水污染控制工程

《水污染控制工程》主讲老师:胡忠明第一章绪论第二章污水的物理处理第三章污水的好氧生物处理(一)第五章污水的好氧生物处理(二)第六章污水的厌氧生物处理第七章污水的化学处理第八章污水的吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理第九章城市污水的深度处理第十章污水处理厂的设计2第七章污水的化学处理3第一节中和法第二节化学沉淀法第三节氧化还原法第四节化学混凝法4第一节中和法投加法：中和剂为为溶液或浆料时滤过法：中和剂为粒料或块料时方法塔式反应器：用烟道气和碱性废水中和酸水时可在反应器中接触中和中和剂石灰，石灰石，白云石，电石渣废酸，粗制酸，烟道气51、投加法中和剂可制成溶液合浆料时用此法最好通过试验确定（各种中和剂有效成分含量不同）也可按公式计算：投加量1122/VVGKPqaqa6•②中需加水稀释•①溶解后上面溶液溢至②•④投配器可控制加量•⑤中和池可加搅拌或隔板使之均匀反应流程注意：72、过滤法：升流式膨胀中和塔•出水需沉淀，酸水是SO42-且浓度高时•易在滤料表面形成CaSO4壳使滤料失去中和作用（一般[SO42-]1~2g/l）•升流式可靠碰撞摩擦，防止结CaSO4壳注意：8烟道气中和碱性废水9第二节化学沉淀法（自学）去除有害离子，利用难溶物的形成而析出10第三节氧化还原法•含CrO42-的废水•含CN-的废水•含Hg的废水•有机染料废水脱色应用较少，在个别废水处理中可用11•对水中特定的杂质有良好的氧化-还原作用•生成物应该无害，不需二次处理•价格合理，容易获得•常温下反应迅速，不需加热•反应时PH（所需）不太高或太低按照氧化电位序列，某种物质的氧化性或还原性式相对的，对电位比其高的式还原剂，对电位低的式氧化剂。水处理中选择氧化剂或还原剂的考虑因素是：使用时的注意事项12氧化剂还原剂•中性的：O2，Cl2，O3等（接受电子后还原成带负电荷离子）如从CN处得e•带正电荷得次氯酸根[OCl]-：Cl+2eCl-高锰酸盐MnO4-：Mn7+5eMn2+•中性原子：铁屑，锌粉（失去电子后氧化成带正电的离子•带负电荷的离子：如BH4-中B5-B3++8e•带正电荷的离子：Fe2+Fe3++eSO32-中S4+S6++2e常用氧化-还原剂13举例酚的氧化：用液氯或漂白粉OH+8Cl2+7H2OCH-COOHCH-COOH+2CO2+16HClCl2要过量，否则产生氯酚（取代反应结果）可见昂贵印染废水脱色：液Cl2有较好的脱色效果但用量打，余Cl2多，常温下反应时间长，现发现紫外光照射加Cl2废水可加速，原理如下HOCl光HCl+[O][O]+[CH]H2O+CO214第四节化学混凝法15一、胶体的结构：胶团胶粒扩散层胶核吸附层（固定）电位形成离子束缚反离子（反离子吸附层）自由反离子（反离子扩散层）胶体分子的聚合体，几十~几千个分子选择吸附电荷符号相同的离子由电位形成离子牢固吸附（静电引力）靠近核，随胶粒运动由电位形成离子微弱吸附不随胶粒运动16胶核电位形成离子束缚反离子（非吸附层）扩散层滑动界面胶粒由于吸附层电荷不抵消使胶粒产生剩余电荷层与扩散层形成电位差：称ξ电位。这是在颗粒移动时具有的（滑动使扩散反离子远离胶团）电动电位，它在滑动界面上。Ψ电位：称表面电位离子与反离子间的电位。总电位测不出，无意义。在水处理中ξ电位有意义：4uDE：液体粘滞系数u：液体的移动速度D：液体的介电常数E：两电极间单位距离上外加电位差17二、胶体的稳定性•在溶液中布朗运动因其小、瞬间不能抵消水分子撞击力而向合力方向运动，使其不断改变方向（布朗运动）•胶体间的静电斥力（憎水胶体）：ξ电位越大，斥力越大，水分子不能直接接触胶核。