1、工业废水处理的工艺系统21.1 概述概述21.2 常用工业废水处理工艺系统常用工业废水处理工艺系统21.1 概述概述21.1.1 工业废水的分类工业废水的分类 1.按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类为含无机污染物为主的按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类为含无机污染物为主的 无机废水和含有机污染物为主的有机废水。例如，电镀废水和矿物加无机废水和含有机污染物为主的有机废水。例如，电镀废水和矿物加 工过程的废水是无机废水食品或石油加工过程的废水是有机废水。工过程的废水是无机废水食品或石油加工过程的废水是有机废水。2.按工业企业的产品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废按工业企业的产
2、品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废 水、农药废水、冶金废水、炼油废水等。水、农药废水、冶金废水、炼油废水等。3.按废水中所含污染物的主要成分可分为：酸性废水、碱性废水、含酚按废水中所含污染物的主要成分可分为：酸性废水、碱性废水、含酚 废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。工业废水工业废水 工业生产过程中产生的废水、污水和废液其中含有随水流失的工业生工业生产过程中产生的废水、污水和废液其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物以及生产过程中产生的污染物。产用料、中间产物以及生产过程中产生的污染物。此外也有从废水处理的难易度和废水的危害性出
3、发，将废水中主要此外也有从废水处理的难易度和废水的危害性出发，将废水中主要污染物归纳为三类：污染物归纳为三类：第一类为废热，主要来自冷却水，冷却水可以回用；第一类为废热，主要来自冷却水，冷却水可以回用；第二类为常规污染物，即无明显毒性而又易于生物降解的物质，第二类为常规污染物，即无明显毒性而又易于生物降解的物质，包括包括 生物可降解的有机物，可作为生物营养素的化合物，以及生物可降解的有机物，可作为生物营养素的化合物，以及悬悬 浮固体等；浮固体等；第三类为有毒污染物，即含有毒性而又不易生物降解的物质，包第三类为有毒污染物，即含有毒性而又不易生物降解的物质，包括重括重 金属、有毒化合物和不易被生物
4、降解的有机化合物等。金属、有毒化合物和不易被生物降解的有机化合物等。实际上，一种工业可以排出几种不同性质的废水，而一种废水又实际上，一种工业可以排出几种不同性质的废水，而一种废水又会有不同的污染物和不同的污染效应。例如染料工厂既排出酸性废水，又会有不同的污染物和不同的污染效应。例如染料工厂既排出酸性废水，又排出碱性废水。纺织印染废水，由于织物和染料的不同，其中的污染物和排出碱性废水。纺织印染废水，由于织物和染料的不同，其中的污染物和污染效应就会有很大差别。即便是一套生产装置排出的废水，也可能同时污染效应就会有很大差别。即便是一套生产装置排出的废水，也可能同时含有几种污染物。如炼油厂的蒸馏、裂化
5、、焦化、叠合等装置的塔顶油品含有几种污染物。如炼油厂的蒸馏、裂化、焦化、叠合等装置的塔顶油品蒸气凝结水中，含有酚、油、硫化物。在不同的工业企业，虽然产品、原蒸气凝结水中，含有酚、油、硫化物。在不同的工业企业，虽然产品、原料和加工过程截然不同，也可能排出性质类似的废水。如炼油厂、化工厂料和加工过程截然不同，也可能排出性质类似的废水。如炼油厂、化工厂和炼焦煤气厂等，可能均有含油、含酚废水排出。和炼焦煤气厂等，可能均有含油、含酚废水排出。21.1.2 工业废水对环境的污染工业废水对环境的污染 1.无毒物质的有机废水和无机废水的污染无毒物质的有机废水和无机废水的污染2.有毒物质的有机废水和无机废水的污
6、染。有毒物质的有机废水和无机废水的污染。3.含大量不溶性悬浮物废水的污染。含大量不溶性悬浮物废水的污染。4.含有废水产生的污染含有废水产生的污染5.含高浊度和高色度废水产生的污染含高浊度和高色度废水产生的污染6.酸性和碱性废水产生的污染酸性和碱性废水产生的污染7.含有多种污染物质废水产生的污染含有多种污染物质废水产生的污染8.含有氮、磷等工业废水产生的污染含有氮、磷等工业废水产生的污染21.1.3 控制工业污染源的基本途径控制工业污染源的基本途径 1.工业污水单独处理后排放工业污水单独处理后排放 （1）COD、BOD很高，很高，（2）具有一定量的具有一定量的H2S、NH4有毒物质有毒物质 （3
