1、水污染控制工程水污染控制工程主要学习内容主要学习内容 污水处理技术的基本术语、理论及理念；污水处理技术的基本术语、理论及理念； 污水处理技术的基本计算方法；污水处理技术的基本计算方法； 污水处理主要构筑物的构造及工作原理；污水处理主要构筑物的构造及工作原理； 污水处理技术的应用范围和运行特点。污水处理技术的应用范围和运行特点。第四章第四章 废水的物理化学处理废水的物理化学处理 废水物理化学处理法是废水处理方法之一种。系废水物理化学处理法是废水处理方法之一种。系运用物理和运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法化学的综合作用使废水得到净化的方法。 它是由物理方法它是由物理方法和和化学方法组成
2、的废水处理系统，或是包括化学方法组成的废水处理系统，或是包括物理过程和化学过程的单项处理方法，如浮选、吹脱、结晶、吸物理过程和化学过程的单项处理方法，如浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电渗析、离子交换、反渗透等。附、萃取、电渗析、离子交换、反渗透等。 如为去除悬浮的和溶解的污染物而采用的化学混凝如为去除悬浮的和溶解的污染物而采用的化学混凝沉淀和活性炭吸附的两级处理，是一种比较典型的物理化学沉淀和活性炭吸附的两级处理，是一种比较典型的物理化学处理系统。处理系统。第四章第四章 废水的物理化学处理废水的物理化学处理 和生物处理法相比，此法优点和生物处理法相比，此法优点：占地面积少；出水水质好，：占地面
3、积少；出水水质好，且比较稳定；对废水水量、水温和浓度变化适应性强；可去除有且比较稳定；对废水水量、水温和浓度变化适应性强；可去除有害的重金属离子；除磷、脱氮、脱色效果好；管理操作易于自动害的重金属离子；除磷、脱氮、脱色效果好；管理操作易于自动检测和自动控制等。检测和自动控制等。但是，但是，处理系统的设备费和日常运转费较高。处理系统的设备费和日常运转费较高。 第一节第一节 混凝混凝 第二节第二节 气浮气浮第三节第三节 吸附吸附 第四节第四节 离子交换离子交换第五节第五节 膜分离膜分离 第六节第六节 萃取、吹脱与汽提萃取、吹脱与汽提 1 1、名词解释：消毒、混凝、名词解释：消毒、混凝 、胶体稳定性
4、、胶体稳定性2 2、氯消毒加氯量包括两部分，即、氯消毒加氯量包括两部分，即 和和 。3 3、胶体稳定性分、胶体稳定性分 和和 两种。两种。4 4、胶体具有、胶体具有“双电层结构双电层结构”，即即 和和 。5 5、请简述混凝机理。、请简述混凝机理。习题：习题： 你知道吗第一节第一节 混凝混凝第一节第一节 混凝混凝d胶核滑动面图 6-1 胶体双电层结构示意胶核表面有负电荷，可吸附水胶核表面有负电荷，可吸附水中的正离子，与之平衡。在靠中的正离子，与之平衡。在靠近胶核表面的一层内，因吸力近胶核表面的一层内，因吸力较大正电离子紧密地吸附在胶较大正电离子紧密地吸附在胶核表面上，故称为核表面上，故称为吸附层
5、吸附层。厚。厚度较薄较固定，不随外界的条度较薄较固定，不随外界的条件（水温）变化而变化。件（水温）变化而变化。在吸附层之外，还有一层正电在吸附层之外，还有一层正电离子，在此范围内静电吸力因离子，在此范围内静电吸力因屏蔽作用而减弱，且受水分子屏蔽作用而减弱，且受水分子热运动的干扰，鼓层内的正电热运动的干扰，鼓层内的正电离子与胶核的结合力较为松弛，离子与胶核的结合力较为松弛，离子扩散游动在吸附层之外，离子扩散游动在吸附层之外，称为称为扩散层扩散层。一、混凝的机理一、混凝的机理 化学混凝的机理主要有三方面因素。化学混凝的机理主要有三方面因素。1 1电性中和作用机理电性中和作用机理 电性中和作用机理电
6、性中和作用机理包括压缩双电层包括压缩双电层与吸附电中和作用机理与吸附电中和作用机理。一、混凝的机理一、混凝的机理1电性中和作用机理电性中和作用机理一、混凝的机理一、混凝的机理1电性中和作用机理电性中和作用机理2 2吸附架桥作用吸附架桥作用 高分子混凝剂溶于水后，经水解和缩聚反高分子混凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。这类应形成高分子聚合物，具有线性结构。这类高分子物质可被胶体微粒强烈吸附。在相距高分子物质可被胶体微粒强烈吸附。在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成粗大絮凝体。结大，形成粗大絮凝体。2 2吸附架桥作
