第三章 水的化学处理

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常为固定床,按水流方向可分为平流式和竖 流式,多用竖流式。竖流式又可分为升流式 与降流式,见图10-1-4。
③设计
常用设计参数:滤料粒径 30~50mm;滤速 1~1.5m/h , 不 大 于 5m/h ; 接 触 时 间 大 于 10min;床厚1~1.5m。
升流式膨胀中和滤池
①适用范围 废水的硫酸浓度亦不能太高
湿法——配制溶液(如配制成石灰乳,见 石灰乳投配图),计量投放,设备多,但反 应迅速,投量省。
中和处理工艺
反应设备:
混合——反应合二为一,采用隔板式或机 械搅拌(见图),沉淀池分离形成的沉淀物。
优点:可以处理任何性质、浓度的酸性废 水。若采用石灰,价格低,具有凝聚作用, 但配药设备多,管理复杂;石灰质量不保证, 沉渣多、体积大,可达2%。
V=(Q1+Q2)T ③、水质水量变化大:间歇中和(常设两格, 交替使用)
药剂中和
1、酸百度文库废水的中和 2、碱性废水的中和
酸性废水的中和
(1)中和反应 (2)中和处理工艺(见图) (3)异常问题与解决对策
中和反应
常用石灰、电石渣、碳石等,有时还采用 苛性纳和苏打。石灰价廉且Ca(OH)2对水 中杂质有凝聚作用,故适用于杂质含量高的 废水。中和方程式为:
中和方法
常用三种方法:酸碱废水相互中和、投药中 和、过滤中和 一、酸碱废水的相互中和 二、投药中和 三、过滤中和法
酸碱废水相互中和
1、适用条件
2、中和设备
适用条件
不同工艺过程中分别产生含酸和碱的废水
中和设备
应根据排放规律及水质变化确定
①、水质水量变化小时:在集水井、管道、混 合槽内混合;
②、水质水量变化小、但对pH值要求高时: 设连续流中和池,一般取水力停留时间1~2h,
选择因素:
对污染物由良好的氧化作用;反应生成物无害,不 产生二次污染;价格合理,来源易得;常温下反应迅 速;反应所需pH值不太高或太低;操作简便
氧化法
一、臭氧氧化法 二、氯氧化法 三、空气氧化法 四、光氧化法
氯氧化法
1、适用范围 用于氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类的 氧化处理及脱色、除臭、杀菌、防腐等。 2、作用 去除COD、色度、气味和氰化物等。 3.常用药剂 液氯、次氯酸钠、二氧化氯、漂白粉等
化学沉淀
4.4.1 概述 4.4.2 氢氧化物沉淀法 4.4.3 硫化物沉淀法 4.4.4 钡盐沉淀法
概述
一、定义
向水中投加化学药剂,使它与废水中某些溶 解性物质发生反应,生成难溶沉淀物并进行 固液分离的方法称为化学沉淀法。一般用于 处理含金属离子的工业废水。
去除对象: ——重金属离子:Hg Cu Pb Zn Cr; ——碱土金属:钙、镁; ——某些金属:砷、氟、硫、硼等。
酸碱废水的来源
1、来源 酸性废水:化工厂、化纤厂、电镀厂、金属 酸洗车间;(无机酸和有机酸)
碱性废水:印染厂、炼油厂、造纸厂等。 (苛性钠、碳酸钠、硫化钠、胺类)
酸碱废水的来源
工业废水中,当含酸量>3~5%时,称为废酸 液; 当含碱量>1~3%时,称为废碱液。 应尽量回收利用和考虑综合利用的可能性;
②滤池的形式 有恒速升流式与变速升流式两种 高滤速 8.3~19.4mm/s 小粒径 0.5~3 mm 平均1.5mm
升流式膨胀中和滤池
水流自下而上,加上产生CO2气体的作用, 使滤料互相碰撞摩擦,表面不断更新,效果 较好。变速升流式形式可防止小颗粒滤料不 致被高流速冲走,膨胀率12~20%,后接吹 脱设备。
还原法
Hg在废水中主要以Hg2+形式存在,当它与 金属还原剂接触时,被还原成金属汞析出, 金属还原剂本身被氧化成离子而进入水中。 可用来还原汞的金属有铁、锌、铋、锡、锰、 镁、铜、锑等。
还原法
废水处理中常采用的还原法有: 1、铁屑过滤(见图10-3-11):处理含Hg、 Cr等金属的废水
2、硫酸亚铁石灰法:含铬废水 3、亚硫酸氢钠:含铬废水 4、硼氢化钠:除Hg
3.中和过程中形成的各种沉渣(石膏和 铁矾等)未及时清除,造成管道堵塞。
