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1、學(xué)習(xí)情景十二學(xué)習(xí)情景十二 工業(yè)廢水的化學(xué)工業(yè)廢水的化學(xué)處理處理l 定義：應(yīng)用化學(xué)原理和化學(xué)作用將廢定義：應(yīng)用化學(xué)原理和化學(xué)作用將廢水中的污染物成分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使廢水中的污染物成分轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使廢水得到凈化的方法稱為化學(xué)處理。水得到凈化的方法稱為化學(xué)處理。l 污染物在經(jīng)過化學(xué)處理過程后改變了污染物在經(jīng)過化學(xué)處理過程后改變了化學(xué)本性，處理過程中總是伴隨著化學(xué)變化學(xué)本性，處理過程中總是伴隨著化學(xué)變化；化； l操作單元（操作單元（Operating UnitsOperating Units） ：中和：中和（ NeutralizationNeutralization）、化學(xué)沉淀）、化學(xué)沉淀（ C
2、hemical PrecipitationChemical Precipitation）、藥劑氧化）、藥劑氧化還原（還原（Chemical Oxidation ReductionChemical Oxidation Reduction）、）、臭氧氧化臭氧氧化(Ozone Oxidation )(Ozone Oxidation )、電解、電解(Electrolysis)(Electrolysis)、光氧化法、光氧化法(Photo- (Photo- Oxidation)Oxidation)等。等。12.112.1中和中和12.1.1 12.1.1 概述概述酸堿廢水的來源及其危害酸堿廢水的來源及其危
3、害來源：來源：排酸排酸化工廠、化纖廠、電鍍廠、煤化工廠、化纖廠、電鍍廠、煤加工廠、酸洗車間等；濃度為加工廠、酸洗車間等；濃度為1%10%1%10%。排堿排堿印染廠、金屬加工廠、煉油廠、印染廠、金屬加工廠、煉油廠、造紙廠等；濃度為百分之幾。造紙廠等；濃度為百分之幾。危害：腐蝕、影響水生生物危害：腐蝕、影響水生生物中和方法中和方法 分類：分類： 酸性廢水酸性廢水酸堿廢水互相中和、酸堿廢水互相中和、藥劑中和、過濾中和藥劑中和、過濾中和 堿性廢水堿性廢水堿酸廢水互相中和、堿酸廢水互相中和、藥劑中和藥劑中和中和劑中和劑 酸性廢水：石灰、石灰石、白云石、酸性廢水：石灰、石灰石、白云石、蘇打（蘇打（Na2C
4、O3Na2CO3）、苛性鈉（）、苛性鈉（NaOHNaOH）等）等 堿性廢水：鹽酸、硫酸堿性廢水：鹽酸、硫酸 石灰石產(chǎn)生的沉渣較多，較難處理。石灰石產(chǎn)生的沉渣較多，較難處理。12.1.2 12.1.2 酸堿廢水互相中和法酸堿廢水互相中和法酸性或堿性廢水需要量酸性或堿性廢水需要量等當(dāng)點(diǎn)：酸堿雙方的當(dāng)量恰好相等時(shí)等當(dāng)點(diǎn)：酸堿雙方的當(dāng)量恰好相等時(shí)強(qiáng)酸強(qiáng)堿中和，強(qiáng)酸強(qiáng)堿中和，pHpH弱酸或弱堿中和，弱酸或弱堿中和，pHpH不為不為中和設(shè)備中和設(shè)備 (1) (1) 要求不高，可在集水井或管道內(nèi)進(jìn)要求不高，可在集水井或管道內(nèi)進(jìn)行連續(xù)混合反應(yīng)。行連續(xù)混合反應(yīng)。 (2) (2) 要求高時(shí)，可設(shè)連續(xù)流中和池，中要
5、求高時(shí)，可設(shè)連續(xù)流中和池，中和時(shí)間為和時(shí)間為2h2h。 (3)(3)水量小但變化大時(shí)，可采用間歇水量小但變化大時(shí)，可采用間歇式中和池，完成混合、中和、沉淀、排式中和池，完成混合、中和、沉淀、排泥等工序泥等工序。12.1.3 12.1.3 藥劑中和法藥劑中和法1.1.酸性廢水的藥劑中和處理酸性廢水的藥劑中和處理（1 1） 中和劑：常用石灰中和劑：常用石灰. .石灰乳有凝聚石灰乳有凝聚作用，適用處理雜質(zhì)多高濃度的酸性廢作用，適用處理雜質(zhì)多高濃度的酸性廢水，可選用工業(yè)廢渣。水，可選用工業(yè)廢渣。（2 2）中和反應(yīng)）中和反應(yīng) 硫酸鈣的溶解度很少，影響了中和硫酸鈣的溶解度很少，影響了中和反應(yīng)的進(jìn)行。故采用
