水污染控制工程污水的化學處理第1頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月§8.1廢水的混凝第2頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝（絮凝）的基本概念混凝（絮凝）：通過向污水中加入化學藥劑，使廢水（污水）中的膠體顆?；蚱渌镔|能夠凝聚成大顆粒從而與水相分離的方法，一般有混凝沉淀和混凝氣浮兩大類。第3頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝一級水處理流程第4頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月水果、蔬菜脫水廢水處理工藝中的混凝強化流程序號項目COD（mg/l）BOD5（mg/l）1原水7000~120004080~69602UASB出水1400~1800612~6963二沉池出水140~22025~284混凝沉淀池出水84~13225~285標準值≤150≤30第5頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月廢紙脫墨廢水處理技術格柵集水井絮凝氣浮池浮渣儲槽(提升泵)(提升泵)加藥裝置排放或回用回用到車間項目原水格柵絮凝氣浮總出水排放要求COD(mg/l)18001620<350<350≤350COD去除率10%78.4%>80.6%BOD5(mg/l)800720<120<120≤120BOD5去除率10%83.3％>85%第6頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝過程具有兩個作用處理對象：膠體態(tài)及難沉物第一個作用：使水中原有的離散微粒首先具有粘附在固體顆粒上的性質——凝聚（coagulation）第二個作用：使這些具有粘附性的離散微粒能夠粘結成絮體——絮凝（flocculation）混凝（coagulation-flocculation）第7頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月膠體顆粒的基本性質①水處理中常見膠體：粘土顆粒（對于d<4μm），大部分細菌（0.2~80nm），病毒（10~300nm），蛋白質。③憎水性膠體，親水性膠體或介于兩者之間。④對憎水性膠體，其穩(wěn)定性可用雙電層結構來說明。對于親水性膠體，其穩(wěn)定性主要由于它所吸附的大量水分子所構成的水殼來說明。②穩(wěn)定性：膠體顆粒在水中保持分散狀態(tài)的性質。第8頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝是廢水處理中最具代表意義的技術，混凝原理涉及界面與膠體科學的內(nèi)容，目前混凝研究仍處在瓶頸階段。所謂的混凝四大機理：1.壓縮雙電層，2.吸附電中和，3.吸附架橋，4.沉淀網(wǎng)捕。其實對混凝科學的研究幫助不大。關鍵問題是混凝的定量性存在與否，定量性依據(jù)是什么的問題。1、混凝原理及藥物第9頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月膠團示意圖第10頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月電位離子反離子擴散層膠團邊界滑動面膠粒吸附層膠核ζ電位Ψ電位第11頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月顆粒能量圖第12頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月壓縮雙電層機理第13頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月聚合物的機理第14頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁鹽絮凝的化學反應系列第15頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月pH值的影響第16頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月鋁鹽的工作相圖第17頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月高分子物質的延伸現(xiàn)象第18頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2水處理混凝劑一覽第19頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月最適藥劑量第20頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月藥劑的溶解和投加過程第21頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月

混合是一種能量耗散，促成紊流是混合的要領?！?.2.混合的機理和設備混合有各種手段，衡量優(yōu)劣的是混和效率

混合在多相的廢水處理中是一個重要的單元操作，包括（1）一種物質和另一種物質的完全混合。（2）可互溶液體物質間的摻混。（3）廢水的混凝（Coagulation&Flocculation)（4）廢水中懸浮體的持續(xù)維持（5）熱的傳遞混合可分為（1）持續(xù)性快速混合（小于30秒）（2）持續(xù)性慢速混合（大于30秒）（3）間歇式混合第22頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月化學混凝的設備混凝劑的配制和投加設備；混合設備；反應設備；分離設備第23頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月快速混合的技術設備第24頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種方式的混合攪拌第25頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月水中顆粒物的運動方式第26頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月漿板式機械混合池第27頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月各種形式的漿片第28頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月穿孔板式混合第29頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月渦流式混合第30頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月水泵攪拌系統(tǒng)第31頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月反應設備反應設備中，攪拌強度沿水流方向應逐漸減小。思考：這樣做的目的是什么？反應設備主要設計參數(shù)是：攪拌強度：用速度梯度G表示。攪拌時間：t第32頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月速度梯度G速度梯度：指由于攪拌在垂直水流方向上引起的速度差。垂直水流距離攪拌需要的功率動力粘度系數(shù)Gt值間接表示整個反應時間內(nèi)顆粒碰撞的總次數(shù)，可以用來控制反應效果。（104－105）GtC也可以應用，C為膠體濃度。（100左右）第33頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月水平軸機械反應池第34頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月垂直軸機械反應池第35頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月全自動加藥工藝流程第37頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月成套自動加藥設備第38頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月自動加藥設備第39頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月水射器投藥第40頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月加藥單元廠房內(nèi)部第41頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月加藥計量泵房第42頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月礬花結構的局部示意第43頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月助凝劑概念

助凝劑指用于混凝劑共同（在前、在后、同時）使用時，可促進水的混凝過程的化學藥劑.其主要作用有：

1.調整水的pH值，例如投加酸堿，對天然水常用的是石灰，使混凝劑處在最佳pH值范圍內(nèi)。2.增大礬花的粒度，重度和結實度。3.氧化作用。第44頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月影響混凝的主要因素

內(nèi)部因素：

1.原水的水質和水溫2.混凝劑種類和投量3.pH值4.離子強度

外部因素：

1.藥劑的配制和投放2.混合、反應、分離和輸送第45頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月混凝實驗的一般步驟巨量的燒杯實驗

