知識目標：能說出化工廢水的分類與來源；熟悉水體污染物及其指標。能力目標：具有化工廢水處理方法選擇的初步能力。態(tài)度目標：樹立化工環(huán)保的意識，培養(yǎng)團隊合作精神。任務(wù)一化工廢水治理技術(shù)基礎(chǔ)企業(yè)長期排放工業(yè)廢物，在周邊形成了大面積的鎘污染，進而導致植被大片枯死，部分村民因體內(nèi)鎘超標出現(xiàn)頭暈、胸悶、關(guān)節(jié)疼痛等癥狀，兩名村民因此死亡?！景咐?/p>

湖南瀏陽鎘污染事件——長沙湘和化工廠長期排放工業(yè)廢物湖南省國土資源廳的數(shù)據(jù)顯示，僅2007年湘江流域排放工業(yè)廢水就有5.67億噸，生活污水11.19億噸。尤其是重金屬汞、鎘、鉛、砷等排放量十分突出，是湘江治理的重中之重。

化工廢水中污染物種類繁雜，有的甚至具有較高的毒性。排放到環(huán)境中將對環(huán)境產(chǎn)生危害，必須經(jīng)過妥善處理，使其達到排放標準后才能排放?；U水按污染物的種類主要可分化學性污水、物理性污水和生物性污水三大方面。一、化工廢水的分類和影響1.化學性污染（1）無機污染物質(zhì)：污染水體的無機物質(zhì)主要為酸、堿和一些無機鹽類。（2）無機有毒物質(zhì)：污染水體的無機有毒物質(zhì)主要是重金屬等有潛在長期影響的有毒物質(zhì)，其中汞、鎘、鉛等危害性較大。（3）有機有毒物質(zhì)：污染水體的有機化工有毒物質(zhì)種類很多。主要是各種有機農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、酚類等。（4）需氧污染物質(zhì)：廢水中含各類有機高分子污染物，其中碳水化合物、油脂和酚類化合物等可在微生物的生物化學作用下（耗氧）進行分解。一、化工廢水的分類和影響1.化學性污染（5）植物營養(yǎng)物質(zhì)：廢水中含磷、氮的量較高時，對湖泊、水庫、港灣、內(nèi)海等水流慢的水域影響較大。水體內(nèi)藻類等浮游生物及水生生物大量繁殖，這種情況稱為水體的“富營養(yǎng)化”。（6）油類污染物質(zhì)：煉油和石油化工工業(yè)、海底石油開采、油輪壓艙洗艙以及大氣石油烴的沉降等都可使水體遭到嚴重的油污染，尤其以海洋采油污染為最甚，影響水質(zhì)、破壞海灘、危害水生生物，已受到各國關(guān)注。一、化工廢水的分類和影響2.物理性污染（1）懸浮物質(zhì)污染：水中不溶性物質(zhì)（固體物質(zhì)、泡沫等），妨礙水中植物的光合作用，減少氧氣的溶入，對水生生物不利。如果懸浮顆粒上吸附一些有毒有害的物質(zhì)，則更是有害。（2）熱污染：來自各種生產(chǎn)過程中的冷卻水，若不采取措施，直接排入水體，可能引起水溫升高，溶解氧含量降低，水內(nèi)存在的某些有毒物質(zhì)的毒性增加，危害魚類及水生生物的生長。一、化工廢水的分類和影響3.生物性污染某些廢水污染水體后，往往可帶入一些病原微生物。常見污染水體的病毒則有腸道病毒、腺病毒和肝炎病毒等。某些寄生蟲病如阿米巴痢疾、血吸蟲病以及鉤端螺旋體引起的鉤端螺旋體病等，也都可通過水進行傳播。防止病原微生物對水體的污染，是保護環(huán)境、保障人體健康的一大課題。一、化工廢水的分類和影響1.物理性指標主要有溫度、色度、嗅和味、固體物質(zhì)。2.化學性指標(1)有機物廢水中所含的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等有機化合物在微生物作用下最終分解為簡單的無機物質(zhì)、二氧化碳和水等。①生化需氧量(BOD)

水中有機污染物被好氧微生物分解時所需的氧量(以mg/L為單位)。②化學需氧量(COD)

化學需氧量是用化學氧化劑氧化水中有機污染物時所消耗的氧化劑量，用氧量(mg/L)表示?；瘜W需氧量愈高，也表示水中有機污染物愈多。二、水體污染物及其指標

③總有機碳(TOC)與總需氧量(TOD)總有機碳(TOC)包括水樣中所有有機污染物質(zhì)的含碳量，也是評價水樣中有機污染物的一個綜合參數(shù)。當有機物全都被氧化時，碳被氧化為二氧化碳，氫、氮及硫則被氧化為水、一氧化氮、二氧化硫等，此時需氧量稱為總需氧量(TOD)。④油類污染物油類污染物有石油類和動植物油脂兩種。油類污染物進入水體后影響水生生物的生長、降低水體的資源價值。油膜覆蓋水面阻礙水的蒸發(fā)，影響大氣和水體的熱交換。⑤酚類污染物酚類化合物是有毒有害污染物。水體受酚類化合物污染后影響水產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。二、水體污染物及其指標(2)無機性指標①植物營養(yǎng)元素水體中磷、氮含量的高低與水體富營養(yǎng)化程度有密切關(guān)系。磷的作用遠大于氮。②pH值主要是指示水樣的酸堿性。一般要求污水處理后的pH值在6～9之間。水體遭受酸、堿污染，對正常生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。③重金屬重金屬主要指汞、鎘、鉛、鉻、鎳，以及類金屬砷等生物毒性顯著的元素，也包括具有一定毒害性的一般重金屬，如鋅、銅、鈷、錫等。3.生物性指標生物性指標包括細菌總數(shù)、大腸菌群兩個指標。二、水體污染物及其指標