7、）含有强酸、强碱含有强酸、强碱 （4）可回收一些产品可回收一些产品2.工业污水排入城市污水处理厂一同处理工业污水排入城市污水处理厂一同处理 （1）及及城市污水性质大致相同城市污水性质大致相同 （2）无有毒有害类物质无有毒有害类物质3工业污水预处理后进入城市污水处理厂工业污水预处理后进入城市污水处理厂 （1）可回收产品可回收产品 （2）含少量可去除的有毒有害物质含少量可去除的有毒有害物质4革新工艺、减少排污量革新工艺、减少排污量5考虑回收利用考虑回收利用6从全局出发，对污水妥善处理从全局出发，对污水妥善处理7采取先进技术，经济合理采取先进技术，经济合理21.1.4 废水处理方法及选择废水处理方法
8、及选择 均和调节均和调节一、目的一、目的 1水质均和水量负荷不变，水质变化，以水质变化为曲线，求体水质均和水量负荷不变，水质变化，以水质变化为曲线，求体 积，需要搅拌设施。积，需要搅拌设施。2水量调节水质负荷不变，水量变化，以水量变化为曲线，设计池水量调节水质负荷不变，水量变化，以水量变化为曲线，设计池 体积，不需要搅拌。体积，不需要搅拌。3水质水量均和调节水质水量都变化，需综合考虑。水质水量均和调节水质水量都变化，需综合考虑。二、二、调节池形式调节池形式 1水泵强制循环：水泵强制循环：不需要安装特殊设备，简单易行，混合完全，运行不需要安装特殊设备，简单易行，混合完全，运行 费用高。费用高。2
9、空气搅拌：空气搅拌：混合完全，预曝气作用，有害物质和气体随曝气进入大气混合完全，预曝气作用，有害物质和气体随曝气进入大气 3机械搅：机械搅：混合较好，运行费用低，但易腐蚀需维护。混合较好，运行费用低，但易腐蚀需维护。4.4.穿孔倒流槽水质调节：穿孔倒流槽水质调节：只能调节水质，不能调节水量。只能调节水质，不能调节水量。三、容积计算三、容积计算 t t1 1i ii iq qw w t t1 1i ii ii im m/w/wq qc cC CT Tq qw w w wq qc cq qc cC C2 22 2i ii im m 1排放的水质水量具有周期性变化排放的水质水量具有周期性变化 t=n
10、 时时（1）池容积）池容积qi均和周期逐时变化流量。均和周期逐时变化流量。（2）出水浓度）出水浓度c对应对应q的污染的污染2污水流量变化不是周期性，采用试算法。污水流量变化不是周期性，采用试算法。（1）池容积）池容积q平均污水量平均污水量T水量变化时间总和水量变化时间总和（2）出水浓度）出水浓度3利用沉淀池进行调节：在沉淀池内进行水质水量调节利用沉淀池进行调节：在沉淀池内进行水质水量调节 离心分离离心分离一、理论基础一、理论基础 物体高速旋转时产生离心力场，在离心力场内各质点将受到比本身物体高速旋转时产生离心力场，在离心力场内各质点将受到比本身重力大得多的离心力，这离心力的大小取决于物质的质量
11、。重力大得多的离心力，这离心力的大小取决于物质的质量。高速旋转的物体能产生离心力，含悬浮物的废水在高速旋转时由于高速旋转的物体能产生离心力，含悬浮物的废水在高速旋转时由于悬浮物和废水的质量不同，因此受到的离心力大小也不同，质量大的悬浮物和废水的质量不同，因此受到的离心力大小也不同，质量大的被甩向外围，质量小的则留在内圈，废水和水中的悬浮物被分离。被甩向外围，质量小的则留在内圈，废水和水中的悬浮物被分离。二、离心分离设备二、离心分离设备 1.根据离心力产生的方式将离心设备分为：根据离心力产生的方式将离心设备分为：（1）用水流本身旋转产生离心力的旋流分离机：用水流本身旋转产生离心力的旋流分离机：压
12、力式旋流分离机压力式旋流分离机、重力式旋流分离机重力式旋流分离机 （2）由设备本身旋转带动污水旋转的离心分离机：由设备本身旋转带动污水旋转的离心分离机：2重力式旋流分离机重力式旋流分离机：常用的水力旋流沉淀池，污水沿切线方向流常用的水力旋流沉淀池，污水沿切线方向流 入，借进出水头差在池内旋转流动。入，借进出水头差在池内旋转流动。3压力式旋流分离机压力式旋流分离机 用于分离比重较大的悬浮物，设备由钢板制成，上部为直径用于分离比重较大的悬浮物，设备由钢板制成，上部为直径D的园的园筒，下部为锥形体，污水沿着设备切线方向进入，在离心力作用下，水筒，下部为锥形体，污水沿着设备切线方向进入，在离心力作用下
