废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水污染控制工程,水污染控制工程,水污染控制工程,主要学习内容,污水处理技术的基本术语、理论及理念；,污水处理技术的基本计算方法；,污水处理主要构筑物的构造及工作原理；,污水处理技术的应用范围和运行特点。,水污染控制工程主要学习内容,第四章 废水的物理化学处理,废水物理化学处理法是废水处理方法之一种。系,运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法,。,它是由物理方法,和,化学方法组成的废水处理系统，或是包括物理过程和化学过程的单项处理方法，如浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电渗析、离子交换、反渗透等。,如为去除悬浮的和溶解的污染物而采用的化学混凝,沉淀和活性炭吸附的两级处理，是一种比较典型的物理化学处理系统。,第四章 废水的物理化学处理 废水物理化,第四章 废水的物理化学处理,和生物处理法相比，此法优点,：占地面积少；出水水质好，且比较稳定；对废水水量、水温和浓度变化适应性强；可去除有害的重金属离子；除磷、脱氮、脱色效果好；管理操作易于自动检测和自动控制等。,但是，,处理系统的设备费和日常运转费较高。,第一节 混凝 第二节 气浮,第三节 吸附 第四节 离子交换,第五节 膜分离 第六节 萃取、吹脱与汽提,第四章 废水的物理化学处理 和生物处理法相比，,1,、名词解释：消毒、混凝,、胶体稳定性,2,、氯消毒加氯量包括两部分，即,和,。,3,、胶体稳定性分,和,两种。,4,、胶体具有“双电层结构”，,即,和,。,5,、请简述混凝机理。,习题：,你知道,吗,1、名词解释：消毒、混凝 、胶体稳定性习题： 你知道吗,第一节 混凝,混凝可去除的颗粒大小为胶体及部分细小的悬浮物。,混凝目的：,投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。,主要去除对象：,粘土（,50nm-4,m,）,细菌（,0.2,m-80,m,）,病毒（,10nm-300nm,）,蛋白质（,1nm-50nm,）,一、混凝机理,第一节 混凝 混凝可去除的颗粒大小为胶体,第一节 混凝,一、混凝机理,基本概念,混凝：,水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。,凝聚：,胶体失去稳定性的过程称为凝聚。,絮凝：,脱稳胶体相互聚集称为絮凝。,混凝过程涉及：,水中胶体的性质；混凝剂在水中的水解；胶体与混凝剂的相互作用。,第一节 混凝一、混凝机理 基本概念,水中胶体的稳定性,胶体稳定性：,是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。,胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集稳定性”两种。,动力学稳定性：,无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强。,聚集稳定性包括：,胶体带电相斥（憎水性胶体）；水化膜的阻碍（亲水性胶体）,在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。,一、混凝机理,水中胶体的稳定性一、混凝机理,胶体颗粒的双电层结构示意图,滑动面上的电位：称为,电位,，决定了憎水胶体的聚集稳定性。也决定亲水胶体的水化膜的阻碍，当,电位降低，水化膜减薄及至消失。,一、混凝机理,胶体颗粒之间的相互作用决定于排斥能与吸引能，分别由静电斥力与范德华引力产生。,胶核表面有负电荷，可吸附水中的正离子，与之平衡。在靠近胶核表面的一层内，因吸力较大正电离子紧密地吸附在胶核表面上，故称为,吸附层,。厚度较薄较固定，不随外界的条件（水温）变化而变化。,在吸附层之外，还有一层正电离子，在此范围内静电吸力因屏蔽作用而减弱，且受水分子热运动的干扰，鼓层内的正电离子与胶核的结合力较为松弛，离子扩散游动在吸附层之外，称为,扩散层,。,胶体颗粒的双电层结构示意图滑动面上的电位：称为电位，决,一、混凝的机理,化学混凝的机理主要有三方面因素。,1,电性中和作用机理,电性中和作用机理,包括压缩双电层与吸附电中和作用机理,。,一、混凝的机理 化学混凝的机理主要有三方面因素。,一、混凝的机理,1,电性中和作用机理,（,1,）压缩双电层,加入电解质加入，形成与反离子同电荷离子，产生压缩双电层作用，使,电位降低，从而胶体颗粒失去稳定性，产生凝聚作用。