兩種化工治理技術(shù)：（1）廢水中的雜質(zhì)在排入環(huán)境（主要指水體）以前，用物理、化學、物理化學或生化等方法去除掉。這就意味著必須建立污水處理廠或車間，配備一整套處理設(shè)施。（2）在受納水體環(huán)境容量容許的前提下進行排放控制，確定排放形式、排放位置，利用自然界的水體自凈能力進行處理。兩個前提：首先必須進行必要的預處理，一些重金屬和難降解的物質(zhì)不能直接排放，其次對受納水體的自凈能力及稀釋擴散條件必須要有充分的研究和掌握，通常必須做水力模型試驗。三、化工廢水處理方法

化工廢水處理過程是將廢水中所含有的各種污染物與水分離或加以分解，使其凈化的過程?；U水處理法大體可分為：物理處理法、化學處理法、物理化學處理法、生物處理法等。物理處理法又分為調(diào)節(jié)、離心分離、沉淀、除油、氣浮、過濾等?；瘜W處理法又可分為混凝、中和、化學沉淀、氧化還原等。物理化學處理法又可分為吸附、離子交換、膜分離、萃取等方法。生物處理法又可分為好氧生物處理法、厭氧生物處理法。三、化工廢水處理方法知識目標：能說出廢水調(diào)節(jié)的目的和常用設(shè)施、含油廢水的來源及油的狀態(tài)、氣浮原理；陳述離心分離的原理和常用方法、隔油池的構(gòu)造、乳化油廢水的處理方法以及氣浮的設(shè)備。能力目標：具有化工廢水物理處理的初步能力。態(tài)度目標：培養(yǎng)嚴謹細致的工作態(tài)度。任務(wù)二化工廢水的物理處理

化工廢水其水量和水質(zhì)都是隨時間而變化的。為保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運行，需設(shè)調(diào)節(jié)池對廢水的水量和水質(zhì)進行混合調(diào)節(jié)。廢水進行混合的方法：水泵強制循環(huán)、空氣攪拌、機械攪拌、水力混合（利用調(diào)節(jié)池特殊的結(jié)構(gòu)形式進行差時混合）---對角線出水調(diào)節(jié)池、折流調(diào)節(jié)池。一、調(diào)節(jié)對角線出水調(diào)節(jié)池特點：出水槽沿對角線方向設(shè)置，同一時間流入池內(nèi)的廢水，由池的左、右兩側(cè)，經(jīng)過不同時間流到出水槽。為防止廢水在池內(nèi)短路，可以在池內(nèi)設(shè)置若干縱向隔板。池內(nèi)沉渣斗中的沉淀物通過排渣管定期排出。一、調(diào)節(jié)折流調(diào)節(jié)池特點：池內(nèi)設(shè)置許多折流隔墻，使廢水在池內(nèi)來回折流。配水槽設(shè)于調(diào)節(jié)池上，通過許多孔口溢流投配到調(diào)節(jié)池的各個折流槽內(nèi)，使廢水在池內(nèi)混合、均衡。調(diào)節(jié)池的起端（入口）入流量可控制在總流量的1/3～1/4。剩余流量可通過其他各投配口等量地投入池內(nèi)。一、調(diào)節(jié)

離心分離設(shè)備按離心力產(chǎn)生的方式可分為兩種類型：壓力式水力旋流器（或稱旋流分離器）、離心機。

水力旋流器的缺點是設(shè)備易受磨損，能耗較大。器壁宜用鑄鐵或鉻錳合金鋼等耐磨材料制造，或內(nèi)襯橡膠，并應(yīng)力求光滑。二、離心分離1.壓力式水力旋流器壓力式水力旋流器上部呈圓筒形，下部為截頭圓錐體。含懸浮物的廢水在水泵或其他外加壓力的作用下，從切線方向進入旋流器后發(fā)生高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，固體顆粒物被拋向器壁，并隨旋流下降到底部出口。澄清后的廢水或含有較細微粒的廢水，則形成螺旋上升的內(nèi)層旋流進入出流室，由出水管排出。二、離心分離2.離心機

離心機是依靠一個可以隨轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)的圓筒(又稱轉(zhuǎn)鼓)，在傳動設(shè)備驅(qū)動下產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，液體也隨同旋轉(zhuǎn)，由于其中不同密度的組分產(chǎn)生不同的離心力，從而達到分離的目的。離心機常用于污泥脫水、分離回收廢水中的有用物質(zhì)，例如從洗羊毛廢水中回收羊毛脂等。二、離心分離

離心機設(shè)備緊湊、效率高，但結(jié)構(gòu)復雜，只適用于處理小批量的廢水、污泥脫水、很難用一般過濾法處理的廢水。2.離心機

工作時將欲分離的液體注入轉(zhuǎn)鼓中(間歇式)或流過轉(zhuǎn)鼓(連續(xù)式)，轉(zhuǎn)鼓繞軸高速旋轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生分離作用。/v_show/id_XMzIwMTc3NTk2.html二、離心分離1.含油廢水的來源及油的狀態(tài)(1)來源含油廢水的來源非常廣泛，其中石油工業(yè)及煤化工排出的含油廢水為其主要來源。(2)狀態(tài)①呈懸浮狀態(tài)的可浮油油滴的粒徑較大，可以依靠油水比重差而從水中分離出來。②呈乳化狀態(tài)的乳化油乳化油油滴（細小的）表面上有一層由乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙油滴合并。破乳---消除乳化劑的作用，乳化油即可轉(zhuǎn)化為可浮油。乳化油經(jīng)過破乳之后，就能用沉淀法來分離。③呈溶解狀態(tài)的溶解油油品在水中的溶解度非常低，通常只有幾個毫克每升。三、隔油與破乳