13、，水中悬浮物被甩向四周，并在重力作用下，下沉至底部排走。中悬浮物被甩向四周，并在重力作用下，下沉至底部排走。分析：分析：1段：水流的水平速度沿半径增大，在四周处最大，颗粒在离心力作用段：水流的水平速度沿半径增大，在四周处最大，颗粒在离心力作用 下，甩向四周，此区为加速区。下，甩向四周，此区为加速区。2段：水平速度沿半径增大后减小，在段：水平速度沿半径增大后减小，在 1/2R 处，处，V最大，分离出的颗最大，分离出的颗 粒沿四周下滑，此区为分离区。粒沿四周下滑，此区为分离区。3段：水平速度为零，颗粒在重力作用段：水平速度为零，颗粒在重力作用 下沉淀浓缩，此区为沉淀区。下沉淀浓缩，此区为沉淀区。优
14、点：体积小，单位容积处理能力高，优点：体积小，单位容积处理能力高，用料少易安装。用料少易安装。缺点：四壁易磨损，需动力。缺点：四壁易磨损，需动力。其中：其中：m、m0分别为颗粒和污水的质量。分别为颗粒和污水的质量。v旋转圆周或速度。旋转圆周或速度。r旋转半径。旋转半径。n转速。转速。三三.离心力计算离心力计算)g gm m(m mF F0 01 1 分析：分析：1）当）当 r1.0m 时，时，n500转分，转分，280 当当 r1.0m 时，时，n1800转分，转分，3600。2）在离心力场中，离心力对固体颗粒的作用远远超过重力，可强化）在离心力场中，离心力对固体颗粒的作用远远超过重力，可强化
15、 颗粒的分离速度。颗粒的分离速度。3）分离因素）分离因素 ，净化效果，净化效果 ，可除的颗粒直径，可除的颗粒直径d。1离心场中，颗粒受到离心力离心场中，颗粒受到离心力 F 的大小的大小:/r r)v vm m(m mF F2 20 0 2颗粒在水中受到的重力：颗粒在水中受到的重力：3离心力离心力及及重力之比分离因素，表示在离心力场中，颗粒所受到的重力之比分离因素，表示在离心力场中，颗粒所受到的 离心力大于重力离心力大于重力 的倍数。的倍数。/9 90 00 0r rn ng g/r r)6 60 0n n(2 2r r)g gm m(m m/r r)v vm m(m mF FF F2 22 2
16、0 02 20 01 1 过滤过滤一、过滤：一、过滤：使污水通过滤料组成的多孔介质，以截留水中的悬浮物质，使污水通过滤料组成的多孔介质，以截留水中的悬浮物质，达到处理的目的。达到处理的目的。二、滤网二、滤网 1.滤网：污水中含有的细小悬浮物，不能用格栅去除，也难用沉淀方法滤网：污水中含有的细小悬浮物，不能用格栅去除，也难用沉淀方法 去除，可采用小孔眼的滤网截留，回收。去除，可采用小孔眼的滤网截留，回收。2.筛网通常用金属丝或化学纤维编制而成。筛网通常用金属丝或化学纤维编制而成。3.其形式有转鼓式、转盘式、振动式、转帘带式和固定式倾斜筛多种。其形式有转鼓式、转盘式、振动式、转帘带式和固定式倾斜筛
17、多种。4.筛孔尺寸可根据需要，一般为筛孔尺寸可根据需要，一般为0.151.0mm。5.旋转式滤网，污水从外侧流入内侧，悬浮旋转式滤网，污水从外侧流入内侧，悬浮 物被截留，然后用刮刀刮下运走。物被截留，然后用刮刀刮下运走。6.优：效率高，可回收有用的物质。缺：易堵塞。优：效率高，可回收有用的物质。缺：易堵塞。三、滤池三、滤池 滤池去除微量悬浮物，常用于污水深度处理。滤池去除微量悬浮物，常用于污水深度处理。1滤池过滤机理。滤池过滤机理。1）机械筛滤作用把滤料层作为筛子，某些粒径大于孔隙尺寸的杂质）机械筛滤作用把滤料层作为筛子，某些粒径大于孔隙尺寸的杂质 被截留，孔隙变小一些，于是后续的细小悬浮杂质
18、也可被截留。被截留，孔隙变小一些，于是后续的细小悬浮杂质也可被截留。2）沉淀作用把滤料看作层层叠叠起来的多层沉淀池。利用巨大的沉）沉淀作用把滤料看作层层叠叠起来的多层沉淀池。利用巨大的沉 淀面积截留水中微小粒子。淀面积截留水中微小粒子。3）絮凝作用把滤料作为接触吸附介质，介质紧密排列，水在介质中）絮凝作用把滤料作为接触吸附介质，介质紧密排列，水在介质中 流动时，杂质被吸附在介质表面并成长为大颗粒，巨大的表面积产流动时，杂质被吸附在介质表面并成长为大颗粒，巨大的表面积产 生强烈的吸附能力。生强烈的吸附能力。2滤料：滤料：石英砂、无烟煤、陶粒、聚丙烯球、炉灰渣、烟道灰、焦石英砂、无烟煤、陶粒、聚丙
19、烯球、炉灰渣、烟道灰、焦 炭、炭、电化学滤料电化学滤料。3截留杂质规律截留杂质规律 从接触絮凝作用考虑，杂质从接触絮凝作用考虑，杂质及及滤料接触，被滤料表面分子间力吸附滤料接触，被滤料表面分子间力吸附絮凝，同时水力冲刷可使絮凝杂质脱落向下层移动，被下层滤料截留。絮凝，同时水力冲刷可使絮凝杂质脱落向下层移动，被下层滤料截留。在过滤周期将终止时，表层滤料最细，吸附表面张力最大，截留的在过滤周期将终止时，表层滤料最细，吸附表面张力最大，截留的杂质最多，表层孔隙逐渐被杂质阻塞，尽管下层滤料还未发挥应有作杂质最多，表层孔隙逐渐被杂质阻塞，尽管下层滤料还未发挥应有作用，但周期已终止，导致出现双层滤料，表层
