工业废水处理ppt课件 72页

辽宁工程技术大学建工学院市政系水质工程学（下）电子教案n第3篇工业废水处理重点：各种基本的废水处理方法难点：针对各种工业废水的情况，准确确定合适的处理方法。n第10章工业废水处理概论第11章工业废水的物理处理第12章工业废水的化学处理第13章工业废水的物理化学处理第14章工业废水的生物处理n第10章工业废水处理概论10.1概述10.2工业废水污染源调查10.3废水的排放标准10.4工业废水处理方法概述n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无机废水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。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、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性废水等。n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2.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。4.含油废水产生的污染5.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7.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n控制工业污染源的基本途径：1.减少废水排出量（1）   废水进行分流。（2）   节约用水（3）   改革生产工艺（4）   避免间断排出工业废水2.降低废水污染物的浓度（1）   改革生产工艺（2）   改进装置的结构和性能（3）   废水进行分流（4）   废水进行均和（5）   回收有用物质（6）   排出系统的控制工业废水污染源调查n工业废水处理途径1.工业废水单独处理后排放（1）   COD、BOD很高，（2）   具有一定量的H2S、NH4有毒物质（3）   含有强酸、强碱（4）   可回收一些产品2.工业废水排入城市污水处理厂一同处理（1）   与城市污水性质大致相同（2）   无有毒有害类物质3．工业废水预处理后进入城市污水处理厂（1）   可回收产品（2）   含少量可去除的有毒有害物质污染源调查1.现场调查2.资料分析n废水的排放标准1．国家标准《污水综合排放标准》2．部级标准《污水排入城市下水道水质标准》3．国家标准《农田灌溉水质标准》4．国家标准《渔业水质标准》n工业废水处理原则：1．革新工艺、减少排污量2．考虑回收利用3．从全局出发，对污水妥善处理4．采取先进技术，经济合理n1．物理处理法－利用物理作用去除污水中固体和胶体的污染物。调节、离心分离、筛滤、沉淀、除油、过滤等2．化学处理法－利用化学反应的作用去除污水中有害物质。中和、化学沉淀、氧化还原等3．物理化学处理法－利用物理化学作用去除污水中有害物质。混凝、气浮、吸附、离子交换、膜分离等4．生物处理法－利用微生物的代谢作用使污水中有机物分解。活性污泥、生物膜、氧化塘、污水灌溉、厌氧处理废水处理方法：废水处理方法的选择：先易后难，先简后繁n第11章工业废水物理处理11.1调节池11.2离心分离11.3除油11.4过滤n11.1调节池一、调节目的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。二、调节池形式1．水泵强制循环：不需要安装特殊设备，简单易行，混合完全，运行费用高。2．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3．机械搅拌：混合较好，运行费用低，但易腐蚀需维护。4.穿孔导流槽水质调节：只能调节水质，不能调节水量。（现已不用）n三、容积计算1．排放的水质水量具有周期性变化t=n时（1）池容积qi－均和周期逐时变化流量。（2）出水浓度c－对应q的污染2．污水流量变化不是周期性，采用试算法。