——及时清渣。可采用砂泵或静水压力。 通常静水压力需1-1.5m,含水率低于95% 时,所需静水压力更大。
沉渣可采用干化厂自然脱水或机械 脱水。
碱性废水的中和
常用药剂为: 工业硫酸; 实际中还采用烟道气(含CO2、SO2
等),通过水膜除尘器用碱性废水做喷淋水 以达到中和的目的。
还原法主要用于金属离子(Cr、Hg等)的去除。
Cr在废水中常以Cr6+形式存在,提高pH后不 会生成沉淀。因此若要采用化学沉淀法除铬, 必须先将其还原为Cr3+。常用的还原剂为亚硫 酸盐、硫酸亚铁、水合肼(N2H4·H2O)等,在 电镀废水处理中经常应用。还原时主要控制废 水的pH值,pH应控制在1~3之间。
臭氧氧化法
2.特点
优点——强氧化剂,使有机物、无机物迅速反应,氧化 能力强;
不产生污泥;
不产生氯酚臭味;
问题;
空气与电现场制备,没有原料运输与贮存
不易受水温和pH值的影响。
缺点——整个设备需防腐,设备费用高;
发生O3设备效率低、能耗高; 臭氧对人体有害,需由通风和安全措施。
应用范围: 1. 脱色、除臭、除味; 2. 杀菌、消毒; 3. 除氨、除酚、除铁; 4. 除洗涤剂; 5. 去除有机物。
③当滤料层高度达允许装料高度后,须倒床 更新,清除无效成分(先降低滤速,充分反 应,用抓斗排渣)
中和滤池的运行问题
④采用碳酸盐为滤料时,发现滤料表面由 气膜阻碍反应进行,出水水质变差。
——酸的浓度过大,产生的CO2气体过多, 在滤料表面形成气膜。控制酸的浓度。
——过滤速度过小,不能把生成的气体及 时随水流带出。加大过滤速度;采用升 流过滤方式。
钡盐沉淀法
钡盐沉淀法主要用于含Cr6+的废水,沉淀剂 为BaCO3、BaCl2、Ba(OH)2等。Ba2+与废 水中CrO42-发生反应,生成难溶的铬酸钡沉淀:
BaCO3 + CrO42-
BaCrO4 + CO32-
BaCO3与BaCrO4均为沉淀,但BaCrO4的溶度 积比BaCO3小得多,属于沉淀转化。
H+ + OH-
H2O
中和反应
若为硫酸废水,则
H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2H2O CaSO4微溶,故可降低硫酸根的含量。
若废水中含有其它金属离子,中和过程实际 包含有氢氧化物沉淀,如:
Fe2+ + 2OH-
Fe(OH)2
中和处理工艺
药剂投加方法:
干法——直接将药剂投入水中,计量(设 备简单,反应彻底,速度慢,投量大要求药 剂清洁、干燥)
4.5电解法
过滤中和法
1、普通中和滤池 2、升流式膨胀中和滤池
普通中和滤池
① 适用范围
不适用于处理浓度高的酸性废水,处理的极 限浓度见表10-1。
滤料
硫酸废水
硝酸、盐酸废水
石灰石
2g/L
白云石
5g/L
20g/L
原因 CaSO4可覆盖在滤料 浓度太高使滤料 表面,阻止中和过程 消耗过快
普通中和滤池
②普通中和滤池的形式
异常问题与解决对策
1.中和处理原水pH值波动大,仍按每日 平均投碱量投加,导致出水pH值不达标。
——通过pH值检测仪或人工pH试纸测试后, 及时调整碱液/碱性中和剂的投加量。
2.采用工业液碱(碱浓度>30%)作中 和剂时,发现投加很多液碱后,废水处 理效果仍不明显。
——应先稀释液碱并混合均匀,使工作 液的浓度为5-15%,再投加到废水中。
出水 pH 4.2~4.5 吹脱后 6~6.5
优点:操作管理简单,出水pH稳定,不影 响环境,沉渣少
缺点:浓度限制,滤料要求高
中和滤池的运行问题
①控制进水硫酸浓度≤2000mg/l,防止表面生 成覆盖物 ,并适当增加过滤速度和水温,消 除硬壳。
②排除①情况后出水pH值低于正常控制值, 应定时补充滤料,维持有效滤料层高 。
液氯:把黄绿色有毒氯气,加压液化后注入钢 瓶。便于贮藏合运输。防止搬运和使用过程中 氯气泄漏和氯瓶受热爆炸。
次氯酸钠:现场制取或购买市售次氯酸钠溶液。 应用方便。
二氧化氯:氧化能力比氯强,尤其在氧化酚时 不产生有毒氯酚。较优秀的氧化消毒剂。
漂 %白 。粉 保: 存含时易70散%失的,Ca只(O在Cl简)2,易实氯际化有条效件氯下为使3用5 。 漂 且较粉精稳定Ca。(OCl)2是精制品,有效氯为70-80%,
