水的化学处理中和混凝化学沉淀氧化还原消毒.pptx
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1、第一节 中 和中和法原理:即酸碱相互作用生成盐和水。(胃舒平Al(OH)3,面发酸了,通常用小苏打或面碱中和)OH-+H+=H2O适用情况:当废水 pH9时。选用中和法时,应考虑:综合利用资源。能够回收利用,尽量回收利用,特别当酸碱浓度达到35%时。尽量利用酸碱废水进行相互中和。第1页/共71页 中和药剂(1)酸性废水石灰、石灰石、苏打(碳酸钠)、苛性钠等;(2)碱性废水 盐酸和硫酸。中和方法(1)酸性废水有酸性废水与碱性废水相互中和、药剂中和和过滤中和3种方法;(2)碱性废水有碱性废水与酸性废水相互中和、投酸中和和烟道气中和3种方法。第2页/共71页4.1.1 酸性废水的中和 投药中和:即向
2、废水中投加化学药剂。优点:投药中和可处理任何性质,任何浓度的酸性废水。池内一般以压缩空气进行搅拌。常用药剂:NaOH、CaO、Ca(OH)2、CaCO3等。缺点:操作管理复杂。第3页/共71页投药中和 如何确定中和药剂的投加量?n按照化学反应式估算;n通过实验确定。n实际耗量比理论耗量大些第4页/共71页4.1.1 酸性废水的中和过滤中和(升级):即以碱性滤料如石灰石来过滤废水,从而使废水达到中和的目的。常用滤料:石灰石、白云石、大理石(主要成分都是CaCO3)等。第5页/共71页过滤中和过滤方式:按水流方向分上升式和下降式两种。第6页/共71页过滤方向,一般采用升流式,即废水从池底向上流过。
3、其优点是:配水较均匀,过滤后废水的pH值约为5,再用曝气除去其中的CO2,可提高pH到6左右,可实现达标排放。第7页/共71页4.1.2 碱性废水的中和(1)药剂中和(2)利用工业废酸中和碱性废水 废酸中往往含有较多的杂质如重金属离子,容易反应生成有毒有害物质。第8页/共71页(3)利用烟道气中和碱性废水u即利用烟道气中的酸性气体(CO2和SO2)与碱性废水作用。u方法:用碱性废水喷淋烟道气。第9页/共71页第二节 混凝微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态,即使静置数十个微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态,即使静置数十个小时也不会自然沉降。小时也不会自然沉降。混凝
4、所处理的混凝所处理的对象对象,主要是水和废水中的,主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质微小悬浮物和胶体杂质。(气浮)。(气浮)第10页/共71页混凝的作用混凝法广泛应用于各种废水处理过程。1.降低出水浊度和COD;2.去除微生物、病原体和病毒;3.去除污水中的乳化油、色度、重金属离子与其他一些污染物;4.污水除磷。第11页/共71页凝聚、絮凝和混凝凝聚、絮凝和混凝混凝:混凝:是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。集过程。凝聚凝聚(coagulation)(coagulation):投加混凝剂后水中的胶体投加
5、混凝剂后水中的胶体失去稳定失去稳定性,胶体颗粒互相性,胶体颗粒互相凝聚,结果形成众多的凝聚,结果形成众多的“小矾花小矾花”。絮凝絮凝(flocculation)(flocculation):凝聚过程中形成的凝聚过程中形成的“小矾花小矾花”通过通过吸附、卷带、架吸附、卷带、架桥桥等作用,形成颗粒较大絮凝体的过程。等作用,形成颗粒较大絮凝体的过程。第12页/共71页混凝原理(同性相斥,异性相吸)1.失稳 (电性中和作用)水中杂质多带负电荷,相同电荷相互排斥,故胶体可保持长期稳定的分散状态。加入混凝剂生成的氢氧化物胶体带正电荷。两种带不同电性的胶体混合后,相反电荷互相吸引并中和,使胶体颗粒呈中性,并
6、吸附了水中其他杂质逐渐形成大颗粒,在重力作用下沉降,这就是混凝的主要机制。第13页/共71页异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚;第14页/共71页2 吸附架桥作用混凝剂溶于水后形成的高分子聚合物,具有线型结构,这类物质可被胶体颗粒强烈吸附。在线型结构胶体两端吸附颗粒,进行吸附架桥,使颗粒逐渐增大,形成肉眼可见的粗大絮凝体。第15页/共71页高分子聚合物对胶体或微粒的吸附架桥作用示意高分子聚合物对胶体或微粒的吸附架桥作用示意图图第16页/共71页混凝原理混凝原理 胶体再稳现象:胶体再稳现象:(1 1)高高分分子子聚聚合合物物浓浓度度较较高高时时,对对胶胶粒粒的的包包裹裹,产生产生“胶体保护胶体保
