《污水的化學(xué)處理》課件

污水的化學(xué)處理污水處理是保護(hù)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)，化學(xué)處理方法在其中扮演著關(guān)鍵角色。uj課程目標(biāo)了解污水處理的基本原理掌握污水處理的基本流程和方法。熟悉污水處理的化學(xué)方法學(xué)習(xí)化學(xué)處理的原理和常見(jiàn)工藝。了解各種化學(xué)處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)掌握不同工藝的適用條件和操作要點(diǎn)。培養(yǎng)污水處理的實(shí)踐能力通過(guò)案例分析和實(shí)驗(yàn)操作，提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力。污水的基本特征成分復(fù)雜污水包含多種有機(jī)物、無(wú)機(jī)物，甚至病原體，成分復(fù)雜且變化多樣。水質(zhì)不穩(wěn)定污水的水質(zhì)指標(biāo)隨排放源、季節(jié)、時(shí)間等因素變化很大，難以預(yù)測(cè)。水量波動(dòng)污水的排放量受生活習(xí)慣、生產(chǎn)活動(dòng)等影響，存在顯著的周期性變化。溫度變化污水的溫度受季節(jié)、環(huán)境等因素影響，存在較大波動(dòng)。污水中的常見(jiàn)污染物有機(jī)污染物有機(jī)污染物是指含有碳元素的化合物，如蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等。這些物質(zhì)會(huì)消耗水中的溶解氧，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。無(wú)機(jī)污染物無(wú)機(jī)污染物是指不含碳元素的化合物，如重金屬、酸、堿、鹽等。這些物質(zhì)會(huì)對(duì)水生生物造成毒害，甚至引起人體疾病。病原體病原體包括細(xì)菌、病毒、寄生蟲(chóng)等，它們會(huì)引起各種疾病。病原體可以通過(guò)糞便、尿液等進(jìn)入水體，造成水體污染。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括氮、磷等，它們會(huì)促進(jìn)水體中藻類過(guò)度繁殖，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。污水處理的基本原理1去除污染物污水處理的目標(biāo)是將污水中的污染物去除，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)環(huán)境。2物理處理物理處理方法主要包括格柵、沉砂池和沉淀池等，通過(guò)物理方法去除污水中的固體物質(zhì)。3化學(xué)處理化學(xué)處理方法主要包括中和沉淀、絮凝沉淀、吸附、氧化還原等，利用化學(xué)反應(yīng)去除污水中的污染物。4生物處理生物處理方法主要利用微生物的代謝作用，將污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，達(dá)到凈化目的?；瘜W(xué)處理的優(yōu)勢(shì)高效處理化學(xué)處理方法可以有效去除多種污染物，例如重金屬、有機(jī)物、磷等。靈活性和可控性化學(xué)處理方法可以根據(jù)污水成分調(diào)整工藝參數(shù)，適應(yīng)不同污水的處理需求。操作簡(jiǎn)便化學(xué)處理方法通常采用自動(dòng)化控制，操作簡(jiǎn)便易行，便于管理。常見(jiàn)化學(xué)處理工藝11.中和沉淀法主要去除污水中的酸堿性物質(zhì)，達(dá)到中性。22.絮凝沉淀法利用化學(xué)物質(zhì)使水中懸浮物凝聚成較大顆粒，便于沉降去除。33.吸附法利用吸附劑去除水中重金屬、有機(jī)物等污染物。44.氧化還原法利用氧化劑或還原劑去除水中某些特定污染物。中和沉淀法中和沉淀法是一種常見(jiàn)的污水化學(xué)處理方法，利用酸堿中和反應(yīng)來(lái)降低污水的pH值。1沉淀去除不溶性物質(zhì)2中和調(diào)節(jié)pH值3混凝去除懸浮顆粒此方法主要用于處理含有酸性或堿性物質(zhì)的污水，通過(guò)加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)，使污水中的酸或堿與之反應(yīng)，生成沉淀物，從而去除污水中的有害物質(zhì)。中和沉淀法的工藝流程1污水預(yù)處理去除大顆粒懸浮物，例如砂石和碎屑。2調(diào)節(jié)pH值添加酸或堿調(diào)節(jié)污水pH值，使其接近中性，方便后續(xù)反應(yīng)進(jìn)行。3混凝沉淀加入混凝劑，使污水中的污染物凝聚成更大的顆粒，然后通過(guò)沉淀池去除。4污泥處理處理沉淀下來(lái)的污泥，可以采用脫水、消化等方法，最終進(jìn)行處置。