污水的化学处理精选PPT.ppt

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1、关于污水的化学处理第1页，讲稿共49张，创作于星期二5.1 5.1 概述概述中和法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。在工业废水处理中，中和处理既可以作为主要的附近的一类处理方法。在工业废水处理中，中和处理既可以作为主要的处理单元，也可以作为预处理。处理单元，也可以作为预处理。酸性废水的成分包括酸性废水的成分包括：无机酸：无机酸：硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等有机酸：有机酸：醋酸、甲酸、柠檬酸等醋酸、甲酸、柠檬酸等金属盐。金属盐。碱性废水的成分碱性废水的成分：苛性钠、

2、碳酸钠、硫化钠及胺类等苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺类等。第2页，讲稿共49张，创作于星期二5.1 5.1 概述概述不同酸不同酸(碱碱)含量工业废水的处理方法：含量工业废水的处理方法：1 1、废酸液和废碱液、废酸液和废碱液 酸含量大于酸含量大于5 510%10%的高浓度含酸废水，常称为的高浓度含酸废水，常称为废酸液废酸液；碱含量大于；碱含量大于3 35%5%的高浓度含碱废水，常称为的高浓度含碱废水，常称为废碱液废碱液。对于这类废酸液、废碱液，一般应因地制宜地加以回收和利用，例如，用对于这类废酸液、废碱液，一般应因地制宜地加以回收和利用，例如，用蒸发浓缩法蒸发浓缩法回收苛性钠；用回收苛性钠；用扩散渗

3、析法扩散渗析法回收钢铁酸洗废液中的硫酸等。回收钢铁酸洗废液中的硫酸等。2 2、酸性废水和碱性废水、酸性废水和碱性废水 对于酸含量小于对于酸含量小于5 510%10%或碱含量小于或碱含量小于3 35%5%的低浓度的低浓度酸性废水或碱性废水酸性废水或碱性废水，由于其中酸、碱含量低，回收价值不大，常采用由于其中酸、碱含量低，回收价值不大，常采用中和法中和法处理，使其达到排放要求。处理，使其达到排放要求。此外，还有一种与中和处理法相类似的处理操作，就是为了某种需要，将废水的此外，还有一种与中和处理法相类似的处理操作，就是为了某种需要，将废水的pHpH值值调整到某一特定值调整到某一特定值(范围范围)，这

4、种处理操作叫，这种处理操作叫pHpH调节调节。若将。若将pHpH值由中性或酸性值由中性或酸性调至碱性，称为调至碱性，称为碱化碱化；若将；若将pHpH值由中性或碱性调至酸性，称为值由中性或碱性调至酸性，称为酸化酸化。第3页，讲稿共49张，创作于星期二5.2 5.2 基本原理基本原理第4页，讲稿共49张，创作于星期二5.3 5.3 酸性废水的中和处理酸性废水的中和处理一、药剂中和法药剂中和法 二、过滤中和法二、过滤中和法 三、利用碱性废水和废渣的中和法三、利用碱性废水和废渣的中和法 四、利用天然水体及土境中碱度的中和法四、利用天然水体及土境中碱度的中和法第5页，讲稿共49张，创作于星期二一、药剂中

5、和法药剂中和法 药剂中和法最常采用的碱性药剂是药剂中和法最常采用的碱性药剂是石灰石灰(CaO)，有时也选用，有时也选用苛性苛性钠、碳酸钠、石灰石、白云石、电石渣钠、碳酸钠、石灰石、白云石、电石渣等。选择碱性药剂时，不仅等。选择碱性药剂时，不仅要考虑它本身的溶解性、反应速度、成本、二次污染、使用方便等因素，要考虑它本身的溶解性、反应速度、成本、二次污染、使用方便等因素，而且还要考虑中和产物的性状、数量及处理费用等因素。而且还要考虑中和产物的性状、数量及处理费用等因素。当投石灰进行中和处理时，当投石灰进行中和处理时，Ca(OH)2还有凝聚作用还有凝聚作用，因此对杂质多、，因此对杂质多、浓度高的酸性

6、废水尤其适宜。浓度高的酸性废水尤其适宜。第6页，讲稿共49张，创作于星期二一、药剂中和法药剂中和法 中和剂的投加量中和剂的投加量，可按实验绘制的中和曲线确定，也可根据水质分析资料，可按实验绘制的中和曲线确定，也可根据水质分析资料，按中和反应的化学计量关系确定。按中和反应的化学计量关系确定。碱性药剂用量碱性药剂用量Ga(kgGa(kgd)d)可按下式计算可按下式计算 ：Q废水量，废水量，m3d；C Cl l，C C2 2 废水酸的浓度和酸性盐的浓度，废水酸的浓度和酸性盐的浓度，kgkgm m3 3；a a1 1，a a2 2 中和每公斤酸和酸性盐所需的碱性药剂公斤数，即碱性药剂比耗量中和每公斤酸