7、护”作用。作用。(2 2)胶粒较少时,高分子聚合物的缠绕作用;)胶粒较少时,高分子聚合物的缠绕作用;第17页/共71页3.网捕或卷扫 当当投投加加量量很很大大形形成成大大量量的的金金属属氢氢氧氧化化物物(如如Al(OH)Al(OH)3 3 、Fe(OH)Fe(OH)3 3或或带带金金属属碳碳酸酸盐盐(CaCO(CaCO3 3)沉沉淀淀时时,可可以以网网捕捕、卷卷扫扫水水中中的的胶胶粒粒,水水中的胶粒以这些沉淀为中的胶粒以这些沉淀为核心核心产生沉淀。这基本上是产生沉淀。这基本上是一种机械作用一种机械作用。第18页/共71页影响混凝的因素影响混凝的因素 混混凝凝作作用用是是复复杂杂的的物物理理化化
8、学学过过程程,影影响响混混凝效果因素主要包括:凝效果因素主要包括:(一)污水水质(一)污水水质 1.1.浊度浊度 低低浊浊水水缺缺少少凝凝聚聚核核心心,可可将将部部分分沉沉渣渣连连续续回流到混合池入口,以促进反应过程。回流到混合池入口,以促进反应过程。2.2.水温水温 影影响响无无机机盐盐类类的的水水解解。水水温温低低,水水解解反反应应慢慢;水水的的粘粘度度增增大大,布布朗朗运运动动减减弱弱,混混凝凝效效果果下降。下降。第19页/共71页 3 pH3 pH值及碱度值及碱度影响混凝效果的重要因素影响混凝效果的重要因素 水水中中pHpH值值对对混混凝凝剂剂的的影影响响视视混混凝凝剂剂的的品品种种而
9、而异异。不同的混凝剂都由一个相对最佳的不同的混凝剂都由一个相对最佳的pHpH值。值。如:硫酸铝最佳如:硫酸铝最佳pHpH值范围在值范围在6.56.5 7.57.5;氯化铁最佳氯化铁最佳pHpH值范围在值范围在6.06.0 8.48.4。高分子混凝剂混凝效果受高分子混凝剂混凝效果受pHpH值影响较小。值影响较小。第20页/共71页影响混凝的因素影响混凝的因素 共存杂质共存杂质 (1)(1)有利成分有利成分:可可促促进进混混凝凝过过程程。除除硫硫、磷磷化化合合物物以以外外的的其其他他各各种种无无机机金金属属盐盐,均均能能促促进进胶胶体体凝凝聚聚,且且浓浓度度越越高高,促促进能力越强。进能力越强。(
10、2)(2)不利成分不利成分:磷磷酸酸离离子子、亚亚硫硫酸酸离离子子、高高级级有有机机酸酸离离子子影影响响高高分分子子絮絮凝凝作作用用。氯氯、螯螯合合物物、水水溶溶性性高高分分子子物物质质和和表面活性物质不利于混凝。表面活性物质不利于混凝。第21页/共71页影响混凝的因素(有哪些?)影响混凝的因素(有哪些?)(二)混凝剂的影响(二)混凝剂的影响 (重点)(重点)混凝剂种类混凝剂种类 混混凝凝剂剂的的选选择择主主要要取取决决于于胶胶体体和和细细微微悬悬浮浮物物的的性性质质、及及浓浓度。度。胶胶体体电电位位高高,应应投投加加无无机机混混凝凝剂剂使使其其脱脱稳稳凝凝聚聚;絮絮体体细细小,须投加高分子混
11、凝剂或配合使用助凝剂。小,须投加高分子混凝剂或配合使用助凝剂。混凝剂投加量混凝剂投加量 投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。废废水水的的混混凝凝处处理理,最最佳佳混混凝凝剂剂和和最最佳佳投投药药量量的的选选择择应应通通过过实验确定。实验确定。混凝剂的投加顺序混凝剂的投加顺序 当使用多种混凝剂时,当使用多种混凝剂时,其最佳投药顺序可通过试验来确定。其最佳投药顺序可通过试验来确定。一般而言,当无机混凝剂与有机混凝剂混用时,先投加无一般而言,当无机混凝剂与有机混凝剂混用时,先投加无机混凝剂,再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在机混凝剂,再投加有机混凝剂。但当处理
12、的胶粒在50um50um以上时,以上时,常先投加有机混凝剂吸附架桥,再加无机混凝剂压缩扩散层使胶常先投加有机混凝剂吸附架桥,再加无机混凝剂压缩扩散层使胶体脱稳。体脱稳。第22页/共71页影响混凝的因素影响混凝的因素 (三)(三)水力条件水力条件 水水力力条条件件对对混混凝凝剂剂效效果果有有重重要要影影响响。主主要要的的控控制制指标为指标为搅拌强度搅拌强度和和搅拌时间搅拌时间。混混合合阶阶段段,要要求求混混凝凝剂剂于于废废水水迅迅速速均均匀匀混混合合,为为此要求此要求G G在在500-1000s500-1000s 1 1,搅拌时间,搅拌时间t t 应在应在10-30s10-30s。反反应应阶阶段