2.隔油池

隔油池是利用自然上浮法進行油水分離的裝置。常用的主要類型有平流式隔油池、平行板式隔油池、傾斜板式隔油池、小型隔油池等。三、隔油與破乳(1)平流式隔油池（API）在隔油池中，由于流速降低，比重小于1.0而粒徑較大的油珠上浮到水面上，比重大于1.0的雜質(zhì)沉于池底。在出水一側(cè)的水面上設(shè)集油管。隔油池表面用蓋板覆蓋，以防火、防雨和保溫。寒冷地區(qū)還應(yīng)在池內(nèi)設(shè)置加溫管。平流式隔油池可去除的最小油珠粒徑一般為100～150μm。這種隔油池的優(yōu)點是，構(gòu)造簡單，便于運行管理，除油效果穩(wěn)定。缺點是池體大，占地面積多。三、隔油與破乳1—配水槽；2—進水孔；3—進水間；4—排渣閥；5—排渣管；6—刮油刮泥機；7—集油管

3.乳化油及其破乳當油和水在乳化劑存在的條件下相混合，乳化劑會在油滴與水滴表面形成一層穩(wěn)定的薄膜，這時油和水就不會分層，而呈一種不透明的乳化液。(1)乳化油的形成乳化油的主要來源：①由于生產(chǎn)工藝的需要而調(diào)制；②以洗滌劑清洗受油污染的機械零件、油槽車等而產(chǎn)生乳化油廢水；③含油(可浮油)廢水在溝道與含乳化劑的廢水相混合，受水流攪動而形成。三、隔油與破乳

3.乳化油及其破乳含油廢水產(chǎn)生的地點立即用隔油池進行油水分離，可以避免油分乳化，而且還可以就地回收油品，降低含油廢水的處理費用。煉油廠減壓塔塔頂冷凝器流出的含油廢水，立即進行隔油回收，得到的浮油實際上就是塔頂餾分，經(jīng)過簡單的脫水，就是一種中間產(chǎn)品。三、隔油與破乳3.乳化油及其破乳(2)破乳方法簡介

基本原理：破壞液滴界面上的穩(wěn)定薄膜，使油和水得以分離。①投加換型乳化劑②投加鹽類、酸類鹽類、酸類物質(zhì)可使乳化劑失去乳化作用。③投加某種本身不能成為乳化劑的表面活性劑④攪拌、震蕩、轉(zhuǎn)動通過劇烈的攪拌、震蕩或轉(zhuǎn)動，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。⑤過濾⑥改變溫度破乳方法的選擇應(yīng)以試驗為依據(jù)。三、隔油與破乳

1.氣浮原理向水中通入空氣，使水中產(chǎn)生大量的微細氣泡，并促使其粘附于雜質(zhì)顆粒上，形成比重小于水的浮體，在浮力作用下，上浮至水面，實現(xiàn)固-液或液-液分離。2.氣浮設(shè)備在一定條件下，氣泡在水中的分散程度是影響氣浮效率的重要因素，所以氣浮設(shè)備一般以產(chǎn)生氣泡的方法來分類。生產(chǎn)上最常用的氣浮設(shè)備有：電解氣浮、布氣氣浮和溶氣氣浮等。四、氣浮(1)電解氣浮電解氣浮是在直流電的作用下，采用不溶性的陽極和陰極直接電解廢水，正負兩極產(chǎn)生氫和氧的微細氣泡，將廢水中顆粒狀污染物帶至水面進行分離的一種技術(shù)。此外，電解氣浮還具有降低BOD、氧化、脫色和殺菌作用，對廢水負荷變化適應(yīng)性強，生成污泥量少，占地少，無噪聲。由于電耗及操作運行管理，電極結(jié)垢等問題，較難適應(yīng)處理水量大的場合。四、氣浮

四、氣浮

豎流式電解氣浮池1—入流室；2—整流柵；3—電極組；4—出流孔；5—分離室；6—集水孔；7—出水管；8—排沉泥管；9—刮渣機；10—水位調(diào)節(jié)器

(2)布氣氣浮布氣氣浮分為葉輪氣浮、曝氣氣浮、射流氣浮、水泵吸水管吸氣氣浮等類型。葉輪氣浮---氣浮池底部設(shè)有葉輪葉片，由池上部的電機驅(qū)動，葉輪上部裝設(shè)帶有導向葉片的固定蓋板，葉片與直徑成60°角，蓋板與葉輪間有10mm的間距，而導向葉片與葉輪之間有5～8mm的間距，蓋板上開有12～18個孔徑為20～30mm的孔洞，蓋板外側(cè)的底部空間裝有整流板。葉輪氣浮的充氣是靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)時在蓋板下形成負壓，從進氣管吸入空氣。廢水由蓋板上的小孔進入。在葉輪的攪動下，空氣被粉碎成細小的氣泡，并與水充分混合形成水氣混合體甩出導向葉片之外，導向葉片可使阻力減小。再經(jīng)整流板穩(wěn)流后，在池體內(nèi)平穩(wěn)地垂直上升，形成的泡沫不斷地被緩慢轉(zhuǎn)動的刮板刮出槽外。四、氣浮

四、氣浮

葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造示意圖1—葉輪；2—蓋板；3—轉(zhuǎn)軸；4—軸套；5—軸承；6—進氣管；7—進水槽；8—出水槽；9—浮渣槽；10—刮渣板；11—整流板知識目標：能說出化工廢水化學處理方法的原理；陳述影響廢水混凝處理效果的因素，陳述化工廢水中和、化學沉淀、氧化還原等處理的工藝方法。能力目標：具有化工廢水化學處理方法的選擇和應(yīng)用的初步能力。態(tài)度目標：培養(yǎng)嚴謹細致的工作態(tài)度和團隊合作精神。任務(wù)三化工廢水的化學處理