6、石灰石時(shí)，藥劑顆反應(yīng)的進(jìn)行。故采用石灰石時(shí)，藥劑顆粒就在粒就在0.5mm0.5mm以下。以下。（3 3）中和劑用量）中和劑用量（4 4）藥劑中和處理工藝流程：可采用間）藥劑中和處理工藝流程：可采用間歇和連續(xù)運(yùn)行方式，宜采用多級(jí)式自動(dòng)歇和連續(xù)運(yùn)行方式，宜采用多級(jí)式自動(dòng)控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)，由pHpH值檢測儀控制出口。值檢測儀控制出口。1 1）投藥裝置）投藥裝置 方法：干投方法：干投+ +濕投濕投2) 2) 混合反應(yīng)裝置混合反應(yīng)裝置 混合時(shí)間：用石灰和酸性廢水時(shí)，混合時(shí)間：用石灰和酸性廢水時(shí)，采用采用25min25min。其它采用。其它采用510min510min3) 3) 沉淀池沉淀池 采用豎流
7、式采用豎流式( (沉渣量少時(shí)沉渣量少時(shí)) )或平流式或平流式( (排排泥困難時(shí)泥困難時(shí)) )。 沉渣用污泥泵排出。沉渣用污泥泵排出。4) 4) 沉渣脫水裝置：采用機(jī)械脫水或干化沉渣脫水裝置：采用機(jī)械脫水或干化場脫水場脫水2 2堿性廢水的藥劑中和處理堿性廢水的藥劑中和處理(1) (1) 中和劑：硫酸、鹽酸、硝酸、煙道氣中和劑：硫酸、鹽酸、硝酸、煙道氣(2) (2) 中和反應(yīng)：煙道氣中含中和反應(yīng)：煙道氣中含COCO2 2量可達(dá)量可達(dá)24%24%。12.1.4 12.1.4 過濾中和法（僅用于酸性廢水的處過濾中和法（僅用于酸性廢水的處理）理）堿性濾料：石灰石、大理石、白云石堿性濾料：石灰石、大理石、
8、白云石濾池分類：普通中和濾池、升流式膨脹濾池分類：普通中和濾池、升流式膨脹中和濾池和滾筒中和濾池。中和濾池和滾筒中和濾池。1 1、普通中和濾池、普通中和濾池(1)(1)適用范圍：對(duì)硫酸廢水，因中和過程適用范圍：對(duì)硫酸廢水，因中和過程中生成的硫酸鈣在水中溶解度很小，易中生成的硫酸鈣在水中溶解度很小，易在濾料表面形成覆蓋層，阻礙濾料和酸在濾料表面形成覆蓋層，阻礙濾料和酸的接觸反應(yīng)。的接觸反應(yīng)。(2)(2)普通中和濾池的形式普通中和濾池的形式 升流式和降流式升流式和降流式 參數(shù)：濾料直徑為參數(shù)：濾料直徑為303050mm50mm，過濾速度，過濾速度11.5m/h11.5m/h，接觸時(shí)間不少于，接觸時(shí)
9、間不少于10min10min，濾，濾床厚度為床厚度為11.5m11.5m。(3) (3) 中和濾池的計(jì)算中和濾池的計(jì)算2 2、升流式膨脹中和濾池：廢水從濾池的、升流式膨脹中和濾池：廢水從濾池的底部進(jìn)入，從池頂流出，使濾料處于膨底部進(jìn)入，從池頂流出，使濾料處于膨脹狀態(tài)。脹狀態(tài)。3 3、滾筒中和濾池、滾筒中和濾池 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :進(jìn)水硫酸濃度可超過極限濃度值進(jìn)水硫酸濃度可超過極限濃度值數(shù)倍，濾料不必破碎到很小粒徑，但構(gòu)數(shù)倍，濾料不必破碎到很小粒徑，但構(gòu)造復(fù)雜，動(dòng)力費(fèi)用高，運(yùn)行時(shí)設(shè)備噪音造復(fù)雜，動(dòng)力費(fèi)用高，運(yùn)行時(shí)設(shè)備噪音較大。較大。12.2 12.2 化學(xué)沉淀化學(xué)沉淀12.2.1 12.2.1 概述概
10、述水中的難溶鹽服從溶度積原則，即在一定溫水中的難溶鹽服從溶度積原則，即在一定溫度下，在含有難溶鹽的飽和溶液中，各種離度下，在含有難溶鹽的飽和溶液中，各種離子濃度的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，子濃度的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)，記為記為L LMmNnMmNn。M Mm mN Nn nmMmMn+n+nN+nNm-m-L LMmNnMmNn=M=Mn+n+ m mNNm-m- n n 式中：式中： 摩爾濃度摩爾濃度 (mol/L)(mol/L) M Mn+n+金屬陽離子金屬陽離子 N Nm-m-陰離子陰離子當(dāng)當(dāng) MMn+n+ m mNNm-m- n n L LMmNnMmNn時(shí)，溶液過飽和，時(shí)