20、的滤料粒径大一些，截用，但周期已终止，导致出现双层滤料，表层的滤料粒径大一些，截留的杂质多一些。留的杂质多一些。4构造构造污水滤料和给水滤料有许多相同之处，与给水滤料的不同之污水滤料和给水滤料有许多相同之处，与给水滤料的不同之处如下：处如下：（1）滤料粒径大，强度高，耐腐蚀，成本低。）滤料粒径大，强度高，耐腐蚀，成本低。（2）抗冲击性负荷，出现双层滤料。）抗冲击性负荷，出现双层滤料。（3）运行周期长。）运行周期长。（4）运行方式分为正向流和反向流。）运行方式分为正向流和反向流。四、电化学滤料滤池四、电化学滤料滤池 1.原理：两种不同的金属直接接触，浸没在有传导性的电解质溶液里，原理：两种不同的
21、金属直接接触，浸没在有传导性的电解质溶液里，可形成原电池，通过选用活性金属组成原电池可在它作用空间产生一可形成原电池，通过选用活性金属组成原电池可在它作用空间产生一个电场。个电场。2.电化学滤料滤池是利用污水中含有电解质物质，当铁屑浸没在含有电电化学滤料滤池是利用污水中含有电解质物质，当铁屑浸没在含有电解质的污水中，铁屑晶体结构上的铁一碳之间形成了许多微小的腐蚀解质的污水中，铁屑晶体结构上的铁一碳之间形成了许多微小的腐蚀电池，产生电化学反应，在它的作用空间产生一个电场，铁一碳表面电池，产生电化学反应，在它的作用空间产生一个电场，铁一碳表面有电流流动，形成一种内部内电解反应，在电场作用下，铁阳极
22、失去有电流流动，形成一种内部内电解反应，在电场作用下，铁阳极失去电子生成电子生成 Fe2+进入污水中，碳阴极得到电子使碳表面的进入污水中，碳阴极得到电子使碳表面的 H+生成生成H2逸逸出，电极反应如下：出，电极反应如下：阳极：阳极：2Fe2Fe2+4e阴极：阴极：4H+4e 2H2 (酸性溶液酸性溶液)O2+2H2O+4e 4OH-（中性溶液或碱性溶液）（中性溶液或碱性溶液）3.腐蚀电化学反应，在它的表面有电流流动，由于腐蚀原电池的作用，在腐蚀电化学反应，在它的表面有电流流动，由于腐蚀原电池的作用，在电位较低的铁阳极上，金属铁失去电子变成铁离子进入溶液，电子流向电位较低的铁阳极上，金属铁失去电
23、子变成铁离子进入溶液，电子流向阴极，在碳阴极附近，流来的电子被溶液中能够吸收电子的物质所接受，阴极，在碳阴极附近，流来的电子被溶液中能够吸收电子的物质所接受，生成以氢氧根形式出现的阴离子，中和金属离子，形成一种内部电解反生成以氢氧根形式出现的阴离子，中和金属离子，形成一种内部电解反应。电极反应阴极新生成的应。电极反应阴极新生成的H2能能及及污水中的许多污染组份发生氧化还原污水中的许多污染组份发生氧化还原作用，阳极生成的作用，阳极生成的Fe2+是良好的絮凝剂，能够捕集、裹挟污水中的污染是良好的絮凝剂，能够捕集、裹挟污水中的污染物共沉。物共沉。4.应用应用采用铁屑和活性炭组成电池，由于电极电位不同
24、，形成一组短采用铁屑和活性炭组成电池，由于电极电位不同，形成一组短路的电池，铁阳极失去电子生成路的电池，铁阳极失去电子生成Fe2进入水中，电子流向阴极，在炭表进入水中，电子流向阴极，在炭表面面H得到电子还原成得到电子还原成H2，水中，水中Fe2与与OH结合形成结合形成Fe(OH)2絮凝体，絮凝体，电池不断反应，滤池强化工作作用。电池不断反应，滤池强化工作作用。5.例如，将铁屑和碳粒浸没在例如，将铁屑和碳粒浸没在电位为电位为30 mv的污水溶液中，铁屑和碳粒的污水溶液中，铁屑和碳粒的电位差为的电位差为1.2伏，粒料间的分离距离为伏，粒料间的分离距离为0.1cm,可以得到可以得到510-3cm/s
25、的的分离速度，从理论上计算分离速度，从理论上计算20s就完成沉积过程。就完成沉积过程。6.特点：特点：1）具有普通滤池的功能，）具有普通滤池的功能，2）具有原电池的电化学反应。）具有原电池的电化学反应。3）起）起到电解反应的电氧化和电絮凝。到电解反应的电氧化和电絮凝。可截留污水中微小的悬浮颗粒，滤布采用尼龙布和金属网，孔可截留污水中微小的悬浮颗粒，滤布采用尼龙布和金属网，孔隙小于隙小于100，悬浮物去除率，悬浮物去除率7590，滤后水中悬浮物小于，滤后水中悬浮物小于5mg/L。五五.微滤机微滤机 化学沉淀法化学沉淀法 其中：其中：m、n分别表示离子分别表示离子Mn+、Nm-的系数。的系数。M