7、用吸附架桥作用胶粒高分子胶粒高分子排斥排斥胶粒高分子图 6-5 架桥模型示意图 6-6 胶体保护示意一、混凝的机理一、混凝的机理3 3网捕或卷扫作用网捕或卷扫作用 金属氢氧化物金属氢氧化物在形成过程中对产生胶粒网捕或卷在形成过程中对产生胶粒网捕或卷扫作用（扫作用（如三价铝盐或铁盐等的水解而生成沉淀物）如三价铝盐或铁盐等的水解而生成沉淀物）。这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体凝结、共同沉淀。体等微粒，使胶体凝结、共同沉淀。 一、混凝的机理一、混凝的机理硫酸铝混凝剂在混凝过程中的作用机理硫酸铝混凝剂在混凝过程中的作用机理
8、 Al2(SO4)32Al3+3SO42-Al3+6H2OAl(H2O)63+Al(H2O)63+H2OAlOH(H2O)52+H3O+AlOH(H2O)52+H2O=Al(OH)2(H2O)4+H3O+Al(OH)2(H2O)4+H2O=Al(OH)3(H2O)3+H3O+ 硫酸铝混凝剂中硫酸铝混凝剂中发挥混凝作用的是其水解后各发挥混凝作用的是其水解后各种形态的聚合物种形态的聚合物。这些水解聚合物起到了压缩双。这些水解聚合物起到了压缩双电层的脱稳、吸附架桥及网捕作用。电层的脱稳、吸附架桥及网捕作用。二、混凝剂和助凝剂二、混凝剂和助凝剂1 1混凝剂混凝剂 混凝剂应符合如下要求：混凝剂应符合如下
9、要求： 混凝效果好、对人体健康无害、价廉易得、使混凝效果好、对人体健康无害、价廉易得、使用方便。用方便。 混凝剂种类较多，种类有不少于混凝剂种类较多，种类有不少于200200300300种，种，分为无机与有机两大系列，分为无机与有机两大系列，目前应用最广的是铝目前应用最广的是铝盐和铁盐盐和铁盐。 常常用用的的混混凝凝剂剂助凝剂助凝剂当单独用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂当单独用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以改善混凝功能、提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。以改善混凝功能、提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。三、混凝工艺与设备三、混凝工艺与设备（一）混凝工艺（一
10、）混凝工艺 混凝工艺包括混凝剂的配制与投加、混合、混凝工艺包括混凝剂的配制与投加、混合、反应和分离几个步骤。反应和分离几个步骤。1.1.配制与投加：一般采用液体投加的方式。配制与投加：一般采用液体投加的方式。2.2.混合阶段：需要剧烈短促的搅拌混合阶段：需要剧烈短促的搅拌(1-3min)(1-3min)。 3.3.反应阶段：需要较长的时间，只能缓慢反应阶段：需要较长的时间，只能缓慢 地搅拌。地搅拌。(20-30min) (20-30min) 4.4.沉降分离阶段沉降分离阶段: : 混凝剂投加可分为固体投加和液体投加两混凝剂投加可分为固体投加和液体投加两种形式，种形式，目前国内主要采用液体投加形
11、式。目前国内主要采用液体投加形式。 混凝剂是在溶解池中进行溶解。混凝剂是在溶解池中进行溶解。常见的搅常见的搅拌方法有机械搅拌，压缩空气搅拌和水泵搅拌拌方法有机械搅拌，压缩空气搅拌和水泵搅拌。（无机混凝剂（无机混凝剂10-20%、有机高分子混凝剂、有机高分子混凝剂0.5-1.0%）cnaQcnaQW41710001000100242 2 2混合设备混合设备 如果采用泵前重力投加形式，由于水泵的混合如果采用泵前重力投加形式，由于水泵的混合效果较好，因此不需另建混合设备。效果较好，因此不需另建混合设备。 其他的投加药剂方式，则需设混合设备。其他的投加药剂方式，则需设混合设备。 常见的有隔板混合及机械
12、混合两种形式。常见的有隔板混合及机械混合两种形式。3 3反应设备反应设备 分为隔板反应池和机械搅拌反应池。分为隔板反应池和机械搅拌反应池。 1 1）隔板反应池）隔板反应池 常见的隔板反应池类型是往复式隔板反应池和常见的隔板反应池类型是往复式隔板反应池和回转式隔板反应池。回转式隔板反应池。 隔板反应池的主要设计参数：隔板反应池的主要设计参数：反应池隔板间的流速：起端部分反应池隔板间的流速：起端部分 0.5-0.6m/s0.5-0.6m/s， 末端部分末端部分0.15-0.2m/s0.15-0.2m/s；反应时间为反应时间为20-30min20-30min；隔板间距应大于隔板间距应大于0.5-0.