（1）池容积q－平均污水量T－水量变化时间总和（2）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（现已不用）n11.2离心分离一、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。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：（1）用水流本身旋转产生离心力的旋流分离机：压力式旋流分离机、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：2．重力式旋流分离机：常用的水力旋流沉淀池，污水沿切线方向流入，借进出水头差在池内旋转流动。n3．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D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：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1/2R处，V最大，分离出的颗粒沿四周下滑，此区为分离区。3段：水平速度为零，颗粒在重力作用下沉淀浓缩，此区为沉淀区。优点：体积小，单位容积处理能力高，用料少易安装。缺点：四壁易磨损，需动力。n其中：m、m0－分别为颗粒和污水的质量。v－旋转圆周或速度。r－旋转半径。n－转速。三.离心力计算分析：1）当r＝1.0m时，n＝500转／分，α＝280当r＝1.0m时，n＝1800转／分，α＝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，可强化颗粒的分离速度。3）分离因素α↑，净化效果η↑，可除的颗粒直径d↓。1．离心场中，颗粒受到离心力F的大小:2．颗粒在水中受到的重力：3．离心力与重力之比－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的倍数。n含油废水的来源石油开采及加工工业固体燃料热加工纺织工业中的洗毛废水轻工业中的制革废水铁路及交通运输工业屠宰及食品加工机械工业中车削工艺中的乳化液石油开采石油炼制石油化工带水原油的分离水钻井提钻时的设备冲洗水井场及油罐区的地面降水生产的油水分离过程,油品、设备的洗涤、冲洗过程焦化含油废水焦炉气的冷凝水洗煤气水各种储罐的排水11.3除油n油的状态呈悬浮状态的可浮油呈乳化状态的乳化油呈溶解状态的溶解油油滴的粒径较大，可以依靠油水密度差而从水中分离出来，对于石油炼厂废水而言，这种状态的油一般占废水中含油量的60%~80%左右。粒径：60μm以上平流分离100～150μm；斜板60μm以上非常细小的油滴，由于其表面有一层由乳化剂形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并，故不能用静沉法从废水中分离出来；若能消除乳化剂的作用，乳化油剂可转化为可浮油，称为破乳。乳化油经过破乳之后，就能用沉淀法分离。细分散油粒：10～60μm乳化油：粒径<10μm油品在水中的溶解度非常低，只有几个毫克每升。溶解油：5～15mg/Ln油污染对环境的危害含油废水侵入土壤孔隙间形成油膜，产生堵塞作用，致使空气、水分及肥料均不能渗入土中，破坏土层结构，不利于农作物的生长,甚至导致农作物枯死。含油废水排入水体后将在水面上产生油膜，阻碍大气中的氧向水体转移，使水生生物处于严重缺氧状态而死亡。在滩涂上还会影响养殖和利用。含油废水排入城市沟道，对沟道、附属设备及城市污水处理厂都会造成不良影响。土壤沟道水体n除油池计算1．除油池构造（1）平流式除油池污水从池一端流入，从另一端流出，比重小于1的浮油上浮，水面设集油管，可去除油珠不低于100－150μ。n大型隔油池应设置刮油刮泥机，以及时排油及排除底泥。隔油池的池底构造与沉淀池相同。表面一般设置盖板，冬季保持浮渣的温度，从而保持它的流动性，同时可以防火与防雨。特点：构造简单，便于运行管理，油水分离效果稳定。平流式隔油池可去除的最小油滴直径为100~150μm，相应的上升速度不高于0.9mm/s。