1、第四章 物理化學法污水處理裝置第一節(jié) 吸附 物理化學處理法物理化學處理法 通過物理化學過程來通過物理化學過程來除去污染物的方法，如吸附、電滲析、反除去污染物的方法，如吸附、電滲析、反滲透、超過濾等方法滲透、超過濾等方法 一、吸附理論一、吸附理論1.吸附的本質(zhì)和類型：吸附劑，吸附質(zhì)吸附的本質(zhì)和類型：吸附劑，吸附質(zhì)2.吸附劑種類和性能吸附劑種類和性能 活性炭、焦炭、高嶺土、硅藻土等活性炭、焦炭、高嶺土、硅藻土等吸附 溶質(zhì)從液相或氣相轉(zhuǎn)移到固相的現(xiàn)象溶質(zhì)從液相或氣相轉(zhuǎn)移到固相的現(xiàn)象。(該過程包括兩相:液相(氣相)固相) 表面能發(fā)生吸附作用的固體稱為吸附劑(吸附介質(zhì)),一般為多孔微?；蚨嗫啄?被吸附的

2、溶質(zhì)稱為吸附物.吸附機制：吸附機制： 固體表面分子固體表面分子( (或原子或原子) )處于特殊的狀態(tài)。固體內(nèi)處于特殊的狀態(tài)。固體內(nèi)部分子所受的力是對稱的，部分子所受的力是對稱的，故彼此處于平衡。但在界故彼此處于平衡。但在界面分子的力場是不飽和的，面分子的力場是不飽和的，即存在一種固體的表面力，即存在一種固體的表面力，它能從外界吸附分子、原它能從外界吸附分子、原子、或離子，并在吸附表子、或離子，并在吸附表面上形成多分子層或單分面上形成多分子層或單分子層。子層。吸附作用吸附作用: 物質(zhì)從氣體或液體濃縮到固體表面從而實現(xiàn)分離的過程吸附劑吸附劑: 在表面上能發(fā)生吸附作用的固體吸附物吸附物: 被吸附的物

3、質(zhì)吸附劑的類型吸附劑的類型種類包括非孔型，多孔型和凝膠型種類包括非孔型，多孔型和凝膠型。多孔型多孔型：脫色，除臭脫色，除臭 活性炭：活性炭：硅膠、硅藻土：硅膠、硅藻土：大網(wǎng)格吸附劑：有機高分子材料，如聚苯乙烯，聚酯。大網(wǎng)格吸附劑：有機高分子材料，如聚苯乙烯，聚酯。凝膠型凝膠型：纖維素凝膠，瓊脂糖凝膠，匍聚糖凝膠等。纖維素凝膠，瓊脂糖凝膠，匍聚糖凝膠等。 硅藻土過濾機硅藻土過濾機吸附劑的性能表征 化學成分化學成分 材料結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu) 比表面積：單位質(zhì)量物體所具有的表面積比表面積：單位質(zhì)量物體所具有的表面積(m(m2 2/g) /g) 測量方法：測量方法：BETBET法法 一般采用B.E.T(Bru

4、nueer-Emmett-Teller)法：在液氮溫度下(-196C)，用吸附劑吸附氮氣，在吸附劑表面形成單分子吸附層，測定氮氣的吸附體積vm(cm3/g)，計算比表面積a(cm2/g): 平均孔徑、或平均粒度平均孔徑、或平均粒度, , 及其分布，孔隙率及其分布，孔隙率 測量方法：壓汞法測量方法：壓汞法影響吸附過程的因素 （1） 吸附劑的性質(zhì)吸附劑的性質(zhì) （2）吸附物的性質(zhì)）吸附物的性質(zhì) （3）溶液的）溶液的pH （4） 溫度溫度 （5）其他組分）其他組分吸附劑的再生 加熱再生 化學氧化再生 藥劑再生 生物再生立式多段再生爐新型活性炭再生爐吸附工藝與設(shè)計吸附工藝靜態(tài)吸附動態(tài)吸附固定層吸附移動床

5、流化床降流式固定層吸附塔固定床吸附操作 多柱串聯(lián)吸附操作活性炭吸附塔第二節(jié) 離子交換 定義定義離子交換分離法是利用離子交換劑與溶液中離子交換分離法是利用離子交換劑與溶液中的離子之間所發(fā)生的交換反應(yīng)進行分離的方的離子之間所發(fā)生的交換反應(yīng)進行分離的方法。法。 原理原理離子交換分離法是基于物質(zhì)在固相與液相之離子交換分離法是基于物質(zhì)在固相與液相之間的分配。間的分配。應(yīng)用：應(yīng)用：水的軟化、除鹽回收污水中重金屬水的軟化、除鹽回收污水中重金屬（二）離子交換劑（二）離子交換劑 離子交換劑可分為離子交換劑可分為無機無機和和有機有機兩大類兩大類有機離子交換劑：煤，褐煤，泥煤，有機合成樹脂無機離子交換劑：沸石，人工