11、，溶液過飽和，超過飽和那部分將析出沉淀。超過飽和那部分將析出沉淀。12.2.2 12.2.2 氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法1 1原理原理M(OH)nM(OH)nM M n+n+nOH+nOH- -L LMmNnMmNn=M=Mn+n+ m mNNm-m- n n M M n+n+ L LM(OH)nM(OH)n/OH/OH- - n n氫氧化物的沉淀與氫氧化物的沉淀與pHpH值有很大關(guān)系值有很大關(guān)系: : Lg M Lg M n+n+ =x-npH =x-npH離子濃度與價(jià)數(shù)有關(guān)離子濃度與價(jià)數(shù)有關(guān): : 價(jià)數(shù)越高，價(jià)數(shù)越高，pHpH影影響越大。響越大。有些金屬氫氧化物沉淀（有些金屬氫氧化物沉淀
12、（ZnZn、PbPb、CrCr、SnSn、AlAl）具有兩性，所以）具有兩性，所以pHpH值是操作的值是操作的一個(gè)重要條件。一個(gè)重要條件。2 2、氫氧化物沉淀法在廢水處理中的應(yīng)用、氫氧化物沉淀法在廢水處理中的應(yīng)用（1 1）礦山廢水處理）礦山廢水處理 含銅、鐵廢水，采用石灰做為沉淀劑，含銅、鐵廢水，采用石灰做為沉淀劑，因因pHpH控制值不同，故采用二級(jí)化學(xué)沉淀，控制值不同，故采用二級(jí)化學(xué)沉淀，分別控制分別控制pHpH值為值為3.473.47和和7.58.57.58.5。（2 2） 鉛鋅冶煉廠廢水處理鉛鋅冶煉廠廢水處理 用漂白粉氧化法除氰，用石灰除金屬用漂白粉氧化法除氰，用石灰除金屬離子。離子。1
13、2.2.3 12.2.3 硫化物沉淀法硫化物沉淀法常用沉淀劑：硫化氫、硫化鈉、硫化鉀常用沉淀劑：硫化氫、硫化鈉、硫化鉀含汞廢水處理，由于生成的硫化汞顆粒含汞廢水處理，由于生成的硫化汞顆粒很小，沉淀物分離困難，常投加適量的很小，沉淀物分離困難，常投加適量的凝聚劑，進(jìn)行共沉，這種方法叫硫化物凝聚劑，進(jìn)行共沉，這種方法叫硫化物共沉法。先加硫化鈉，生成共沉法。先加硫化鈉，生成HgSHgS和和HgHg沉沉淀后，再投加適量的淀后，再投加適量的FeSOFeSO4 4，形成，形成FeSFeS和和Fe(OH)Fe(OH)2 2沉淀。沉淀。2Hg+S2Hg+S2-2-HgHg2 2SSHgS+HgHgS+HgFe
14、SOFeSO4 4+S+S2-2-FeS+SO4FeS+SO42-2- 12.2.4 12.2.4 鋇鹽沉淀法鋇鹽沉淀法用于處理六價(jià)鉻用于處理六價(jià)鉻沉淀劑：碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇、氫沉淀劑：碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇等。氧化鋇等。BaCOBaCO3 3+CrO+CrO4 42-2-BaCrOBaCrO4 4+CO+CO3 32-2- 沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的轉(zhuǎn)化過量的鋇可用石膏法去除。過量的鋇可用石膏法去除。12.3 12.3 藥劑氧化還原藥劑氧化還原氧化：得電子氧化：得電子氧化法氧化法氧化劑：氧、氧化劑：氧、臭氧、氯、漂白粉、三氯化鐵臭氧、氯、漂白粉、三氯化鐵還原：失電子還原：失電子還原法還原
15、法還原劑：還原劑：FeFe2+2+、SOSO4 42-2-、鐵、鋅、鐵、鋅、SOSO2 2等等12.3.1 12.3.1 藥劑氧化法藥劑氧化法氯氧化法：用于去除氰化物、硫化物、氯氧化法：用于去除氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油類、脫色、脫臭、殺菌酚、醇、醛、油類、脫色、脫臭、殺菌等等含氰廢水：來源于電鍍車間和某些化工含氰廢水：來源于電鍍車間和某些化工廠，如氰化鈉、氰化鉀、氰化銨等，氰廠，如氰化鈉、氰化鉀、氰化銨等，氰離子為離子為CNCN- -。1.1.堿式氯化法基本原理堿式氯化法基本原理 利用次氯酸根的氧化作用利用次氯酸根的氧化作用（1 1）局部氧化法）局部氧化法 氰化物在堿性條件下被氯氧化成氰
16、酸鹽。氰化物在堿性條件下被氯氧化成氰酸鹽。（2 2）完全氧化法）完全氧化法 將生成的氰酸根將生成的氰酸根CNOCNO- -進(jìn)一步氧化成進(jìn)一步氧化成N N2 2和和COCO2 2，消除氰酸鹽對(duì)環(huán)境的污染。，消除氰酸鹽對(duì)環(huán)境的污染。2 2堿性氯化法處理含氰廢水的工藝流程堿性氯化法處理含氰廢水的工藝流程12.3.2 12.3.2 藥劑還原法藥劑還原法1 1藥劑還原法處理含鉻廢水基本原理藥劑還原法處理含鉻廢水基本原理u含鉻廢水來源：電鍍廠、制革廠、某些含鉻廢水來源：電鍍廠、制革廠、某些化工廠化工廠u原理：在酸性條件下，利用化學(xué)還原劑原理：在酸性條件下，利用化學(xué)還原劑將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，然后用堿使三將
