附等，可以針對不同污染物進行針對性處理。中和處理中和處理是廢水處理中常用的方法之一，用于調(diào)節(jié)廢水的pH值，使之符合排放標準。中和處理的原理和步驟1酸堿中和廢水中的酸性或堿性物質(zhì)與中和劑反應(yīng)2pH值調(diào)整通過中和反應(yīng)使廢水pH值達到中性3沉淀物生成中和反應(yīng)生成沉淀物，需進行固液分離中和處理是通過添加酸堿中和劑，使廢水中酸性或堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，達到調(diào)節(jié)pH值的目的。中和處理的步驟包括：廢水預(yù)處理、中和劑添加、攪拌反應(yīng)、pH值檢測、沉淀物分離等。中和處理的pH控制pH控制的重要性pH值是衡量溶液酸堿性的指標，對廢水處理效果至關(guān)重要。例如，某些反應(yīng)只能在特定pH范圍內(nèi)進行，而pH值的改變可能會導(dǎo)致沉淀物的形成或分解。pH控制方法添加酸或堿調(diào)整廢水流量使用緩沖溶液pH控制設(shè)備pH計用于實時監(jiān)測廢水的pH值。自動控制系統(tǒng)可以根據(jù)pH值的變化自動添加酸或堿，以維持所需的pH范圍。中和處理實例中和處理是廢水化學(xué)處理的重要步驟之一，其目的是將酸性或堿性廢水調(diào)節(jié)至中性。常見的工業(yè)廢水中，例如電鍍廢水、酸洗廢水、化工廢水等都含有較高的酸性或堿性物質(zhì)。中和處理可以有效降低廢水中的酸堿度，避免對環(huán)境造成污染。中和處理通常采用加酸或加堿的方式來調(diào)節(jié)廢水的pH值。選擇合適的酸堿物質(zhì)以及控制加藥量，可以確保中和過程順利進行，并達到預(yù)期效果。例如，電鍍廢水中含有大量的重金屬離子，這些離子在酸性條件下容易溶解，造成環(huán)境污染。通過中和處理，將電鍍廢水調(diào)節(jié)至中性，可以有效降低重金屬離子的溶解度，使其更容易沉淀去除。氧化還原處理氧化還原處理是廢水處理中常用的技術(shù)之一，利用氧化還原反應(yīng)去除廢水中的污染物。該方法通過添加氧化劑或還原劑，改變污染物的化學(xué)性質(zhì)，使其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或易于分離的物質(zhì)。氧化還原反應(yīng)原理電子轉(zhuǎn)移氧化還原反應(yīng)本質(zhì)上是電子轉(zhuǎn)移過程。氧化是指物質(zhì)失去電子，化合價升高。還原是指物質(zhì)得到電子，化合價降低。氧化劑和還原劑氧化劑是指能得到電子的物質(zhì)，它本身被還原。還原劑是指能失去電子的物質(zhì)，它本身被氧化。常見氧化還原劑氧化劑常用的氧化劑包括氯氣、臭氧、高錳酸鉀等。這些物質(zhì)可以將廢水中的還原性物質(zhì)氧化為無害物質(zhì)。還原劑常見的還原劑包括亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、鐵鹽等。這些物質(zhì)可以將廢水中的氧化性物質(zhì)還原為無害物質(zhì)。氧化還原處理應(yīng)用氧化還原處理在廢水處理中應(yīng)用廣泛，尤其是在去除重金屬、氰化物和有機污染物方面。例如，電化學(xué)氧化法可用于處理含酚廢水，臭氧氧化法可用于處理含氰化物廢水，化學(xué)還原法可用于處理含六價鉻廢水。絮凝沉淀處理絮凝沉淀處理是一種常用的廢水處理方法。通過添加絮凝劑，使水中細小懸浮顆粒凝聚成較大顆粒，然后通過沉淀或過濾去除。絮凝劑的種類高分子絮凝劑合成有機高分子聚合物，如聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯等，具有較強的吸附橋聯(lián)作用。無機絮凝劑金屬鹽類，如硫酸鋁、氯化鐵等，通過水解生成多價金屬離子，促進水體中膠體物質(zhì)凝聚。天然絮凝劑從動植物中提取的物質(zhì)，如明礬、淀粉等，具有良好的絮凝效果和安全性。絮凝沉淀機理吸附架橋絮凝劑加入水中后，其分子會吸附在懸浮顆粒的表面上，形成“架橋”結(jié)構(gòu)，將多個顆粒連接在一起。卷繞纏結(jié)絮凝劑分子間相互作用，通過卷繞纏結(jié)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將懸浮顆粒包裹起來，使之沉降。壓縮沉降絮凝體在重力作用下，逐漸沉降到水底，形成沉淀物，從而使水體得到凈化。電荷中和絮凝劑帶相反電荷，可以中和懸浮顆粒的表面電荷，減少顆粒之間的排斥力，促進顆粒相互碰撞和結(jié)合。影響絮凝性的因素水質(zhì)的影響水質(zhì)參數(shù)，如pH值、溫度、濁度、懸浮物濃度，都會影響絮凝效果。絮凝劑濃度絮凝劑濃度過低，絮凝效果不佳；過高，則可能導(dǎo)致絮體過大，沉降速度慢。