废水的化学及物理化学处理

3.混凝剂的种类和加量
六、化学混凝的设备
1.混凝剂的配制和投加设备
（1）混凝剂的溶 解和配制。
（2）混凝剂溶液 的投加。 药剂投入废水中 必须有计量及定 量设备，并能随 时调节投加量。 计量设备可以用
（3）混合设备
（4）反应设备
溶解池：溶解
池应有搅拌装 臵，以加速药 剂的溶解。 溶液池：药剂 完全溶解后， 将浓药液送人 溶液池，用清 水稀释到一定 的浓度备用。
（二）电解还原法
1.电解还原法处理含铬废水 当原水含铬在100mg/L以 下时，采用电解法的处理费 用不比化学还原法高。此法 主要缺点是钢材消耗量大， 污泥处理及利用问题尚未解 决。 2. 电沉积法去除与回收废 水中的重金属离子
二、电解浮上和电解凝聚
（一）电解浮上法
废水电解时，由于 ThemeGallery 水的电解及有机物的电 is a Design Digital 解氧化，在电极上会有 Content & Contents 气体（如H2、O2、CO2、 mall developed by Cl2等）析出。借助于电 Guild Design Inc. 极上析出的微小气泡而 浮上分离疏水性杂质微 粒的处理技术。
①水泵混合 见P60图4.6 ②隔板混合 见P61图4.8 ③机械混合 见P61图4.9
①隔板反应池
见P62图4.10 ②机械搅拌反 应池 见P62图4.11
混凝装臵
高效涡流混凝沉淀设备
4.3
氧化还原法
一、氧化还原法
利用废水中的 污染物在化学反应 过程中能被氧化或 还原的性质，将它 转变成无毒或微毒 的，或易于从水中 分离出来的新物质， 从而将其从废水中 除去的方法。
管式臭氧发生器
（三）臭氧氧化法
1.制备臭氧的方法 产生臭氧的方法很多，有 电解法、化学法、高能射线辐 射法、无声放电法等。目前在 工业上常用干燥空气或氧气经 无声放电制取。
2.工业生产中常用的臭氧发生器 1）管式臭氧发生器 2）板式臭氧发生器（微孔扩 散板式反应器）
板式臭氧发生器
（四）高锰酸盐氧化法
5～50
8.5～11.0
4～40
8.5～11.0
2～20
5～9
有机高分子 混凝剂
聚丙烯酰铵 （PAM） 聚氧化乙烯 （PEO）
5以下
视不同离子情况而 定
五、影响混凝效果的主要因素
1. 水温
4.搅拌强度和搅拌时间 混合阶段搅拌强度大， 时间短；反应阶段搅拌 强度小，时间长。
2.废水的PH值 PH值的高低不但直接影 响着污染物存在的形态和 表面性质，而且影响着混 凝剂的水解平衡及产物的 存在形态和时间。
三、碱性废水的中和处理
处理方法
1.投酸中和法；
2.利用酸性废水及废气中 和法 采用烟道气中和碱性 废水，一般在喷淋塔等装 臵中进行，使废水处理与 消烟除尘、气体的净化结 合起来。
4.2
混凝法
一、混凝法概述
是指在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮 物凝聚为絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。通 过混凝法，可以去除废水中难以用沉降法去除的细分 散固体颗粒、乳状油及胶体物质等。 “混凝”是凝聚和絮凝的总称（即混合和反应）
常用氧化剂—— 空气、臭氧、氯气、 次氯酸钠及漂白粉； 常用还原剂—— 硫酸亚铁、亚硫酸氢 钠、硼氢化钠、水合 肼及铁屑等
1）反应剂和还原 剂的本性；
2）反应物的浓度
5）溶液的PH值
影响处理能力的动 力学因素
3）温度
4）催化剂及某些 不纯物的存在
二、氧化法
（一）空气（及纯氧）氧化法
1.应用条件
胶体失去稳定 性的过程
脱稳胶体 相互聚集
注；胶体是颗粒粒径在0.1μm～1nm之间。
二、胶体的稳定性
胶粒在水中的相互作用受以下三方面的影响：
①带相同电荷的 胶粒产生静电斥 力，而且电动电 位愈高，胶粒间 的静电斥力愈大；
②受水分子热运 动的撞击，使微 粒在水中作不规 则的运动，即 “布朗运动”；