7、和酸性盐所需的碱性药剂公斤数，即碱性药剂比耗量kgkgkgkg；KK考虑到反应不均，部分碱性药剂不能参加反应的加大系数。如用石灰法中和硫考虑到反应不均，部分碱性药剂不能参加反应的加大系数。如用石灰法中和硫酸时，取酸时，取1.051.05l.10(l.10(湿投湿投)或或1.41.41.5(1.5(干投干投)；中和硝酸和盐酸时，取；中和硝酸和盐酸时，取1.051.05；碱性药剂的纯度，碱性药剂的纯度，%。第7页，讲稿共49张，创作于星期二一、药剂中和法药剂中和法 中和产生的沉渣量中和产生的沉渣量(干基干基)G(kgd)可按下式计算可按下式计算：消耗单位重量药剂所生成的难溶盐及金属氢氧化物量，消耗

8、单位重量药剂所生成的难溶盐及金属氢氧化物量，kgkg；e单位重量药剂中杂质含量，单位重量药剂中杂质含量，kgkg；c中和后溶于废水中的盐量，中和后溶于废水中的盐量，kgm3；S中和前废水中悬浮物含量，中和前废水中悬浮物含量，kgm3；d中和后出水挟走的悬浮物含量，中和后出水挟走的悬浮物含量，kgm3。投药中和法的工艺过程投药中和法的工艺过程主要包括：主要包括：废水的预处理；药剂的制备与投配；混废水的预处理；药剂的制备与投配；混合与反应；中和产物的分离；泥渣的处理与利用合与反应；中和产物的分离；泥渣的处理与利用。废水的预处理包括悬浮杂质的。废水的预处理包括悬浮杂质的澄清，水质及水量的均和。前者可

9、以减少投药量，后者可以创造稳定的处理条件。澄清，水质及水量的均和。前者可以减少投药量，后者可以创造稳定的处理条件。第8页，讲稿共49张，创作于星期二一、药剂中和法药剂中和法 投加石灰有投加石灰有干法干法和和湿法湿法两种方式。干投法设备简单，药剂的制备与投配容易，但反应两种方式。干投法设备简单，药剂的制备与投配容易，但反应缓慢，中和药剂耗用量大缓慢，中和药剂耗用量大(约为理论用量的约为理论用量的1.4.5倍倍)。石灰干投法示意图石灰干投法示意图第9页，讲稿共49张，创作于星期二一、药剂中和法药剂中和法 第10页，讲稿共49张，创作于星期二混合反应池混合反应池 中和反应较快，废水与药剂边混合，边中

10、和，池中常设置隔板将其分成多室，以利中和反应较快，废水与药剂边混合，边中和，池中常设置隔板将其分成多室，以利混合反应。反应池的容积通常按混合反应。反应池的容积通常按520min的停留时间设计。的停留时间设计。第11页，讲稿共49张，创作于星期二一、药剂中和法药剂中和法 投药中和法的优点是可处理任何浓度、任何性质的酸性投药中和法的优点是可处理任何浓度、任何性质的酸性废水；废水中容许有较多的悬浮杂质，对水质、水量的波动废水；废水中容许有较多的悬浮杂质，对水质、水量的波动适应性强；并且中和剂利用率高，中和过程容易调节。存在适应性强；并且中和剂利用率高，中和过程容易调节。存在的缺点是劳动条件差，药剂配

11、制及投加设备较多，基建投资的缺点是劳动条件差，药剂配制及投加设备较多，基建投资大，泥渣多且脱水难。大，泥渣多且脱水难。第12页，讲稿共49张，创作于星期二二、过滤中和法二、过滤中和法酸性废水流过碱性滤料时，可使废水中和，这种中和方式叫酸性废水流过碱性滤料时，可使废水中和，这种中和方式叫过滤中和法过滤中和法。主要的主要的碱性滤料碱性滤料有三种：石灰石、大理石、白云石。前两种的主要成分是有三种：石灰石、大理石、白云石。前两种的主要成分是CaCO3，后一种的主要成分是，后一种的主要成分是CaCO3MgCO3。滤料的选择滤料的选择和中和产物的溶解度有密切的关系。各种酸在中和后形成和中和产物的溶解度有密

12、切的关系。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：的盐具有不同的溶解度，其顺序大致为：Ca(NO3)2、CaCl2MgSO4CaSO4CaCO3、MgCO3。第13页，讲稿共49张，创作于星期二二、过滤中和法二、过滤中和法滤料一般为滤料一般为30 30 5050mm，硫酸允许浓度在硫酸允许浓度在11.2gL第14页，讲稿共49张，创作于星期二二、过滤中和法二、过滤中和法滤料粒径小滤料粒径小(0.53mm)，滤滤速高速高(6670mk)，硫酸硫酸允许浓度可提高到允许浓度可提高到2.22.3gL。第15页，讲稿共49张，创作于星期二二、过滤中和法二、过滤中和法直径直径1m或更大，长度