5澄清水排放經(jīng)過(guò)處理后的澄清水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，排放到環(huán)境中。中和沉淀法的反應(yīng)機(jī)理酸堿中和中和沉淀法主要利用酸堿中和反應(yīng)，將污水中酸性或堿性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為中性鹽。金屬離子沉淀通過(guò)添加沉淀劑，使污水中的重金屬離子生成難溶的沉淀物，從而從水中去除?；瘜W(xué)反應(yīng)酸性廢水+堿性物質(zhì)→鹽+水重金屬離子+沉淀劑→沉淀物中和沉淀法的適用條件pH值中和沉淀法適用于pH值較低的酸性污水，通過(guò)加入堿性物質(zhì)提高pH值，促進(jìn)金屬離子沉淀。金屬離子該方法適用于含有較多重金屬離子的污水，如鉛、鎘、汞等，通過(guò)調(diào)節(jié)pH值使其生成沉淀物，達(dá)到去除的目的?；瘜W(xué)物質(zhì)該方法適用于含有特定化學(xué)物質(zhì)的污水，通過(guò)添加合適的化學(xué)物質(zhì)，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，從而去除。絮凝沉淀法混凝添加混凝劑，使水中膠體顆粒相互凝聚，形成較大顆粒。絮凝添加絮凝劑，使凝聚的顆粒進(jìn)一步聚集，形成絮狀沉淀物。沉淀絮凝后的沉淀物在重力作用下沉降，分離出污水中的懸浮物。澄清經(jīng)過(guò)沉淀后的水被進(jìn)一步過(guò)濾，去除剩余的懸浮物，得到澄清的污水。絮凝沉淀法的工藝流程1預(yù)處理去除大顆粒懸浮物，提高后續(xù)處理效率2絮凝加入絮凝劑，使細(xì)小顆粒聚集成較大顆粒3沉淀利用重力作用，使絮凝體沉降至底部4泥水分離分離沉淀下來(lái)的污泥和上清液絮凝沉淀法的反應(yīng)機(jī)理絮凝劑的吸附絮凝劑與污水中膠體顆粒表面發(fā)生吸附，形成絮凝體。橋聯(lián)作用絮凝劑通過(guò)橋聯(lián)作用將多個(gè)膠體顆粒連接在一起，形成更大的絮凝體。沉淀形成的絮凝體密度增加，在重力作用下沉降到池底。絮凝沉淀法的適用條件污染物種類絮凝沉淀法適用于懸浮顆粒物含量較高的污水。例如，城市污水、工業(yè)廢水中的懸浮固體物質(zhì)。污水性質(zhì)適用于pH值適宜的污水。需要根據(jù)污水性質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，例如調(diào)節(jié)pH值。處理效果要求適用于對(duì)出水水質(zhì)要求較高的污水處理。可以去除大部分懸浮物，降低濁度。吸附法吸附法是利用吸附劑表面的吸附作用，將污水中的一種或多種污染物去除的方法。該方法操作簡(jiǎn)便，適用范圍廣，在污水處理中應(yīng)用廣泛。1吸附作用污染物被吸附劑表面吸附2吸附劑活性炭、沸石、硅藻土3去除污染物重金屬、有機(jī)物、色度吸附法的原理固體表面吸附吸附是指污水中污染物在固體表面富集的過(guò)程。污染物與吸附劑表面之間的相互作用力，包括物理吸附和化學(xué)吸附。吸附平衡吸附達(dá)到平衡時(shí)，吸附劑表面的污染物濃度不再變化，吸附量達(dá)到最大值。影響因素包括吸附劑的性質(zhì)、污染物的濃度、溫度和pH值等。吸附劑的特性吸附劑的表面積、孔徑和化學(xué)性質(zhì)影響其吸附性能。選擇合適的吸附劑可以有效去除特定污染物。吸附再生吸附飽和后，需要再生吸附劑以恢復(fù)其吸附能力。常用的再生方法包括洗脫、加熱和化學(xué)處理。常見(jiàn)吸附劑及性能活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的表面積，吸附能力強(qiáng)，對(duì)有機(jī)物、重金屬離子等有較好的吸附效果。沸石具有獨(dú)特的籠狀結(jié)構(gòu)，可吸附水中的重金屬離子、氨氮等，廣泛應(yīng)用于污水處理。生物炭由生物質(zhì)材料熱解制成，具有良好的吸附性能，對(duì)有機(jī)污染物、重金屬離子等具有良好的吸附效果。樹(shù)脂具有良好的選擇性，對(duì)特定離子有較強(qiáng)的吸附能力，廣泛應(yīng)用于污水深度處理。吸附法的工藝流程1預(yù)處理去除污水中懸浮物和膠體物質(zhì)，提高吸附效率。2吸附利用吸附劑去除污水中目標(biāo)污染物。3再生恢復(fù)吸附劑的吸附能力，延長(zhǎng)使用壽命。4后處理處理吸附后的廢液，確保達(dá)標(biāo)排放。吸附法工藝流程通常包括預(yù)處理、吸附、再生和后處理等步驟。預(yù)處理主要目的是去除污水中懸浮物和膠體物質(zhì)，提高吸附效率。吸附是核心步驟，利用吸附劑去除污水中目標(biāo)污染物。再生是為了恢復(fù)吸附劑的吸附能力，延長(zhǎng)使用壽命。后處理是為了處理吸附后的廢液，確保達(dá)標(biāo)排放。吸附法的適用條件污染物濃度吸附法適用于低濃度有機(jī)污染物，如含酚廢水、染料廢水等。廢水性質(zhì)適用于處理水質(zhì)穩(wěn)定的廢水，如pH值、溫度等相對(duì)穩(wěn)定的廢水。污染物特性吸附法適用于處理可被吸附劑吸附的污染物，如非極性有機(jī)物。