第四章-染整工业废水的化学处理法课件

第四章第四章 染整工业废水的化学处理法染整工业废水的化学处理法 本章的教学内容与要求：本章的教学内容与要求：主要讲授染整工业废水常用的中和法、混凝处理法、氧化脱色法以及电解法的原理及工艺过程。通过本章学习重点要求掌握酸碱中和法、烟道气中和法的原理及其流程、混凝处理法中的混凝原理、混凝剂与助凝剂的选用等，熟悉氧化脱色法及电解法原理和过程。第一节第一节 中和法中和法中和：酸和碱相互反应生成盐和水的过程。中和法：利用中和过程消除废水中过量的酸和碱，使废水pH值达到中性的过程。基本原理：使酸性废水中的氢离子与外加的氢氧根离子，或使碱性废水中的氢氧根离子与外加的氢离子相互作用生成水和盐，从而调节了废水的酸碱度。对碱性印染废水的处理，主要有与酸性废水相互中和、投药中和及烟道气中和三种方法。一、酸、碱废水直接中和此法中和后pH的调节值可达6.58.5。可在调节池中进行，不用投药，设备简单，管理方便。二、加酸中和法 常用工业硫酸和盐酸，其中硫酸价格较低，应用较多。2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2 Na2S+H2SO4=Na2SO4+H2S 三、烟道气中和法 印染废水由塔顶布水器均匀淋下，烟道气则由塔底逆流而上，两者在填料层间逆流接触，烟道气中的酸性气体与印染废水中的碱性物质（如NaOH）反应如下：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O 2NaOH+H2S=Na2S+2H2O 烟道气中和法优缺点：（1）使废水的pH值可从1012下降到67。（2）节省大量自来水，除尘后的沉淀物含煤达30左右，可作为燃料回用。（3）中和后的废水，其硫化物、耗氧量和色度都有所增加。（4）废水的温度会有所提高。第二节第二节 混凝处理法混凝处理法 混凝处理法：是用凝聚剂使废水中的微细粒子相互结合成大的絮凝物，然后通过沉降或气浮进行分离的过程。处理对象：（1）废水中呈胶体状态的物质；（2）细小颗粒状态的杂质。处理效果：（1）可降低废水的BOD和悬浮物；（2）脱色；（3）生成污泥量大。一、胶体的特性与结构一、胶体的特性与结构（一）胶体的特性力学性质力学性质力学性质力学性质动电现象动电现象动电现象动电现象光学性质光学性质光学性质光学性质表面性能表面性能表面性能表面性能(二)胶体的双电层结构：胶体结构很复杂，它是由胶核、吸附层及扩散层三部分组成的。二、混凝的原理压缩双电层机理压缩双电层机理压缩双电层机理压缩双电层机理吸附架桥机理吸附架桥机理吸附架桥机理吸附架桥机理沉淀物网捕机理沉淀物网捕机理沉淀物网捕机理沉淀物网捕机理吸附电中和机理吸附电中和机理吸附电中和机理吸附电中和机理三、混凝剂与助凝剂三、混凝剂与助凝剂（一）混凝剂 1无机盐类（1）三氯化铁（FeCl36H2O）l l它是具有金属光泽的黑褐色的结晶体；l l杂质含量较少，极易溶于水；l l形成的矾花，沉淀性好；l l处理低温水效果比铝盐的好；l l腐蚀性极大，调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀材料。（2）硫酸亚铁（FeSO4.7H2O）l l 是半透明绿色结晶体，易溶于水。l l使用硫酸亚铁时应将二价铁先氧化为三价铁，然后再起混凝作用。l l该混凝剂适用于处理碱度高只有浊度的废水。（3）硫酸铝 Al2（SO4）3.18H2O硫酸铝有精制和粗制两种，易溶于水，水溶液呈酸性；精制硫酸铝为白色结晶体；粗制硫酸铝含杂较多，价格较低；硫酸盐使用便利，混凝效果较好，当水温低时形成的絮凝体较松散。2有机高分子类混凝剂 聚丙烯酰胺（PAM）它是一种非离子型高聚合度的有机高分子混凝剂。它的优良性能在于其分子的各个链节与水中胶粒都有强烈的吸附作用，它既可作混凝剂，又可作助凝剂。