,压缩双电层机理适用于叔采哈代法则，即：凝聚能力,离子价数。,该机理认为,电位最多可降至,0,。因而不能解释以下两种现象：混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；与胶粒带同样电号的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。,一、混凝的机理1电性中和作用机理（1）压缩双电层,一、混凝的机理,1,电性中和作用机理,（,2,）吸附电性中和,这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低,电位。,其特点是：当药剂投加量过多时，,电位可反号。,一、混凝的机理1电性中和作用机理（2）吸附电性中和,2,吸附架桥作用,高分子混凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。这类高分子物质可被胶体微粒强烈吸附。在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成粗大絮凝体。,2吸附架桥作用,2,吸附架桥作用,高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象：,高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；,但投加过多，会出现,“,胶体保护,”,现象,架桥模型示意图,胶体保护示意图,一、混凝的机理,2吸附架桥作用高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象,3,网捕或卷扫作用,金属氢氧化物,在形成过程中对产生胶粒网捕或卷扫作用（,如三价铝盐或铁盐等的水解而生成沉淀物）,。这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体凝结、共同沉淀。,一、混凝的机理,所需混凝剂量与原水杂质含量成反比，即当原水胶体含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。,3网捕或卷扫作用一、混凝的机理 所需混凝剂量,硫酸铝混凝剂在混凝过程中的作用机理,Al,2,(SO,4,),3,2Al,3+,+3SO,4,2-,Al,3+,+6H,2,OAl(H,2,O),6,3+,Al(H,2,O),6,3+,+H,2,O,AlOH(H,2,O),5,2+,+,H,3,O,+,AlOH(H,2,O),5,2+,+H,2,O=Al(OH),2,(H,2,O),4,+,+H,3,O,+,Al(OH),2,(H,2,O),4,+,+H,2,O=Al(OH),3,(H,2,O),3,+H,3,O,+,硫酸铝混凝剂中,发挥混凝作用的是其水解后各种形态的聚合物,。这些水解聚合物起到了压缩双电层的脱稳、吸附架桥及网捕作用。,硫酸铝混凝剂在混凝过程中的作用机理 Al2(SO4)32A,二、混凝剂和助凝剂,1,混凝剂,混凝剂应符合如下要求：,混凝效果好、对人体健康无害、价廉易得、使用方便。,混凝剂种类较多，种类有不少于,200,300,种，,分为无机与有机两大系列，,目前应用最广的是铝盐和铁盐,。,二、混凝剂和助凝剂1混凝剂,常用的混凝剂,无,机,铝系,硫酸铝,明矾,聚合氯化铝（,PAC,）,聚合硫酸铝（,PAS,）,适宜,pH,：,5.58,铁系,三氯化铁,硫酸亚铁,硫酸铁（国内生产少）,聚合硫酸铁,聚合氯化铁,适宜,pH,：,511,，但腐蚀性强,有,机,人工,合成,阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物,国外开始增多，国内尚少,阴离子型：水解聚丙烯酰胺（,HPAM,）,非离子型：,聚丙烯酰胺（,PAM,）,，聚氧化乙烯（,PEO,）,两性型：,使用极少,天然,淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等,微生物絮凝剂,常用的混凝剂无铝系 硫酸铝适宜pH：5.58 铁系 三氯化,助凝剂,当单独用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以改善混凝功能、提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。,助凝剂：,凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称,为助凝剂。