26、Mm mN Nn nn nN Nm mM Mm mn n 一一.化学沉淀化学沉淀是向水中投加某种化学剂，使它是向水中投加某种化学剂，使它及及水中的溶解物质发生互换水中的溶解物质发生互换反反 应，生成难溶于水的沉淀物，降低污水中溶解物质的浓度。应，生成难溶于水的沉淀物，降低污水中溶解物质的浓度。二二.原理原理:根据化学沉淀的必要条件，一定温度下，难溶盐根据化学沉淀的必要条件，一定温度下，难溶盐MmNn在饱和溶液在饱和溶液 下，沉淀和溶解反应如下下，沉淀和溶解反应如下三三.根据质量作用原理，根据质量作用原理，溶度积溶度积 常数可表示为常数可表示为LMmNnn nm mm mn nM Mm mN N
27、n n N N M ML L 如果污水中含有大量的如果污水中含有大量的Mn+离子，要降低浓度，可向污水中投入化离子，要降低浓度，可向污水中投入化学物质，提高污水中学物质，提高污水中Nm-浓度，使离子积大于溶度积浓度，使离子积大于溶度积 L，结果，结果Mm、Nn从污水中沉淀折出，降低从污水中沉淀折出，降低 Mm+浓度。浓度。1、同名离子效应同名离子效应当沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含有某当沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含有某一离子的试剂，则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动一离子的试剂，则沉淀溶解度减少向沉淀方向移动 2、盐效应盐效应在有强电解质存在状况下，溶解度随强电解质浓度的在有强电解质存在
28、状况下，溶解度随强电解质浓度的增大而增加，反应向溶解方向转移。增大而增加，反应向溶解方向转移。3、酸效应酸效应溶液的溶液的PH值可影响沉淀物的溶解度，称为酸效应。值可影响沉淀物的溶解度，称为酸效应。4、络合效应络合效应若溶液中存在可能若溶液中存在可能及及离子生成可溶性络合物的络合离子生成可溶性络合物的络合剂，则反应向相方向进行，沉淀溶解，甚至不发生沉淀。剂，则反应向相方向进行，沉淀溶解，甚至不发生沉淀。四四.四种沉淀效应四种沉淀效应1沉淀和溶解是暂时的，有条件的。沉淀和溶解是暂时的，有条件的。2只要条件改变，沉淀和溶解就能相互转移。只要条件改变，沉淀和溶解就能相互转移。3如果离子积大于溶度积就
29、会发生沉淀。如果离子积大于溶度积就会发生沉淀。4反之离子积小于溶度积就会溶解。反之离子积小于溶度积就会溶解。五五.沉淀分析沉淀分析六六.三种沉淀法三种沉淀法 1.硫化物沉淀法硫化物沉淀法：电离常数电离常数 SSL L MM SS MMMSMS2 2MSMS2 22 22 2 2 22 2S SH HH HS SH HS SH HS SH H15152 22 28 82 21 110101.21.2 HSHS SSHHK K10109.19.1SSHH HSHSHHK K 金属的硫化物溶解度一般比氢氧化物的溶解度小得多，可以采用硫化金属的硫化物溶解度一般比氢氧化物的溶解度小得多，可以采用硫化物沉
30、淀法。物沉淀法。电离方程式：电离方程式：采用硫化物沉淀法常用的药剂为硫化氢，硫化钠，硫化钾等。采用硫化物沉淀法常用的药剂为硫化氢，硫化钠，硫化钾等。硫化氢在水中分两步电离硫化氢在水中分两步电离由上式可知，金属离子在水中溶解度由上式可知，金属离子在水中溶解度及及 LMS和和 PH值有关值有关2 22 22 22 22 22 22 22 21 12 22 22 2总总 H HS S H H1 10 01 1.1 1 S S1 10 01 1.1 1K KK KS S H H S S H HK K L L/S S M M2 22 2 SSHH10101.11.1 LHLH S/HS/HHH10101
31、.11.1L L MM2 222222 22 22 22222MSMS2 2 2 23 32 22 22 22 2M MS S2 21 10 01 1.1 1 L L H H0 0.1 11 10 01 1.1 1 H HL L M M 由上二式可得总电离常数由上二式可得总电离常数代入代入得得 在在1大气压，大气压，25条件下，硫化氢在水中的饱和浓度为条件下，硫化氢在水中的饱和浓度为0.1M，则，则 2.氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法：（1）金属氢氧化物的溶解）金属氢氧化物的溶解及及污水的污水的PH值关系很大。值关系很大。M(OH)n表示金属的氢表示金属的氢氧化物，氧化物，Mm+表示金属离子。表