（二）助凝剂 为了提高混凝效果而投加到废水中以促进絮凝体增大，加快沉淀的物质称助凝剂。起调节和改善混凝条件作用 这类药剂本身不起混凝作用，仅起辅助作用。起改善絮凝体结构作用 当混凝剂产生的絮凝体细小松散时，可投加高分子助凝剂，使细小松散的絮凝体变得粗大密实。四、混凝剂的选择四、混凝剂的选择铝盐和铁盐等，对废水中呈胶状或悬浮状的染料有良好的混凝效果。但对水溶性染料中分子量较小，混凝效果很差。对阳离子染料的效果也不好。碱式氯化铝和聚丙烯酰胺的混凝效果优于无机盐混凝剂，但聚丙烯酰胺价格较贵，多作为助凝剂。五、影响混凝的因素五、影响混凝的因素（一）水力条件对混凝效果的影响混凝剂从溶于水到矾花结大依靠重力下沉的过程，分为混合阶段及反应阶段。混合阶段：混凝剂与废水迅速的混合搅拌时间一般在1030s内即可完成。反应阶段：搅拌强度要逐渐减小，而反应时间要长，一般需要 1530min。（二）废水水质对混凝效果的影响浊度：浊度过高或过低都不利于混凝。pH值：每一种混凝剂都有相对最佳pH值，如硫酸铝pH值在57.5，硫酸亚铁pH=4.57.5时。水温：水温低，无机盐类水解反应慢；当温度超过90时易使高分子老化或分解生成不溶性物质，反而降低混凝效果。（三）混凝剂的影响 混凝剂种类：水中污染物呈胶体状态应先加无机混凝剂，如絮凝体细小，还需投加高分子混凝剂。混凝剂投加量：普通铁盐、铝盐为1030ml/L；有机高分子混凝剂只需15ml/L。混凝剂投加顺序：当无机混凝剂与有机混凝剂并用时，先投加无机混凝剂。但当处理的胶粒在50m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，二者使胶体脱稳。六、混凝剂的投加与混合六、混凝剂的投加与混合（一）混凝剂的配置与投加设备 1.混凝剂的溶解和配置 溶解池内应配备搅拌装置，无机混凝剂溶液的浓度一般为1020，有机高分子混凝剂溶液一般为0.51.0。2混凝剂溶液的投加 药剂的投加形式有三种形式：重力投加、压力投加和负压投加。（二）混合设备 有隔板混合及机械混合两种形式。隔板混合池内设有数块隔板，混合时间一般在1030s内完成。机械混合是借助电动机带动搅拌桨进行搅拌混合的一种混合。（三）反应设备 根据反应池中水力流动方式分为隔板式反应池和机械搅拌反应池。隔板反应池结构简单，管理方便，混凝效果好。缺点是反应时间长，占地面积大，特别适合处理水流量大的污水处理厂。机械搅拌反应池是利用搅拌桨的转动引起水中的颗粒相互碰撞而进行混凝。第三节第三节 氧化脱色法氧化脱色法 一、光氧化脱色法一、光氧化脱色法（一）光氧化脱色法原理是利用光和氧化剂联合作用，产生强烈氧化作用，氧化分解废水中的有机污染物质，使废水的BOD、COD和残留染料大幅度下降的一种处理方法。光氧化脱色法中常用的氧化剂是氯气，有效光是紫外线。紫外线对氧化剂的分解和污染物质的氧化起催化作用。以氯为氧化剂的光氧化反应过程如下：CI2+H2OHCl+HOClHClOHCl+O含碳有机物+O H2O+CO2氯溶于水生成次氯酸，在光的作用下分解产生新生态氧O，其性能非常活泼而且具有强烈的氧化能力。在光的促进下，新生态氧对废水中的有机污染物质进行急速氧化分解。（二）光氧化脱色法的特点（1）氧化作用强烈；（2）没有污泥产生；（3）适用范围广；（4）在脱去印染废水色度的同时，对BOD和COD也有很高的去除率；（5）装置紧凑，占地面积小；（6）印染废水的氧化脱色，反应时间一般为0.52.0h。二、氯氧化脱色法（一）氯氧化脱色法的原理是利用存在于废水中的显色有机物，在化学反应中能被氧化的性质，应用氯及其化合物作为氧化剂，氧化破坏显色有机物的结构，达到脱色的目的。采用液氯时，氯溶于水中后迅速水解成次氯酸，反应如下：Cl2+H2O H+Cl-+HOCl水解产物次氯酸具有强烈的氧化能力，能氧化废水中的染料和其他显色物质，使废水脱色。