氧化還原法1氧化還原反應(yīng)利用氧化劑或還原劑與污水中的污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)。2污染物轉(zhuǎn)化將難降解的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害或易降解物質(zhì)，如氧化降解有機(jī)物，還原重金屬離子。3處理效果可有效去除污水中的有機(jī)物、重金屬、氰化物等污染物，改善水質(zhì)。氧化還原法的原理氧化過(guò)程污水中的還原性物質(zhì)，例如硫化物、亞鐵離子等，通過(guò)氧化劑將其氧化為高價(jià)態(tài)物質(zhì)，例如硫酸根離子、鐵離子等。還原過(guò)程污水中的氧化性物質(zhì)，例如重金屬離子、硝酸鹽等，通過(guò)還原劑將其還原為低價(jià)態(tài)物質(zhì)，例如金屬單質(zhì)、氮?dú)獾?。常?jiàn)氧化劑及性能11.高錳酸鉀強(qiáng)氧化劑，常用於去除有機(jī)物、硫化物、氰化物等污染物。22.次氯酸鈉有效去除水中有機(jī)污染物和病原菌，可用于消毒和去除色度。33.過(guò)氧化氫環(huán)保高效的氧化劑，可用于去除鐵、錳等重金屬，也可用于去除色度和臭味。44.臭氧強(qiáng)氧化劑，能夠有效氧化分解有機(jī)物，提高水質(zhì)。氧化還原法的工藝流程預(yù)處理去除污水中懸浮物和膠體物質(zhì)，例如格柵、沉淀池等。氧化還原反應(yīng)加入氧化劑或還原劑，使污水中的污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而去除或轉(zhuǎn)化污染物。沉淀分離通過(guò)沉淀池或過(guò)濾等方法，將氧化還原反應(yīng)后的沉淀物分離出來(lái)。后處理對(duì)處理后的污水進(jìn)行進(jìn)一步處理，例如消毒等，以確保污水排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。氧化還原法的適用條件11.污染物特性氧化還原法適用于含有可氧化或可還原的污染物，如重金屬、氰化物、硫化物等。22.水質(zhì)要求該方法對(duì)進(jìn)水的pH值、溫度、有機(jī)物含量等有一定的要求。33.處理成本氧化還原法處理成本較高，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇是否適用。44.環(huán)境影響該方法會(huì)產(chǎn)生一些副產(chǎn)物，需要考慮對(duì)環(huán)境的影響。離子交換法原理離子交換法通過(guò)交換污水中帶電離子，實(shí)現(xiàn)去除污染物。方法利用離子交換樹(shù)脂作為交換劑，與污水中的離子進(jìn)行交換。過(guò)程交換后的樹(shù)脂需要再生，恢復(fù)交換能力，以持續(xù)進(jìn)行處理。效果離子交換法可以有效去除金屬離子、重金屬、鹽類等污染物，提高水質(zhì)。離子交換法的原理離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂是多孔的不溶性聚合物，具有固定離子基團(tuán)，可與水中的離子發(fā)生交換反應(yīng)。交換過(guò)程通過(guò)選擇性吸附，樹(shù)脂可以將水中的有害離子去除，并釋放出無(wú)害的離子。再生過(guò)程當(dāng)樹(shù)脂吸附飽和后，需要用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液進(jìn)行再生，恢復(fù)交換能力。離子交換樹(shù)脂的選擇樹(shù)脂類型根據(jù)污水中主要污染物的類型選擇合適的樹(shù)脂類型，例如陰離子交換樹(shù)脂去除陰離子污染物，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂去除陽(yáng)離子污染物。樹(shù)脂規(guī)格選擇適合污水處理規(guī)模的樹(shù)脂規(guī)格，例如顆粒尺寸、比表面積等。樹(shù)脂性能考慮樹(shù)脂的交換容量、再生效率、耐化學(xué)腐蝕性、機(jī)械強(qiáng)度等指標(biāo)。成本因素比較不同樹(shù)脂的采購(gòu)成本、再生成本、運(yùn)行成本等，選擇性價(jià)比高的樹(shù)脂。離子交換法的工藝流程1準(zhǔn)備階段首先，將需要處理的污水進(jìn)行預(yù)處理，例如去除懸浮物和沉淀物，以防止堵塞離子交換樹(shù)脂。2離子交換階段將預(yù)處理后的污水通過(guò)離子交換柱，使污水中的污染物離子與樹(shù)脂上的離子進(jìn)行交換，從而去除污染物。3再生階段當(dāng)樹(shù)脂上的交換容量飽和后，需要進(jìn)行再生，用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液將樹(shù)脂上的污染物離子洗脫下來(lái)，恢復(fù)樹(shù)脂的交換能力。4沖洗階段再生完成后，需要用水沖洗樹(shù)脂，去除殘留的再生液和污染物，確保樹(shù)脂的清潔。離子交換法的適用條件污染物類型離子交換法主要適用于