17、六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，然后用堿使三價(jià)鉻成為氫氧化鉻沉淀去除。價(jià)鉻成為氫氧化鉻沉淀去除。u六價(jià)鉻：六價(jià)鉻：CrOCrO4 42-2-和和CrCr2 2O O7 72-2- CrO CrO4 42-2- +2H +2H+ +CrCr2 2O O7 72-2-H H2 2OO在在酸性條件下，主要以酸性條件下，主要以CrCr2 2O O7 72-2-形式存在形式存在 CrCr2 2O O7 72-2-2OH2OH- -2CrO2CrO4 42-2-+2H+2H2 2OO在堿性條件下，主要以在堿性條件下，主要以CrOCrO4 42-2-形式存在形式存在2 2亞硫酸鹽還原法亞硫酸鹽還原法 六價(jià)鉻與亞硫酸氫鈉
18、或亞硫酸鈉反應(yīng)后，六價(jià)鉻與亞硫酸氫鈉或亞硫酸鈉反應(yīng)后，生成三價(jià)鉻生成三價(jià)鉻CrCr3+3+，在堿性條件下再形成，在堿性條件下再形成Cr(OH)Cr(OH)3 3沉淀，中和劑為沉淀，中和劑為NaOHNaOH和石灰。和石灰。3 3硫酸亞鐵還原法硫酸亞鐵還原法 在酸性條件下，用硫酸亞鐵還原六價(jià)鉻，在酸性條件下，用硫酸亞鐵還原六價(jià)鉻，形成形成CrCr3+3+和和FeFe3+3+，用石灰乳中和沉淀，形，用石灰乳中和沉淀，形成混合沉淀物成混合沉淀物CaSOCaSO4 4、Cr(OH)Cr(OH)3 3和和Fe(OH)Fe(OH)3 3，稱為硫酸亞鐵石灰法，無回收價(jià)值。稱為硫酸亞鐵石灰法，無回收價(jià)值。4 4
19、水合肼還原法水合肼還原法 水合肼水合肼N N2 2H H4 4 、 H H2 2O O 在中性或微堿性條件在中性或微堿性條件下，能迅速感覺還原六價(jià)鉻并生成氫氧下，能迅速感覺還原六價(jià)鉻并生成氫氧化鉻沉淀。化鉻沉淀。 4CrO4CrO3 3+3 N+3 N2 2H H4 4 4Cr(OH)4Cr(OH)3 3+3N+3N2 2 可處理鍍鉻生產(chǎn)線第二回收槽帶出的含可處理鍍鉻生產(chǎn)線第二回收槽帶出的含鉻廢水，也可處理鉻酸鹽鈍化工藝中產(chǎn)鉻廢水，也可處理鉻酸鹽鈍化工藝中產(chǎn)生的含鉻漂洗水。生的含鉻漂洗水。12124 4 臭氧氧化臭氧氧化12.4.112.4.1臭氧的物理化學(xué)性質(zhì)臭氧的物理化學(xué)性質(zhì)臭氧是氧的同素
20、異形體，無色臭味。臭氧是氧的同素異形體，無色臭味。（1 1）氧化能力）氧化能力是一種強(qiáng)氧化劑，僅次于氟，強(qiáng)于氧、是一種強(qiáng)氧化劑，僅次于氟，強(qiáng)于氧、氯、高錳酸鉀。氯、高錳酸鉀。（2 2）在水中的溶解度）在水中的溶解度臭氧化空氣中，臭氧只占臭氧化空氣中，臭氧只占0.6%1.2%0.6%1.2%（體積比），根據(jù)亨利定律，溶解度只（體積比），根據(jù)亨利定律，溶解度只有有37mg/L37mg/L。（3 3）臭氧的分解）臭氧的分解 在空氣中：易分解并放出熱量，不易貯在空氣中：易分解并放出熱量，不易貯存，需邊生產(chǎn)邊用。存，需邊生產(chǎn)邊用。 在水中：分解更快，半衰期為在水中：分解更快，半衰期為530min530m
21、in。（4 4）臭氧的毒性和腐蝕性）臭氧的毒性和腐蝕性 有毒氣體：刺激五官，環(huán)境允許值為有毒氣體：刺激五官，環(huán)境允許值為0.1mg/L0.1mg/L 腐蝕金屬：除金和鉑外。不含碳的鉻鐵腐蝕金屬：除金和鉑外。不含碳的鉻鐵合金，基本不受臭氧腐蝕，故采用合金，基本不受臭氧腐蝕，故采用25%Cr25%Cr的鉻鐵合金制造臭氧發(fā)生設(shè)備、的鉻鐵合金制造臭氧發(fā)生設(shè)備、加注設(shè)備、臭氧直接接觸的部件。加注設(shè)備、臭氧直接接觸的部件。 腐蝕非金屬：不能用普通橡膠作密封材腐蝕非金屬：不能用普通橡膠作密封材料，應(yīng)采用耐腐蝕能力強(qiáng)的硅橡膠或耐料，應(yīng)采用耐腐蝕能力強(qiáng)的硅橡膠或耐酸橡膠。酸橡膠。12.4.2 12.4.2 臭氧