13、约为直径或更大，长度约为直径的的67倍。滚筒转速约每分钟倍。滚筒转速约每分钟10转。转。滤料的粒径较大滤料的粒径较大(达十几毫米达十几毫米)，装料体，装料体积约占转筒体积的一半；积约占转筒体积的一半；这种装置的最大优点是这种装置的最大优点是进水的硫酸进水的硫酸浓度可以超过允许浓度数倍，而滤料粒径浓度可以超过允许浓度数倍，而滤料粒径却不必破碎得很小却不必破碎得很小。其缺点是。其缺点是负荷率低、负荷率低、构造复杂、动力费用较高、运转时噪构造复杂、动力费用较高、运转时噪音较大音较大，同时对设备材料的耐蚀性能，同时对设备材料的耐蚀性能要求高。要求高。第16页，讲稿共49张，创作于星期二三、利用碱性废水

14、和废渣的中和法三、利用碱性废水和废渣的中和法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。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。两两种废水互相中和时，若碱性不足，应补充药剂；若碱量过剩，则应补充酸中种废水互相中和时，若碱性不足，应补充药剂；若碱量过剩，则应补充酸中和碱。由于废水的水量和浓度均难于保持稳定，因此，应设置均和池及混和和碱。由于废水的水量和浓度均难于保持稳定，因此，应设置均和池及混和反应池反应池(中和池中和池)。如果混合水需要水泵提升，或者有相当长的出水沟管可资利用，。如果混合水需要水泵提升，或者有相当长的出水沟管可资利用，也可不设混合反应池。

15、也可不设混合反应池。利用碱性废渣中和酸性废水也有一定的实际意义。例如，软水站石利用碱性废渣中和酸性废水也有一定的实际意义。例如，软水站石灰软化法的废渣中含有大量灰软化法的废渣中含有大量CaCO3、锅炉灰中含有、锅炉灰中含有220的的CaO，利用它，利用它们处理酸性废水，均能获得一定的中和效果。们处理酸性废水，均能获得一定的中和效果。第17页，讲稿共49张，创作于星期二四、利用天然水体及土境中碱度的中和法四、利用天然水体及土境中碱度的中和法天然水体及土壤中的重碳酸盐可用来中和酸性废水，如：天然水体及土壤中的重碳酸盐可用来中和酸性废水，如：Ca(HCO3)2+H2SO4CaSO4+2H2O+2CO

16、2利用土壤及天然水体中和酸性废水，必须持慎重态度。允许排入水利用土壤及天然水体中和酸性废水，必须持慎重态度。允许排入水体的酸性废水量，应根据水体的中和能力来确定。体的酸性废水量，应根据水体的中和能力来确定。在天然水体的在天然水体的pHpH值为值为7 7左右时，左右时，COCO3 32-2-的量可忽略，只考虑一级解离平衡：的量可忽略，只考虑一级解离平衡：(5)则水体则水体pH值为，值为，由于水体允许的由于水体允许的pH界限值为界限值为6.5，则水体中游离，则水体中游离CO2的极限浓度的极限浓度H2CO3或或CO2可由下可由下式求出：式求出：则则若已知天然水体中的若已知天然水体中的HCO3，并换算

17、成相当的，并换算成相当的CO2量量A(mgL)；游离；游离CO2含量为含量为B(mgL)。设允许水中重。设允许水中重碳酸盐用于中和酸性废水析出的碳酸盐用于中和酸性废水析出的CO2极限量为极限量为x(mgL)，则：，则：(B+x)1.047(A-x)则则于是就可进一步算出尤许排入水体的酸性废水量。于是就可进一步算出尤许排入水体的酸性废水量。第18页，讲稿共49张，创作于星期二5.4 5.4 碱性废水的中和处理碱性废水的中和处理一、投酸中和法一、投酸中和法投酸中和法处理碱性废水时，常用的酸性中和药剂有硫硫酸酸、盐盐酸酸及及压压缩缩二二氧氧化化碳碳。用CO2气体中和碱性废水时，为使气液充分接触反应，

18、常采用逆流接触的反应塔(CO2气体从塔底吹入，以微小气泡上升；而废水从塔顶喷淋而下)。用CO2做中和剂的优点在于：由于pH值不会低于6左右，因此不需要pH值控制装置。烟道气中含有高达24的CO2，有时还含有少量SO2及H2S，故可用来中和碱性废水，其中和产物Na2CO3、Na2SO4、Na2S均为弱酸强碱盐，具有一定的碱性，因此酸性物质必须超量供应。第19页，讲稿共49张，创作于星期二第第6 6章章 化学消毒法化学消毒法 6.1 6.1 概述概述 6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法 6.3 6.3 其它化学消毒法其它化学消毒法 第20页，讲稿共49张，创作于星期二6.1 6.1 概述概述通过消毒

19、剂或其它消毒手段，杀灭水中通过消毒剂或其它消毒手段，杀灭水中致病微生物致病微生物的处理过程，称为的处理过程，称为消毒消毒。水中的致病微生物包括。水中的致病微生物包括病毒、细菌、真菌、原生动物、肠道寄生病毒、细菌、真菌、原生动物、肠道寄生虫及其卵等虫及其卵等。应该注意到，消毒和灭菌是两种不同的处理工艺，前。应该注意到，消毒和灭菌是两种不同的处理工艺，前者仅要求杀灭致病微生物，而后者则要求杀灭全部微生物。者仅要求杀灭致病微生物，而后者则要求杀灭全部微生物。消毒方法包括消毒方法包括物理法和化学法物理法和化学法两大类。物理法有加热、光照及超声波等手两大类。物理法有加热、光照及超声波等手段，但在废水处理