③胶粒之间还 存在着相互引 力——范德华 引力。当间距 较大时，此引 力略去不计。
在废水处理中，应用于 去除酚、H2S、CN-等；在 给水处理中，可用于消灭 藻类、除臭、除味、除铁 （Ⅱ）、除锰（Ⅱ）等。
（五）光辐射或放射 性辐射强化氧化过程
三、还原法
还原法
（一） 硫酸亚 铁—石灰法除铬
向含六价铬废 水中加入硫酸亚铁 还原剂后，六价铬 被还原为三价铬， 再加入石灰，即形 成氢氧化铬沉淀， 与废水分离。
1.混凝剂的配制和投加设备
（1）混凝剂的溶 解和配制。
（2）混凝剂溶液 的投加。 药剂投入废水中 必须有计量及定 量设备，并能随 时调节投加量。 计量设备可以用 转子流量计、电 磁流量计等。投 加方式可以采用 重力投加、水射 器投加、及计量 泵投加。
（3）混合设备
①水泵混合 见P60图4.6 ②隔板混合 见P61图4.8 ③机械混合 见P61图4.9
（4）反应设备
溶解池：溶解
池应有搅拌装 臵，以加速药 剂的溶解。 溶液池：药剂 完全溶解后， 将浓药液送人 溶液池，用清 水稀释到一定 的浓度备用。
①隔板反应池 见P62图4.10 ②机械搅拌反 应池 见P62图4.11
混凝机械搅拌装臵
混凝气浮装臵
1.混凝剂的配制和投加设备
（1）混凝剂的溶 解和配制。
此法可中和任何性质、任 何浓度的酸性废水。该法的缺 点是劳动卫生条件差，操作管 理复杂，制备溶液、投配药剂 需要较多的机械设备。采用石 灰质药剂时，其明显的缺点是 质量难于保证，灰渣较多，沉 渣体积大，且不易脱水。
（二）过滤中和法
1、碱性滤料
石灰石 （CaCO3） 大理石 （CaCO3） 白云石 （CaCO3· MgCO 3）等。
（二）电解凝聚法
电解凝聚（也称电混凝） 是以铝、铁等金属为阳极， ThemeGallery 在直电流的作用下，阳极被 is a Design Digital Content & Contents 溶蚀，产生Al3+、Fe2+等离 mall developed by 子，再经一系列水解、聚合 Guild Design Inc. 及亚铁的氧化过程，发展成 为各种羟基络和物，多核羟 基络和物以至氢氧化物，使 废水中的胶态杂质，悬浮杂 质凝聚沉淀而分离。
酸性废水中常见的酸性物质有硫酸、硝酸、盐酸、 氢氟酸、磷酸等无机酸及醋酸、甲酸、柠檬酸等有机 酸，并常溶解有金属盐。 碱性废水中常见的碱性物质有苛性钠、碳酸钠、 硫化钠及胺类等。
中和原理
中和处理发生的主要反 应是酸与碱生成盐和水的中 和反应。
二、酸性废水的中和处理
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（一）投药中和法
1、投加药剂 常用的碱性 中和剂有石灰、 电石渣和石灰石、 白云石，有时也 可用NaOH、 Na2CO3。投药量 按化学反应计算 或实验确定。
（2）混凝剂溶液 的投加。 药剂投入废水中 必须有计量及定 量设备，并能随 时调节投加量。 计量设备可以用 转子流量计、电 磁流量计等。投 加方式可以采用 重力投加、水射 器投加、及计量 泵投加。
（3）混合设备
（4）反应设备
溶解池：溶解
池应有搅拌装 臵，以加速药 剂的溶解。 溶液池：药剂 完全溶解后， 将浓药液送人 溶液池，用清 水稀释到一定 的浓度备用。
4 废水的化学及物理化学处理
4.1 中和法 4.2 混凝法 4.3 氧化还原法 4.4 电解法 4.5 离子交换法 4.6 吸附法 4.7 膜分离法
重点、难点
过滤中和的适用条件、 混凝原理； 氧化还原法的原理；
4.1
中和法
一、中和法概述
中和法是利用碱性药剂或酸性药 剂将废水从酸性或碱性调整到中 性附近的一类处理方法。
（二）还原除汞 ThemeGallery
is a Design Digital 工业含汞废水的 Content & Contents 处理，一般采用的还 mall developed by 原剂是比汞活泼的金 Guild Design Inc.