各種廢水都是以液體為分散介質(zhì)的分散系。粒度在100μm以上的濁液可采用自然重力沉淀或過濾處理；粒度0.1-1nm的真溶液可采用吸附法處理；1nm-100μm的部分濁液和膠體可采用混凝處理法?；炷捎糜诟鞣N工業(yè)廢水的預處理、中間處理或最終處理及城市污水的三級處理和污泥處理。它除用于除去廢水中的懸浮物和膠體外，還用于除油和脫色。混凝法的重點是去除水中的膠體顆粒，同時還要考慮去除COD、色度、油分、磷酸鹽等特定成分。一、混凝

常用混凝劑應(yīng)具備下述條件：①能獲得與處理要求相符的水質(zhì)；②能生成容易處理的絮體；③混凝劑種類少而且用量低；④泥渣量少，濃縮和脫水性能好；⑤便于運輸、保存、溶解和投加；⑥殘留在水中或泥渣中的混凝劑，不應(yīng)給環(huán)境帶來危害。常用的混凝劑有硫酸鋁、三氯化鐵、硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等無機鹽及其聚合物；非離子型聚丙烯酰胺(PAM)、陽離子型聚二甲基二烯丙基氯化銨(DADMAC)、陰離子型部分水解聚丙烯酰胺(PHP)等有機高分子聚合物。一、混凝

低濃度酸、堿廢水排放前應(yīng)進行中和處理。即利用化學藥劑，將廢水的pH值調(diào)節(jié)到中性7左右。

中和劑能制成溶液或漿料時，可采用投藥中和法。中和劑為粒料或塊料時，可用過濾中和法。1．投藥中和法

酸性廢水中和藥劑有石灰、苛性鈉、碳酸鈉、石灰石等；堿性廢水中和藥劑有廢酸、粗制酸和煙道氣等。中和藥劑的投加量，可按化學反應(yīng)式進行估算，通過試驗確定則更為準確。二、中和2．過濾中和法

以石灰石(CaCO3)、白云石等作濾料，讓酸性廢水通過濾層而得以中和的方法稱為過濾中和法。若廢水含硫酸且濃度較高時，濾料將因表面形成硫酸鈣外殼而失去中和作用。因此，以石灰石為濾料時，廢水的硫酸濃度—般不應(yīng)超過1～2g／L。

常用的過濾設(shè)備有：重力式中和濾池、升流式膨脹濾池、變速膨脹濾池和滾筒中和濾池等。二、中和二、中和升流式膨脹濾池示意圖：廢水自下而上流過濾料，在高流速(60～70m/h)下，濾床膨脹使濾料呈懸浮狀態(tài)，中和時生成的硫酸鈣和二氧化碳被高速水流帶出池外，同時由于粒料相互碰撞摩擦，有助于表面更新，防止結(jié)殼。此外，由于采用小粒徑濾料(0.5～3mm)，接觸面積大大增加，所以這種濾池中和效果較好。

化學沉淀法：向工業(yè)廢水中投加某種化學物質(zhì)，使它和廢水中的某些溶解物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成難溶的鹽或氫氧化物沉淀下來。用于處理含金屬離子的工業(yè)廢水。難溶鹽和難溶氫氧化物在溶液中的離子的濃度之積(稱溶度積，用K表示)是常數(shù)。根據(jù)使用沉淀劑的不同，化學沉淀法可分為石灰法、氫氧化物法、硫化物法、鋇鹽法等。三、化學沉淀1.氫氧化物沉淀法廢水中某些金屬離子與石灰作用后，可形成氫氧化物沉淀而從水中分離出去。此法適用于不準備回收的低濃度金屬離子廢水(例如Cd2+、Zn2+等)的處理。重金屬離子經(jīng)中和沉淀后,水中的剩余濃度僅與pH值有關(guān)。據(jù)此可求得某種金屬離子處理達到排放標準時的pH值（見表6-1所示）。表6-1中的pH值是單一金屬離子存在時達到排放標準的pH值。三、化學沉淀2.硫化物沉淀法金屬硫化物對除去水中重金屬離子有更好的效果。常用的沉淀劑有：H2S、NaHS、Na2S、(NH4)2S、FeS等。由于沉淀反應(yīng)生成的硫化物顆粒細，沉淀困難，一般需投加凝聚劑以加強去除效果，所以，處理費用較高。三、化學沉淀圖6-18硫化物沉淀法處理含汞廢水3.鋇鹽沉淀法鋇鹽沉淀法主要用于處理含六價鉻的工業(yè)廢水。常用沉淀劑為BaCO3、BaCl2、Ba(NO3)2、Ba(OH)2等。例如，BaCO3與廢水中六價鉻CrO42-反應(yīng)，生成難溶的鉻酸鋇沉淀，反應(yīng)式為：BaCO3↓+CrO42-+2H+=BaCrO4↓+CO2↑+H2O三、化學沉淀

定義：通過藥劑與廢水中污染物的氧化還原反應(yīng)，把廢水中有毒、有害污染物毒害性降低或者易于分離。

具體方法可分為：氯化處理、臭氧氧化、金屬置換、電解等。

廢水中的有機污染物（色、嗅、味、COD）及還原性無機離子（CN－、S2－、Fe2+、Mn2+）都可用氧化法來消除它的危害。廢水中的重金屬離子（Hg2+、Cd2+、Cu2+、Ag+、Cr+6、Ni2+等）都可通過還原法去除。廢水處理中最常用的氧化劑是空氣、臭氧及氯氣、次氯酸鈉、漂白粉、漂白精等氯系氧化劑。最常用的還原劑是硫酸亞鐵、亞硫酸鈉、水含肼、鐵屑等。四、氧化還原1.化學氧化法氰化鍍銅、鋅、鎘等漂洗水的處理必須先破氰。用氯系氧化劑，在堿性條件下破壞含氰廢水是氧化法的典型例子。廢水中的氰通常以游離CN－、HCN及穩(wěn)定性不同的各種金屬絡(luò)合物如[Zn(CN)4]2－、[Ni(CN)4]2－、[Fe(CN)6]3－等形式存在。氰化物的氧化破壞分兩階段進行。第一階段：氰化物被氧化為氰酸鹽。CN－+ClO－