13、7m0.5-0.7m；转变处过水断面积为隔板间过水断面的转变处过水断面积为隔板间过水断面的1.2-1.51.2-1.5倍。倍。池底应有池底应有0.02-0.030.02-0.03坡度并设排泥管。坡度并设排泥管。优点：优点：结构简单，管理方便，混凝效果好。结构简单，管理方便，混凝效果好。缺点：缺点：反应时间较长，池体容积较大，主要适用反应时间较长，池体容积较大，主要适用 于处理水流量大的污水处理厂。于处理水流量大的污水处理厂。 2 2）机械搅拌反应池）机械搅拌反应池 机械搅拌反应池是利用搅拌桨板的转动引机械搅拌反应池是利用搅拌桨板的转动引起水中的颗粒相互碰撞而进行混凝。起水中的颗粒相互碰撞而进行
14、混凝。 主要设计参数：主要设计参数： 每台搅拌设备上桨板的总面积为水流截面每台搅拌设备上桨板的总面积为水流截面 积的积的10-20%10-20%，一般不超过，一般不超过25%25%。 桨板长度不大于叶轮直径的桨板长度不大于叶轮直径的75%75%，宽度为，宽度为 10-30cm10-30cm。 叶轮半径中心点的旋转线速度在第一格用叶轮半径中心点的旋转线速度在第一格用 0.5-0.6m/s0.5-0.6m/s，以后逐渐减少，最后一格采，以后逐渐减少，最后一格采 用用0.1-0.2m/s0.1-0.2m/s，反应时间为，反应时间为15-20min15-20min。 图 6 - 2 0 穿孔旋流絮凝池
15、平面示意图上面进水下面进水（二）影响混凝的主要因素（二）影响混凝的主要因素值值混凝剂都有最佳的值，一般通过试验得到混凝剂都有最佳的值，一般通过试验得到最佳值。最佳值。 水温水温水温高时提高混凝效果；水温低于水温高时提高混凝效果；水温低于时，水时，水解速度减慢，胶体颗粒水化作用增强。温度过高解速度减慢，胶体颗粒水化作用增强。温度过高也有一些不利影响，如高分子混凝剂的老化。也有一些不利影响，如高分子混凝剂的老化。 混凝剂的种类和投加量混凝剂的种类和投加量最佳投加量：对于某种废水，在取得同样效果最佳投加量：对于某种废水，在取得同样效果的情况下的最小投药量，一般需经试验确定。的情况下的最小投药量，一般
16、需经试验确定。 （二）影响混凝的主要因素（续）（二）影响混凝的主要因素（续）4 4水中杂质成分、性质和浓度水中杂质成分、性质和浓度水中杂质成分、性质和浓度对混凝效果有明显水中杂质成分、性质和浓度对混凝效果有明显的影响，例如天然水中含粘土类杂质，污水中的的影响，例如天然水中含粘土类杂质，污水中的大量有机物等。大量有机物等。 5 5水力条件水力条件对絮凝体的形成影响极大。在混合和反应这两对絮凝体的形成影响极大。在混合和反应这两个阶段，水力条件的配合非常重要。个阶段，水力条件的配合非常重要。1 1、简述影响混凝效果的因素。、简述影响混凝效果的因素。2 2、实现气浮分离必须满足的两个条件。、实现气浮分
17、离必须满足的两个条件。3 3、物质的润湿性决定悬浮物能否与气泡黏附，润湿性的大小、物质的润湿性决定悬浮物能否与气泡黏附，润湿性的大小 可用可用 来衡量。来衡量。4 4、气浮法、气浮法按按气泡产生方式的不同气泡产生方式的不同分为分为 、 及及 三类。三类。习题：习题： 你知道吗第二节第二节 气浮（气浮（P520P520）一、气浮原理一、气浮原理一、气浮原理一、气浮原理实现气浮分离必须满足两个条件：实现气浮分离必须满足两个条件：1 1水中有足够数量的微小气泡；水中有足够数量的微小气泡；2 2悬浮颗粒与气泡黏附形成气浮体并上浮。悬浮颗粒与气泡黏附形成气浮体并上浮。 物质的润湿性决定悬浮物能否与气泡黏
18、附物质的润湿性决定悬浮物能否与气泡黏附，润润湿性的大小可用润湿接触角来衡量湿性的大小可用润湿接触角来衡量。 气气 浮浮 的的 理理 论论 基基 础础1a1a为水为水- -气界面张力气界面张力1p1p为水为水- -固界面张力固界面张力apap为气为气- -固界面张力固界面张力1a1a与与1p1p的夹角的夹角称为称为固体颗粒的润湿接触角固体颗粒的润湿接触角 润湿接触角大小取决于固体颗粒的表面特性。润湿接触角大小取决于固体颗粒的表面特性。接触角接触角越大，颗粒与气泡接触面也就越大，两者结合牢固，容易越大，颗粒与气泡接触面也就越大，两者结合牢固，容易黏附气泡形成气浮体。黏附气泡形成气浮体。通常将接触角
19、通常将接触角909090的颗粒，称为疏水性颗粒。的颗粒，称为疏水性颗粒。变成疏水性颗粒的方法变成疏水性颗粒的方法 亲水性颗粒，加入浮选剂使其变成疏水性颗粒。亲水性颗粒，加入浮选剂使其变成疏水性颗粒。浮选剂一端带有极性基团，另一端带有非极性基浮选剂一端带有极性基团，另一端带有非极性基团，极性基团吸附于亲水颗粒表面，而非极性基团，极性基团吸附于亲水颗粒表面，而非极性基指向水相。这样，在亲水性颗粒的表面形成一层指向水相。这样，在亲水性颗粒的表面形成一层非极性吸附层，从而使颗粒具有疏水性，可利用非极性吸附层，从而使颗粒具有疏水性，可利用气浮法处理。气浮法处理。 气浮法按气泡产生方式的不同分为气浮法按气