氢氧化物沉淀法
向废水中投加碱(工业液碱、CaO、Ca(OH) 2等),使废水pH值升高,同时OH-与废水中 金属离子结合生成氢氧化物沉淀并从废水中 分离的方法。
金属离子的价数越高,其浓度随pH值的变化 越大。
对两性化合物(Zn、Pb、Cr、Sn、Al等), 采用氢氧化物沉淀时,应注意pH的上限,以 防止沉淀再溶解。
臭氧氧化法
3、臭氧接触反应设备 促进气水扩散混合 使气、水充分接触,迅速反应。
混合方式:微孔扩散方式 射流喷射器
臭氧氧化法
4、尾气处理 由于O3有毒,故处理后的残余尾气中所含有 的臭氧应加以处理,常用的方法有活性炭法、 药剂法及燃烧法。
臭氧处理工艺系统
1.以空气或富氧空气为原料气的开路系 统;
空气氧化法
空气氧化除铁: Fe2+
Fe3+ 曝气后过
滤(普通石英砂,锰砂)可去除水中的铁(地
下水作为水源水的给水处理)
空气氧化除硫: S2-
S2O32-
SO42-
对含硫离子的废水进行曝气或采用空气氧化
脱硫塔可将废水中的硫离子氧化成硫代硫酸
盐或硫酸盐而去除其毒性。
臭氧氧化法
1、臭氧的性质
分子式O3,无色气体,有特殊臭味。氧化 能力很强,在天然元素中仅次于氟,强于O2、 Cl2及KMnO4等氧化剂,空气中允许浓度为 0.1mg/L;具有强烈的腐蚀作用,生产上常采 用不含碳的铬铁合金(含Cr 25%,不锈钢) 作材料。
2.以纯氧或富氧空气为原料气的闭路系 统。
光氧化法
利用光和氧化剂产生很强的氧化作用──光 催化作用来氧化分解废水中的有机物和无机 物的。 氧化剂可以是O2、Cl2、HClO等,常用氯气, 比单独氯化效率提高10倍。 光源多用紫外光,但应注意不同波长的光对 特定物质有效。
举例:教材P41。
还原法
硫化物沉淀法
向 废 水 中 投 加 硫 化 物 ( Na2S 、 NaHS 、 H2S 等),使废水中的重金属离子与S2-反应生成 硫化物沉淀的方法。通常金属硫化物的溶度 积远小于金属氢氧化物的溶度积,因而硫化 物沉淀比氢氧化物沉淀更完全。
但:硫化物沉淀法的处理费用比氢氧化物 沉淀法的费用高,且生成的沉淀非常细小, 需经混凝才能去除。故硫化物沉淀法的应用 不如氢氧化物沉淀法广泛。
低温度的含酸、碱废水,回收价值不大,可 采用中和法进行处理。
中和法与pH调节的区别
1、中和法的目的是使废水呈中性; 2、pH调节的目的是为某种特殊要求,把废 水的pH值调整到特定范围。 • 碱化——把pH值由中性或酸性调到碱性; • 酸化——把pH值由中性或碱性调到酸性。
常用中和剂
1、酸性废水中和剂 石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等 2、碱性废水中和剂 盐酸、硫酸等
化学沉淀法的反应设备同混凝所用的设备, 包括溶药、配药、投配及反应等设备。
氧化还原法
投加氧化剂或还原剂,将废水中一些溶解性 的无机和有机杂质,氧化或还原成无害物质、 气体或固体从水中分离的方法称为氧化还原 法。
3.3.1 氧化法
3.3.2 还原法
化学氧化法
常用药剂:
——活泼的非金属中性分子:O2,O3; ——含氧酸根阴离子、高价金属离子:OCl-,Fe3+等; ——电解槽的阳极; ——某些化学反应产生新生态原子(氧原子)。
过滤中和法
仅用于酸性废水的中和处理。酸性废水流 过碱性滤料时与滤料进行中和反应即为过滤 中和法。采用粒状滤料,以过滤形式使酸性 废水与中和剂充分接触中和。
常用滤料:石灰石、大理石、白云石,前 两者主要含CaCO3,后者CaCO3·MgCO3。采 用的滤池有三类:普通中和滤池、升流式膨 胀中和滤池、滚筒中和滤池。
废水的化学处理
§3-1 混凝 §3-2 中和法 §3-3 氧化还原法 §3-4 化学沉淀 §3-5 消毒
中和法
3.2.1 概述 3.2.2 中和方法
中和法概述
一、中和的概念 二、酸碱废水的来源 三、中和法与pH调节的区别 四、常用中和剂
中和的概念
用化学方法去除废水中过量的酸或碱以及 调整废水的酸、碱度,使其pH值达到中性左 右的过程即为中和。
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