+H2O=CNCl↑+2OH－CNCl+2OH－=CNO－+Cl－

+H2O

廢水pH必須控制在堿性，以防有毒的CNCl↑氣體逸出，而使氰化物氧化為毒性極微的氰酸根CNO－。第二階段：是堿性氯化處理過程的繼續(xù)，在這個過程中氰酸鹽被破壞。2CNO－

+3ClO－+H2O=N2↑+3Cl－

+2HCO3－采用過量的氧化劑，將第二階段反應(yīng)進行到底，這叫“完全氧化法”

四、氧化還原1.化學氧化法

空氣中的氧只能氧化易于氧化的金屬離子。其代表例子是：把廢水中二價鐵氧化為三價鐵。因為廢水中二價鐵在pH<8時，難以沉淀。而三價鐵在pH3～4時就能沉淀，且沉淀性能好，易脫水。臭氧（O3）主要應(yīng)用于水的殺菌和消毒。四、氧化還原2.化學還原法

六價鉻（劇毒）（一般以Cr2O72－或Cr2O42－形式存在）在酸性條件下用還原劑還原為三價鉻，然后用堿性藥劑中和沉淀生成氫氧化鉻沉淀而除去。硫酸亞鐵還原處理含鉻廢水是一種成熟而常用的處理方法。硫酸亞鐵中主要是亞鐵離子起還原作用。在酸性條件下（pH=2～3）其還原反應(yīng)為：Cr2O72－+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2OCr2O42－+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O

然后加堿（一般廢堿和石灰乳）調(diào)節(jié)廢水pH=8.5～9，發(fā)生如下沉淀反應(yīng)：Cr3++OH－

=Cr(OH)3↓

通過上述轉(zhuǎn)化作用以及后續(xù)的沉淀或氣浮能夠有效地將鉻從廢水中去除。

四、氧化還原2.化學還原法還原法還可用于提取廢水中的銅。利用鐵粉（鐵屑）將廢水中的銅離子還原為金屬銅，沉積于鐵粉（屑）表面，加以回收。此法亦叫“沉淀銅法”反應(yīng)為：Cu2++Fe=Cu+Fe2+

水凈化處理：向自來水中加氯可以有效地殺滅水中微生物；對自來水進行臭氧氧化除起到殺滅微生物外，還可以氧化分解水中的微量污染物。四、氧化還原知識目標：能說出化工廢水物理化學處理方法的原理；陳述化工廢水的吸附、離子交換、電解、膜分離的典型工藝。能力目標：具有化工廢水物理化學處理方法的選擇和應(yīng)用的初步能力。態(tài)度目標：培養(yǎng)嚴謹細致的工作態(tài)度和團隊合作精神。任務(wù)四化工廢水的物化處理

化工廢水的物化處理方法主要有：吸附、離子交換、電解、電滲析。相應(yīng)的處理設(shè)備或單體構(gòu)筑物有：吸附柱或塔、離子交換柱、電解槽和電滲析器等。吸附法可以高效地去除水中多種污染物質(zhì)，如重金屬離子、氨氮和有機污染物，也可以有效地降低水的色度和濁度。一、吸附1.吸附法的基本概念和原理在相界面上物質(zhì)的濃度自動發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為吸附，在水處理中主要利用固體物質(zhì)表面對水中污染物質(zhì)的吸附作用。

吸附法利用多孔性的固體物質(zhì)使污水中的一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面而去除。這種有吸附能力的多孔性物質(zhì)亦稱為吸附劑。固體吸附劑的條件：具有較大的吸附容量和一定的機械強度及較好的化學穩(wěn)定性，在水中不致于溶解，不能含有毒物質(zhì)。一、吸附1.吸附法的基本概念和原理溶質(zhì)在固體表面上的吸附分為：物理吸附和化學吸附兩類。吸附劑和吸附質(zhì)之間通過分子間力所產(chǎn)生的吸附稱為物理吸附（單分子吸附層、多分子吸附層）。但是物理吸附的吸附劑和吸附質(zhì)之間吸附力較弱，容易解吸。當吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生化學作用，由于化學鍵作用而產(chǎn)生的吸附稱為化學吸附?；瘜W吸附是一個吸熱過程，溫度提高將促進化學吸附，化學吸附對吸附質(zhì)有選擇性，只能形成單分子吸附層，吸附劑和吸附質(zhì)之間的吸附作用較強，解吸較困難。一、吸附2.吸附劑、吸附裝置及其應(yīng)用吸附劑：活性炭、含腐殖酸煤、硅酸鈣、沸石、鋸末等?；钚蕴渴亲畛Ｓ玫奈絼惺鄣漠a(chǎn)品呈粉末狀、粒狀、片狀和纖維狀?；钚蕴康闹圃焓怯珊嘉镔|(zhì)（如木材、鋸木、果殼、煤等）經(jīng)碳化和活化兩步形成的。碳化也稱熱解，是在隔絕空氣條件下對原材料加熱，加熱的溫度一般在600℃以下。碳化使原材料分解放出多種氣體，進一步分解或碎片，并重新集合成微晶體結(jié)構(gòu)?；罨窃谘趸瘎┑淖饔孟?，對碳化后的材料加熱以生成新的微孔和擴大微孔尺寸。一、吸附2.吸附劑、吸附裝置及其應(yīng)用含腐殖酸煤（風化煤）也是一種價格低廉的天然吸附劑。腐殖酸分子結(jié)構(gòu)中的羧基、酚羥基、甲氧基等活性基團，對重金屬具有吸附交換性能。腐殖酸煤可以用來處理含多種重金屬離子的廢水(Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Ni、Cr、Co等。國內(nèi)外在利用腐殖酸煤處理重金屬廢水方面進行了不少試驗研究，并有一些工程實踐。據(jù)報導，日本用泥炭處理鎘、銅、鐵、鎳、汞、銻、鋅等廢水，其去除效率均達98％以上。沸石對水中的NH4+具有良好的吸附去除作用。一、吸附當廢水(初始濃度為Co)進入交換柱后首先與頂層吸附劑接觸并減緩。廢水繼續(xù)流過下層時污染物濃度逐漸降低，工作層下移，使得整個吸附床分為上部失效層(飽和區(qū))、中部工作層和下部新料層三部分。當工作層的前沿到達吸附床底層時，出水開始出現(xiàn)污染物，這個時刻稱為吸附床的穿透時刻，隨后出水中污染物含量逐漸增高，直到接近排放標準時便應(yīng)對吸附劑進行再生。一、吸附達標