20、中很少应用。属于化学消毒法的消毒剂有多种氧化剂（氯、臭段，但在废水处理中很少应用。属于化学消毒法的消毒剂有多种氧化剂（氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等）、某些重金属离子（银、铜等）及阳离子型表面活性氧、溴、碘、高锰酸钾等）、某些重金属离子（银、铜等）及阳离子型表面活性剂等，其中以剂等，其中以氯消毒和臭氧消毒法氯消毒和臭氧消毒法应用最多。应用最多。第21页，讲稿共49张，创作于星期二6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法不同不同pHpH和水温时水中和水温时水中HClOHClO与与ClOClO-的相对含量的相对含量N-经时间t后存活的微生物量；t-消毒时间；氯胺的作用氯胺的作用Cl2+H2O=HOCl+HC

21、l；NH3+HOCl=NH2Cl+H2O；NH2Cl+HOCl=NHCl2+H2O；NHCl2+HOCl=NCl3+H2O一、一、氯的消毒作用氯的消毒作用第22页，讲稿共49张，创作于星期二6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法二、投氯量及投氯点二、投氯量及投氯点第23页，讲稿共49张，创作于星期二6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法二、投氯量及投氯点二、投氯量及投氯点对给水处理来说，若氨氮含量较低（小于对给水处理来说，若氨氮含量较低（小于0.3mg/L0.3mg/L），通常投氯量超过折点），通常投氯量超过折点B B，维持一定游离余氯量，此即，维持一定游离余氯量，此即“折点氯化法折点氯化法”。若胺氮含量

22、较高（大于若胺氮含量较高（大于0.5mg/L0.5mg/L），投氯量控制在峰点），投氯量控制在峰点A A以前即可，这时的化合以前即可，这时的化合余氯量以足够消毒。余氯量以足够消毒。不同废水的水质和消毒要求差别很大，应通过实验确定投氯量。一般城市不同废水的水质和消毒要求差别很大，应通过实验确定投氯量。一般城市污水沉淀后出水的投氯量约为污水沉淀后出水的投氯量约为6 624mg/L24mg/L，二级生化处理出水约为，二级生化处理出水约为3 39mg/L9mg/L，二级生化加过滤处理之出水，约为二级生化加过滤处理之出水，约为1 15mg/L5mg/L。氯与废水应充分混合，。氯与废水应充分混合，接触时间

23、约为接触时间约为1h1h（氯胺消毒为（氯胺消毒为2h2h）。废水经加氯消毒后，）。废水经加氯消毒后，1h1h后的余氯量应不小于后的余氯量应不小于0.5mg/L0.5mg/L。第24页，讲稿共49张，创作于星期二6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法1出氯孔；出氯孔；2玻璃钟罩；玻璃钟罩；3吸氯管；吸氯管；4水射器；水射器；5，6浮球；浮球；7补充进水管；补充进水管；8溢流管；溢流管；9浅盘；浅盘；10旋流分离器旋流分离器加氯装置加氯装置第25页，讲稿共49张，创作于星期二6.2 6.2 氯消毒法氯消毒法应用应用加氯量为50mg/L，余氯2mg/L，消毒作用稳定，同时可去除氨氮50%，悬浮物87%，溶

24、解氧由2mg/L增加至7mg/L。第26页，讲稿共49张，创作于星期二6.3 6.3 其它化学消毒法其它化学消毒法一、臭氧消毒一、臭氧消毒二、重金属消毒法二、重金属消毒法三、二氧化氯消毒法三、二氧化氯消毒法四、其它卤素消毒法四、其它卤素消毒法第27页，讲稿共49张，创作于星期二6.3 6.3 其它化学消毒法其它化学消毒法一、臭氧消毒一、臭氧消毒1 1、臭氧消毒的特点、臭氧消毒的特点臭氧是仅仅次于氟的强氧化剂，它有很强的消毒能力，除能杀死细菌外，对耐药性较强的病毒、芽孢也有很强的杀灭能力；臭氧消毒基本上不受pH值和温度的影响；臭氧易于分解，不产生永久性残留；能同时除色、除臭、除味、降解各种有机毒

25、物，不致产生而次污染。2、臭氧消毒的投加量、臭氧消毒的投加量 臭氧消毒时，投加量一般为14mg/L。如同时氧化分解废水中其它污染物，应增大投加量。医院污水消毒处理时，投量可高达2050mg/L。3 3、决定臭氧消毒效果的主要因素、决定臭氧消毒效果的主要因素 剩余臭氧量和接触时间为决定臭氧消毒效果的主要因素。如维持臭氧浓度0.4mg/L，接触时间15min，可达到良好的消毒效果（包括病毒的杀灭）。4 4、臭氧消毒存在的主要问题、臭氧消毒存在的主要问题 基建投资大，制备臭氧的电消耗高；臭氧在水中不稳定易分解，没有持久的杀菌作用。第28页，讲稿共49张，创作于星期二6.3 6.3 其它化学消毒法其它