20、泡产生方式的不同分为溶气气浮、溶气气浮、散气气浮散气气浮及及电解气浮三类电解气浮三类。（生化气气浮）（生化气气浮）变成疏水性颗粒的方法变成疏水性颗粒的方法气浮方法的应用气浮方法的应用在污水处理领域，气浮广泛应用于：在污水处理领域，气浮广泛应用于：1 1）分离地面水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；）分离地面水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；2 2）代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥；）代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥；3 3）浓缩化学混凝处理产生的絮状化学污泥；）浓缩化学混凝处理产生的絮状化学污泥；4 4）回收含油污水中的悬浮油及乳化油；）回收含油污水中的悬浮油及乳化油；5 5）回收工业废
21、水中的有用物质，如造纸厂废水中）回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中 的纸浆纤维等。的纸浆纤维等。 二、溶气气浮二、溶气气浮 溶气气浮是先将空气在压力下送入水中，然后溶气气浮是先将空气在压力下送入水中，然后减压使水中的过饱和空气以微细气泡形式释放出减压使水中的过饱和空气以微细气泡形式释放出来，使水中的杂质颗粒被黏附来，使水中的杂质颗粒被黏附形成气浮体形成气浮体，上浮，上浮到水面分离。到水面分离。 根据气泡在水中析出时所处压力不同，根据气泡在水中析出时所处压力不同，溶气气溶气气浮又分为浮又分为加压溶气气浮加压溶气气浮和和溶气真空气浮溶气真空气浮两类两类。 加压溶气气浮法是目前应用最广泛的一种
22、气浮加压溶气气浮法是目前应用最广泛的一种气浮方法。方法。（一）加压溶气气浮的基本流程（一）加压溶气气浮的基本流程1 1全溶气流程全溶气流程 全部污水在溶气罐内空气溶解于污水中，然后全部污水在溶气罐内空气溶解于污水中，然后通过减压释放装置将污水送入气浮池。通过减压释放装置将污水送入气浮池。特点：溶气量大，动力消耗大，气浮池容积小。特点：溶气量大，动力消耗大，气浮池容积小。 2 2部分溶气流程部分溶气流程 取部分污水加压溶气，其余污水直接进入气浮取部分污水加压溶气，其余污水直接进入气浮池。池。特点：动力消耗低，溶气罐的容积较小。特点：动力消耗低，溶气罐的容积较小。 3 3回流加压溶气流程回流加压溶
23、气流程 取部分出水进行回流加压溶气，与直接进入气取部分出水进行回流加压溶气，与直接进入气浮池的污水混合。回流量一般为污水的浮池的污水混合。回流量一般为污水的252550%50%，适用于悬浮物浓度高的废水。适用于悬浮物浓度高的废水。（二）主要设备（二）主要设备1 1加压泵加压泵2 2供气设备供气设备 供气方式有加压泵吸水管吸气供气方式有加压泵吸水管吸气、加压泵压水管加压泵压水管射流吸气射流吸气和和加压泵加压泵- -空压机联合溶气空压机联合溶气三种方式。三种方式。3 3溶气罐溶气罐 是一个密封的耐压钢罐，空气与水在罐内混合、是一个密封的耐压钢罐，空气与水在罐内混合、溶解，罐内常设若干隔板或填料。溶
24、解，罐内常设若干隔板或填料。4 4减压释放设备减压释放设备 作用是溶解空气减压后迅速以气泡形式释放出作用是溶解空气减压后迅速以气泡形式释放出来，满足气浮需要。来，满足气浮需要。有减压阀和专用释放器两类有减压阀和专用释放器两类134285637765821(b)(a)1-回流水；2-加压泵；3-气量计；4-射流器；5-溶气罐；6-放气管；7-压力表；8-减压释放设备泵吸水管吸气、溶气方式126457空气吸水水 泵 压 水 管 射 流 溶 气 方 式1-回 流 水 ； 2-加 压 泵 ； 3-射 流 器 ； 4-溶 气 罐 ； 5-压 力 表 ； 6-减 压 释 放 设 备 ； 7-放 气 阀 ；
25、139685247P2水流循环PP1空气循环空气吸入101-回流水；2-清水池；3-加压泵；4-射流器；5-射流器；6-溶气罐； 7-水位自控设备；8-循环泵；9-减压释放设备；10-真空进气阀内循环式射流加压溶气方式射流器结构射流器结构图 8 - 1 5 填 充 式 溶 气 罐进 水出 水图 8 - 1 6 溶 气 释 放 器（ a ） T S 型 （ b ） T J 型 （ c ） T V 型接 口(a)上 接 口下 接 口共 8 根辐 射管接 口( b )( c )溶气水经过减压释放装置，反复地受到收缩、扩散、碰撞、挤溶气水经过减压释放装置，反复地受到收缩、扩散、碰撞、挤压、漩涡等作用，