,助凝剂可以参加混凝，也可不参加混凝。,广义上可分为以下几类：,酸碱类：,调整水的,pH,，如石灰、硫酸等；,加大矾花的粒度和结实性：,如活化硅酸（,SiO,2,nH,2,O,）、骨胶、高分子絮凝剂；,氧化剂类：,破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投加,Cl,2,、,O,3,等。,助凝剂助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称,三、混凝工艺与设备,（一）混凝工艺,混凝工艺包括混凝剂的配制与投加、混合、反应和分离几个步骤。,1.,配制与投加：一般采用液体投加的方式。,2.,混合阶段：需要剧烈短促的搅拌,(1-3min),。,3.,反应阶段：需要较长的时间，只能缓慢,地搅拌。,(20-30min),4.,沉降分离阶段,:,三、混凝工艺与设备（一）混凝工艺,1,、混凝剂配制与投加,混凝剂投加可分为固体投加和液体投加两种形式，,目前国内主要采用液体投加形式。,（,1,）混凝剂的溶解和配制,混凝剂是在溶解池中进行溶解。,常见的搅拌方法有机械搅拌，压缩空气搅拌和水泵搅拌,。,1、混凝剂配制与投加,（,1,）混凝剂的溶解和溶液配制,溶解池容积,W,1,：,W,1,=,（,0.20.3,）,W,2,式中,W,2,为溶液池容积。,式中：,W,2,溶液池容积，,m,3,Q,处理的水量,m,3,/ h,a,混凝剂最大投加量，,mg/L,c,溶液浓度，,（无机混凝剂,10-20%,、有机高分子混凝剂,0.5-1.0%,）,n,每日调制次数，一般不超过,3,次,1,、混凝剂配制与投加,（1）混凝剂的溶解和溶液配制1、混凝剂配制与投加,1,、混凝剂配制与投加,混凝剂配制与投加设备包括药箱、计量设备、药液提升设备、以及注入设备等。,（,2,）,.,计量设备,计量设备有：转子流量计；电磁流量计；计量泵等。,（,3,）,.,投加方式,A,、 泵前投加 ：,安全可靠，一般适用取水泵房距水厂较近者，水封箱是为防止空气进入。,B,、高位溶液池重力投加：,适用取水泵房距水厂较远者，安全可靠，但溶液池位置较高。,C,、水射器投加：,设备简单，使用方便，溶液池高度不会受太大限制，但效率低，易磨损。,D,、泵投加：,不必另设计量设备，适合混凝剂自动控制系统，有利于药剂与水混合,。,1、混凝剂配制与投加,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,2,混合设备,如果采用泵前重力投加形式，由于水泵的混合效果较好，因此不需另建混合设备。,其他的投加药剂方式，则需设混合设备。,常见的有隔板混合及机械混合两种形式。,2混合设备,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,3,反应设备,分为隔板反应池和机械搅拌反应池。,1,）隔板反应池,常见的隔板反应池类型是往复式隔板反应池和回转式隔板反应池。,3反应设备,隔板反应池的主要设计参数：,反应池隔板间的流速：起端部分,0.5-0.6m/s,，,末端部分,0.15-0.2m/s,；,反应时间为,20-30min,；,隔板间距应大于,0.5-0.7m,；,转变处过水断面积为隔板间过水断面的,1.2-1.5倍。,池底应有,0.02-0.03,坡度并设排泥管。,优点：,结构简单，管理方便，混凝效果好。,缺点：,反应时间较长，池体容积较大，主要适用,于处理水流量大的污水处理厂。,隔板反应池的主要设计参数：,2,）机械搅拌反应池,机械搅拌反应池是利用搅拌桨板的转动引起水中的颗粒相互碰撞而进行混凝。,2）机械搅拌反应池,主要设计参数：,每台搅拌设备上桨板的总面积为水流截面,积的,10-20%,，一般不超过,25%,。,桨板长度不大于叶轮直径的,75%,，宽度为,10-30cm,。,叶轮半径中心点的旋转线速度在第一格用,0.5-0.6m/s,，以后逐渐减少，最后一格采,用,0.1-0.2m/s,，反应时间为,15-20min,。,主要设计参数：,3).,穿孔旋流絮凝池,由若干方格组成。分格数一般不少于,6,格。流速逐渐减小，孔口流速宜取,0.6,1.0m/s,，末端流速宜取,0.2,0.3m/s,。絮凝时间,15,25min,。,穿孔旋流絮凝池的优点是构造简单，施工方便，造价低，可用于中、小型水厂或与其他形式的絮凝池组合应用。,3).穿孔旋流絮凝池,（二）影响混凝的主要因素,值,混凝剂都有最佳的值，一般通过试验得到最佳值。,水温,水温高时提高混凝效果；水温低于时，水解速度减慢，胶体颗粒水化作用增强。温度过高也有一些不利影响，如高分子混凝剂的老化。