26、化学消毒法二、重金属消毒法二、重金属消毒法 银离子能凝固微生物的蛋白质，破坏细胞结构，在很低的浓度（15g/L）下，就具有显著的消毒作用，但所需接触时间很长。由于成本很高，仅在废水中含有银离子的情况下，与其它废水混合而起消毒作用；亦用于小水量的消毒。铜离子特别适于杀灭藻类，作用迅速，效果良好，但其杀菌作用很弱。硫酸铜常用于湖泊、水库或循环水的灭藻。三、二氧化氯消毒法三、二氧化氯消毒法二氧化氯作为消毒剂，不与废水中的氨氮、含氮有机物反应，也不会产生有机氯化物。因此，特别适合于对含有酚和有臭味的废水进行消毒处理。在给水处理中，当单纯用于消毒时，其投加量约0.11.5mg/L；同时兼做除臭时，投加量

27、约0.61.5mg/L。投药量必须保证管网末端有0.05mg/L的余量。第29页，讲稿共49张，创作于星期二6.3 6.3 其它化学消毒法其它化学消毒法四、其它卤素消毒法四、其它卤素消毒法除氯以外，卤素中的溴和碘、卤素互化物（氯化溴、氯化碘、溴化碘）、卤素混合物等均有消毒作用。卤素与氨生成卤胺。溴胺溴胺的消毒作用接近于游离氯和游离溴，因此不需采用折点消毒法。如对于Pollio病毒，在氨氮浓度10ppm、pH值7.5、温度25的条件下，采用BrCl消毒，仅需5min就能将其全部杀死，而用同浓度的Cl2时，60min尚难达到相同效果。碘化消毒碘化消毒还有其独特优点，就是碘元素可从某些片剂中释放出来

28、，缓慢而持久地发挥消毒作用。溴和碘作用强且消失快，排放水体的安全度高，消毒后不必进行脱除处理。溴、碘消毒的主要问题是成本高（氯、溴、碘的成本比约为1：3：40）因而在实用上尚受限制。利用KI或Br的协同效应协同效应，可强化氯的消毒效果，降低投氯量。例如，某城市污水深度处理出水，投加氯4mg/L和碘化钾0.04mg/L（或溴化钾0.1mg/L），可达到与常规加氯10mg/L相同的消毒效果。这不仅减轻了大量投氯对管道、设备的腐蚀，而且节约药剂费45%左右。第30页，讲稿共49张，创作于星期二第第7 7章章 氧化还原法氧化还原法 7.1 7.1 基本原理基本原理 7.2 7.2 药剂氧化法药剂氧化法

29、 一、空气一、空气(及纯氢及纯氢)氧化法氧化法 二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法 三、高锰酸盐氧化法三、高锰酸盐氧化法 四、光辐射或放射性辐射强化氧化过程四、光辐射或放射性辐射强化氧化过程7.3 7.3 药剂还原法药剂还原法 一、还原法去除六价铬一、还原法去除六价铬 二、还原法除汞二、还原法除汞()()第31页，讲稿共49张，创作于星期二7.1 7.1 基本原理基本原理通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害的污染物转化为无通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为毒或微毒物质的处理方法称为氧化还原法氧化还原法。与生物氧化法相比，化学氧化还原法需

30、较高的运行费用。因此目前仅用于与生物氧化法相比，化学氧化还原法需较高的运行费用。因此目前仅用于饮用水处理、饮用水处理、特种工业水处理、有毒工业废水处理和以回用为目的的废水深度处理特种工业水处理、有毒工业废水处理和以回用为目的的废水深度处理等场合。等场合。选择化学氧化还原法应遵循以下原则选择化学氧化还原法应遵循以下原则：（1）处理效果好，反应产物无毒无害，不需进行二次处理；）处理效果好，反应产物无毒无害，不需进行二次处理；（2）处理费用合理，所需药剂与材料易得；）处理费用合理，所需药剂与材料易得；（3）操作特性好，在常温和较宽的）操作特性好，在常温和较宽的pH范围内具有较快的反应速度；范围内具有

31、较快的反应速度；（4）与前后处理工序的目标一致，搭配方便。）与前后处理工序的目标一致，搭配方便。第32页，讲稿共49张，创作于星期二7.1 7.1 基本原理基本原理有机物氧化为简单无机物是逐步完成的，这个过程称为有机物的降解。有机物氧化为简单无机物是逐步完成的，这个过程称为有机物的降解。甲烷的降解大致经历下列步骤：甲烷的降解大致经历下列步骤：各类有机物的可氧化性是不同的。各类有机物的可氧化性是不同的。易于氧化的有机物易于氧化的有机物：酚类、醛类、芳胺类和硫醇、硫醚等；：酚类、醛类、芳胺类和硫醇、硫醚等；较难氧化的有机物较难氧化的有机物：醇类、酸类、酯类、烷基取代的芳烃化合物、硝基取代的芳：醇类