26、其压力能迅速消失，水中溶解的空气以极细压、漩涡等作用，其压力能迅速消失，水中溶解的空气以极细的气泡释放出来。的气泡释放出来。5. 5. 气浮池气浮池 目前常用的气浮池有平流式和竖流式两种，平目前常用的气浮池有平流式和竖流式两种，平流式气浮池是目前应用最多的一种，常采用反应流式气浮池是目前应用最多的一种，常采用反应池与气浮池合建的形式。池与气浮池合建的形式。 1-溶气水管；2-减压释放及混合设备；3-原水管；4-接触区；5-分离区；6-集水管；7-刮渣设备；8-回流管；9-集渣槽；10-出水管1097654321860有回流的平流式气浮池竖 流 式 气 浮 池879546321QRQ1 - 溶
27、气 水 管 ； 2 - 减 压 释 放 器 ； 3 - 原 水 管； 4 - 接 触 区 ； 5 - 分 离 区 ； 6 - 集 水 器 ； 7 - 刮渣 机 ； 8 - 水 位 调 节 器 ； 9 - 排 渣 器原 水溶气水排 渣出 水平 流 式 气 浮 池 （ 反 应 - 气 浮 ）原水集水溶气水排渣排泥组合一体化气浮池(反应-气浮-沉淀）溶气水原水砂泵排渣出 水组 合 式 一 体 化 气 浮 池 （ 反 应 -气 浮 -过 滤 ）（三）设计计算（三）设计计算1 1主要设计参数主要设计参数1 1）溶气罐压力）溶气罐压力0.2-0.40.2-0.4MpaMpa。混合时间一般。混合时间一般2-
28、5min2-5min2 2）气固比气固比A/SA/S通过实验确定。无实测数据时，一通过实验确定。无实测数据时，一 般选用般选用0.005-0.0600.005-0.060。3 3）表面负荷）表面负荷5-10m5-10m3 3/(m/(m2 2h)h)。总停留时间。总停留时间10-20min10-20min。4 4）有效水深）有效水深2.0-2.5m m。一般单格宽度不超过。一般单格宽度不超过10m10m、 池长不超过池长不超过15m15m。5 5）刮渣方向应与水流流向相反，刮渣机的水平移）刮渣方向应与水流流向相反，刮渣机的水平移 动速度控制在动速度控制在5m/min5m/min以内。以内。6
29、6）一般采用穿孔集水管，集水管的最大流速控制）一般采用穿孔集水管，集水管的最大流速控制 在在0.5m/s0.5m/s左右。左右。7)7)回流比（溶气水量与待处理水量）一般为回流比（溶气水量与待处理水量）一般为5-10%5-10%。2. 2. 主要计算公式主要计算公式三、散气气浮三、散气气浮 散气气浮没有溶气设备，直接将空气注入气浮散气气浮没有溶气设备，直接将空气注入气浮池，利用机械剪切力将空气粉碎成细小气泡。池，利用机械剪切力将空气粉碎成细小气泡。目前应用较多的是叶轮气浮和扩散板曝气气浮。目前应用较多的是叶轮气浮和扩散板曝气气浮。 （一）叶轮气浮（一）叶轮气浮适用于适用于处理水处理水量不大量不
30、大, ,污染物污染物浓度高浓度高的废水的废水. .设计计算设计计算1.主要设计参数主要设计参数1 1）叶轮直径一般为）叶轮直径一般为200-400mm200-400mm，最大不超过，最大不超过 600-700mm600-700mm，叶轮转速为，叶轮转速为900-1500r/min900-1500r/min；2 2）池有效水深一般为）池有效水深一般为1.5-2.0m1.5-2.0m，最大不超过，最大不超过 3.0m3.0m，气浮时间为，气浮时间为15-20min15-20min；3 3）盖板与叶轮间距）盖板与叶轮间距10mm10mm，盖板上的孔洞直径，盖板上的孔洞直径 20-30mm20-30m
31、m，孔洞数为，孔洞数为12-1812-18个。个。2. 2. 主要计算公式主要计算公式（二）扩散板曝气气浮（二）扩散板曝气气浮压缩空气通过扩散压缩空气通过扩散装置以微小气泡形装置以微小气泡形式进入水中。式进入水中。简单简单易行，但容易堵塞，易行，但容易堵塞，气浮效果不高。气浮效果不高。四、电解气浮四、电解气浮产生的气泡危害，产生的气泡危害，同时具有一定的同时具有一定的氧化还原作用。氧化还原作用。1 1、溶气气浮分为、溶气气浮分为 和和 两类。两类。 2 2、在气浮方法中，何谓气固比、回流比？、在气浮方法中，何谓气固比、回流比？3 3、根据固体、根据固体表面吸附力表面吸附力的不同，吸附可分为三种