1.原水調查（特別是目標物質的選定，電導率）2.原水的初試（試管實驗），3.專項分析，確定跟蹤和表征指標，電導率和吸光度很有作用。4.選擇幾種方案，比較幾種藥物5.對目標藥劑進行化學計量方面的實驗，確定最佳投量，比例關系，操作條件等。6.進行機理的探討和研究（普遍欠缺）。7.進行混合等工程學方面的參數(shù)實驗。第46頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月§8.3中和法第47頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月酸堿廢水的產(chǎn)生和處置方法酸和堿是常用的工業(yè)原料。而酸堿廢水對排水管網(wǎng)有腐蝕危害，所以必須對其進行處理。酸性廢水的處置方法大致可以用以下兩種：投加法過濾法第48頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月投加法如果中和劑能制成溶液或漿料，可以將其直接投入中和池進行中和反應。投加法的藥劑工業(yè)上主要是:石灰：熟石灰Ca(OH)2），制成乳液，濃度10％左右；電石渣：電石CaC、Ca(OH)2；石灰石：CaCO3；有時也用苛性鈉（NaOH）和碳酸鈉（Na(OH)2）。第49頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月投加方式第50頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月酸堿廢水自動中和處理設備第51頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月冷軋廠酸堿廢水第52頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月酸堿廢水中和系統(tǒng)第53頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月酸堿中和系統(tǒng)第54頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月過濾法用石灰石、白云石作為中和劑時，常將其制成粗粒狀，作為濾料，采用過濾法處理酸性廢水。以石灰石為濾料時，廢水硫酸濃度一般不超過1-2g/L。如果硫酸濃度過高，可以用回流水稀釋。第55頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月升流式膨脹濾池當粒料粒經(jīng)較?。?lt;3mm）時，廢水上升濾速應在50－70m/h，這樣濾床膨脹，粒料互相摩擦有助于防止結殼。第56頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月煙氣中和堿性廢水煙氣中含有CO2和少量的SO2、H2S，可以中和堿性廢水。同時，該工藝其實也是煙氣脫硫的方法之一。廢氣和堿性廢水都得到一定凈化和調節(jié)。不過出水一般含有硫化物，而且色度顯著增加、含氧量較低，仍需進一步處理方可排出。第57頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月§8.4氧化還原法1、氧化法廢水處理中常用的氧化劑是：氯和臭氧。臭氧的制備：目前臭氧制備方法有：無聲放電法、放射法、紫外線輻射法、等離子射流法和電解法等。水處理中常用的是無聲放電法。第58頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1、氧化法電鍍廢水(氰根)的氧化處理:加堿，pH大于10，加氯（質量濃度比CN-:Cl2=1:2.7）pH調到8.5，再加氯，質量濃度比CN-:Cl2=1:4.1計算氯量，再過量10%，反應1小時以上。第59頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2高級氧化技術種類繁多，包括臭氧氧化、過氧化氫、二氧化氯、濕式氧化、超臨界水氧化、光催化氧化等等。1987年，Glaze等人提出：以羥基自由基（·OH）作為主要氧化劑的技術，稱為高級氧化技術（AdvancedOxidationProcesses即AOPs）特點：氧化性強；反應速度快提高生物可降解性。第60頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月過氧化氫氧化法過氧化氫是淡藍色粘稠液體，熔點-0.43℃，物理性質和水相似，是一種弱酸，稀釋水溶液呈中性，屬于強氧化劑，反應迅速。不會給反應溶液帶來雜質。Fenton試劑：亞鐵離子和過氧化氫的組合。產(chǎn)生羥基自由基，具有高氧化性，其氧化還原電位高于臭氧。類Fenton試劑：在Fenton工藝基礎上，與其他工藝相結合的方式，如電-Fenon、光-Fenton等等。過氧化氫單獨氧化。在水處理中的應用第61頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月濕式氧化法濕式氧化法（WetAirOxidation簡稱WAO）是在高溫、高壓下，利用氧化劑將廢水中的有機物轉化為二氧化碳和水，從而達到去除污染物的目的。與常規(guī)方法相比，具有適用范圍廣、處理效率高、無二次污染、氧化速度快、可回收能量及有用物料等特點。存在的缺點主要有：1高溫高壓條件下進行，中間產(chǎn)物有有機酸類，對設備要求較高。2由于反應高溫，對大量廢水不經(jīng)濟。3某些有機物，如多氯聯(lián)苯、小分子羧酸取出效果不理想。4濕式氧化可能會產(chǎn)生毒性更強的中間產(chǎn)物。第62頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月濕式氧化法反應機理自由基鏈反應反應階段第63頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月光化學氧化TiO2光催化的方法又稱為納米光催化氧化法。此工藝采用半導體金屬氧化物為催化劑，用氧氣作為氧化劑。經(jīng)過反復的實驗，大多數(shù)金屬氧化物都不適合，只有TiO2具有良好的反應特性。

第64頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月氧化鈦光催化劑屬n型半導體，當它接受紫外線(400nm)時，形成電子(Electron)及電子束(ElectronHole)，生成有強烈氧化作用的-OH及O2-，這兩種物質把有機化合物進行氧化分解，使之變成水(H2O)及二氧化碳(CO2)。

第65頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月超臨界水氧化技術超臨界水氧化技術（Supercriticalwateroxidation,SCO）在水處理中的應用可追溯到20世紀70年代初期。超臨界水表現(xiàn)出弱極性,可與非極性有機物和O2、N2、CO2空氣等氣體以任意比例互溶,從而使超臨界水氧化反應成為均相反應,大大減少了相間傳質阻力,提高了反應速度。

水的臨界溫度是374.3℃,臨界壓力是22.05MPa,在此溫度和壓力之上就是超臨界區(qū)。超臨界水兼具有氣態(tài)和液態(tài)水的性質,具有特殊的溶解度,較低的粘度,較高的擴散性,較低的表面張力和易改變的密度。若改變溫度和壓力,可將