水污染控制与设备运行电子教案教学课件作者110第四章

1、高职高专系列教材配套电子教案,水污染控制与设备运行,高等教育出版社,高等教育电子音像出版社,主编 郭正,（高职版）,主编 郭正 张宝军,高职高专系列配套电子教案 目录,第一章 概论,第二章 废水的物理处理,第三章 废水的生物处理,第四章 废水的化学处理及深度处理,第五章 污泥处理与处置,第六章 典型污水处理设备设计与运行,第七章 污水生物处理设备设计与运行,第八章 废水处理常用机械设备,第九章 水处理厂常用电气与仪表,第十章 污水处理厂（站）的调试与运行管理,第四章 废水的化学处理及深度处理,第一节 中和法,第二节 混凝法,第三节 吸附法,知识目标 了解废水化学处理的基本原理 掌握中和药剂、混凝剂的性能和选用方法 掌握中和设备与混凝设备的基本结构 了解膜分离技术的基本方法 能力目标 掌握废水中和和混凝处理技术在工业废水处理中的应用 掌握吸附、消毒等废水深度处理的技术方法,第四节 氧化还原法和化学沉淀法,第五节 消毒处理,第六节 膜分离技术,第一节 中和法,一、概述,用化学法去除废水中的酸或碱，使其pH值达到中性左右的过程称为中和。 中和处理的目的： 主要是避免对排水管道造成腐蚀，减少对

2、受纳水体水生生物的危害，以及对后续废水采用生物处理时能够保证微生物处于最佳生长环境。 酸性废水浓度在3%5%以上，碱性废水浓度在1%3%以上，必须考虑酸碱的回收。 当酸碱废液浓度低于上述值时，回收和综合利用的意义不大，方考虑中和处理，使废水的pH值恢复到中性附近的一定范围，一般pH在69。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第一节 中和法,二、酸性污水的中和处理,酸性废水的中和方法：碱性废水中和、投药中和、过滤中和。 1、 利用碱性污水中和法 2、 投药中和法 投药中和是应用广泛的一种中和方法。此法可处理各种酸性污水。中和时，常用的碱性药剂有：石灰（CaO）、石灰石或白云石等，有时采用苛性钠、碳酸钠等，此外，为综合利用，还采用碱性废渣、废液，如电石渣、废碱液等。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第一节 中和法,二、酸性污水的中和处理,2、 投药中和法 （1）投药量,第四章 废水的化学处理及深度处理,第一节 中和法,二、酸性污水的中和处理,2、 投药中和法 (2)投药中和法的工艺过程 酸性污水投药中和流程如下图所示。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第一节 中和法,二、酸性污水的中和

3、处理,2、 投药中和法 (3） 投加石灰的方式 有干投法和湿投法两种方式,第四章 废水的化学处理及深度处理,石灰干投法示意图,第一节 中和法,二、酸性污水的中和处理,3、过滤中和法 过滤中和法是指以具有中和能力的碱性固体颗粒物为滤料，采用过滤的形式使酸性污水通过上述滤料而得到中和的一种方法。 具有中和能力的碱性滤料有石灰石、大理石或白云石等，最常用的是石灰石。其反应式如下： 2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2 2HNO3+CaCO3Ca(NO3)2+H2O+CO2 H2SO4+CaCO3CaSO4+H2O+CO2 ,第四章 废水的化学处理及深度处理,第一节 中和法,二、酸性污水的中和处理,3、过滤中和法,第四章 废水的化学处理及深度处理,石灰石,大理石,第一节 中和法,二、酸性污水的中和处理,3、过滤中和法 过滤中和所使用的设备为中和滤池。 中和滤池有两种类型：普通中和滤池和升流式膨胀中和滤池。 普通中和滤池的滤床厚度一般为11.5m，滤料粒径一般为3050mm，过滤速度一般不大于5m/h，接角时间不小于10min。注意滤料中不得混有粉料。废水中如含有可能堵塞滤料的物质时，