此外，次氯酸是弱酸，在水中电离成 HOCl H+OCl-其中，次氯酸根离子也具有较强的氧化能力。三、臭氧化脱色法（一）（一）臭氧的特点与制备 1臭氧的特点强氧化剂；在水中的溶解度较低，只有37mg/L（25）会自行分解为氧气；有毒气体，对肺功能有影响，工作场所规定的最大允许浓度为0.1mg/L；具有腐蚀性。2臭氧的制备制备臭氧的方法有高压无声放电法、化学法、电解法和紫外线法等。目前工业上采用干燥空气或氧气经无声放电来制取臭氧。卧管式臭氧发生器（二）臭氧脱色原理臭氧脱色，一般认为染料显色是由其发色团引起，如：乙烯基乙烯基 偶氮基偶氮基 氧化偶氮基氧化偶氮基 羰基羰基 这些发色团都有不饱和键，臭氧能使染料中所含的这些基团氧化分解，生成分子量较小的有机酸和醛类，使其失去发色能力。（三）臭氧氧化法的特点：（三）臭氧氧化法的特点：（1）可以脱色除臭，有很好的杀菌效果，去除有机物的能力显著。（2）氧化能力强，不产生污泥。（3）臭氧现场制取，现场使用，操作管理方便。（4）受水温和pH值的影响小。（5）整个设备需要防腐，设备费用高。（6）臭氧发生器耗电量大，臭氧有毒性，工作环境必须空气畅通，且臭氧浓度不得超过3。第四节第四节 电解法电解法 电解法就是借助于外加电流的作用下，使含电解质的印染废水通过电解过程，在阳极发生氧化反应，在阴极发生还原反应，从而使废水中的污染物转化为无害物质的水处理方法。一、电解法的原理与过程一、电解法的原理与过程 1电解浮上在电解槽内，当直流电经过电极通入电解质溶液，在电解槽内，当直流电经过电极通入电解质溶液，两极便产生电子的迁移，从而引起了一系列的化两极便产生电子的迁移，从而引起了一系列的化学反应。学反应。当采用惰性材料（如石墨、二氧化铅等）作阳极当采用惰性材料（如石墨、二氧化铅等）作阳极时，水溶液在惰性阳极产生时，水溶液在惰性阳极产生OHOH放电而生成氧。放电而生成氧。H H2 2O HO H+OH+OH4OH4OH-4e2H4e2H2 2O+2OO+2O O O2 2这种新生态氧，氧化能力很强，对水中的无机和这种新生态氧，氧化能力很强，对水中的无机和有机化合物都可进行氧化。有机化合物都可进行氧化。利用惰性阳极的氧化产物与废水中有害杂质发生化学氧化而去除的过程称间接氧化的作用。与此同时，在阴极产生氢离子放电形成H，继而形成H2。2H+2e 2HH2这种初生态的氢，对某些有机物质有很强的还原作用。这种利用阴极的还原产物与废水中有害杂质发生化学还原而去除的过程称间接还原作用。2电解凝聚当采用可溶性金属（如铝、铁等）作阳极时，则当采用可溶性金属（如铝、铁等）作阳极时，则阳极金属发生溶解，并以离子状态溶于水中，经阳极金属发生溶解，并以离子状态溶于水中，经水解反应形成水解反应形成Al(OH)Al(OH)3 3或或Fe(OH)Fe(OH)3 3,反应如下：反应如下：Al-3eAlAl-3eAl3+3+Al Al3+3+3OHAl(OH)+3OHAl(OH)3 3 Fe-2eFe(OH)Fe-2eFe(OH)2 2 4Fe(OH)4Fe(OH)2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O4Fe(OH)O4Fe(OH)3 3由电解生成的由电解生成的AI(OH)AI(OH)3 3或或Fe(OH)Fe(OH)3 3，比通过投加铝，比通过投加铝盐或铁盐混凝剂生成的更为活泼，因它们的活性盐或铁盐混凝剂生成的更为活泼，因它们的活性大，对水中的有机和无机杂质都有强大的凝聚作大，对水中的有机和无机杂质都有强大的凝聚作用，这一过程称电凝聚作用。用，这一过程称电凝聚作用。二、电解法的影响因素 （一）影响因素（一）影响因素 1极板材料 2槽电压 3电流密度 4搅拌 5pH值 6电解历时 p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日