離子交換法：利用離子交換劑的交換基團同水中的金屬離子進行交換反應(yīng)，將金屬離子態(tài)物質(zhì)置換到交換劑上予以除去。離子交換劑可分為無機的、有機的兩類。無機離子交換劑有磺化媒、天然綠砂、沸石等。有機離子交換一般是指人工合成的交換樹脂，其骨架是由高分子電解質(zhì)和橫鍵交聯(lián)物質(zhì)組成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其上面結(jié)合著許多能進行離子交換的基團。按交換基團的不同，離子交換樹脂分為陽離子型和陰離子型兩大類。陽離子交換樹脂含有活潑的可與陽離子進行交換的酸性基團；陰離子交換樹脂含有可與陰離子進行交換的堿性基團。二、離子交換

陽離子交換樹脂以鈉離子（鈉型）或氫離子（氫型）置換廢水中的陽離子，其交換反應(yīng)如下：鈉型:氫型:

式中R代表樹脂，M代表陽離子（如Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cd2+、Mg2+、Ca2+…）。交換結(jié)果廢水中的金屬離子被截留在樹脂上，因而得到凈化，出水主要含有鈉鹽（如使用鈉型）或酸類（如使用氫型）。陰離子交換樹脂是以羥基離子（OH-）交換溶液中的陰離子，從而將陰離子從廢水中除去。其交換反應(yīng)如下：式中A2-代表陰離子。二、離子交換

離子交換過程是可逆性平衡吸附過程，樹脂達到吸附飽和后，即失去交換能力。此時可以進行解吸再生，以恢復樹脂的交換能力。陽離子型樹脂可用酸溶液或鹽溶液進行再生，通常用硫酸或鹽酸(氫型），或用氯化鈉（鈉型）溶液進行陽樹脂再生。陰離子交換樹脂通常用氫氧化鈉或氫氫化鉀溶液進行再生。陽離子交換樹脂再生反應(yīng)為：鈉型: 氫型: 陰離子交換樹脂的再生反應(yīng)為：二、離子交換

用離子交換法處理重金屬廢水時，一般金屬離子，如Cu2+、Zn2+、Cd2+等，可以采用陽離子交換樹脂；而以陰離子形式存在的金屬離子絡(luò)合物或酸根（如HgCl42-、Cr2O72-等）則需用陰離子交換樹脂予以去除。為了同時去除廢水中的陰、陽離子，可以將陰離子和陽離子交換器串聯(lián)使用。離子交換法從本質(zhì)上講是一種濃縮方法。離子交換前廢水的離子濃度（單位為mg/L）一般為幾十至幾百mg/L，而吸附飽和后樹脂再生洗脫液的離子濃度被濃縮到幾萬mg/L，再生液的體積一般占處理水體積的10％～15％。因此采用離子交換法處理重金屬廢水時，必須事先考慮再生液的處理問題。二、離子交換

離子交換法的優(yōu)缺點：優(yōu)點是可以除去用其他方法難于分離的重金屬離子：既可去除廢水中的金屬陽離子，也可以去除陰離子，可以使廢水凈化到較高的純度，還可以從含多種金屬離子的廢水中選擇性地回收貴重金屬。這種方法的缺點是離子交換樹脂價格較高，樹脂再生時需用酸、堿或鹽，運行費用較高，再生液需要進一步處理。

適用范圍：離子交換法用于處理電鍍廢水、人造纖維含鋅廢水、水量小毒性大(如含汞)廢水或有較高回收價值的含金、銀、鉑等廢水的回收。離子交換設(shè)備主要有固定床、移動床和流動床。目前使用最廣泛的是固定床。二、離子交換

膜分離法主要包括反滲透法、電滲析法和超濾法等，此外還包括擴散滲析法、液膜法等。1、電滲析

基本原理：電滲析是在直流電場的作用下，利用離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性(即陽膜只允許陽離子通過、陰膜只允許陰離子通過)，而使溶液中的溶質(zhì)與水分離的一種物理化學過程。三、膜分離法

在陽極和陰極之間交替放置著若干張陽膜和陰膜，膜和膜之間形成隔室，其中充滿含鹽水，當接通直流電后，各隔室中的離子進行定向遷移，由于離子交換膜的選擇透過作用，①、③、⑤隔室中的陰、陽離子分別遷出，進入相鄰隔室，而②、④、⑥隔室中的離子不能遷出，還接受相鄰隔室中的離子，從而①、③、⑤隔室成為淡水室，②、④、⑥隔室成為濃水室。陰、陽電極與膜之間形成的隔室分別為陽極室和陰極室。

陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生O2和Cl2，極水呈酸性。、選擇陽極材料時，應(yīng)考慮其耐氧化和耐腐蝕性；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生H2，極水呈堿性，當水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-時，易產(chǎn)生水垢，在運行時，應(yīng)采取防垢和除垢措施。三、膜分離法電滲析原理圖