22、的制備臭氧的制備1.1.無聲放電法生產(chǎn)臭氧的原理無聲放電法生產(chǎn)臭氧的原理無聲放電法是利用高速電子轟擊氧氣，無聲放電法是利用高速電子轟擊氧氣，分解成氧原子，與氧氣合成臭氧，有些分解成氧原子，與氧氣合成臭氧，有些合成氧氣。合成氧氣。在臭氧生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量的熱量，在臭氧生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量的熱量，加速了臭氧的分解，故應(yīng)冷卻設(shè)備。加速了臭氧的分解，故應(yīng)冷卻設(shè)備。2 2臭氧發(fā)生器臭氧發(fā)生器 分類：板式（奧托板式勞澤板式）分類：板式（奧托板式勞澤板式）管式（立管式臥管式）管式（立管式臥管式） 電：高壓端接石墨，低壓端接不銹鋼管電：高壓端接石墨，低壓端接不銹鋼管 提高產(chǎn)量的措施：增加電壓提高交流提高產(chǎn)量
23、的措施：增加電壓提高交流電的頻率減少放電間隙電的頻率減少放電間隙12.4.3 12.4.3 空氣的凈化空氣的凈化無油潤滑空壓機(jī)：防止?jié)櫥臀廴究諝?，無油潤滑空壓機(jī)：防止?jié)櫥臀廴究諝猓氯稍飫┒氯稍飫┛諝饫淠鳎河每諝饫淠鳎河肅aClCaCl2 2鹽水冷凍液預(yù)冷，鹽水冷凍液預(yù)冷，降溫至降溫至510510，減少含濕量，減少含濕量旋風(fēng)分離器：除去大顆粒雜質(zhì)及部分水旋風(fēng)分離器：除去大顆粒雜質(zhì)及部分水分分 瓷環(huán)過濾器：去除細(xì)小雜質(zhì)及水分，過瓷環(huán)過濾器：去除細(xì)小雜質(zhì)及水分，過濾填料也可采用紗布毛氈活性炭濾填料也可采用紗布毛氈活性炭泡沫塑料泡沫塑料 硅膠干燥器分子篩干燥器：進(jìn)一步去硅膠干燥器分子篩干
24、燥器：進(jìn)一步去除水分，達(dá)到一定的干燥度，干燥劑也除水分，達(dá)到一定的干燥度，干燥劑也可用活性氧化鋁可用活性氧化鋁 脫脂棉過濾器：去除因硅膠干燥器和分脫脂棉過濾器：去除因硅膠干燥器和分子篩干燥器產(chǎn)生的粉塵子篩干燥器產(chǎn)生的粉塵干燥劑再生：干燥劑再生：1 1）電加熱活化再生法：采用電爐加熱器）電加熱活化再生法：采用電爐加熱器加熱凈化空氣至加熱凈化空氣至150150，送入待再生的，送入待再生的干燥器內(nèi)，再生完成后再用冷卻的凈化干燥器內(nèi)，再生完成后再用冷卻的凈化空氣冷卻?？諝饫鋮s。 適用大型的水處理站適用大型的水處理站2) 2) 吸附再生法：干燥器工作時(shí)是在一定吸附再生法：干燥器工作時(shí)是在一定壓力下進(jìn)行的
25、，干燥劑在一定壓力下吸壓力下進(jìn)行的，干燥劑在一定壓力下吸附濕空氣中的水分，當(dāng)達(dá)到吸附飽和后，附濕空氣中的水分，當(dāng)達(dá)到吸附飽和后，利用減壓干燥空氣使干燥劑解吸再生，利用減壓干燥空氣使干燥劑解吸再生，一般采用二個(gè)干燥器交替運(yùn)行。一般采用二個(gè)干燥器交替運(yùn)行。 又稱無熱再生法又稱無熱再生法解吸過程所需的熱解吸過程所需的熱量，由吸附劑本身保持的吸附熱和再生量，由吸附劑本身保持的吸附熱和再生沖洗氣解吸下來的水分散發(fā)出來的熱量沖洗氣解吸下來的水分散發(fā)出來的熱量供給，不需外加熱量。供給，不需外加熱量。12.4.4 12.4.4 臭氧接觸反應(yīng)設(shè)備臭氧接觸反應(yīng)設(shè)備1 1、氣泡式臭氧接觸反應(yīng)器、氣泡式臭氧接觸反應(yīng)器
26、（1 1）多孔擴(kuò)散式反應(yīng)器）多孔擴(kuò)散式反應(yīng)器臭氧化空氣通過設(shè)在反應(yīng)器底部的多孔臭氧化空氣通過設(shè)在反應(yīng)器底部的多孔擴(kuò)散裝置分散成為微小氣泡后進(jìn)入水中。擴(kuò)散裝置分散成為微小氣泡后進(jìn)入水中。多孔擴(kuò)散裝置：穿孔管、穿孔板、微孔多孔擴(kuò)散裝置：穿孔管、穿孔板、微孔濾板濾板 氣水流動(dòng)方向：同向流（利用率低）氣水流動(dòng)方向：同向流（利用率低）異向流（利用率達(dá)異向流（利用率達(dá)80%80%）承壓式異向）承壓式異向流（反應(yīng)器增設(shè)了降流和升流管，反應(yīng)流（反應(yīng)器增設(shè)了降流和升流管，反應(yīng)器底部壓力增大，臭氧利用率達(dá)器底部壓力增大，臭氧利用率達(dá)90%90%以以上）。上）。 (2)(2)表面曝氣式反應(yīng)器表面曝氣式反應(yīng)器 臭氧化