,混凝剂的种类和投加量,最佳投加量：对于某种废水，在取得同样效果的情况下的最小投药量，一般需经试验确定。,（二）影响混凝的主要因素值,（二）影响混凝的主要因素（续）,4,水中杂质成分、性质和浓度,水中杂质成分、性质和浓度对混凝效果有明显的影响，例如天然水中含粘土类杂质，污水中的大量有机物等。,5,水力条件,对絮凝体的形成影响极大。在混合和反应这两个阶段，水力条件的配合非常重要。,（二）影响混凝的主要因素（续）4水中杂质成分、性质和浓度,工业废水处理中混凝的应用,给水中，以地表水为水源时应用较多，,主要去除浊度和细菌,。经混凝沉淀后浊度一般小于,10,度。,印染废水处理：,适用于含颜料、分散染料、水溶性分子量较大的等染料废水处理,。可以单独用无机混凝剂，也可和有机高分子絮凝剂联用。,例：某针织厂废水,TOC,为,50,60mg/L,，,pH,值为,7.5,。,采用,PAC,混凝剂，投加量为,140mg/L,时，,TOC,去除率为,68,。,例：云南省某针织厂染色废水，含直接染料、活性染料,PAC 0.05-0.1%,原水,混凝,沉淀,后续处理,工业废水处理中混凝的应用,含油废水处理：,乳化油颗粒小、表面带电荷，加混凝剂，压缩双电层。,通常采用混凝气浮工艺。,例：兰州炼油厂废水加,PAC,采用二级气浮,原水含油,50-100mg/L,投加,PAC50mg/L,一级气浮出水，油,20,30mg/L,PAC30mg/L,二级气浮出水，油,15,20mg/L,肉类加工厂废水处理：,例：某肉类加工厂屠宰废水,COD,为,670mg/L,，用聚合硫酸铁处理后，,COD,去除率在,77,以上。,混凝优点：上马快、投资省、效果好，但运转费高，沉渣多。,工业废水处理中混凝的应用,含油废水处理：乳化油颗粒小、表面带电荷，加混凝剂，压缩双电,1,、简述影响混凝效果的因素。,2,、实现气浮分离必须满足的两个条件。,3,、物质的润湿性决定悬浮物能否与气泡黏附，润湿性的大小,可用,来衡量。,4,、气浮法,按,气泡产生方式的不同,分为,、,及,三类。,习题：,你知道,吗,1、简述影响混凝效果的因素。习题： 你知道吗,第二节 气浮（,P520,）,概念,是将水、污染物质和气泡这样一个多相体系中含有的污染粒子，有选择地从废水中吸附到气泡上，以泡沫形式（浮渣）从水中分离去除的一种操作过程。,是一种固液和液液分离的方法。,具体过程：,通入空气产生微细气泡待去除物附着在气泡上上浮,应用：,自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物、油脂等，以及比重接,近,1,的固体颗粒。,一、气浮原理,第二节 气浮（P520） 概念一、气浮原理,一、气浮原理,实现气浮分离必须满足两个条件：,1,水中有足够数量的微小气泡；,2,悬浮颗粒与气泡黏附形成气浮体并上浮。,物质的润湿性决定悬浮物能否与气泡黏附,，,润湿性的大小可用润湿接触角来衡量,。,一、气浮原理实现气浮分离必须满足两个条件：,气 浮 的 理 论 基 础,1a,为水,-,气界面张力,1p,为水,-,固界面张力,ap,为气,-,固界面张力,1a,与,1p,的夹角,称为固体颗粒的润湿接触角,润湿接触角大小取决于固体颗粒的表面特性。,接触角越大，颗粒与气泡接触面也就越大，两者结合牢固，容易黏附气泡形成气浮体。,通常将接触角,90,的颗粒，称为疏水性颗粒。,（,1,）水中颗粒与气泡粘附的条件,气 浮 的 理 论 基 础1a为水-气界面张力,变成疏水性颗粒的方法,（,2,）泡沫的稳定性,不稳定的后果：气泡浮到水面后，水分很快蒸发，泡沫计易破灭，会使已经浮到水面的污染物又脱落回到水中。,方法：投加起泡剂（表面活性物质）达到易起气泡的稳定的目的。,（,3,）改变疏水性能,向水中投加浮选剂，可以使颗粒由亲水性物质变为疏水性。,（,4,）结合方式,（气浮中气泡对絮体和颗粒单体的结合方式）,分为：气泡顶托；气泡裹携；气泡吸附,变成疏水性颗粒的方法（2）泡沫的稳定性,亲水性颗粒，加入浮选剂使其变成疏水性颗粒。,浮选剂一端带有极性基团，另一端带有非极性基,团，极性基团吸附于亲水颗粒表面，而非极性基,指向水相。这样，在亲水性颗粒的表面形成一层,非极性吸附层，从而使颗粒具有疏水性，可利用,气浮法处理。,气浮法按气泡产生方式的不同分为,溶气气浮、,散气气浮,及,电解气浮三类,。,（生化气气浮）,变成疏水性颗粒的方法,亲水性颗粒，加入浮选剂使其变成疏水性颗粒。