32、示金属离子。则电离方程式则电离方程式 其溶度积为其溶度积为 同时水发生电离同时水发生电离 水的离子积为水的离子积为n nn nM M(O OH H)n n(O OH HM M n nn nn n O OH H M ML LM M(O OH H)OHOHH HO OH H2 21 14 42 21 10 01 1 O OH H H HO OK KH H n n2 2n nn n)HHO OKHKH(LM(OH)LM(OH)MM n nP PH Hn nn nP PH HO On nP PK KH HP PL L n nl lg g H HO On nl lg gK KH Hl lg gL L l
33、 lg g M M2 22 2n n （2）则将上面四个式子进行处理得到）则将上面四个式子进行处理得到（3）将重金属离子的溶解度）将重金属离子的溶解度及及PH值关系绘成曲线，从曲线中可以得值关系绘成曲线，从曲线中可以得 到，重金属离子的浓度值。到，重金属离子的浓度值。应用采用氢氧化法处理污水，应用采用氢氧化法处理污水，PH值是一个重要因素，处理污水值是一个重要因素，处理污水 中的中的 Fe2+离子时，离子时，PH值大于值大于 9则可完全沉淀，而处理污水中则可完全沉淀，而处理污水中AL3 离子时，离子时，PH值严格为值严格为 5.5，否则，否则AL(OH)沉淀物又会溶解。沉淀物又会溶解。（4）如
34、用氢氧化物沉淀法处理含镉废水，一般）如用氢氧化物沉淀法处理含镉废水，一般pH值应为值应为9.512.5。当当pH8时，残留浓度为时，残留浓度为1mgL；当；当pH值升至值升至10或或11时，残留浓时，残留浓 度分别降至度分别降至0.1和和0.00075mgL；3.钡盐沉淀法：钡盐沉淀法：在处理含铬污水时，可用钡盐为沉淀剂，以碳酸钡在处理含铬污水时，可用钡盐为沉淀剂，以碳酸钡为例，它为例，它及及污水中铬酸进行反应，生成难溶的铬酸钡。污水中铬酸进行反应，生成难溶的铬酸钡。O OH HC CO OB Ba aC Cr rO OC Cr rO OH HB Ba aC CO O2 22 24 44 42
35、 23 3 碳酸钡是难溶的物质，但铬酸钡的溶度积更小一些，更难溶于水，碳酸钡是难溶的物质，但铬酸钡的溶度积更小一些，更难溶于水，象这样一种沉淀转化为另一种沉淀的过程为沉淀的转移。象这样一种沉淀转化为另一种沉淀的过程为沉淀的转移。污水处理中的混凝法污水处理中的混凝法一一.混凝的分类混凝的分类 1、化学混凝利用正电荷的电解质，压缩污水中负电粒子的双电层，、化学混凝利用正电荷的电解质，压缩污水中负电粒子的双电层，当大量正电荷进入胶粒的双电层内，使双电层变薄，电位减小，胶粒当大量正电荷进入胶粒的双电层内，使双电层变薄，电位减小，胶粒不带电，可以相互聚和下沉。不带电，可以相互聚和下沉。2、物理混凝混凝经
36、水解形成高聚物，大颗粒高聚物对杂质胶体有强、物理混凝混凝经水解形成高聚物，大颗粒高聚物对杂质胶体有强烈的吸附能力，可吸附一定距离内的胶体共同下沉。烈的吸附能力，可吸附一定距离内的胶体共同下沉。自身混凝高聚物大颗粒可在其作用空间内吸附胶体一同下沉。自身混凝高聚物大颗粒可在其作用空间内吸附胶体一同下沉。有效作用空间：有效作用空间：有效作用空间的条件：有效作用空间的条件：(1)Rr (2)rR (3)A=r+R时吸附最佳。时吸附最佳。)V V)(V)(VR R(A(A4 4R)R)(A(AR R2 22 2 增浓聚沉向污水中投入一些大颗粒杂质，使浓度增大，可沉淀的大颗粒增浓聚沉向污水中投入一些大颗粒
37、杂质，使浓度增大，可沉淀的大颗粒 吸附小颗粒迅速下沉。应用于竖流式沉淀池增加污泥层的浓度达到增浓聚吸附小颗粒迅速下沉。应用于竖流式沉淀池增加污泥层的浓度达到增浓聚 沉、水力澄清池加入细泥沙增加泥沙浓度达到增浓聚沉。沉、水力澄清池加入细泥沙增加泥沙浓度达到增浓聚沉。3、生物混凝生物混凝 利用微生物的吸附絮凝作用，吸附胶体颗粒一同下沉，活性污泥回利用微生物的吸附絮凝作用，吸附胶体颗粒一同下沉，活性污泥回泥污泥达到吸附絮凝作用。泥污泥达到吸附絮凝作用。二二.混凝在污水处理中的作用：混凝在污水处理中的作用：通过混凝可去除污水的浊度、色度、各种高分子化合物，重金属通过混凝可去除污水的浊度、色度、各种高分
38、子化合物，重金属离子等，常离子等，常及及其它方法一同使用。其它方法一同使用。混凝法只能去除胶体和悬浮物，不能去除溶解性物质，影响混凝混凝法只能去除胶体和悬浮物，不能去除溶解性物质，影响混凝的因素很多，混凝剂的种类，浓度等需要用试验确定。的因素很多，混凝剂的种类，浓度等需要用试验确定。气浮气浮一、气浮处理的理论基础：一、气浮处理的理论基础：将空气通入水中，并以微小气泡折出，使水将空气通入水中，并以微小气泡折出，使水 中固体杂质粘附气泡一同上浮至水面分离。中固体杂质粘附气泡一同上浮至水面分离。1气浮流程气浮流程：气污水气污水气粒吸附气粒吸附泡沫泡沫分解分解 2、气浮条件：去除此重近于、气浮条件：去