27、空氣沿液面流動(dòng)，采用葉輪曝氣，臭氧化空氣沿液面流動(dòng)，采用葉輪曝氣，適用臭氧投量低的場合，但能耗大。適用臭氧投量低的場合，但能耗大。 (3) (3) 塔板式反應(yīng)器塔板式反應(yīng)器 分類：篩板塔泡罩塔分類：篩板塔泡罩塔 每層塔板上設(shè)溢流堰（維持一定水深，每層塔板上設(shè)溢流堰（維持一定水深，防止氣流沿降流管上升）和降液管防止氣流沿降流管上升）和降液管, ,塔板塔板上開許多篩孔上開許多篩孔篩板（塔），上升的篩板（塔），上升的氣流通過篩孔，被分散成細(xì)小的氣泡，氣流通過篩孔，被分散成細(xì)小的氣泡，與水接觸，再上升至上層。氣流維持一與水接觸，再上升至上層。氣流維持一定壓力，阻止廢水經(jīng)篩板下漏。定壓力，阻止廢水經(jīng)篩板
28、下漏。2 2、水膜式臭氧接觸反應(yīng)器、水膜式臭氧接觸反應(yīng)器3 3、水滴式臭氧接觸反應(yīng)器、水滴式臭氧接觸反應(yīng)器12.4.5 12.4.5 尾氣處理尾氣處理 方法：活性炭法藥劑法燃燒法方法：活性炭法藥劑法燃燒法 1 1、活性炭法、活性炭法 特點(diǎn)：簡單經(jīng)濟(jì)，但使用周期短，需特點(diǎn)：簡單經(jīng)濟(jì)，但使用周期短，需再生，并產(chǎn)生熱。再生，并產(chǎn)生熱。 2 2、燃燒法：臭氧在、燃燒法：臭氧在30003000以上分解。以上分解。 12.4.6 12.4.6 廢水臭氧處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)廢水臭氧處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 1臭氧發(fā)生器臭氧發(fā)生器 2 2臭氧接觸反應(yīng)器臭氧接觸反應(yīng)器3 3氣源冷卻和除塵設(shè)備氣源冷卻和除塵設(shè)備 4 4干燥器干
29、燥器5 5尾氣處理設(shè)備尾氣處理設(shè)備12.4.7 12.4.7 臭氧氧化法在廢水處理中的應(yīng)用臭氧氧化法在廢水處理中的應(yīng)用 處理對(duì)象：處理對(duì)象：BODBOD、CODCOD、脫色、除臭、除、脫色、除臭、除味、殺菌、殺藻、除鐵、錳、氰、酚。味、殺菌、殺藻、除鐵、錳、氰、酚。 1 1、印染廢水處理、印染廢水處理 能將含活性染料、陽離子染料、酸性染能將含活性染料、陽離子染料、酸性染料、直接染料等水溶性染料的廢水幾乎料、直接染料等水溶性染料的廢水幾乎完全脫色，對(duì)不溶于水的分散染料也有完全脫色，對(duì)不溶于水的分散染料也有良好的脫色效果，對(duì)硫化、還原、涂料良好的脫色效果，對(duì)硫化、還原、涂料等不溶于水的染料，脫色效
30、果差。等不溶于水的染料，脫色效果差。 2 2、含氰廢水處理、含氰廢水處理 分二個(gè)階段，第一階段生成分二個(gè)階段，第一階段生成CNOCNO, ,其其毒性只有毒性只有CNCN的的1%1%。第二階段為無害狀。第二階段為無害狀態(tài)，生成態(tài)，生成N2N2、HCO3HCO3。3 3、含酚廢水處理、含酚廢水處理 臭氧能將酚完全氧化為二氧化碳，但并臭氧能將酚完全氧化為二氧化碳，但并不經(jīng)濟(jì)，通常只氧化到鄰苯醌為止。不經(jīng)濟(jì)，通常只氧化到鄰苯醌為止。12.4.8 12.4.8 臭氧氧化法的優(yōu)缺點(diǎn)臭氧氧化法的優(yōu)缺點(diǎn)1 1優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1 1）氧化能力強(qiáng)）氧化能力強(qiáng)（2 2）不產(chǎn)生二次污染）不產(chǎn)生二次污染（3 3）無貯存和運(yùn)輸
31、，操作簡單）無貯存和運(yùn)輸，操作簡單（4 4）不產(chǎn)生污泥）不產(chǎn)生污泥 2 2缺點(diǎn)缺點(diǎn)（1 1）造價(jià)高）造價(jià)高（2 2）處理成本高）處理成本高12.5.1 12.5.1 概述概述 電解：電解質(zhì)溶液在電流的作用下，發(fā)電解：電解質(zhì)溶液在電流的作用下，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的過程生電化學(xué)反應(yīng)的過程. . 陰極：電源負(fù)極陰極：電源負(fù)極陰極陰極接受電子接受電子給陽離子給陽離子被還原，陰極還原被還原，陰極還原劑劑12.5 12.5 電解電解 陽極：電源正極陽極：電源正極陽極陽極失去電子失去電子陰離子失電子陰離子失電子被氧化，陽極被氧化，陽極氧化劑氧化劑 電解法：廢水中的有毒物質(zhì)在陽極和陰電解法：廢水中的有毒物質(zhì)在陽極