变成疏水性颗,气浮方法的应用,在污水处理领域，气浮广泛应用于：,1,）分离地面水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；,2,）代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥；,3,）浓缩化学混凝处理产生的絮状化学污泥；,4,）回收含油污水中的悬浮油及乳化油；,5,）回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中,的纸浆纤维等。,气浮方法的应用在污水处理领域，气浮广泛应用于：,二、溶气气浮,溶气气浮是先将空气在压力下送入水中，然后减压使水中的过饱和空气以微细气泡形式释放出来，使水中的杂质颗粒被黏附,形成气浮体,，上浮到水面分离。,根据气泡在水中析出时所处压力不同，,溶气气浮又分为,加压溶气气浮,和,溶气真空气浮,两类,。,加压溶气气浮法是目前应用最广泛的一种气浮方法。,二、溶气气浮 溶气气浮是先将空气在压力下送入水中，,（一）加压溶气气浮的基本流程,1,全溶气流程,全部污水在溶气罐内空气溶解于污水中，然后通过减压释放装置将污水送入气浮池。,特点：溶气量大，动力消耗大，气浮池容积小。,（一）加压溶气气浮的基本流程1全溶气流程,2,部分溶气流程,取部分污水加压溶气，其余污水直接进入气浮池。,特点：动力消耗低，溶气罐的容积较小。,2部分溶气流程,3,回流加压溶气流程,取部分出水进行回流加压溶气，与直接进入气浮池的污水混合。回流量一般为污水的,25,50%,，适用于悬浮物浓度高的废水。,3回流加压溶气流程,（二）主要设备,1,加压泵,2,供气设备,供气方式有加压泵吸水管吸气,、,加压泵压水管射流吸气,和,加压泵,-,空压机联合溶气,三种方式。,3,溶气罐,是一个密封的耐压钢罐，空气与水在罐内混合、溶解，罐内常设若干隔板或填料。,4,减压释放设备,作用是溶解空气减压后迅速以气泡形式释放出来，满足气浮需要。,有减压阀和专用释放器两类,（二）主要设备1加压泵,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,射流器结构,射流器结构,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,（,3,）溶气水的减压释放设备：要求微气泡的直径,20100um,减压阀（截止阀）,每个阀门流量不同，存在气泡合并现象，且阀芯、阀杆、螺栓易松动。, 专用释放器,（图,816,）,TS,型溶气释放器,0.15Mpa,，释放溶气量的,99%,TJ,型溶气释放器,在,0.2Mpa,以上低压下工作，净水效果良好,TV,型溶气释放器,气泡微细,2040um,（3）溶气水的减压释放设备：要求微气泡的直径20100um,溶气水经过减压释放装置，反复地受到收缩、扩散、碰撞、挤压、漩涡等作用，其压力能迅速消失，水中溶解的空气以极细的气泡释放出来。,溶气水经过减压释放装置，反复地受到收缩、扩散、碰撞、挤压、漩,5.,气浮池,目前常用的气浮池有平流式和竖流式两种，平流式气浮池是目前应用最多的一种，常采用反应池与气浮池合建的形式。,5. 气浮池 目前常用的气浮池有平流式和竖流式两种，,平流式气浮池, 平流式气浮池,竖流式气浮池, 竖流式气浮池,反应,气浮池, 反应,气浮,沉淀池, 反应气浮池,反应,气浮,过滤池, 反应气浮过滤池,（三）设计计算,1,主要设计参数,1,）溶气罐压力,0.2-0.4,Mpa,。混合时间一般,2-5min,2,）,气固比,A/S,通过实验确定。无实测数据时，一,般选用,0.005-0.060,。,3,）表面负荷,5-10m,3,/(m,2,h),。总停留时间,10-20min,。,4,）有效水深,2.0-2.5,m,。一般单格宽度不超过,10m,、,池长不超过,15m,。,5,）刮渣方向应与水流流向相反，刮渣机的水平移,动速度控制在,5m/min,以内。,6,）一般采用穿孔集水管，集水管的最大流速控制,在,0.5m/s,左右。,7),回流比（溶气水量与待处理水量）一般为5-10%。,（三）设计计算1主要设计参数,2.,主要计算公式,序号,项 目,计算公式,备注,1,压力溶气水量,Q,r,Q,r,=C,o,Q,（,G/S,）,/a,o,(fP-1),C,o,：污水中悬浮物浓度；,Q,：污水流量；,a,o,：,101.3kpa,下空气在水中的饱和溶解度，其值与温度有关（可查表）；,f,：溶气效率，一般为,0.5-0.8,P,：溶气绝对压力，,10,5,pa,。,2,所需提供空气量,Q,a,Q,a,=Q,r,K,T,P/f,K,T,：溶解常数，随温度而变,3,气浮池面积,A,A=,（,Q,r,+Q,）,/v,s,v,s,：气浮池内水流下降速度，等于表面负荷。,2. 