32、类型，的不同，吸附可分为三种类型， 即即 、 和和 。 习题：习题： 你知道吗第四章第四章 废水的物理化学处理废水的物理化学处理 第三节第三节 吸附吸附一、吸附的概念一、吸附的概念 吸附法吸附法是利用多孔性固体物质，使废水中一种或多种是利用多孔性固体物质，使废水中一种或多种物质被吸附在固体表面上，从而予以回收或去除的方法。物质被吸附在固体表面上，从而予以回收或去除的方法。具有吸附能力的多孔性固体物质称为具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂吸附剂，废水中被吸，废水中被吸附的物质称为附的物质称为吸附质吸附质。 吸附法的作用吸附法的作用：脱色，脱臭，脱除重金属离子、放射脱色，脱臭，脱除重金属离子、
33、放射性元素，脱除多种难于用一般方法处理的剧毒或难于生物性元素，脱除多种难于用一般方法处理的剧毒或难于生物降解的有机物等。降解的有机物等。（一）吸附的分类（一）吸附的分类 根据固体表面吸附力的不同，根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为三种吸附可分为三种类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。 1）物理吸附：）物理吸附：分子间的作用力所引起的。分子间的作用力所引起的。 吸附热较小，可在低温下进行。吸附热较小，可在低温下进行。 过程是可逆的，易解吸过程是可逆的，易解吸 相对没有选择性。分子量越大，吸附量越大。相对没有选择性。分子量越大，吸附量越大。 可形成单分
34、子吸附层或多分子吸附层。可形成单分子吸附层或多分子吸附层。（一）吸附的分类（一）吸附的分类 根据固体表面吸附力的不同，根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为三种吸附可分为三种类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。 2）化学吸附：）化学吸附： 由化学键力引起的由化学键力引起的产生化学反应。产生化学反应。 如石灰吸附如石灰吸附CO2 CaCO3 吸附热大，一般在较高温下进行。吸附热大，一般在较高温下进行。 具有选择性，单分子层吸附具有选择性，单分子层吸附 化学键力大时，吸附不可逆。化学键力大时，吸附不可逆。 （一）吸附的分类（一）吸附的分类 根据固体表面吸附
35、力的不同，根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为三种吸附可分为三种类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。 3）离子交换吸附：）离子交换吸附： 静电引力静电引力 吸附质的离子吸附质的离子吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂也放出一个等当量离子。吸附剂也放出一个等当量离子。 离子电荷越多，吸附越强。离子电荷越多，吸附越强。 离子水化半径越小，越易被吸附。离子水化半径越小，越易被吸附。 实际过程中物理和化学吸附是主要的，往往相伴发生，且是实际过程中物理和化学吸附是主要的，往往相伴发生，且是综合作用，比较如下综合作用，比较如下： 吸附性能吸
36、附性能物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附作用力作用力分子引力（范德华力）分子引力（范德华力） 剩余化学键力剩余化学键力选择性选择性没有选择性没有选择性有选择性有选择性吸附层吸附层单分子或多分子吸附层单分子或多分子吸附层 只能形成单分子吸附层只能形成单分子吸附层吸附热吸附热较小，较小， 41.9kj/mol较大，相当于化学反应热，较大，相当于化学反应热，83.7-418.7kj/mol吸附速度吸附速度快，几乎不要活化能快，几乎不要活化能较慢，需要活化能较慢，需要活化能温度温度放热过程，低温有利于放热过程，低温有利于吸附吸附温度升高，吸附速度增加温度升高，吸附速度增加可逆性可逆性可逆，较易解析可逆，
37、较易解析化学键大时，吸附不可逆化学键大时，吸附不可逆（二）吸附平衡和吸附等温线（二）吸附平衡和吸附等温线 1 1吸附平衡吸附平衡 如果吸附过程是可逆的，当吸附速度和解吸速如果吸附过程是可逆的，当吸附速度和解吸速度相等时，达到度相等时，达到动态的吸附平衡动态的吸附平衡。 吸附剂吸附能力的大小以吸附量吸附剂吸附能力的大小以吸附量q q（g/gg/g）表示）表示 吸附量是指单位重量的吸附剂所吸附的吸附质吸附量是指单位重量的吸附剂所吸附的吸附质的重量。的重量。吸附量可用下式计算：吸附量可用下式计算： q=Vq=V（C Co oC C）/W /W 2 2吸附等温线吸附等温线 吸附分吸附分等温吸附等温吸附