攪拌速度攪拌速度過快，會破壞絮體形成；過慢，則絮體無法充分接觸。反應(yīng)時間絮凝反應(yīng)需要一定時間，才能使絮體充分形成，沉降速度更快。絮凝沉淀實例絮凝沉淀是廢水處理中常用的技術(shù)，可以有效去除水中懸浮物和膠體物質(zhì)。例如，城市污水處理廠中通常使用絮凝沉淀來去除污水中懸浮的固體顆粒和膠體有機物，從而提高出水水質(zhì)。工業(yè)廢水處理中，絮凝沉淀也廣泛應(yīng)用于去除重金屬離子、染料、油脂等污染物。離子交換處理離子交換處理是一種常見的廢水處理方法，利用離子交換樹脂去除廢水中的污染物。該方法適用于去除重金屬離子、酸、堿和其他溶解性鹽類，在工業(yè)廢水處理中發(fā)揮重要作用。離子交換樹脂的種類1陽離子交換樹脂能夠交換溶液中的陽離子，通常含有磺酸基或羧酸基。2陰離子交換樹脂能夠交換溶液中的陰離子，通常含有季銨基或胺基。3弱酸性陽離子交換樹脂在酸性條件下交換性能較差，但對重金屬離子具有較高的選擇性。4弱堿性陰離子交換樹脂在堿性條件下交換性能較差，但對有機酸和酚類物質(zhì)具有較高的選擇性。離子交換反應(yīng)原理11.交換吸附離子交換樹脂中的可交換離子與廢水中的目標離子發(fā)生交換吸附，從而去除目標離子。22.電荷平衡為了保持電荷平衡，樹脂上的可交換離子與廢水中的離子進行交換，以維持電荷平衡。33.可逆性離子交換反應(yīng)是一種可逆反應(yīng)，可以通過改變?nèi)芤旱臐舛然騪H值來改變交換方向。44.選擇性離子交換樹脂對不同離子具有選擇性，優(yōu)先吸附某些離子。離子交換處理工藝1選擇合適的樹脂根據(jù)廢水成分選擇合適的樹脂類型2預(yù)處理去除懸浮物和膠體，保護樹脂3離子交換使廢水中的污染物與樹脂交換4再生使用化學(xué)試劑恢復(fù)樹脂交換能力5后處理處理再生液和排放離子交換工藝是一個重要的廢水處理方法。它利用樹脂的離子交換能力，去除廢水中的污染物，并使廢水得到凈化。處理過程中，需要注意選擇合適的樹脂，做好預(yù)處理，進行有效的再生，并妥善處理再生液和排放。吸附處理吸附處理是一種重要的廢水處理方法，利用吸附劑去除廢水中的污染物。吸附劑具有獨特的表面性質(zhì)，可以與污染物發(fā)生物理或化學(xué)作用，將其從廢水中去除。吸附劑的種類活性炭活性炭是廢水處理中常用的吸附劑之一，具有多孔結(jié)構(gòu)和巨大的表面積，可以有效去除有機污染物、重金屬離子、鹵代烴等。沸石沸石是一種天然或合成鋁硅酸鹽礦物，具有離子交換能力，可以有效去除重金屬離子、氨氮等。離子交換樹脂離子交換樹脂是人工合成的聚合物，具有離子交換功能，可以有效去除水中的硬度離子、重金屬離子等。生物炭生物炭是由生物質(zhì)材料在缺氧條件下熱解產(chǎn)生的碳基材料，具有良好的吸附性能，可以有效去除有機污染物、重金屬離子等。吸附機理和影響因素吸附機理吸附過程是由吸附劑表面和污染物分子之間相互作用力驅(qū)動的。常見的吸附機理包括范德華力、靜電相互作用和化學(xué)鍵合。影響因素吸附劑的性質(zhì)、污染物的濃度、溫度、pH值等因素都會影響吸附效率。例如，吸附劑的表面積越大，吸附能力越強；溫度越高，吸附能力越弱。吸附等溫線吸附等溫線描述了在特定溫度下，吸附劑對污染物的吸附量與溶液中污染物濃度之間的關(guān)系。常見的吸附等溫線模型包括朗繆爾模型和弗蘭克-哈珀斯模型。吸附處理工藝1吸附劑選擇根據(jù)廢水成分選擇合適的吸附劑，例如活性炭、沸石等。2吸附過程將廢水與吸附劑充分接觸，使污染物吸附在吸附劑表面。3再生處理對飽和的吸附劑進行再生，恢復(fù)其吸附性能，例如用溶劑洗脫。膜分離處理膜分離技術(shù)是一種利用半透膜將廢水中的污染物與水進行分離的技術(shù)。它具有節(jié)能環(huán)保、高效穩(wěn)定等優(yōu)點，在廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。膜分離技術(shù)概述反滲透膜通過膜的壓力梯度，將水和溶質(zhì)分離，有效去除水中鹽類和有機物，適用于高濃度廢水處理。超濾膜利用膜的篩分作用，截留水中的大分子有機物、膠體、細菌等，可用于污水的預(yù)處理，提高后續(xù)處理效率。納濾膜膜孔徑介于超濾和反滲透之間，可去除水中的鹽類、有機物、重金屬等，應(yīng)用于廢水深度處理和回用。微濾膜截留水中的懸浮顆粒、細菌、微生物等，適用于污水的預(yù)處理，降低懸浮物濃度，保護后續(xù)設(shè)備。膜分離工藝流程1進水含有污染物的廢水2預(yù)處理去除大顆粒和懸浮物3膜分離利用膜的特性分離污染物4濃縮液富含污染物的濃縮液5滲透液凈化后的水膜分離工藝流程包括進水預(yù)處理、膜分離和后處理三個主要步驟。首先，對廢水進行預(yù)處理，去除大顆粒和懸浮物。然后，通過膜分離裝置，利用膜的特性將污染物與水進行分離。最后，對分離后的滲透液進行進一步處理，獲得凈化后的