4、应进行预处理。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第一节 中和法,二、酸性污水的中和处理,3、过滤中和法 升流式膨胀中和滤池，可以分为恒速升流式和变速升流式两种类型。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第一节 中和法,三、碱性污水的中和处理,1、药剂中和法 常用的药剂是硫酸、盐酸及压缩CO2。因工业硫酸价格较低，应用最广。 2、烟道气中和法,第四章 废水的化学处理及深度处理,烟道气中含有高达24的CO2，有时还含有少量SO2及H2S，故可以用来中和碱性污水。采用的设备是喷淋塔。,第二节 混凝法,一、胶体的特性,（一）胶体的双电层结构 在一般水质中，粘土、细菌、病毒等都是带负电的胶体。而氢氧化铝或氢氧化铁等微晶体都是带正电的胶体。,第四章 废水的化学处理及深度处理,胶核荷电示意图,第二节 混凝法,一、胶体的特性,（一）胶体的双电层结构,第四章 废水的化学处理及深度处理,胶团结构式,胶体双电层结构示意图,第二节 混凝法,一、胶体的特性,（二）胶体稳定性 致使胶体颗粒稳定性的主要原因： 颗粒的布朗运动； 胶体颗粒间同性电荷的静电斥力； 颗粒表面的水化作用。,第四章 废水的化学处理及深度处理,

5、第二节 混凝法,二、混凝原理,混凝是凝聚和絮凝的总称。 把能起凝聚和絮凝作用的药剂统称为混凝剂,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,二、混凝原理,（一）混凝机理 目前普遍用四种机理来定性描述水的混凝现象。 1、压缩双电层作用机理 两个胶粒相互接近，电位降低，它们互相排斥的力就减小。 由于扩散层变薄，它们相撞时距离减小，导致相互间吸力增大，合力变为以吸力为主，胶粒得以迅速凝聚。 2、吸附电中和 指胶粒表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，中和了部分电荷，因而降低了电位，减小了静电斥力，使胶粒脱稳。胶粒吸附了过多的反离子，使原来带的负电荷转变成带正电荷。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,二、混凝原理,（一）混凝机理 3、吸附架桥 指高分子物质和胶粒、以及胶粒与胶粒之间的吸附与桥连作用。 4、沉淀网捕或卷扫 （二）影响混凝效果的主要因素 1、水温 2、pH值 3、悬浮物含量 4、水力条件 包括混合阶段和絮凝阶段。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,三、混凝剂,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,三、混凝剂,(一)无

6、机盐类混凝剂 目前应用最广的是铝盐和铁盐。 （1）硫酸铝 使用水温：20-40 适宜pH范围：5.58，随原水的硬度而异 （2）聚合氯化铝(PAC) Al2(OH)nCl6-nm n=1-5, m10, 整数 淡黄色、橙黄色、棕褐色粉末状或片状,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,三、混凝剂,(一)无机盐类混凝剂 （3）三氯化铁 FeCl36H2O，黑褐色晶体，有强烈吸水性，极易溶于水。 （4）聚合硫酸铁（PFS)和聚合氯化铁(PFC) 特点：具有较强的除浊、去除COD及重金属离子的能力，同时还具有脱色、脱臭、脱水等功能，其适宜的pH范围宽，絮凝体比重大，沉降迅速，在低温时也有较好的处理效果。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,三、混凝剂,（二）有机高分子混凝剂 高分子混凝剂有无机和有机的两种。 我国当前使用较多的有机高分子混凝剂是人工合成的聚丙烯酰胺（PAM)，分子结构为：,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,三、混凝剂,（三）助凝剂 1调整剂 2絮体结构改良剂 3氧化剂,第四章 废水的化学处理及深度处理,粉煤灰,第二节 混凝法,四、混凝过

7、程,混合过程包括药剂的溶解、配制、计量、投加、混合和反应等几个部分。 （一）混凝剂的配制与投加 混凝剂投加分干法投加和湿法投加两种方式。 干投法使用较少。湿投法是将混凝剂先溶解，再配制成一定浓度的溶液后定量地投加。 1、混凝剂溶解和溶液配制 混凝剂是在溶解池中进行溶解。溶解池应有搅拌装置，搅拌的目的是加速药剂的溶解。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,四、混凝过程,（一）混凝剂的配制与投加 1、混凝剂溶解和溶液配制,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,四、混凝过程,（一）混凝剂的配制与投加 1、混凝剂溶解和溶液配制,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,四、混凝过程,（一）混凝剂的配制与投加 2、混凝剂投加 （1）计量设备 采用计量泵、转子流量计或电磁流量仪等,第四章 废水的化学处理及深度处理,玻璃转子流量计,电磁流量计,第二节 混凝法,四、混凝过程,（一）混凝剂的配制与投加 2、混凝剂投加 （2）投加方式 投加方式分为重力投加或压力投加 1）重力投加 取水泵房离水厂加药间较近的中小型水厂采用 利用重力将药剂投加在水泵吸水管内 2）压力投加 适