32、和陰極分別進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生新物質(zhì)，極分別進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生新物質(zhì)，沉積于電極表面或沉淀下來或生成氣體沉積于電極表面或沉淀下來或生成氣體從水中逸出，從而降低了廢水中有毒物從水中逸出，從而降低了廢水中有毒物質(zhì)的濃度。質(zhì)的濃度。1 1法拉第電解定律法拉第電解定律2 2分解電壓分解電壓分解電壓：能使電解正常進(jìn)行時(shí)所需的分解電壓：能使電解正常進(jìn)行時(shí)所需的最小外加電壓最小外加電壓原因：反電動(dòng)勢極化現(xiàn)象原因：反電動(dòng)勢極化現(xiàn)象反電動(dòng)勢：電解槽本身就是某種原電池，反電動(dòng)勢：電解槽本身就是某種原電池，產(chǎn)生的電動(dòng)勢同外加電壓的方向正好相產(chǎn)生的電動(dòng)勢同外加電壓的方向正好相反反極化現(xiàn)象：分解電壓超過原電池電動(dòng)
33、勢極化現(xiàn)象：分解電壓超過原電池電動(dòng)勢的現(xiàn)象的現(xiàn)象11GEQEItFF(1)(1)濃差極化濃差極化原因：靠近電極表面溶液薄層內(nèi)的離子原因：靠近電極表面溶液薄層內(nèi)的離子濃度與溶液內(nèi)部的離子濃度不同，產(chǎn)生濃度與溶液內(nèi)部的離子濃度不同，產(chǎn)生濃差電池，電位差同外加電壓方向相反濃差電池，電位差同外加電壓方向相反措施：攪拌，由于存在電極表面擴(kuò)散層，措施：攪拌，由于存在電極表面擴(kuò)散層，不可能完全把它消除。不可能完全把它消除。3.3.電極的極化作用電極的極化作用(2)(2)化學(xué)極化化學(xué)極化 原因：電解時(shí)兩極析出的產(chǎn)物構(gòu)成了原原因：電解時(shí)兩極析出的產(chǎn)物構(gòu)成了原電池，方向相反，另外，當(dāng)通電進(jìn)行電電池，方向相反，另外
34、，當(dāng)通電進(jìn)行電解時(shí)，因電解液中離子運(yùn)動(dòng)受到一定的解時(shí)，因電解液中離子運(yùn)動(dòng)受到一定的阻礙，所以需一定的外加電壓加以克服。阻礙，所以需一定的外加電壓加以克服。按水流方式分類：回流式翻騰式按水流方式分類：回流式翻騰式根據(jù)電路分類：單極性雙極性根據(jù)電路分類：單極性雙極性12.5.2 12.5.2 電解槽的結(jié)構(gòu)形式和極板電路電解槽的結(jié)構(gòu)形式和極板電路 極板間距對(duì)電耗有一定的影響。極板間極板間距對(duì)電耗有一定的影響。極板間距越大，則電壓就越高，電耗也就越高，距越大，則電壓就越高，電耗也就越高，但極板間距過小，不僅安裝不便，材料但極板間距過小，不僅安裝不便，材料用量也大，而且給施工帶來困難，所以用量也大，而且
35、給施工帶來困難，所以極板間距應(yīng)綜合考慮各種因素后確定。極板間距應(yīng)綜合考慮各種因素后確定。 電解法采用直流電源。電源的整流設(shè)備電解法采用直流電源。電源的整流設(shè)備應(yīng)根據(jù)電解所需的總電流和總電壓進(jìn)行應(yīng)根據(jù)電解所需的總電流和總電壓進(jìn)行選擇選擇1 1基本原理基本原理 1)1)還原六價(jià)鉻為三價(jià)鉻還原六價(jià)鉻為三價(jià)鉻 2) 2) 形成沉淀形成沉淀 3)3)陽極鈍化陽極鈍化12.5.3 12.5.3 電解法處理含鉻廢水電解法處理含鉻廢水2 2工藝流程工藝流程 調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)含鉻廢水的水量和濃度。調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)含鉻廢水的水量和濃度。調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)成兩格。調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)成兩格。 沉淀池：使氫氧化鉻和氫氧化鐵從水中沉淀池：使氫氧
36、化鉻和氫氧化鐵從水中分離出來。沉下的污泥送入污泥脫水設(shè)分離出來。沉下的污泥送入污泥脫水設(shè)備。備。 濾池：去除未被沉淀池除去的氫氧化鉻濾池：去除未被沉淀池除去的氫氧化鉻和氫氧化鐵?？刹捎弥亓κ交驂毫κ綖V和氫氧化鐵?？刹捎弥亓κ交驂毫κ綖V池。池。12.5.4 12.5.4 脈沖電解法處理含銀廢水脈沖電解法處理含銀廢水含銀廢水多采用脈沖電解法處理，比普含銀廢水多采用脈沖電解法處理，比普通直流電解法相比，可減少濃差極化，通直流電解法相比，可減少濃差極化，提高電流效率提高電流效率20203030，電解時(shí)間縮，電解時(shí)間縮短短30304040，節(jié)省電能，節(jié)省電能30304040，提高銀回收純度。提高銀回收純