6、離子交換劑離子交換樹脂的性能離子交換工藝 靜態(tài)法 動態(tài)法固定床連續(xù)床移動床流動床1.固定床離子交換 交換 反洗 再生 正洗LRO-H離子交換系統(tǒng)離子交換離子交換/生物脫氮組合工藝生物脫氮組合工藝 連續(xù)離子交換系統(tǒng)有機玻璃離子交換裝有機玻璃離子交換裝置置FYFY組合型凈水器，集凈化組合型凈水器，集凈化殺菌為一體凈水效果殺菌為一體凈水效果 各種型號的凈水裝置含鉻廢水的處理含鉻廢水的處理 N Na aO OH H再再生生劑劑 H H2 2S SO O4 4再再生生劑劑柱柱1 1陰陰離離子子交交換換柱柱號號2 2C Cu uS SO O4 4Z Zn nS SO O4 4N Ni iS SO O4 4

7、C Cr rO O4 42 2- -( (H H2 2C Cr rO O4 4) )去去除除C Cr rO O4 42 2- -回回收收C Cr rO O4 42 2- -H H2 2C Cr rO O4 4回回收收N Na a2 2C Cr rO O4 4N Na a2 2S SO O4 4去去中中和和工工序序H H2 2O O廢廢水水廢廢水水含含C Cr rO O4 42 2- -C Cu u2 2+ +Z Zn n2 2+ +N Ni i2 2+ +去去除除C Cu u2 2+ +Z Zn n2 2+ +N Ni i2 2+ +廢廢水水再再生生水水圖圖6 6- -4 4 廢廢水水中中鉻鉻

8、酸酸回回收收流流程程示示意意圖圖號號（H H型型）柱柱（H H型型）1 1，2 2號號柱柱再再生生劑劑都都是是5 5% %的的H H2 2S SO O4 4，陰陰離離子子交交換換柱柱再再生生劑劑是是1 10 0% %的的N Na aO OH H第三節(jié) 膜分離設(shè)備 水處理膜的種類和應(yīng)用水處理膜的種類和應(yīng)用 按膜的濾過孔徑一般按膜的濾過孔徑一般將其分為四種：將其分為四種： 微濾膜微濾膜：濾除一般懸浮物質(zhì)濾除一般懸浮物質(zhì) 超濾膜超濾膜：濾除所有懸浮物和微濾除所有懸浮物和微生物生物 納濾膜納濾膜：濾除二價離子濾除二價離子 反滲透膜反滲透膜：濾除幾乎所有離濾除幾乎所有離子子膜微孔尺寸分布膜微孔尺寸分布卷

9、式卷式/ /管式膜管式膜: : 適合于納濾適合于納濾/ /反滲透反滲透中空纖維膜中空纖維膜: : 適合微濾適合微濾/ /超濾膜超濾膜0.00010.00010.0010.0010.010.010.10.11 11010100m100m板式膜板式膜反滲透膜反滲透膜GE ZW超膜濾孔徑分超膜濾孔徑分布布運運 行行 壓壓 力力 增增 加加 一、電滲析設(shè)備電滲析是在直流電場作用下利用荷電離子膜的離子遷移原理（與膜電荷相同的離子透過膜，異名離子則被膜截留）從水溶液和其他不帶電組分中分離帶電離子的膜過程。 純水、超純水的制備 廢水處理、有用物質(zhì)的回收和再生水的回用表一 電鍍廢水中具有代表性物質(zhì)的分離效果

10、重金屬鹽原液透過液濃度（ppm）去除率（%）ZnSO45534891.3CuSO4500898.4NiCl25001497.2CrO35122295.7SnCl25004990.2AgNO350013573.0Fe(SO4)2(NH4)25251994.4Ni(SO4)2(NH4)25152295.7電滲析的特點及應(yīng)用范圍 只能脫鹽，不能去除有機物、膠體物質(zhì)、微生物等 使用直流電，設(shè)備操作簡單，不需酸、堿再生，有利于環(huán)保 制水耗能低 不能將水中離子全部去除干凈，不能制備高純水電滲析應(yīng)用范圍 海水、苦咸水淡化，制取飲用水或工業(yè)用水 自來水脫鹽制取初級純水 電滲析與離子交換組合制取高純水 化工過程

11、中產(chǎn)品的濃縮、分離、精制 污水廢液的處理回收離子交換膜的性能及要求 物理性能：外觀、厚度、溶脹度、含水率、機械強度 化學性能：交換容量、化學穩(wěn)定性 電化學性能：膜電阻、膜的選擇透過性、電解質(zhì)的滲析和水的滲析電滲析器及其附屬設(shè)備 電滲析構(gòu)造：電極、膜堆和鎖緊裝置電滲析器的組裝和安放1.組裝：按“級”或“段”組裝2.安放：臥式和立式附屬設(shè)備：整流器、水的計量和水質(zhì)監(jiān)測儀表、升壓泵、水的預處理裝置等二、反滲析設(shè)備 1.反滲析原理 2.反滲析膜：纖維素酯類膜和非纖維素酯類膜2.膜分離組件 平板式 管式 螺旋卷式 中空纖維式石油化工行業(yè)反滲透膜應(yīng)用：石油化工行業(yè)反滲透膜應(yīng)用：循環(huán)水、污水深度處理、化工產(chǎn)