值得注意的是，每個室內(nèi)離子的正負電荷仍是平衡的。電滲析離子交換膜在使用期內(nèi)無所謂失效，也不需要再生。三、膜分離法知識目標：能說出活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法處理化工廢水的原理；陳述活性污泥法的典型工藝設(shè)施與活性污泥法的運行方式、生物膜法處理化工廢水的典型工藝設(shè)施、厭氧生物法的主要工藝類型。能力目標：具有化工廢水生物處理方法應(yīng)用的初步能力。態(tài)度目標：培養(yǎng)嚴謹細致的工作態(tài)度和團隊合作精神任務(wù)五化工廢水的生物處理

1.活性污泥法的基本原理

活性污泥：向含營養(yǎng)物質(zhì)的化工廢水中不斷地注入空氣，維持水中有足夠的溶解氧，經(jīng)過一段時間后，廢水中即生成一種絮凝體。（由大量繁殖的微生物構(gòu)成，易于沉淀分離，使廢水得到澄清。）

活性污泥法：就是以懸浮在水中的活性污泥為主體，在微生物生長有利的環(huán)境條件下和污水充分接觸，使污水凈化的一種方法。構(gòu)筑物：曝氣池、二次沉淀池。一、活性污泥法

1.活性污泥法的基本原理廢水和回流活性污泥一起進入曝氣池，成為懸浮混合液，沿曝氣池注入壓縮空氣曝氣，使污水和活性污泥充分混合接觸，并供給混合液足夠的溶解氧。這時污水中的有機物被活性污泥中的好氧微生物群體分解?；旌弦哼M入二次沉淀池，活性污泥與水澄清分離，部分活性污泥回流到曝氣池，繼續(xù)進行凈化過程，澄清水則溢流排放。在處理過程中活性污泥不斷增殖，所以需要有部分剩余污泥從系統(tǒng)中排出，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。剩余污泥中含有大量的微生物，排放環(huán)境前應(yīng)進行處理，防止污染環(huán)境。一、活性污泥法活性污泥法基本流程

(1)活性污泥法的凈化過程與機理

活性污泥法去除水中有機物，主要經(jīng)歷三個階段。①吸附階段污水與活性污泥接觸后的很短時間內(nèi)水中有機物(BOD)迅速降低，這主要是吸附作用引起的。由于絮狀的活性污泥表面積很大(約2000～10000m2／m3混合液)，表面具有多糖類粘液層，污水中懸浮的和膠體的物質(zhì)被絮凝和吸附迅速去除。活性污泥的初期吸附性能取決于污泥的活性。②氧化階段在有氧的條件下，微生物將吸附階段吸附的有機物一部分氧化分解獲取能量，另一部分則合成新的細胞。這一階段比吸附階段慢得多。③絮凝體形成與凝聚沉淀階段氧化階段合成的菌體有機體絮凝形成絮凝體，通過重力沉淀從水中分離出來，使水得到凈化。一、活性污泥法(2)影響活性污泥增長的因素活性污泥法是水體自凈過程的人工強化。要充分發(fā)揮活性污泥微生物的代謝作用，必須創(chuàng)造有利于微生物生長繁殖的良好條件。

影響活性污泥增長的主要因素有以下幾個方面：①營養(yǎng)物碳元素的需要量(以BOD5負荷率表示)，直接影響到污泥的增長、有機物降解速率、需氧量和沉淀性能?；钚晕勰喾˙OD5負荷率控制在0.3kg／kg?d左右。除碳外，一般微生物生長繁殖還需氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵以及各種微量元素。②溶解氧活性污泥法處理廢水時，氧是好氧微生物生存的必要條件，供氧不足會妨礙微生物代謝過程。一般，活性污泥混合液中溶解氧濃度以2mg／L左右為宜。③其它因素混合液的pH值應(yīng)控制在6.5～9.0，溫度應(yīng)以20～30℃為宜。同時還應(yīng)控制對生物處理有毒害作用的物質(zhì)的濃度。一、活性污泥法說明：

BOD5

：5天生化需氧量，主要代表污水中容易生化降解的指標。各種不同類型的廢水BOD5和CODcr之間有一定的比例關(guān)系。原則上BOD5比例越高廢水的可生化性相對較好。BOD5一般在生化培養(yǎng)箱用富氧水培養(yǎng)5天，再采取滴定法測定其含量。2.曝氣方法與曝氣池(1)曝氣方法活性污泥法必須使微生物、有機物和氧充分接觸，只有密切的接觸才有相互作用。充氧的同時，還必須使混合液懸浮固體處于懸浮狀態(tài)。充氧和混合是通過曝氣設(shè)備來實現(xiàn)的。曝氣方法有鼓風曝氣、機械曝氣和鼓風與機械并用式三種。①鼓風曝氣鼓風機、空氣輸配管系統(tǒng)、擴散器、空氣凈化器組成。鼓風機供應(yīng)的風量要滿足生化反應(yīng)所需的氧量，同時應(yīng)能保持混合液懸浮固體呈懸浮狀態(tài)；空氣凈化器主要是改善整個曝氣系統(tǒng)的運行狀態(tài)和防止擴散器阻塞；擴散器是整個鼓風曝氣系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的作用是將空氣分散成空氣泡，增大空氣和混合液之間的接觸面積，把空氣中的氧溶解于水中。一、活性污泥法②機械曝氣

鼓風曝氣是水下曝氣，而機械曝氣是表面曝氣。機械曝氣一般是利用裝設(shè)在曝氣池內(nèi)葉輪的轉(zhuǎn)動，劇烈地攪動水面，將空氣吸入水中，迅速更新氣—液界面，使空氣中的氧溶入水中。