主要计算公式序号项 目计算公式备注1压力溶气水量Q,加压溶气气浮法的特点：,加压条件下，空气的溶解度大，能提供足够的微气泡，确保气浮效果。,减压释放，产生气泡不仅微细（,20-100,），,粒径均匀，密集度大，而且上浮稳定，对液体扰动小。,特别适合于疏松絮凝体，细小颗粒的固液分离。,工艺设备和流程较为简单，便于管理维护。,对回流加压，处理效果显著、稳定，节约能耗。,加压溶气气浮法的特点：,三、散气气浮,散气气浮没有溶气设备，直接将空气注入气浮池，利用机械剪切力将空气粉碎成细小气泡。,目前应用较多的是叶轮气浮和扩散板曝气气浮。,（一）叶轮气浮,适用于处理水量不大,污染物浓度高的废水,.,三、散气气浮 散气气浮没有溶气设备，直接将空气注入气,设计计算,主要设计参数,1,）叶轮直径一般为,200-400mm,，最大不超过,600-700mm,，叶轮转速为,900-1500r/min,；,2,）池有效水深一般为,1.5-2.0m,，最大不超过,3.0m,，气浮时间为,15-20min,；,3,）盖板与叶轮间距,10mm,，盖板上的孔洞直径,20-30mm，孔洞数为12-18个。,设计计算主要设计参数,2.,主要计算公式,序号,外形尺寸,计算公式,备注,1,气浮池总容积,W,W=Qt,Q,：处理废水量,t,：气浮时间；,：系数，一般,1.1-1.4.,2,气浮池的总面积,F,F=W/h,h,：有效水深。,3,气浮池边长,L,L=6D,D,：叶轮直径。,4,气浮池数目,m,m=F/f,f,：每台气浮池的表面积,f=36D,2,（气浮池正方形时）。,2. 主要计算公式序号外形尺寸计算公式备注1气浮池总容积WW,（二）扩散板曝气气浮,压缩空气通过扩散装置以微小气泡形式进入水中。,简单易行，但容易堵塞，气浮效果不高。,（二）扩散板曝气气浮压缩空气通过扩散装置以微小气泡形式进入水,四、电解气浮,产生的气泡危害，同时具有一定的氧化还原作用。,四、电解气浮产生的气泡危害，同时具有一定的氧化还原作用。,1,、溶气气浮分为,和,两类。,2,、在气浮方法中，何谓气固比、回流比？,3,、根据固体,表面吸附力,的不同，吸附可分为三种类型，,即,、,和,。,习题：,你知道,吗,1、溶气气浮分为 和,第四章 废水的物理化学处理,第三节 吸附,一、吸附的概念,吸附法,是利用多孔性固体物质，使废水中一种或多种物质被吸附在固体表面上，从而予以回收或去除的方法。,具有吸附能力的多孔性固体物质称为,吸附剂,，废水中被吸附的物质称为,吸附质,。,吸附法的作用,：,脱色，脱臭，脱除重金属离子、放射性元素，脱除多种难于用一般方法处理的剧毒或难于生物降解的有机物等。,第四章 废水的物理化学处理 第三节 吸附,（一）吸附的分类,根据固体表面吸附力的不同，,吸附可分为三种类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。,1,）物理吸附：,分子间的作用力所引起的。,吸附热较小，可在低温下进行。,过程是可逆的，易解吸,相对没有选择性。分子量越大，吸附量越大。,可形成单分子吸附层或多分子吸附层。,（一）吸附的分类 根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为,（一）吸附的分类,根据固体表面吸附力的不同，,吸附可分为三种类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。,2,）化学吸附：,由化学键力引起的,产生化学反应。,如石灰吸附,CO,2, CaCO,3,吸附热大，一般在较高温下进行。,具有选择性，单分子层吸附,化学键力大时，吸附不可逆。,（一）吸附的分类 根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为,（一）吸附的分类,根据固体表面吸附力的不同，,吸附可分为三种类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。,3,）离子交换吸附：,静电引力,吸附质的离子吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂也放出一个等当量离子。,离子电荷越多，吸附越强。,离子水化半径越小，越易被吸附。