8、用于将药剂投加到压力水管中，或需要投加到标高较高、距离较远的净水构筑物内。 利用水泵或水射器将药剂投加到原水管中。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,四、混凝过程,（一）混凝剂的配制与投加 2、混凝剂投加 （2）投加方式,第四章 废水的化学处理及深度处理,吸水管内重力投加,水射器压力投加,第二节 混凝法,五、混凝设备,（一）混合设备 常用的混合方式是水泵混合、管式混合、机械混合和水力混合等方式。 (1)水泵混合 ： 利用提升水泵进行混合是一种常用的方法。 (2)管式混合 ：管式静态混合器和扩散混合器 (3)水力混合： 隔板混合 在混合池内设有数块隔板，水流通过隔板孔道时产生急剧的收缩和扩散，形成涡流，使药剂与原水充分混合。 (4)机械混合： 用电动机带动桨板或螺旋桨进行强烈搅拌是一种有效的混合方法,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,五、混凝设备,（一）混合设备,第四章 废水的化学处理及深度处理,管式静态混合器,第二节 混凝法,五、混凝设备,（二）絮凝设施 絮凝设施的形式较多，一般分为水力搅拌式和机械搅拌式两大类。 水力搅拌式是利用水流自身流动过程中的阻力

9、进行搅拌。 如：隔板絮凝池 和折板絮凝池 机械搅拌式是利用电机或其他动力带动叶片进行搅动。常见的搅拌器有桨板式和叶轮式，桨板式较为常用。根据搅拌轴的安装位置，又分为水平轴式和垂直轴式。前者通常用于大型水厂，后者一般用于中小型水厂 。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第二节 混凝法,五、混凝设备,（二）絮凝设施,第四章 废水的化学处理及深度处理,第三节 吸附法,一、 吸附原理及类型,吸附法就是利用多孔性的固体物质，使水中一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第三节 吸附法,二、吸附平衡与吸附等温线,当吸附速度和解吸速度相等时，吸附质在溶液中和吸附剂表面上的浓度都不再改变而达到平衡，即达到动态的吸附平衡。 此时吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。,第四章 废水的化学处理及深度处理,平衡,第三节 吸附法,二、吸附平衡与吸附等温线,吸附容量q是指单位重量的吸附剂(g)所吸附的吸附质的重量(g)。吸附量可用下式计算： 式中：V废水容积；W活性炭投量（g） C0废水吸附质浓度（g/L） C吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度 (g/L) 平衡浓度,第四章 废水的化学处理及深度处理,第三节 吸附法,二、吸附平衡与吸附等温线,第四章 废水的化学处理及深度处理,第三节 吸附法,三、吸附过程的影响因素,1吸附剂的性质 2吸附质的性质 溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子大小和不饱和度、吸附质的浓度 3吸附过程的操作条件 （1）温度 （2）pH值 （3）共存物质 （4）接触时间,第四章 废水的化学处理及深度处理,第三节 吸附法,四、吸附剂及其再生,1吸附剂的表面特性 （1）比表面积 （2）表面能 （3）表面化学性质 2吸附剂的选择要求及吸附剂的种类 选择要求：吸附选择性好；吸附容量大；吸附平衡浓度低；机械强度高；化学性质稳定；容易再生和再利用；制作原料来源广泛，价格低廉。 主要有活性炭、磺化煤、沸石、硅藻土、焦炭、木炭等。在水处理中较多采用颗粒活性炭。,第四章 废水的化学处理及深度处理,第三节 吸附法,四、吸附剂及其再生,2吸附剂的选择要求及吸附剂的种类,第四章 废水的化学处理及深度处理,粉状活性炭,粒状活性

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