39、除此重近于1，直径，直径60悬浮物悬浮物 气粒吸附：属物物理吸附。吸附放热，低温吸附效果较好；极性相气粒吸附：属物物理吸附。吸附放热，低温吸附效果较好；极性相 同，吸附效果较好；物理性质相同，吸附效果较好。同，吸附效果较好；物理性质相同，吸附效果较好。吸附对象：吸附疏水性物质吸附对象：吸附疏水性物质 疏水性物质难为水润湿的物质，可以直接吸附。疏水性物质难为水润湿的物质，可以直接吸附。亲水性物质容易被水润湿的物质，需要转为疏水性物质。亲水性物质容易被水润湿的物质，需要转为疏水性物质。表面活性剂：可以使疏水、亲水相互转移，表面活性剂由极性和非极表面活性剂：可以使疏水、亲水相互转移，表面活性剂由极性
40、和非极 性分子组成，分子一端呈亲水性，另一端呈疏水性，也叫二亲分子。性分子组成，分子一端呈亲水性，另一端呈疏水性，也叫二亲分子。a.表面活性剂对于亲水性物质有利，亲水性物质转为疏水性。表面活性剂对于亲水性物质有利，亲水性物质转为疏水性。b.表面活性剂对于疏水性物质不利，疏水性物质转为亲水性。表面活性剂对于疏水性物质不利，疏水性物质转为亲水性。在液、气、粒三相表面上，产生的表面力不同，其粘附着力也不同。在液、气、粒三相表面上，产生的表面力不同，其粘附着力也不同。1表面能表面能 液体表面分子液体表面分子及及内部分子受到的分子引力不同，表面分子所受到的力不内部分子受到的分子引力不同，表面分子所受到的
41、力不 平衡，该力把表面分子拉向液体内部，力图缩小表面积，减少表面能。平衡，该力把表面分子拉向液体内部，力图缩小表面积，减少表面能。2表面能的物理现象表面能的物理现象 表面能力图使自由表面积最小，从而表面能最小。液体内部分子引力使表面能力图使自由表面积最小，从而表面能最小。液体内部分子引力使 液体呈球状，减少表面积，避免展开。液体呈球状，减少表面积，避免展开。3气泡的稳定性气泡的稳定性（1）加入表面活性剂使气泡壁变厚，防止破碎。）加入表面活性剂使气泡壁变厚，防止破碎。（2）加入表面活性剂使液体表面蒸发量减少，浮渣稳定。）加入表面活性剂使液体表面蒸发量减少，浮渣稳定。（3）当气泡内压一定时，水的表
42、面张力越大，气泡直径越大；当气量一定）当气泡内压一定时，水的表面张力越大，气泡直径越大；当气量一定 时，气泡直径时，气泡直径，表面积，表面积，不易吸附。气泡大小应一致，否则小气，不易吸附。气泡大小应一致，否则小气 泡内压大，大气泡内压小，小气泡易进入大气泡合并。泡内压大，大气泡内压小，小气泡易进入大气泡合并。（4）气泡越小越密集，效果越好。）气泡越小越密集，效果越好。二、水中气、粒的粘附着力计算二、水中气、粒的粘附着力计算3表面能大小计算表面能大小计算吸附前后界面能减少值为吸附前后界面能减少值为s sw w 1 12 21 13 31 1w w 设液、气、固三相分别为设液、气、固三相分别为1、
43、2、3，表示表面能；则表示表面能；则“液固，液液固，液气，气固气，气固”分别用分别用 13、12、23 表示表示 根据热力学已知：界面能表面能根据热力学已知：界面能表面能界面面积界面面积其中：其中：s界面面积（界面面积（cm2），取单位面积为），取单位面积为 1进行计算进行计算颗粒和气泡粘附前其表面能之和颗粒和气泡粘附前其表面能之和颗粒和气泡粘附后其表面能颗粒和气泡粘附后其表面能2 23 32 2w w 2 23 31 12 21 13 32 21 1w ww ww w 最后总结得：最后总结得：c co os s)(1 1c co os s）c co os s(1 18 80 0)c co o
44、s s(1 18 80 0w w1 12 21 12 21 12 21 12 21 12 22 23 31 12 22 23 31 12 22 23 31 12 21 13 3 4.表面能表面能分析：分析：（1）W越大，吸附越容易进行。越大，吸附越容易进行。（2）当接触角）当接触角0，cos 1，1 cos 0，气固不易吸附。，气固不易吸附。（3）当接触角）当接触角 180，cos 1，1 cos 2，气固易吸附。，气固易吸附。（4）接触角可判断物质被水润湿的性质，）接触角可判断物质被水润湿的性质，90为亲水性物质，不容易吸为亲水性物质，不容易吸 附，附，90为疏水性物质，容易吸附。为疏水性物