(2)曝氣池曝氣池的構(gòu)造和型式很多，從混合液的流型可分為推流式、完全混合式和循環(huán)混合式三種；從平面形狀可分為長方廊道形、圓形、方形和環(huán)狀跑道形四種；從曝氣池與二次沉淀池的關(guān)系可分為分建式和合建式兩種。一、活性污泥法表面曝氣完全混合曝氣池由曝氣區(qū)、導流區(qū)、沉淀區(qū)和回流區(qū)四部分構(gòu)成。進水口在中心，出水口為位于四周的溢流槽。在曝氣區(qū)，廢水、回流污泥和混合液充分迅速混合后，經(jīng)導流區(qū)使污泥凝聚和氣水分離，然后流入沉淀區(qū)，澄清水經(jīng)出流堰排出，沉淀污泥沿曝氣區(qū)底部的回流縫流入曝氣區(qū)。曝氣和沉淀兩部分合建，故稱“合建式完全混合曝氣池”或“曝氣沉淀池”。它布置緊湊，流程短，有利于新鮮污泥及時回流，特別適用于小型污水處理廠。一、活性污泥法圓形曝氣沉淀池

3.活性污泥法的運行方式活性污泥法的工作效率除決定于活性污泥的質(zhì)量和充足的氧氣供應(yīng)外，還與運行方式有密切的關(guān)系。(1)普通活性污泥法(2)階段曝氣法(3)完全混合法(4)生物吸附法一、活性污泥法(1)普通活性污泥法該法曝氣池采用長方形，水流形態(tài)為推流式。污水凈化的吸附階段和氧化階段在一個曝氣池中完成，進口處有機物濃度高，沿池長逐漸降低。需氧量也是沿池長逐漸降低，在池子起端，活性污泥一般處于生長率的上升階段。普通活性污泥法對有機物(BOD)和懸浮物去除率高，可達到90%～95%，特別適用于處理要求高，而水質(zhì)比較穩(wěn)定的廢水。

缺點：①不能適應(yīng)沖擊負荷；②需氧量沿池長前大后小，而空氣的供應(yīng)是均勻的，這就造成前段氧量不足后段氧量過剩的現(xiàn)象。而若要維持前段足夠的溶解氧，則會造成后段大大超過需要，造成浪費。此外，普通活性污泥法由于曝氣時間長，曝氣池體積大，占地面積和基建費用也相應(yīng)增大。一、活性污泥法(4)生物吸附法污水和活性污泥在吸附池內(nèi)混合接觸0.5～1小時，使污泥吸附大部分懸浮膠體狀及部分溶解有機物后，在二沉池中進行分離，分離出的回流污泥先在再生池內(nèi)進行2～3小時曝氣，進行生物代謝，充分恢復活性后再回到吸附池。吸附池和再生池可分建，也可合建。生物吸附法采用推流式流型。由于吸附時間短，再生池和吸附池內(nèi)污泥濃度高，在相同污泥負荷率時，生物吸附法兩池總?cè)莘e比普通法要小得多，而空氣量并不增加，因而可大大降低建筑費用。其缺點是處理效果稍差，不適于含溶解性有機物多的廢水。一、活性污泥法生物吸附法流程圖

4.間歇式活性污泥法

(1)間歇式活性污泥法的工作原理和特點

間歇式活性污泥法英文簡稱為SBR法。它由一個或幾個SBR池組成。SBR法的一個完整操作周期由五個階段組成：進水(Fill)、反應(yīng)(React)、沉淀(Settle)、排水(Decant)和待機(Idle)，如圖所示。一、活性污泥法4.間歇式活性污泥法

(1)間歇式活性污泥法的工作原理和特點

SBR法的主要工藝特點如下：①運行操作靈活，效果穩(wěn)定SBR可以通過調(diào)節(jié)曝氣時間來滿足出水要求。②耐沖擊負荷③有效防止污泥膨脹④固液分離效果好SBR沉淀時是一種理想的靜態(tài)沉淀，出水水質(zhì)好。⑤流程簡單，運行費用低易于實現(xiàn)自動化控制。⑥適于處理高濃度有機廢水因此，SBR法特別適合于處理間歇排放且流量不大的高濃度工業(yè)有機廢水。一、活性污泥法

代表性的處理工藝：生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化等。1.生物膜的構(gòu)造及其對有機物降解機理(1)生物膜法的原理當污水與濾料等載體長期流動接觸，在載體的表面上就會逐漸形成生物膜。生物膜主要由細菌(好氧菌、厭氧菌和兼性菌)的菌膠團和大量的真菌菌絲組成。二、好氧生物膜法

空氣中的氧溶于流動水層中，從那里通過附著水層傳遞到生物膜，而在生物膜內(nèi)部可能因缺氧而出現(xiàn)厭氧層；污水中的有機物由流動水層經(jīng)附著水層傳遞到生物膜上，同樣地由于物質(zhì)擴散的限制，內(nèi)部微生物可能難于直接得到這些有機物；微生物的代謝產(chǎn)物包括好氧層產(chǎn)生的二氧化碳和水，也包括中間兼性好氧層產(chǎn)生的有機酸和厭氧層的氨氣、硫化氫和甲烷等，這些代謝產(chǎn)物大多擴散到流動水層，也有在穿越好氧層時進一步被微生物所利用，如氨氮可被硝化細菌氧化為硝酸鹽氮、硫化氫可被氧化為硫酸根等，而有機酸則可能被厭氧層微生物利用；微生物同化吸附有機物的結(jié)果使得生物膜逐漸變厚，其中厭氧層的增厚、氣態(tài)代謝物的擴散等都會削弱生物膜與載體之間的粘著力，若輔以適當?shù)乃_刷或空氣振動，則表層的污水可能會脫落下來，形成生物膜剩余污泥，此過程稱為生物膜更新。二、好氧生物膜法生物膜構(gòu)造示意圖

生物轉(zhuǎn)盤運轉(zhuǎn)時，污水在反應(yīng)槽中順盤片間隙流動，盤片在轉(zhuǎn)軸帶動下緩慢轉(zhuǎn)動，污水中的有機污染物被轉(zhuǎn)盤上的生物膜所吸附，當這部分盤片轉(zhuǎn)離水面時，盤片表面形成一層污水薄膜