32、、酸类、酯类、烷基取代的芳烃化合物、硝基取代的芳烃化合物、不饱和烃类、碳水化合物等；烃化合物、不饱和烃类、碳水化合物等；难以氧化的有机物难以氧化的有机物：饱和烃类、卤代烃类、合成高分子聚合物等：饱和烃类、卤代烃类、合成高分子聚合物等废水处理中最常采用的氧化剂是废水处理中最常采用的氧化剂是空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉；常用的还原剂有常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠及铁屑硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠及铁屑等。在电解氧化还原等。在电解氧化还原法中，电解槽的阳极可作为法中，电解槽的阳极可作为氧化剂氧化剂，阴极可作为，阴极可作为还原剂还原剂。第33页

33、，讲稿共49张，创作于星期二7.1 7.1 基本原理基本原理一、反应程度的控制一、反应程度的控制对于水溶液中的氧化还原反应，可以方便地用各电对的对于水溶液中的氧化还原反应，可以方便地用各电对的电极电势电极电势来衡量其氧来衡量其氧化性化性(或还原性或还原性)的强弱，估计反应进行的程度。氧化剂和还原剂的的强弱，估计反应进行的程度。氧化剂和还原剂的电极电势电极电势差差越大，反应进行得越完全。越大，反应进行得越完全。利用奈斯特公式可估算处理程度，即求出氧化还原反应达平衡时各有利用奈斯特公式可估算处理程度，即求出氧化还原反应达平衡时各有关物质的残余浓度。关物质的残余浓度。例如，铜屑置换法处理含汞废水有如

34、下反应：例如，铜屑置换法处理含汞废水有如下反应：Cu+Hg2+=Cu2+Hg当反应在室温当反应在室温(25)(25)达平衡时，相应原电池两电极的电极电势相等达平衡时，相应原电池两电极的电极电势相等：由标准电极电势表查得：由标准电极电势表查得：E E0 0Cu2+/CuCu2+/Cu0.34V，E E0 0Hg2+/HgHg2+/Hg0.86V，于是可求得，于是可求得Cu2+Hg2+1017.5。可见，此反应可进行得十分完全，平衡时溶液中残。可见，此反应可进行得十分完全，平衡时溶液中残Hg2+极微。极微。第34页，讲稿共49张，创作于星期二7.1 7.1 基本原理基本原理二、影响处理能力的动力学

35、因素二、影响处理能力的动力学因素由于多数氧化还原反应速度很慢，因此，在用氧化还原法处理废水时，影响水溶液中氧化还原反应速度的动力因素对实际处理能力有更为重要的意义，这些因素包括：(1)反应剂和还原剂的本性。影响很大，其影响程度通常要由实验观察或经验来决定；(2)反应物的浓度。一般讲，浓度升高，速度加快，其间定量关系与反应机理有关，可根据实验观察来确定；(3)温度。一般讲，温度升高，速度加快，其间定量关系可由阿仑尼乌斯公式表示；(4)催化剂及某些不纯物的存在。近年来异相催化剂(如活性炭、粘土、金属氧化物等)在水处理中的应用受到重视；(5)溶液的pH值。影响很大，其影响途径有三：H+或OH-直接参

36、与氧化还原反应；OH-或H+为催化剂；溶液的pH值决定溶液中许多物质的存在状态及相对数量。第35页，讲稿共49张，创作于星期二7.2 7.2 药剂氧化法药剂氧化法 一、空气一、空气(及纯氧及纯氧)氧化法氧化法湿式氧化法湿式氧化法是利用高温是利用高温(200(200300)300)、高压、高压(3(315MPa)15MPa)强化空气氧化强化空气氧化过程，处理含大量有机物的污泥和高浓度有机废水的一种方法。与一过程，处理含大量有机物的污泥和高浓度有机废水的一种方法。与一般方法相比，湿式氧化法具有般方法相比，湿式氧化法具有适用范围广、处理里效率高、二次污染低、氧适用范围广、处理里效率高、二次污染低、氧

37、化速度快、装置小、可回收能量化速度快、装置小、可回收能量等优点。等优点。目前，湿式氧化法在国外已广泛用于各类高浓度废水及污泥处理，尤其是目前，湿式氧化法在国外已广泛用于各类高浓度废水及污泥处理，尤其是毒性大，难以用生化方法处理的毒性大，难以用生化方法处理的农药废水、染料废水、制药废水、煤气洗涤废农药废水、染料废水、制药废水、煤气洗涤废水、造纸废水、合成纤维废水及其他有机合成工业废水水、造纸废水、合成纤维废水及其他有机合成工业废水的处理。的处理。第36页，讲稿共49张，创作于星期二一、空气一、空气(及纯氧及纯氧)氧化法氧化法空气氧化法目前主要用于含硫空气氧化法目前主要用于含硫()()废水的处理。

38、硫废水的处理。硫()()在废水中以在废水中以S S2 2、HSHS-、H H2 2S S的形式存在。的形式存在。在碱性溶液中，硫在碱性溶液中，硫()()的还原性较强，且不会的还原性较强，且不会形成易挥发的硫化氢，空气氧化效果较好。形成易挥发的硫化氢，空气氧化效果较好。氧与硫化物的反应在氧与硫化物的反应在80809090下按如下反应式进行：下按如下反应式进行：第一步第一步 2HS2HS+2O+2O2 2S S2 20 03 32 2+H+H2 2O O；2S2S2 2+2O+2O2 2+H+H2 2O OS S2 2O O3 32 2+2OH+2OH；第二步第二步 S S2 2O O3 32 2