,（一）吸附的分类 根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为,实际过程中物理和化学吸附是主要的，往往相伴发生，且是综合作用，比较如下,：,吸附性能,物理吸附,化学吸附,作用力,分子引力（范德华力）,剩余化学键力,选择性,没有选择性,有选择性,吸附层,单分子或多分子吸附层,只能形成单分子吸附层,吸附热,较小，,41.9kj/mol,较大，相当于化学反应热，,83.7-418.7kj/mol,吸附速度,快，几乎不要活化能,较慢，需要活化能,温度,放热过程，低温有利于吸附,温度升高，吸附速度增加,可逆性,可逆，较易解析,化学键大时，吸附不可逆,实际过程中物理和化学吸附是主要的，往往相伴发,（二）吸附平衡和吸附等温线,1,吸附平衡,如果吸附过程是可逆的，当吸附速度和解吸速度相等时，达到,动态的吸附平衡,。,吸附剂吸附能力的大小以吸附量,q,（,g/g,）表示,吸附量是指单位重量的吸附剂所吸附的吸附质的重量。,吸附量可用下式计算：,q=V,（,C,o,C,）,/W,（二）吸附平衡和吸附等温线 1吸附平衡,2,吸附等温线,吸附分,等温吸附,和,等压吸附,。,在温度一定的条件下，吸附量随吸附质平衡浓度的提高而增加。把吸附量随平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线。,常用的吸附等温式是,Freundlich,经验公式：,q=KC,1/n,q=K+1/nC,根据平衡吸附试验数据，以,C,和,q,作为横坐标和纵坐标，便得到一条直线，称为,Freundlich,等温线，这条直线的截距为,K,，斜率为,1/n,。由此可求出常数,n,和,K,值。,1/n,越小，吸附性能越好。一般认为,1/n = 0.1,0.5,时容易吸附,; 1/n,大于,2,时难于吸附。,2吸附等温线 吸附分等温吸附和等压吸附。,3.,吸附速度,定义：,单位重量的吸附剂在单位时间内所,吸附的物质的量。,吸附速度决定了废水和吸附剂的接触时间。,吸附速度快, 接触时间短 吸附设备的容积小。,3.吸附速度,3.,吸附速度,影响吸附速度的因素有：,1,）吸附质在吸附剂表面液相界膜内的迁移速度。（膜扩散）,2,）吸附质在吸附剂颗粒空隙内的扩散速度。（内部扩散）,3,）吸附质在吸附剂内表面吸附位置上的吸附反应速度。,吸附速度主要受,液膜扩散速度和内部扩散速度控制,。,在,开始阶段往往由液膜扩散速度起作用，而在终了阶段则由颗粒的内部扩散起决定作用,。,3.吸附速度,（三）吸附的影响因素,影响吸附的因素主要有,吸附剂的性质,、,吸附质的性质,和,吸附过程,的操作条件等。,1,）内因因素有：,A,、吸附剂的性质：,种类；比表面积；表面能；表面化学特,性；孔隙尺寸等。,B,、吸附质的性质：,溶解度；极性；分子量；溶质浓度；空,间结构等。,2,）外因因素有；,A,、环境条件：,pH,值；温度；共存物质；压力；协同作用。,B,、运行条件：,运行方法；接触时间；水力条件等,。,（三）吸附的影响因素 影响吸附的因素主要有吸附剂,（三）吸附的影响因素,影响吸附的因素主要有,吸附剂的性质,、,吸附质的性质,和,吸附过程,的操作条件等。,1,吸附剂的性质,吸附剂的颗粒越小，比表面积越大，吸附量就越大。一般极性分子型的吸附剂易吸附极性分子型的吸附质，反之亦然。,2,吸附质的性质,溶解度越小的吸附质越容易被吸附；吸附质的分子体积越大，吸附效率也就越大；吸附质的浓度增高，吸附量增大。,（三）吸附的影响因素 影响吸附的因素主要有吸附剂,3,吸附过程的操作条件,主要包括,pH,值、共存物质、温度、接触时间等,（,1,）,pH,值,活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。通过实验确定最佳,PH,值范围。,（,2,）共存物质,一般共存多种吸附质时，吸附剂对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差。,（,3,）温度,物理吸附是放热过程，所以低温有利于吸附。,（,4,）接触时间,3吸附过程的操作条件 主要包括pH值、共存物质、温度、,二、吸附剂,（一）吸附剂种类,应用较为广泛的是,活性炭,、树脂吸附剂和腐殖酸类吸附剂。,1,活性炭的形状,活性炭有粉末状和颗粒状。常使用颗粒状。,纤维活性炭是一种新型高效的吸附材料，吸附性能远远超过目前的普通活性炭。,2,活性炭的一般性质,A,、具有良好的吸附性能和化学稳定性；,B,、可耐酸碱；,C,、能经受水浸、高温、高压作用；,D,、不易破碎，气流阻力小；,E,、粉状活性炭制造容易、成本低，但不易再生；,粒状活性炭成本较高，但操作管理和再生容易。,二、吸附剂 （一）吸附剂种类,3,细孔构造和细孔分布,活性炭有许多形状和大小不同的细孔。活性炭的微孔表面积占总面积的,95%,以上，微孔对吸附量的影响最大。