•颗粒表面的溶剂化作用（亲水胶体）：水分子能被胶体微粒吸附，形成水化膜。18三、混凝的原理1、压缩双电层：投加电解质，ξ电位减小，脱稳，凝聚至重力下沉注意：同号胶体相互吸附聚合，称凝聚，适合无机混凝剂影响因素：•电解质不同，压缩力也不同。如Na2SO4，Na3PO4•浓度相同时，离子价越高，压缩力越大•同一电解质对带电符号不同的胶体压缩力不同192、吸附架桥作用：线性结构高分子与胶体间发生吸附，使胶体间架起桥梁而聚集形成大絮体注意：异号胶体间相互吸引中和，称絮凝3、回捕作用沉淀物在下沉中集卷，网捕水中的胶体上述现象的总称较混凝20四、混凝剂和助凝剂1、混凝剂：效果好+对人无害是标准价廉易得，使用方便。无机铝盐铁盐碳酸镁Al2(SO4)3·18H2O硫酸铝Al2(SO4)3K2SO4·24H2O明矾[Al2(OH)nCl6-n]mn取1~5，m≤10的整数FeSO4·7H2OFeCl3·6H2O（常用）[Fe2(OH)n(SO4)]m23-n21有机人工合成阴离子型：聚丙烯酸钠阳离子型：聚乙烯或烯盐非离子型：聚丙烯酰胺（PAM）常用天然高分子：淀粉，树胺，动物胶（木刨花，榆树根等）依据其活性基团在水中的解离情况而分2、助凝剂：单用混凝剂效果不好时用的辅助药剂，能促进混凝过程，产生大而结实的矾花（1）酸碱类：调PH至适宜反应条件，常用石灰[CaO]=0.5a-28x+ba：金属盐投加量（mg/l）x：废水的碱度b：保证反应的附加量，取20mg/l22(2)碱粒核心类：用以骨架材料，增加矾花重量如：加黏土，高分子物质，无机助凝剂，活化硅酸（由水玻璃为原料，用硫酸处理而得的一种阴离子型无机高分子电解质）（3）氧化剂类：分解过多的有机污染物干扰，将低价金属氧化成高价提高效果23五、影响混凝的因素很多，以水温和原水水质最重要水温PH和碱度水中杂质水力条件低：影响电解质、无机盐的溶解，水解慢；布朗运动弱不利于接近，相互吸附凝聚絮凝体难以形成，且黏度大影响混凝剂的解离杂质中+2价以上离子多，有利（压缩双电层），杂质浓度过低，固体颗粒较少，碰撞机会少，对凝聚不利混合阶段——剧烈反应阶段——温和24六、设备溶解与配制设备投加设备混合设备反应设备25溶解与配制溶解时：搅拌和防腐应注意用药量小：水力搅拌用药量大：机械搅拌溶液池：用清水稀释溶液至一定浓度备用（无机10-20%有机0.5-10%，最好通过试验）溶解池124100417VAqWcn（溶液池体积）210.20.3WW（溶解池体积）26投加：需考虑两方面问题：计量，何处投加（1）计量流量计：转子流量计（实验室有）电磁流量计恒位水箱+苗嘴（孔板）27（2）投加位置泵后投加：泵房离处理厂远时用，具有有利地形可设高位溶液池28混合使混凝计与废水中胶体等接触，故需剧烈搅动水泵混合：常用，如泵前投加特点：效果好，无需另建混合设备，但需防腐（如氯化铁就有强腐蚀性）隔板混合：孔与道的交错放置目的使形成涡流，使充分混合特点：处理水量稳定时效果好处理水量变化时不稳定29机械混合：特点：搅拌强度可调节，效果好增加了设备费和维修难度，动力消耗大30反应使脱稳的胶体相互碰撞结成大块下沉利用隔板间距，水深度变化造成流速分布渐减，使搅拌强度渐减特点：简单，管理方便，效果好，适用于大水量处理厂,反应时间长池体积大，小水量时隔板间距太小，难以施工和维修31（2）机械反应池32谢谢33