属(铁、锌等边角 废 料)或醛类等。碎屑中 汞的回收，则采用隔 绝空气加热，产生的 汞蒸气，经冷却后即 可回收。
由此可见：中和处理硝酸、盐酸时，滤料选用石灰石、大理 石或白云石都行；中和处理碳酸时，不宜采用过滤中和法；中和 处理硫酸时，最好选用含镁的中和滤料（白云石）。
4、常用设备
滚筒式中和滤池。
开流式膨胀中和滤池
（三）利用碱性废水和废渣的中和法
（四）利用天然水体及土壤中碱度的中和法
天然水体及土壤中的 在同时存在酸性废 水和碱性废水的情 况下，可以以废治 废，互相中和。 重碳酸盐可用来中和 酸性废水，但必须持 慎重态度，对其长远 影响进行观察。
2.适用范围
3.反应设备
用O2进行氧化反应， 在常温、常压、无催 化剂时，空气氧化法 （曝气法）所需反应 时间很长，使其应用 受到限制，如加高温、 高压、r射线辐照等， 氧化反应速度将大大 加快。
含硫（Ⅱ）废水处理
可在各密封塔体（空 塔、筛板塔、填料塔 等）中进行。
（二）氯氧化法
1.氯系氧化剂 氯类氧化剂包括气态氯、液态氯、 次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯等。 在废水处理中，氯气被广泛用作消 毒剂，能杀灭细菌、在害生物，消 除有毒物质的毒性。
2、特点
过滤中和法的优 点是操作管理简 单，出水pH值较 稳定，沉渣最少 (只有废水体积的 0.1％)，缺点是 需要控制进水的 硫酸浓度。
3、适用范围
各种酸在中和后 形成的盐具有不 同的溶解度，其 顺序大致为： Ca(NO3)2 、 CaCl2 ＞MgSO4 ＞＞ CaSO4 ＞ CaCO3 、MgCO3
注：废水中的有机汞通常先用氧化剂（如氯）将 其破坏，使之转化为无机汞后，再用金属臵换。
4.4
电解法
电解法就是 利用电解的基本 原理，使废水中 有害物质通过电 解过程，在阴阳 两极分别发生氧 化和还原反应， 以转化成无害物， 达到净化水质的 目的。
一、电解氧化还原法
（一）电解氧化法
主要用于去除水中氰、 酚、以及COD、S2-、有机 农药等。 在处理中通常加入一 定量的食盐，以增加溶液 导电性。
转子流量计、电 磁流量计等。投 加方式可以采用
重力投加、水射 器投加、及计量 泵投加。
①水泵混合 见P60图4.6 ②隔板混合 见P61图4.8 ③机械混合 见P61图4.9
①隔板反应池 见P62图4.10 ②机械搅拌反 应池 见P62图4.11
玻璃转子流量计
塑料转子流量计
电磁流量计
混凝投药自控技术
电石渣
白云石
2、工艺过程
废水的预处理
中和药剂的制备与投配、 混合与反应
中和产物的分离
泥渣的处理与利用
3、投加石灰方式
干法
湿法
带折流板的管 式反应器
带搅拌的混 合反应器
4、中和槽类型
管 式 反 应 器
仪器配臵合理，实现了小型化。 小型中和装臵
电磁式定量泵
带有多项功能的数字式pH调节仪
5、适用范围及特点
三、混凝原理
2. 电性中和 作用
3. 吸附架桥 作用
1.压缩双电 层理论
4. 网捕作用
注：在废水实际处理中，上述各种机理往往同时或交叉发挥作 用，只是依条件的不同而以其中的某一种起主导作用而已。
四、混凝剂和助凝剂
类别 名称 硫酸铝 Al2(SO4)3 无 机 盐 类 硫酸亚铁 FeSO4 氯化铁 FeCl3 聚合氯化铝 （PAC） 有机盐类 聚合硫酸铁 20～60 5～11 剂量范围 mg/L 5～50 最佳PH值范围 6左右 应用特点 混凝效果较好，使用方便； 最佳PH值范围窄； 使用水温：20～30℃ 适用碱度及硬度均较高的水； 水温对混凝效果影响较小； 絮凝体形成快，较稳定； 产品及溶液腐蚀性强 处理高浊度水； 絮凝体较坚固，沉淀性较好； 固体产品吸湿性强，对包装运输不利 适用于低温低浊及高浊度水； 投药量少，混凝效果好； 适用PH值范围广； 产品腐蚀性强 适用于低温低浊及高浊度水； 易溶于水； 适用PH值范围广； 净化后水的PH值与碱度变化幅度较小； 宜当日配臵当日投加 聚合度高； 对胶体表面有强吸附作用，在胶粒之间形成 桥联
三、电解槽
电解法处理废水所用电解槽，按水流方向 可分为翻腾式、回流式及竖流式三种。
2.氯氧化法在废水处理中的应用 1）碱性氯化法处理含氰废水 2）氯化法除酚，最后被氧化为 CO2和H2O 3）氯化法脱色
（三）臭氧氧化法
1.制备臭氧的方法 产生臭氧的方法很多，有 电解法、化学法、高能射线辐 射法、无声放电法等。目前在 工业上常用干燥空气或氧气经 无声放电制取。
2.工业生产中常用的臭氧发生器 1）管式臭氧发生器 2）板式臭氧发生器（微孔扩 散板式反应器）