平流式隔油池的设计与平流式沉淀池基本相似，按表面负荷设计时，一般采用1.2m3/（m2·h)；按停留时间设计时，一般采用2h。n（2）斜板式除油池根据浅池理论，池内设斜板，间距20－50mm，水流向下流动，油珠向上浮动，异向分离，泥渣滑向池底，可去除60μ油珠，停留时间短。n斜板式隔油池斜板式隔油池可去除的最小油滴直径为60μm，相应的上升速度约为0.2mm/s。铁路运输、化工等行业使用的小型隔油池，其撇油装置是依靠水与油的密度差形成液位差而达到自动撇油的目的。小型隔油池n斜板隔油池与小型自动撇油隔油池n2．除油池的计算理论基础：最小油珠上浮速度用斯笃克斯公式：u－静止水中，直径d油珠的上浮速度，－分别为水、油珠的密度，d－上浮最小油珠，μ－粘滞系数g－重力加速度。n（1）按油珠上浮速度计算（较准确）除油池面积A－表面积、Q－流量、u－上浮速度、—修正系数过流断面U－水平流速池长（否则会出现断流、异重流的现象）H－池水深n（2）按污水停留时间计算（计算方便）除油池容积t－停留时间（1.5-2.0小时）过水断面池格数b－格宽、h－水深长度L＝3.6×v×tn当油和水相混，又有乳化剂存在时，乳化剂会在油滴与水滴表面上形成一层稳定的薄膜，这时油和水就不会分层，而呈一种不透明的乳状液。当分散相是油滴时，称水包油乳状液；当分散相是水滴时，则称为油包水乳状液。乳化油及破乳方法n乳化油的主要来源含油（可浮油）废水在沟道与含乳化剂的废水相混合，受水流搅动而形成以洗涤剂清洗受油污染的机械零件、油槽车等而产生乳化油废水根据生产工艺的需要而人为制成n破乳的基本原理：破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油、水得以分离。投加换型乳化剂：投入适量“换型剂”后，在水包油（或油包水）乳状液转型为油包水（或水包油）乳状液过程中，存在着一个转化点，这时的乳状液非常不稳定，油水可能形成分层。投加盐类、酸类：可使乳化剂失去乳化作用。投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂：如异戊醇，从两相界面上挤掉乳化剂而使其失去乳化作用。搅拌、振荡、转动：通过剧烈的搅拌、振荡或转动，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。过滤：如以粉末为乳化剂的乳状液，可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴。改变温度：改变乳化液的温度来破坏乳化液的稳定。某些乳化液必须投加化学药剂破乳，如钙、镁、铁、铝的盐类或无机酸、碱、混凝剂等。破乳方法简介n11.4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，达到处理的目的。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。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。4.筛孔尺寸可根据需要，一般为0.15～1.0mm。5.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。6.优：效率高，可回收有用的物质。缺：易堵塞。nn三、滤池滤池－去除微量悬浮物，常用于污水深度处理。1．滤池过滤机理。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。2．滤料：石英砂、无烟煤、陶粒、聚丙烯球、炉灰渣、烟道灰、焦炭、电化学滤料。n3．截留杂质规律从接触絮凝作用考虑，杂质与滤料接触，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。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。4．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处如下：（1）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。