45、质，容易吸附。5.混凝剂混凝剂及及表面活性剂的影响表面活性剂的影响（1）混凝剂）混凝剂AL2(SO4)3，FeCl3，FeSO4，可吸附水中固体使其凝聚，压，可吸附水中固体使其凝聚，压 缩双电层，缩双电层，相互聚合，生成一些大的絮凝体。，相互聚合，生成一些大的絮凝体。（2）表面活性剂两亲分子，）表面活性剂两亲分子，对亲水性物质有利，对疏水性物质不利。对亲水性物质有利，对疏水性物质不利。投量投量，气液界面张力，气液界面张力 12，泡沫稳定。，泡沫稳定。投量投量，疏水杂质严重乳化，影响吸附。，疏水杂质严重乳化，影响吸附。投量投量，12，使气固吸附牢固。，使气固吸附牢固。将产生气泡的方法分为布气气浮
46、，溶气气浮，电气浮。将产生气泡的方法分为布气气浮，溶气气浮，电气浮。1.布气气浮布气气浮：利用机械剪切力，将水中的空气粉碎成细小的气泡。：利用机械剪切力，将水中的空气粉碎成细小的气泡。（1）水泵吸水管吸入气浮：设备简单，但会破坏水泵工作特性。吸入空）水泵吸水管吸入气浮：设备简单，但会破坏水泵工作特性。吸入空 气不能过多，不大于吸水量气不能过多，不大于吸水量10。（2）射流气浮：采用吸水带气的射流器，向污水中吸入空气进行气浮。）射流气浮：采用吸水带气的射流器，向污水中吸入空气进行气浮。（3）扩散板气浮：压缩空气通过具有微细孔隙的扩散板，使空气以细小）扩散板气浮：压缩空气通过具有微细孔隙的扩散板，
47、使空气以细小 气泡形式逸出，进行气浮。气泡形式逸出，进行气浮。（4）叶轮气浮：电动机带动叶轮高速旋转，空气进入水中被叶轮打碎成）叶轮气浮：电动机带动叶轮高速旋转，空气进入水中被叶轮打碎成 为细小气泡。为细小气泡。2.电气浮电气浮：将含有电解质的污水作为电解介质通入直流电进行电解，可：将含有电解质的污水作为电解介质通入直流电进行电解，可 同时发生三种效应，电解氧化，电解混凝和电解气浮，当选同时发生三种效应，电解氧化，电解混凝和电解气浮，当选 用不溶性电极可充分发挥电解气浮效应。用不溶性电极可充分发挥电解气浮效应。三、气浮的方法三、气浮的方法及及系统系统3溶气气浮溶气气浮:空气在一定压力下，溶解于
48、水中，并达到过饱和状态，然后空气在一定压力下，溶解于水中，并达到过饱和状态，然后突然减压，溶解于水中的空气以微小形状从水中折出，进行气浮。突然减压，溶解于水中的空气以微小形状从水中折出，进行气浮。（1）加压溶气气体）加压溶气气体 工作特征：污水由水泵加压，在压力管上进入压缩空气，水气混合工作特征：污水由水泵加压，在压力管上进入压缩空气，水气混合 体在溶气罐内停留一定时间进行溶气，然后经减压阀进体在溶气罐内停留一定时间进行溶气，然后经减压阀进 入气浮池气浮。入气浮池气浮。工艺流程：常用的加压溶气有：全加压溶气，部分加压溶气和部分工艺流程：常用的加压溶气有：全加压溶气，部分加压溶气和部分 回流加压
49、溶气。回流加压溶气。（2）溶气真空气浮）溶气真空气浮 气浮池在负压下工作，空气在常压下和加压下溶于水中，溶于水中的气浮池在负压下工作，空气在常压下和加压下溶于水中，溶于水中的空气在负压下过饱和，大量空气会折出形成气泡上浮。空气在负压下过饱和，大量空气会折出形成气泡上浮。吸附吸附 在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓集的现象称为吸附。在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓集的现象称为吸附。吸吸附就是利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在附就是利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。固体表面而去除的方法。一、产生吸附的原因一、产生吸附的原因 1
50、物理吸附物理吸附 吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附称为物理吸附。物理吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附称为物理吸附。物理吸附可形成单分子吸附层或多分子吸附层。被吸附的分子由于热运动吸附可形成单分子吸附层或多分子吸附层。被吸附的分子由于热运动还会离开吸附剂表面，这种现象称为解吸，它是吸附的逆过程。还会离开吸附剂表面，这种现象称为解吸，它是吸附的逆过程。2化学吸附化学吸附 化学吸附是吸附剂和吸附质之间由于化学键力引起的化学作用，一化学吸附是吸附剂和吸附质之间由于化学键力引起的化学作用，一种吸附剂只能对某几种吸附质发生化学吸附，因此化学吸附具有选择种吸附剂只能对某几种吸附质发生化学吸附