13、段,相相应应G G和和t t值值分分别别应应在在20-70s20-70s-1-1和和15-15-30min.30min.为为确确定定最最佳佳的的工工艺艺条条件件,一一般般情情况况下下,可可以以用用烧烧杯搅拌进行混凝的模拟实验。杯搅拌进行混凝的模拟实验。第23页/共71页混凝剂和助凝剂包括包括传统无机混凝剂传统无机混凝剂、无机高分子混凝剂无机高分子混凝剂和和有机混凝剂有机混凝剂等。等。(一)传统无机混凝剂(一)传统无机混凝剂 铝盐铝盐 硫酸铝(硫酸铝(AlAl2 2(SO(SO4 4)3 318H18H2 2O O)明明矾矾(K K2 2SOSO4 4AlAl2 2(SO(SO4 4)3 324
14、H24H2 2O O)(有抗菌作用、收敛作用,膨松剂)优点:价格较低,使用方便,混凝效果好。缺点:当水温低时硫酸铝水解困难,形成的絮体较松散。由于杂质含量高,所以渣量大。第24页/共71页混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 铁盐铁盐 三氯化铁(三氯化铁(FeClFeCl3 36H6H2 2O O)山东临沂市化工有限公司非法排污,造成下游水质砷超标,当地环保和水利部门投入三氯化铁三氯化铁,以控制含砷污水进一步扩散。硫酸亚铁(硫酸亚铁(FeSOFeSO4 47H7H2 2O O)(臭豆腐)(臭豆腐)优点:形成的矾花沉降性好,处理低温水或低浊度水效果比铝优点:形成的矾花沉降性好,处理低温水或低浊度水效果比
15、铝盐盐 好,适宜的好,适宜的pHpH值范围较宽;值范围较宽;缺点:缺点:FeClFeCl3 3容易吸水潮解,故不易保管;腐蚀性强,对混凝土容易吸水潮解,故不易保管;腐蚀性强,对混凝土也产生腐蚀作用;残留水中的也产生腐蚀作用;残留水中的FeFe2+2+会使处理后的水带色。会使处理后的水带色。第25页/共71页混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂 无机高分子混凝剂无机高分子混凝剂 聚合氯化铝聚合氯化铝 (碱式氯化铝,简称碱式氯化铝,简称PAC)PAC)化学通式为化学通式为AlAl2 2(OH)(OH)n nClCl6-n6-n m m,式中式中n5n5,m10m10。A A 对水质适应性较强,适用对水质适
16、应性较强,适用pHpH范围广,范围广,5-95-9之间;之间;B B 絮凝体形成快,比重大,沉降性好;絮凝体形成快,比重大,沉降性好;C C 投药量低。投药量低。D D 对设备的腐蚀性小,处理后的水对设备的腐蚀性小,处理后的水pHpH下降较小。下降较小。第26页/共71页混凝剂与助凝剂混凝剂与助凝剂(二二)有机混凝剂有机混凝剂 天然高分子混凝剂天然高分子混凝剂 人工合成高分子混凝剂,水处理中常用阴离子人工合成高分子混凝剂,水处理中常用阴离子型、阳离子型、非离子型型、阳离子型、非离子型3 3种高分子混凝剂。种高分子混凝剂。(1)(1)天然高分子混凝剂天然高分子混凝剂 主要有动物胶、淀粉、甲壳素等
17、。主要有动物胶、淀粉、甲壳素等。特点:特点:电荷密度小,分子量较低,且易发生降电荷密度小,分子量较低,且易发生降解而失去活性。解而失去活性。第27页/共71页聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 简称简称PAMPAM,又称三号混凝剂,又称三号混凝剂,PAMPAM的分子结构通式的分子结构通式为:为:PAMPAM是线状水溶性高分子,其分子量在是线状水溶性高分子,其分子量在300-1800300-1800万。万。阴离子聚丙烯酰胺阴离子聚丙烯酰胺(CPAM)(CPAM)阳离子聚丙烯酰胺(阳离子聚丙烯酰胺(APAMAPAM)非离子型聚丙烯酰胺(非离子型聚丙烯酰胺(NPAMNPAM)两性离子型聚丙烯酰胺(两性离子型聚丙烯
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- 化学 处理 中和 沉淀 氧化 还原 消毒
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