（3）运行周期长。（4）运行方式分为正向流和反向流。n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100μ，悬浮物去除率75－90％，滤后水中悬浮物小于5mg/L。四.微滤机n第12章工业废水的化学处理12.1中和12.2化学沉淀12.3药剂氧化还原12.4臭氧氧化12.5电解12.6其他氧化还原法n污水的化学处理：是利用化学反应的作用以去除水中的杂质。处理对象：主要是污水中无机的或有机的(难于生物降解的)溶解物质或胶体物质。常用的化学处理方法：中和法、化学沉淀法和氧化还原法等。n12.1中和1.酸和碱反应生成盐和水称为中和反应2.酸碱废水的产生酸性污水－化工厂、化纤厂、电镀厂，金属加工厂等酸性污水PH＝1－4，腐蚀性强，改变水体的PH值，影响水生植物。碱性污水－印染厂、造纸厂、炼油厂的碱性污水PH＝10－14，腐蚀危害小于酸性水，影响水生植物。3.酸碱污水在浓度高时3%－5％以上，应考虑回收和综合利用，制造硫酸亚铁、硫酸铁、在浓度不高时方可采用处理的方法。4.中和剂：酸性污水的中和剂：苏打NaCO3和苛性钠NaOH具有组成均匀，易于贮存，反应迅速，易溶于水，但价格较高。石灰Ca(OH)2来源广泛，价格便宜。石灰石CaCO3，白云石CaCO3＋MgCO3是开发的石料，在产地价格便宜，可以作为一种中和材料，主要用于滤床使用。碱性污水的中和剂－硫酸、盐酸、烟道气。n5.中和方法分类碱性污水中和处理常用酸性污水中和，或者采用投酸中和和烟道气中和碱性污水，碱性污水中和处理需具备采用方法的条件，投加酸中和方法简单，但费用过高，烟道气体中和方便实用。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。用烟道气中和碱性废水时，废水由接触筒顶淋下，或沿筒内壁流下，烟道气则由筒底朝上逆流通过，在逆流接触过程中，废水与烟道气都得到了净化。接触筒中可以装填料，也可不装填料。用烟道气中和碱性废水的优点是可以把废水处理与烟道气除尘结合起来，缺点是处理后的废水中，硫化物、色度和耗氧量均有显著增加。污泥消化时获得的沼气中含有25～35%的CO2气体，如经水洗，可部分溶入水中，再用以中和碱性废水，也能获得一定效果。n药剂中和法用碱性、酸性物质为中和剂处理。常采用石灰处理酸性污水，石灰还是混凝剂，可凝聚水中的杂质，对于含杂质多的酸性污水有利。当污水中含有重金属离子时，加入石灰，碱性增大使水中重金属离子积大于溶度积产生沉淀。药剂中和在混合池中进行，其后需设沉淀池和污泥干化，污水在混合反应池停留时间5分钟，在沉淀池停留时间1－2小时，污泥是污水的体积2%－5％，污泥需脱水干化。干投法－用机械将药剂粉碎，直径＜0.5mm，然后直接投入水中。湿投法－将药剂溶解成液体，用计量设备控制投加量，可节省药剂。n过滤中和法使污水流经具有中和能力的滤池，例如石灰石、白云石、大理石等，产生中和作用。石灰石与硫酸反应白云石与硫酸反应白云石中含有MgCO3，可生成溶解度较大的MgSO4不会造成反应中滤池的堵塞，产生的是石灰石中和产生的50％，影响小一些，可以适当提高进水硫酸浓度。CaSO4酸碱污水相互中和法电镀厂的酸性污水和印染厂的碱性污水相互混合，达到中和目的。根据化学反应等当量原理，Q1C1=Q2C2计算污水中酸碱的含量及污水量，使酸碱污水等当量混合，达到等当量中和并略偏于碱性。n12.2化学沉淀法其中：m、n－分别表示离子Mn+、Nm-的系数。1.化学沉淀：是向水中投加某种化学剂，使它与水中的溶解物质发生互换反应，生成难溶于水的沉淀物，降低污水中溶解物质的浓度。2.原理：根据化学沉淀的必要条件，一定温度下，难溶盐MmNn在饱和溶液下，沉淀和溶解反应如下3.根据质量作用原理，溶度积常数可表示为LMmNn如果污水中含有大量的Mn+离子，要降低浓度，可向污水中投入化学物质，提高污水中Nm-浓度，使离子积大于溶度积L，结果MmNn从污水中沉淀折出，降低Mn+浓度。n1、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－在有强电解质存在状况下，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。