38、和和等压吸附等压吸附。 在温度一定的条件下，吸附量随吸附质平衡浓度的提在温度一定的条件下，吸附量随吸附质平衡浓度的提高而增加。把吸附量随平衡浓度而变化的曲线称为吸附等高而增加。把吸附量随平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线。温线。 常用的吸附等温式是常用的吸附等温式是FreundlichFreundlich经验公式：经验公式： q=KCq=KC1/n1/n q=q=K+1/nK+1/nC C 根据平衡吸附试验数据，以根据平衡吸附试验数据，以C C和和q q作为横坐标和纵作为横坐标和纵坐标，便得到一条直线，称为坐标，便得到一条直线，称为FreundlichFreundlich等温线，这条直等温线，
39、这条直线的截距为线的截距为K K，斜率为，斜率为1/n1/n。由此可求出常数。由此可求出常数n n和和K K值。值。 1/n越小，吸附性能越好。一般认为越小，吸附性能越好。一般认为 1/n = 0.1 0.5 时容时容易吸附易吸附; 1/n大于大于2时难于吸附。时难于吸附。 3.3.吸附速度吸附速度定义：定义：单位重量的吸附剂在单位时间内所单位重量的吸附剂在单位时间内所 吸附的物质的量。吸附的物质的量。3.3.吸附速度吸附速度（三）吸附的影响因素（三）吸附的影响因素 影响吸附的因素主要有影响吸附的因素主要有吸附剂的性质吸附剂的性质、吸附质吸附质的性质的性质和和吸附过程吸附过程的操作条件等。的操
40、作条件等。 （三）吸附的影响因素（三）吸附的影响因素 影响吸附的因素主要有影响吸附的因素主要有吸附剂的性质吸附剂的性质、吸附质吸附质的性质的性质和和吸附过程吸附过程的操作条件等。的操作条件等。 1 1吸附剂的性质吸附剂的性质 吸附剂的颗粒越小，比表面积越大，吸附量就吸附剂的颗粒越小，比表面积越大，吸附量就越大。一般极性分子型的吸附剂易吸附极性分子越大。一般极性分子型的吸附剂易吸附极性分子型的吸附质，反之亦然。型的吸附质，反之亦然。2 2吸附质的性质吸附质的性质 溶解度越小的吸附质越容易被吸附；吸附质的溶解度越小的吸附质越容易被吸附；吸附质的分子体积越大，吸附效率也就越大；吸附质的浓分子体积越大
41、，吸附效率也就越大；吸附质的浓度增高，吸附量增大。度增高，吸附量增大。 3 3吸附过程的操作条件吸附过程的操作条件 主要包括主要包括pHpH值、共存物质、温度、接触时间等值、共存物质、温度、接触时间等 （1 1）pHpH值值 活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。通过实验确定最佳高的吸附率。通过实验确定最佳PHPH值范围。值范围。（2 2）共存物质）共存物质 一般共存多种吸附质时，吸附剂对某种吸附质一般共存多种吸附质时，吸附剂对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差。的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差。（3 3）温度）温度
42、 物理吸附是放热过程，所以低温有利于吸附。物理吸附是放热过程，所以低温有利于吸附。（4 4）接触时间）接触时间 二、吸附剂二、吸附剂 （一）吸附剂种类（一）吸附剂种类 应用较为广泛的是应用较为广泛的是活性炭活性炭、树脂吸附剂和腐殖酸类吸、树脂吸附剂和腐殖酸类吸附剂。附剂。1 1活性炭的形状活性炭的形状 活性炭有粉末状和颗粒状。常使用颗粒状。活性炭有粉末状和颗粒状。常使用颗粒状。 纤维活性炭是一种新型高效的吸附材料，吸附性能远远超过目前纤维活性炭是一种新型高效的吸附材料，吸附性能远远超过目前的普通活性炭。的普通活性炭。2 2活性炭的一般性质活性炭的一般性质A A、具有良好的吸附性能和化学稳定性；
43、、具有良好的吸附性能和化学稳定性；B B、可耐酸碱；、可耐酸碱；C C、能经受水浸、高温、高压作用；、能经受水浸、高温、高压作用；D D、不易破碎，气流阻力小；、不易破碎，气流阻力小；E E、粉状活性炭制造容易、成本低，但不易再生；、粉状活性炭制造容易、成本低，但不易再生； 粒状活性炭成本较高，但操作管理和再生容易。粒状活性炭成本较高，但操作管理和再生容易。3 3细孔构造和细孔分布细孔构造和细孔分布 活性炭有许多形活性炭有许多形状和大小不同的细状和大小不同的细孔。活性炭的微孔孔。活性炭的微孔表面积占总面积的表面积占总面积的95%95%以上，微孔对吸以上，微孔对吸附量的影响最大。附量的影响最大。