39、+2O+2O2 2+2OH-+2OH-2SO2SO4 42 2+H+H2 2O O。在废水处理中，接触反应时间约在废水处理中，接触反应时间约1.5h1.5h，第一步反应几乎进行完全，而，第一步反应几乎进行完全，而第二步反应只能进行约第二步反应只能进行约10%10%。综合这两者，氧化。综合这两者，氧化lkglkg硫硫()()总共约需总共约需1.1kg1.1kg氧，约相当于氧，约相当于4m4m3 3空气。空气。第37页，讲稿共49张，创作于星期二一、空气一、空气(及纯氧及纯氧)氧化法氧化法空气氧化脱硫工艺可在各种密封塔体空气氧化脱硫工艺可在各种密封塔体(空空塔、筛板塔、填料塔等塔、筛板塔、填料塔等

40、)中进行。中进行。右图为某炼油厂废水的氧化脱硫装置。右图为某炼油厂废水的氧化脱硫装置。氧化脱硫塔分四段，段高氧化脱硫塔分四段，段高3m3m；废水在塔内；废水在塔内的的停留时间停留时间为为1.52.5h，空气用量空气用量为理论为理论用量的用量的23倍，倍，气水体积比气水体积比不小于不小于15。为加。为加速反应，塔内速反应，塔内反应温度反应温度采用采用8090，脱脱硫效率硫效率达达98.3%。据试验，若温度为。据试验，若温度为64脱硫效率为脱硫效率为94.3%。第38页，讲稿共49张，创作于星期二二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法臭氧的制备方法臭氧的制备方法 由于臭氧是不稳定的，因此通常多在现场制备。制

41、备臭氧的方法有由于臭氧是不稳定的，因此通常多在现场制备。制备臭氧的方法有电解法、电解法、化学法、高能射线辐射法和无声放电法化学法、高能射线辐射法和无声放电法等。目前工业上几乎都用干燥空气或氧气等。目前工业上几乎都用干燥空气或氧气经无声放电来制取臭氧。经无声放电来制取臭氧。在电子的轰击下，发生如下反应：在电子的轰击下，发生如下反应：O O2 2+e+eO+O+eO+O+e；O O2 2+O+OO O3 3；O+O+OO+O+OO O3 3；O O3 3+e+eO O2 2+O+e+O+e；O O3 3+O+O2O2O2 2 在上列反在上列反应中，既有应中，既有O O3 3的生成，又有的生成，又有

42、O O3 3的分解，的分解，因而无声放电法得到的是臭氧仅为因而无声放电法得到的是臭氧仅为l l3%(3%(重量重量)的混合气体，通常叫做的混合气体，通常叫做臭氧化气。臭氧化气。第39页，讲稿共49张，创作于星期二二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法 影响臭氧产率的因素影响臭氧产率的因素影响臭氧产率的因素很多，包括：温度、原料气中水分与影响臭氧产率的因素很多，包括：温度、原料气中水分与O2含量、气体流速、施含量、气体流速、施加的电压、电流频率及臭氧发生器的构造型式等。加的电压、电流频率及臭氧发生器的构造型式等。（1）温度温度升温虽有利于升温虽有利于O2分子键的断裂，但亦促使分子键的断裂，但亦促使O3的热

43、分解，故要冷却发生部的热分解，故要冷却发生部件，并采用较高的气流速度，以减少臭氧在发生器内的热分解。件，并采用较高的气流速度，以减少臭氧在发生器内的热分解。（2）原料气中水分原料气中水分气体中的水分阻碍臭氧的产生，促进其分解，因此原料气体中的水分阻碍臭氧的产生，促进其分解，因此原料气必须充分干燥。气必须充分干燥。（3）原料气中原料气中O2含量含量O2含量高，产生的臭氧浓度大，因此，最好采用纯氧或含量高，产生的臭氧浓度大，因此，最好采用纯氧或富氧空气作原料。富氧空气作原料。（4）电流频率电流频率电流频率增高，所制取臭氧浓度与产率均能提高。电流频率增高，所制取臭氧浓度与产率均能提高。第40页，讲稿

44、共49张，创作于星期二二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法 臭氧发生器臭氧发生器 工业生产中常用的臭工业生产中常用的臭氧发生器，按电极的构造不氧发生器，按电极的构造不同，可以分为两大类：同，可以分为两大类：(1)管式臭氧发生器；管式臭氧发生器；(2)板板式臭氧发生器。式臭氧发生器。第41页，讲稿共49张，创作于星期二二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法 混合反应器混合反应器 影响臭氧氧化法处理效果的主要因素除污染物的性质、浓度、臭氧投加量、溶影响臭氧氧化法处理效果的主要因素除污染物的性质、浓度、臭氧投加量、溶液液pHpH值、温度、反应时间外，值、温度、反应时间外，气态药剂气态药剂O O3 3的投加方式的投加方