3、酸效应－溶液的PH值可影响沉淀物的溶解度，称为酸效应。4、络合效应－若溶液中存在可能与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。4.四种沉淀效应1．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。3．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。5.沉淀分析n6.三种沉淀法(1).硫化物沉淀法：电离常数金属的硫化物溶解度一般比氢氧化物的溶解度小得多，可以采用硫化物沉淀法。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。硫化氢在水中分两步电离n由上式可知，金属离子在水中溶解度与LMS和PH值有关由上二式可得总电离常数代入得在1大气压，25℃条件下，硫化氢在水中的饱和浓度为0.1M，则n(2).氢氧化物沉淀法：a.金属氢氧化物的溶解与污水的PH值关系很大。M(OH)n表示金属的氢氧化物，Mn+表示金属离子。则电离方程式其溶度积为同时水发生电离水的离子积为b.则将上面四个式子进行处理得到nc.将重金属离子的溶解度与PH值关系绘成曲线，从曲线中可以得到，重金属离子的浓度值。应用－采用氢氧化法处理污水，PH值是一个重要因素，处理污水中的Fe2+离子时，PH值大于9则可完全沉淀，而处理污水中AL3＋离子时，PH值严格为5.5，否则AL(OH)沉淀物又会溶解。d.如用氢氧化物沉淀法处理含镉废水，一般pH值应为9.5～12.5。当pH＝8时，残留浓度为1mg／L；当pH值升至10或11时，残留浓度分别降至0.1和0.00075mg／L；3.钡盐沉淀法：在处理含铬污水时，可用钡盐为沉淀剂，以碳酸钡为例，它与污水中铬酸进行反应，生成难溶的铬酸钡。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。n12.3药剂氧化还原一.氧化还原的基础1.能斯特方程式氧化剂和还原剂的强弱可以用电极电位来衡量，电极电位越高，其氧化态的氧化能力越强，电极电位越低，其还原态的还原能力越强，因此，作为氧化剂可以氧化电极电位低的还原剂，而还原剂可以还原电极电位高的氧化剂。氧化还原的电极电位可以用能斯特方程式计算其中：E——电极电位E0——标准电极电位a0——氧化态的活性aR——还原态的活性R——气体常数T——绝对温度n——电子转移数F——法拉第常数通过氧化或还原，将水中溶解性物质→无害化◆无机物：失去电子过程→氧化过程，失去电子的物质→还原剂得到电子过程→还原过程，得到电子的物质→氧化剂每个物质都有各自的氧化态和还原态。氧化还原能力（得到或失去电子的能力）：――氧化还原电位作为指标。n◆有机物：难以用电子的转移来分析（因为涉及到共价健，电子的移动很复杂，只是发生电子云密度变动）氧化：加氧或去氢反应，或生成CO2，H2O还原：加氢或去氧反应n二、氧化还原反应的方向1.氧化还原反应可用电极电位的高低判断，电极电位高的氧化态可以和电极电位低的还原态反应。2.由于氧化剂和还原剂的浓度，溶液的PH值，生成的沉淀物，生成的络合物等都影响电极电位值，也影响反应的方向。3.浓度对反应方向的影响：电极电位相差不大时，改变氧化剂和还原剂的浓度，可改变氧化还原反应方向。ao、aR变化，E变化4.溶液PH值的影响：氧化还原反应有H+或OH－参加，因此PH值的变化可影响电极电位大小，影响反应方向。H+变化，ao、aR变化，E变化5.形成络合物的影响：在氧化还原反应时，加入一种可与氧化剂或还原剂形成稳定络合物的络合剂，也会改变电极电位，影响反应的方向。ao、aR变化，E变化6.生成沉淀物的影响：当加入一种与氧化剂或还原剂形成沉淀物的沉淀剂时，会改变电极电位，影响反应的方向。