44、 4 4活性炭水处理的特点活性炭水处理的特点 对难去除的有机污染物，有较好的去除对难去除的有机污染物，有较好的去除 效果。效果。 对水质、水温及水量的变化有较强的适对水质、水温及水量的变化有较强的适 应能力。应能力。 对重金属化合物也有较强的吸附能力。对重金属化合物也有较强的吸附能力。 饱和炭再生后重复使用，不产生二次污染。饱和炭再生后重复使用，不产生二次污染。 可回收有用物质。可回收有用物质。（二）吸附剂的再生（二）吸附剂的再生 活性炭的再生方法有活性炭的再生方法有加热再生法加热再生法、药剂再生法药剂再生法、氧化再生法氧化再生法。1 1加热再生法加热再生法：分低温和高温两种方法。：分低温和高
45、温两种方法。（1 1）低温法）低温法 适于吸附浓度较高的简单低分子量的碳氢化合适于吸附浓度较高的简单低分子量的碳氢化合物和芳香族有机物的活性炭的再生。由于沸点较物和芳香族有机物的活性炭的再生。由于沸点较低，低，一般加热到一般加热到200200即可脱附。一般采用水蒸气即可脱附。一般采用水蒸气再生。再生。2 2）高温法）高温法 适用于水处理粒状炭的再生，高温加热再生过适用于水处理粒状炭的再生，高温加热再生过程程一般分一般分5 5步进行：脱水、干燥、炭化、活化、冷步进行：脱水、干燥、炭化、活化、冷却处理。却处理。 2 2药剂再生法药剂再生法 药剂再生法分无机药剂再生法和有机溶剂再生药剂再生法分无机药
46、剂再生法和有机溶剂再生法两类。法两类。（1 1）无机药剂再生法：）无机药剂再生法：采用碱（采用碱（NaOHNaOH）或无机酸）或无机酸等无机药剂。等无机药剂。（2 2）有机溶剂再生法：）有机溶剂再生法：用苯、丙酮及甲醇等有机用苯、丙酮及甲醇等有机溶剂，萃取吸附在活性炭上的有机物。溶剂，萃取吸附在活性炭上的有机物。 药剂再生设备和操作管理简单，可在吸附塔内药剂再生设备和操作管理简单，可在吸附塔内进行。但药剂再生，一般随再生次数的增加，吸进行。但药剂再生，一般随再生次数的增加，吸附性能明显降低，需要补充新炭，废弃一部分饱附性能明显降低，需要补充新炭，废弃一部分饱和炭。和炭。 三、吸附工艺三、吸附工
47、艺 （一）吸附操作（一）吸附操作 吸附操作分为吸附操作分为静态吸附静态吸附和和动态吸附动态吸附两种。两种。1. 1. 静态吸附静态吸附 是指在水不流动的情况下进行的吸附操作。是指在水不流动的情况下进行的吸附操作。 操作工艺过程操作工艺过程：把一定数量的吸附剂投入待处把一定数量的吸附剂投入待处理的水中，不断进行搅拌，经过一定时间达到吸理的水中，不断进行搅拌，经过一定时间达到吸附平衡时，以静置沉淀或过滤的方法实现固液分附平衡时，以静置沉淀或过滤的方法实现固液分离。离。 静态吸附常用于小水量处理或试验研究。静态吸附常用于小水量处理或试验研究。2 2动态吸附动态吸附 是指在水流动的情况下进行的吸附操作
48、。是指在水流动的情况下进行的吸附操作。操作工艺过程操作工艺过程：污水不断地流过装填有吸附剂的污水不断地流过装填有吸附剂的吸附床，污水中的污染物和吸附剂接触并被吸附。吸附床，污水中的污染物和吸附剂接触并被吸附。 常用工艺有固定床、移动床和流化床。常用工艺有固定床、移动床和流化床。（1 1）固定床）固定床 固定床是指在操作过程中吸附剂固定填放在吸固定床是指在操作过程中吸附剂固定填放在吸附设备中。附设备中。根据水流方向不同，固定床又分为升根据水流方向不同，固定床又分为升流式和降流式两种形式。流式和降流式两种形式。 固定床又可分为单床和多床，多床又有串联式固定床又可分为单床和多床，多床又有串联式和并联
49、式两种。和并联式两种。降流式固定床吸附塔降流式固定床吸附塔（2 2）移动床）移动床 移动床是指在操作过程中定期将接近饱和的吸移动床是指在操作过程中定期将接近饱和的吸附剂从吸附设备中排出，并同时加入等量的吸附附剂从吸附设备中排出，并同时加入等量的吸附剂，剂，也称为脉冲床也称为脉冲床。 移动床一次卸出的炭量一般为总填充量的移动床一次卸出的炭量一般为总填充量的5 520%20%。在卸料的同时投加等量的再生炭或新炭。移。在卸料的同时投加等量的再生炭或新炭。移动床进水的悬浮物浓度不大于动床进水的悬浮物浓度不大于30mg/L30mg/L。较大规模。较大规模的废水处理多采用这种形式。的废水处理多采用这种形式
50、。 （3 3）流化床）流化床 流化床是指在操作过程中吸附剂悬浮于由下而流化床是指在操作过程中吸附剂悬浮于由下而上的水流中，处于膨胀状态或流化状态。上的水流中，处于膨胀状态或流化状态。 一般连续卸炭和投炭，要求上下不混层，保持一般连续卸炭和投炭，要求上下不混层，保持炭层成层状向下移动，所以运行操作要求严格。炭层成层状向下移动，所以运行操作要求严格。 适于处理含悬浮物较多的废水，不需要进行反适于处理含悬浮物较多的废水，不需要进行反冲。冲。1 1、影响吸附的因素主要有、影响吸附的因素主要有 、 和和 等。等。 2 2、吸附剂的种类很多，应用较为广泛的是、吸附剂的种类很多，应用较为广泛的是 。3 3、