12、品制造等。制藥行業(yè)反滲透膜應(yīng)用：制藥行業(yè)反滲透膜應(yīng)用：輸液、針劑、片劑、生化制品、設(shè)備清洗等。電子工業(yè)反滲透膜應(yīng)用：電子工業(yè)反滲透膜應(yīng)用：集成電路、硅晶片、顯示管等電子元件沖洗等。鍋爐行業(yè)反滲透膜應(yīng)用：鍋爐行業(yè)反滲透膜應(yīng)用：除氧水、除鹽水等。食品工業(yè)反滲透膜應(yīng)用：食品工業(yè)反滲透膜應(yīng)用：飲用純凈水、飲料、啤酒、白酒等用水海水、苦咸水淡化等三、超濾設(shè)備 超濾原理 濃差極化 超濾膜種類：纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物 超濾組件：管式、平板式、螺旋卷式、中空纖維式 ZeeWeed 超濾膜的進步1993200

13、7ZW 145ZW 150ZW 500aZW 500cZW 500dZW 1000ZW 1000V3超濾設(shè)備應(yīng)用 在國外：飲用水處理 我國：工業(yè)領(lǐng)域的廢水回用，作為反滲透的預處理。 目前在國內(nèi)水工業(yè)市場，超濾技術(shù)已在電力、鋼鐵、化工等工業(yè)廢水處理領(lǐng)域得到較多應(yīng)用。 超濾水處理設(shè)備第四節(jié) 其他相轉(zhuǎn)移分離設(shè)備一、吹脫設(shè)備1.基本原理：氣液相平衡和傳質(zhì)速度理論2. 吹脫設(shè)備：折流式吹脫池、吹脫塔二、氣提設(shè)備1.氣提原理2.氣提設(shè)備填料塔篩板塔泡罩塔浮閥塔填料塔填料塔篩板塔泡罩塔JVC浮閥塔板三、萃取設(shè)備1.萃取原理2.萃取劑3.萃取工藝設(shè)備 往復葉片式脈沖篩板塔 轉(zhuǎn)盤萃取塔 離心萃取劑轉(zhuǎn)盤萃取塔四、

14、蒸發(fā)設(shè)備1.蒸發(fā)原理2. 蒸發(fā)設(shè)備列管式蒸發(fā)器薄膜蒸發(fā)器三效列管式蒸發(fā)器薄膜蒸發(fā)器最佳案例最佳案例, , 神華煤液化項目污水零排神華煤液化項目污水零排放放神華投資神華投資100多億人民幣建立了多億人民幣建立了全球首個商業(yè)規(guī)模的煤直接液化全球首個商業(yè)規(guī)模的煤直接液化項目，因現(xiàn)場的水資源短缺和嚴項目，因現(xiàn)場的水資源短缺和嚴格的排放要求，神華需要零排放格的排放要求，神華需要零排放解決方案。這也是神華對政府承解決方案。這也是神華對政府承諾的綠色項目。諾的綠色項目。GE提供了獨特的零排放方案，提供了獨特的零排放方案，利用膜工藝預處理廢水減少待蒸利用膜工藝預處理廢水減少待蒸發(fā)處理的水量，產(chǎn)生高質(zhì)的滲透發(fā)處

15、理的水量，產(chǎn)生高質(zhì)的滲透水和含鹽的濃水。通過蒸發(fā)工藝水和含鹽的濃水。通過蒸發(fā)工藝來進一步處理濃水，得到高純度來進一步處理濃水，得到高純度蒸餾水和少量待處理的濃縮鹽水。蒸餾水和少量待處理的濃縮鹽水。反滲透產(chǎn)水和蒸發(fā)器蒸餾水補給反滲透產(chǎn)水和蒸發(fā)器蒸餾水補給到鍋爐水除鹽裝置中。到鍋爐水除鹽裝置中。該方案通過該方案通過在蒸發(fā)濃縮廢水之前用較便宜的膜進在蒸發(fā)濃縮廢水之前用較便宜的膜進行預處理，達到減量的目的，從而幫助神華減少行預處理，達到減量的目的，從而幫助神華減少項目投資和運行費用。項目投資和運行費用?？蛻羰找婵蛻羰找? 更少的資本投入更少的資本投入 更低的運行費用和更靈活的運行方式更低的運行費用和更靈活的運行方式從高濃度含鹽廢水和冷卻塔排污水中每天回收從高濃度含鹽廢水和冷卻塔排污水中每天回收8400噸高質(zhì)量鍋爐補給水和公用水噸高質(zhì)量鍋爐補給水和公用水 項目擴展后，硫酸銨可作為肥料回用項目擴展后，硫酸銨可作為肥料回用五、結(jié)晶設(shè)備1.結(jié)晶原理2.結(jié)晶的方法及設(shè)備結(jié)晶槽蒸發(fā)結(jié)晶器真空結(jié)晶器蒸發(fā)濃縮結(jié)晶器污染防治-公司環(huán)保設(shè)施 90125Kg/h固液焚燒爐 脫硫除塵一體