n二、氧化还原法分类分类方法氧化法常温常压空气氧化法氯氧化法（液氯、NaClO、漂白粉等）Fenton氧化法臭氧氧化法电解（阳极）光氧化法光催化氧化法高温高压湿式催化氧化超临界氧化燃烧法还原法药剂还原法（亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁、二氧化硫）金属还原法（金属铁、金属锌）电解（阴极）三、氧化还原法的分类n投加药剂：漂白粉、次氯酸钠、液氯等。氯在水中瞬间水解：Cl2＋H2OHOCl＋HClHOClH++OCl-pH>9时，OCl-接近100％OCl-的标准氧化还原电位1.2V主要用途：氰化物、硫化物、酚、醛、油类的氧化去除以及脱色、脱臭、杀菌等下面主要介绍处理含氰废水处理。氰的毒性与其结合状态有关。一般游离CN－毒性大，络合离子形态毒性小。四、药剂氧化还原法1.药剂氧化法(氯氧化法)n碱性氯化法处理含氰污水含氰污水产生于电镀厂、化工厂，污水中含有氰基CN-1的氰化物，氰化物易溶于水，离解的氰离子为剧毒品。1）处理方法：①碱性氯化法－在碱性条件下,利用OCI-氧化氰离子②电解法一电解氧化氰离子③吹脱法－空气中的氧氧化氰离子④生化法－采用微生物的活动分解氧化氰离子。n碱性氯化法处理含氰污水碱性氯化法－在碱性条件下，把液氯投加到污水中，使氰离子被氧化。第一阶段，向含氰污水中投加液氯和氢氧化物第一反应阶段与PH无关，第二反应阶段与PH有关，应控制PH=10－11，反应方可以进行。总反应第二阶段，加氯使第一阶段生成的氰酸钠进一步氧化成无毒的氮与二氧化碳。n下面主要介绍处理含铬废水处理（1）亚硫酸钠法处理含铬污水含铬污水主要来自电镀厂、制革厂等，污水中含有的铬酸根和重铬酸根形式存在的高价铬，其比例大小与PH有关。在酸性条件下水中投加亚硫酸氢钠，将六价铬还原成三价铬，然后投NaOH或石灰，生成氢氧化物沉淀。还原反应时控制PH值<3；沉淀反应时控制PH值7.5-9.02.药剂还原法n12.4臭氧氧化法臭氧是氧气的同位素，它由三个氧原子组成，在理想的反应条件下，臭氧可把水溶液中大多数单质和化合物氧化到它们的最高氧化态，对水中有机物有强烈的氧化降解作用，还有强烈的消毒杀菌作用。1．臭氧的特点●强氧化剂：氧化还原电位与pH有关，在酸性溶液中为2.07V,仅次于氟（3.06），在碱性溶液中为1.24V。●在水中的溶解度较低，只有3－7mg/L（25度时）。臭氧化空气中臭氧只占0.6-1.2%●会自行分解为氧气。水中的分解速度比在空气中的快。如水中的臭氧浓度为3mg/L时，在常温常压下，其半衰期仅5－30分。●有毒气体，对肺功能有影响，工作场所规定的最大允许浓度为0.1mg/L。●具有腐蚀性。除金和铂以外，臭氧化空气对所有的金属材料都有腐蚀，一般采用不锈钢材料对非金属材料也有强烈的腐蚀作用，不能用普通橡胶作密封材料。n2．臭氧的制备1〕原理：无声放电法（气相中放电和液相中放电两种），水处理中多采用气相中放电。石墨和不锈钢作为电极。无声放电原理：由于介电体的阻碍，只有极小的电流通过电场，即在介电体表面的凸点上发生局部放电。n在放电高速电子流的轰击下，O22O3OO3或O＋O2O3由于生成的臭氧的分解，生成的臭氧一般只占空气的0.6－1.2％（体积比）。氧气生产臭氧的总反应式：3O22O3----288.9kJ（或144.4kJ/mol-O3）每生产1kgO3需要消耗0.836kWh由于95%左右的电能变成光能和热能实际电耗：15－20kWh/kg-O3n2）无声放电臭氧发生器：分为：板式电极和管式电极两种。如何排出放电时产生的热量，冷却是提高臭氧产量的关键。臭氧产量与电压的二次方成正比。但电压过高，耗电量大，介电体容易被击穿，一般电压为：10－15kV。提高交流电的频率，可增加放电次数，从而可提高臭氧的产量。放电间隙越小，越容易放电，产生无声放电所需的电压越小，耗电量越小，但间歇过小，介点体或电极表面要求越高，管式一般2－3.5mm。n3.臭氧接触反应设备臭氧加入水中后，水为吸收剂，臭氧为吸收质，气－液两相进行传质。同时臭氧与水中的杂质进行化学反应，属于化学吸收。它不仅和相间的传质速率有关，还和化学反应速率有关。臭氧与水中杂质的化学反应有快有慢。当水中杂质，如酚、氰、亲水性染料等与臭氧的化学反应很快时，吸收速率受传质速率的控制；化学反应速率很慢时，其吸收速率受化学反应速率控制。因此，应根据臭氧处理的对象，选用不同的接触反应设备。