37、度。12.5.5 12.5.5 電解氧化法處理含氰廢水電解氧化法處理含氰廢水1 1基本原理基本原理不加食鹽：氰化物在陽極上發(fā)生氧化反不加食鹽：氰化物在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生應(yīng)，產(chǎn)生COCO2 2和和N N2 2加食鹽：加食鹽：ClCl- -在陽極放出電子成為游離在陽極放出電子成為游離氯氯ClCl，并促進(jìn)陽極附近的，并促進(jìn)陽極附近的CNCN- -氧化分氧化分解，而后又形成解，而后又形成ClCl- - ，繼續(xù)放出電子再，繼續(xù)放出電子再去氧化其他去氧化其他CNCN。2 2設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題（1 1）產(chǎn)生）產(chǎn)生HCNHCN有毒氣體有毒氣體（2 2）極板采用石墨做陽極）極板采用石墨做
38、陽極（3 3）極板間距）極板間距3050mm3050mm（4 4）空氣攪拌等）空氣攪拌等12.5.6 12.5.6 電解氧化法處理含酚廢水電解氧化法處理含酚廢水電解除酚時(shí)，一般以石墨做陽極，電極電解除酚時(shí)，一般以石墨做陽極，電極附近的反應(yīng)十分復(fù)雜。既有陽極的直接附近的反應(yīng)十分復(fù)雜。既有陽極的直接氧化作用，使酚氧化為鄰苯二酚、鄰苯氧化作用，使酚氧化為鄰苯二酚、鄰苯二醌，進(jìn)而氧化為順丁烯二酸，也有間二醌，進(jìn)而氧化為順丁烯二酸，也有間接的氧化作用，即陽極產(chǎn)物接的氧化作用，即陽極產(chǎn)物OClOCl與酚反與酚反應(yīng)，開始有氯代酚生成，接著使酚氧化應(yīng)，開始有氯代酚生成，接著使酚氧化分解。分解。 為強(qiáng)化氧化反應(yīng)
39、和降低電耗，通常都投為強(qiáng)化氧化反應(yīng)和降低電耗，通常都投加食鹽，食鹽的投量為加食鹽，食鹽的投量為20g20gL L。 電流密度采用電流密度采用1.51.56A6Adm2dm2，經(jīng)，經(jīng)6 638min38min的電解處理后，廢水酚濃度可從的電解處理后，廢水酚濃度可從250250600mg600mgL L降到降到0-80-84 43mg3mgL L。12.6 12.6 其他氧化還原法其他氧化還原法12.6.1 12.6.1 空氣氧化法空氣氧化法 空氣氧化法空氣氧化法: : 以空氣中的氧做氧化劑來以空氣中的氧做氧化劑來氧化分解廢水中有毒有害物質(zhì)的一種方氧化分解廢水中有毒有害物質(zhì)的一種方法。目前在石油化
40、工行業(yè)的廢水處理中，法。目前在石油化工行業(yè)的廢水處理中，常采用空氣氧化法處理低含硫廢水。常采用空氣氧化法處理低含硫廢水。12.6.2 12.6.2 光氧化法光氧化法1.1.光氧化法原理光氧化法原理 光氧化法光氧化法: :利用光和氧化劑產(chǎn)生很強(qiáng)的利用光和氧化劑產(chǎn)生很強(qiáng)的氧化作用來氧化分解廢水中有機(jī)物或無氧化作用來氧化分解廢水中有機(jī)物或無機(jī)物的方法。機(jī)物的方法。 氧化劑氧化劑: :臭氧、氯、次氯酸鹽、過氧化臭氧、氯、次氯酸鹽、過氧化氫及空氣加催化劑等，其中常用的為氯氫及空氣加催化劑等，其中常用的為氯氣。氣。 光源光源: :紫外光，但它對(duì)不同的污染物有紫外光，但它對(duì)不同的污染物有一定的差異，有時(shí)某些
41、特定波長的光對(duì)一定的差異，有時(shí)某些特定波長的光對(duì)某些物質(zhì)比較有效。光對(duì)污染物的氧化某些物質(zhì)比較有效。光對(duì)污染物的氧化分解起催化劑的作用。分解起催化劑的作用。2 2處理工藝流程處理工藝流程 處理過程一般不產(chǎn)生沉淀物，不僅可處處理過程一般不產(chǎn)生沉淀物，不僅可處理有機(jī)廢水，也可處理能被氧化的無機(jī)理有機(jī)廢水，也可處理能被氧化的無機(jī)物。物。12.6.3 12.6.3 金屬還原法金屬還原法含汞廢水含汞廢水原理：原理：含汞廢水與還原劑金屬相接觸時(shí)，含汞廢水與還原劑金屬相接觸時(shí)，廢水中的汞離子被還原為金屬汞而析出，廢水中的汞離子被還原為金屬汞而析出，金屬本身被氧化為離子而進(jìn)入水中。金屬本身被氧化為離子而進(jìn)入水中。
uA學(xué)習(xí)情景十二 工業(yè)廢水的化學(xué)處理