45、式亦很重要。亦很重要。O O3 3的投加通常在混的投加通常在混合反应器中进行。设计混合反应器时要考虑臭氧分子在水中的扩散速度和与污合反应器中进行。设计混合反应器时要考虑臭氧分子在水中的扩散速度和与污染物的反应速度。染物的反应速度。（1 1）当扩散速度较大，而反应速度为整个臭氧化过程的速度控制步骤时当扩散速度较大，而反应速度为整个臭氧化过程的速度控制步骤时，混合，混合接触器的结构型式应有利于反应的充分进行。属于这一类的污染物有接触器的结构型式应有利于反应的充分进行。属于这一类的污染物有烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠、焦油、焦油、CODCOD、BODBOD、污泥、氨氮、污泥、氨氮等，反应器可采用等，反

46、应器可采用微孔扩散板式鼓泡塔微孔扩散板式鼓泡塔。（2 2）当反应速度较大、扩散速度为整个臭氧化过程的速度控制步骤时当反应速度较大、扩散速度为整个臭氧化过程的速度控制步骤时，结构型式应有利，结构型式应有利于臭氧的加速扩散。属于这一类的污染物有于臭氧的加速扩散。属于这一类的污染物有铁铁()()、锰、锰()()、氰、酚、亲水性染料、氰、酚、亲水性染料、细菌细菌等，可采用等，可采用喷射器喷射器做为反应器。做为反应器。第42页，讲稿共49张，创作于星期二 混合反应器的形式混合反应器的形式第43页，讲稿共49张，创作于星期二二、臭氧氧化法二、臭氧氧化法 臭氧氧化法在水处理中的应用臭氧氧化法在水处理中的应用

47、 由于臭氧具有很强的氧化性，可分解一般氧化剂难于破坏的有机物可分解一般氧化剂难于破坏的有机物，而且反应完反应完全，速度快；出水无嗅无味，不产生污泥；原料全，速度快；出水无嗅无味，不产生污泥；原料(空气空气)来源广来源广，因此臭氧氧化法在水处理中是很有前途的。目前，由于制备臭氧的电能消耗较大，臭氧的投加与接触系统效率低，使其在废水处理中的应用受到限制，主要用于低浓度、难氧化的有机废水的处理和消毒杀菌。例1 对印染废水印染废水的处理，采用生化法脱色效率较低(仅为4050%)，而采用臭氧氧化法(有时还与混凝、活性炭吸附结合)，脱色率可达脱色率可达909099%99%，一般，一般O O3 3投量为投量

48、为404060mg60mgL L，接触反应时间为，接触反应时间为101030min30min。例2 某炼油厂废水炼油厂废水，经脱硫、浮选和曝气处理后，采用O3进行深度处理，O O3 3投量为投量为50mg/L50mg/L，接触反应时间，接触反应时间10min10min，处理效果显著（见下表）。酚（酚（mgL）油（油（mgL）硫化物（硫化物（mgL）色度（度）色度（度）O3处理前处理前0.10.35100.05812O3处理后处理后0.010.30.0224第44页，讲稿共49张，创作于星期二三、高锰酸盐氧化法三、高锰酸盐氧化法 高锰醒盐氧化法的优点是高锰醒盐氧化法的优点是1.出水没有异味；出水

49、没有异味；2.氧化药剂氧化药剂(干态或湿态干态或湿态)易于投配和监测，并易于利用原有水处理设备易于投配和监测，并易于利用原有水处理设备(如凝如凝聚沉淀设备，过滤设备聚沉淀设备，过滤设备)；3.反应所生成的二氧化锰将利于凝聚沉淀的进行反应所生成的二氧化锰将利于凝聚沉淀的进行(特别是对于低浊度废水的处理特别是对于低浊度废水的处理)。最常用的高锰酸盐是最常用的高锰酸盐是KMnO4。在废水处理中，高锰酸盐氧化法正研究。在废水处理中，高锰酸盐氧化法正研究应用于去除酚、应用于去除酚、H2S、CN等；而在给水处理中，可用于消灭藻类、除臭、除味、除等；而在给水处理中，可用于消灭藻类、除臭、除味、除铁铁()、除

50、锰、除锰()等。等。高锰醒盐氧化法的缺点是高锰醒盐氧化法的缺点是成本高和尚缺乏废水处理的运行经验。成本高和尚缺乏废水处理的运行经验。将此法与其它处理方法将此法与其它处理方法(如空气曝气、活性炭吸附等如空气曝气、活性炭吸附等)配合使用，可使处理效率配合使用，可使处理效率提提高，成本下降。高，成本下降。第45页，讲稿共49张，创作于星期二四、光辐射或放射性辐射强化氧化过程四、光辐射或放射性辐射强化氧化过程 紫外线、放射线紫外线、放射线(、X射线等)等可强化废水的氧化过程，使氧化效率提高。射线辐照下氧化反应的产物及效率取决于被处理物质的种类和辐照条件(射线种类、辐照强度等)。射线强化处理过程，目前多