气泡式：是一种用于受化学反应控制的气－液接触反应设备。应用最多。根据产生气泡装置的不同，分为：多孔扩散、机械表面扩散、塔板式。水膜式：内填有拉西环填料。主要用于受传质控制的反应。水滴式：适用于受传质控制的反应。nn4.在水处理中的应用：1)氧化无机物二价铁、锰的氧化氰化物的氧化：2KCN＋3O32KCNO＋2O22KCNO+H2O+3O32KHCO3+N2+3O2氧化到第一阶段，需臭氧1.84mg/1mg-CN氧化到第二阶段，需臭氧4.61mg/1mg-CN2)氧化有机物氧化许多有机物，脱色，除味，杀菌，除藻等，氧化能力强。改善一些难降解有机物的可生化性。作用机理：（1）臭氧的直接氧化（2）羟基自由基氧化n印染废水：破坏发色基团臭氧能将不饱和健打开，最后生成有机酸和醛类等分子较小的物质，使之失去显色能力。对活性染料、阳离子染料、酸性染料、直接染料等水溶性染料几乎可以完全脱色，对不溶于水的分散染料也能获得良好的脱色效果。但对不溶于水的染料，脱色效果差。n12.5电解法在直流电流作用下，电极上发生氧化还原反应的过程叫做电解。直接或间接地利用电解槽中的电化学反应，可对废水进行氧化处理、还原处理、凝聚处理及浮上处理。利用插入溶液中的电极表面发生化学反应来处理污水，在电极表面产生电氧化还原反应，电气浮反应，电絮凝反应。电化学反应所用"药剂"就是电子，其氧化能力和还原能力随电极电位而变化，因此是一种适用范围很宽的氧化剂或还原剂。n一、作用原理△电解槽阳极：与电源正极连接，传电子给电源――氧化作用，直接氧化有机物OH－O2，氧对有机物也会产生氧化作用Cl―Cl2，也会起氧化作用△电解槽阴极：与电源负极连接，从电源接收电子――还原作用，直接还原有机物H＋H2（很强的还原作用）△电凝聚：如用铁或铝板作阳极，―――铁或铝离子经水解生成羟基络合物，起到混凝剂作用△电解气浮：阳极O2，阴极H2，微气泡产生的气浮。n二、装置构造有回流式和翻腾式两种。三、应用处理含铬或含氰废水。处理染料废水、印染废水。n例：处理含铬废水(1)阳极采用铁电极：Fe2+在酸性条件下，可将废水中的6价铬还原成3价铬：Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2OCrO42-+3Fe2++8H+Cr3++4H2O(2)阴极：废水中的6价铬直接被还原成3价铬。Cr2O72-+6e+14H+2Cr3++7H2OCrO42-+3e+8H+Cr3++4H2O同时2H++2eH2(3)随着反应的进行，废水中的氢离子浓度降低，废水碱性增加，三价铬和三价铁以氢氧化物的形成沉淀。Cr3++3OH-Cr(OH)3Fe3++3OH-Fe(OH)3亚铁离子的还原作用是主要因素。n12.6其他氧化还原法含硫污水来自于炼油厂，化工厂，低浓度含硫污水可用空气氧化。空气氧化法－空气中的氧为氧化剂来氧化水中的硫化氢。硫化氢最终氧化成无毒的硫酸根，反应温度80-90℃，接触时间1.5小时，第一步反应几乎进行完全，而第二步反应只能进行约10%。投入氯化铜催化剂，可使反应进行完全。综合这两者，氧化lkg硫(Ⅱ)总共约需1.lkg氧，约相当于4m3空气一、空气氧化法处理含硫污水n二、还原法处理污水1、金属还原法处理含汞污水通常金属破碎成2～4mm的碎屑，并用汽油或酸去掉表面的油污或锈蚀层。反应温度提高，能加速反应的进行；但温度太高，有汞蒸气逸出，故反应一般在20～80℃范围内进行。采用铁屑过滤时，pH值在6～9较好，耗铁量最省；pH值低于6时，则铁因溶解而耗量增大；pH值低于5时，有氢析出，吸附于铁屑表面，减小了金属的有效表面积，并且氢离子和汞离子竞争也变得严重，阻碍除汞反应的进行。含汞污水与还原剂金属接触，污水中汞离子被还原成金属汞析出，金属被氧化成离子进入溶液。n三、高级氧化一般地，将涉及到羟基自由基的氧化过程称为高级氧化流程；广义地，也包括一些反应机理不确定但羟基自由基可能起重要作用的新型氧化过程。羟基自由基氧化还原电位：2.85V。多相光催化：基于过氧化氢的催化氧化：H2O2/UV,H2O2/O3/UV，Fenton试剂法（H2O2/Fe2+）催化臭氧氧化：UV或固体催化剂的联合使用。n第13章工业废水的物理化学处理