,3细孔构造和细孔分布 活性炭有许多形状和大小不同的细孔,4,活性炭水处理的特点,对难去除的有机污染物，有较好的去除,效果。,对水质、水温及水量的变化有较强的适,应能力。,对重金属化合物也有较强的吸附能力。,饱和炭再生后重复使用，不产生二次污染。,可回收有用物质。,4活性炭水处理的特点 对难去除的有机污染物，有较好的去除,（二）吸附剂的再生,活性炭的再生方法有,加热再生法,、,药剂再生法,、,氧化再生法,。,1,加热再生法,：分低温和高温两种方法。,（,1,）低温法,适于吸附浓度较高的简单低分子量的碳氢化合物和芳香族有机物的活性炭的再生。由于沸点较低，,一般加热到,200,即可脱附。一般采用水蒸气再生。,2,）高温法,适用于水处理粒状炭的再生，高温加热再生过程,一般分,5,步进行：脱水、干燥、炭化、活化、冷却处理。,（二）吸附剂的再生 活性炭的再生方法有加热再生法、药剂,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,2,药剂再生法,药剂再生法分无机药剂再生法和有机溶剂再生法两类。,（,1,）无机药剂再生法：,采用碱（,NaOH,）或无机酸等无机药剂。,（,2,）有机溶剂再生法：,用苯、丙酮及甲醇等有机溶剂，萃取吸附在活性炭上的有机物。,药剂再生设备和操作管理简单，可在吸附塔内进行。但药剂再生，一般随再生次数的增加，吸附性能明显降低，需要补充新炭，废弃一部分饱和炭。,2药剂再生法 药剂再生法分无机药剂再生法和有机溶剂再,三、吸附工艺,（一）吸附操作,吸附操作分为,静态吸附,和,动态吸附,两种。,1.,静态吸附,是指在水不流动的情况下进行的吸附操作。,操作工艺过程,：,把一定数量的吸附剂投入待处理的水中，不断进行搅拌，经过一定时间达到吸附平衡时，以静置沉淀或过滤的方法实现固液分离。,静态吸附常用于小水量处理或试验研究。,三、吸附工艺 （一）吸附操作,2,动态吸附,是指在水流动的情况下进行的吸附操作。,操作工艺过程,：,污水不断地流过装填有吸附剂的吸附床，污水中的污染物和吸附剂接触并被吸附。,常用工艺有固定床、移动床和流化床。,（,1,）固定床,固定床是指在操作过程中吸附剂固定填放在吸附设备中。,根据水流方向不同，固定床又分为升流式和降流式两种形式。,固定床又可分为单床和多床，多床又有串联式和并联式两种。,2动态吸附 是指在水流动的情况下进行的吸附操作。,降流式固定床吸附塔,降流式固定床吸附塔,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,（,2,）移动床,移动床是指在操作过程中定期将接近饱和的吸附剂从吸附设备中排出，并同时加入等量的吸附剂，,也称为脉冲床,。,移动床一次卸出的炭量一般为总填充量的,5,20%,。在卸料的同时投加等量的再生炭或新炭。移动床进水的悬浮物浓度不大于,30mg/L,。较大规模的废水处理多采用这种形式。,（2）移动床 移动床是指在操作过程中定期将接近饱和的吸,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,（,3,）流化床,流化床是指在操作过程中吸附剂悬浮于由下而上的水流中，处于膨胀状态或流化状态。,一般连续卸炭和投炭，要求上下不混层，保持炭层成层状向下移动，所以运行操作要求严格。,适于处理含悬浮物较多的废水，不需要进行反冲。,（3）流化床 流化床是指在操作过程中吸附剂悬浮于由下而,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,1,、影响吸附的因素主要有,、,和,等。,2,、吸附剂的种类很多，应用较为广泛的是,。,3,、活性炭的再生方法有,、,、,。,4,、吸附操作分为,和,两种。,5,、请简述影响吸附的因素。,习题：,你知道,吗,1、影响吸附的因素主要有 、,（二）吸附装置设计,1.,吸附装置设计,当设计资料缺乏时，可通过,静态吸附等温线试验,，确定吸附剂类型及估算处理每立方米废水所需要的吸附剂数量。再通过,动态吸附穿透曲线试验,确定设计参数。,穿透曲线是指出水浓度随时间变化的曲线。,以出水中的吸附质浓度为纵坐标，接触时间为横坐标，可绘制成穿透曲线。,（二）吸附装置设计 1. 吸附装置设计,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,通水倍数法的设计步骤,选定吸附操作方式。,参考经验数据，选择最佳空塔流速,v,L,。,根据吸附柱试验，求得通水倍数,n,（单位重量吸,附剂所能处理的水的重量）。,根据水流速度和出水要求，选择最合适的炭层,高度,H,（或接触时间,t,）。,选择吸附装置的个数,N,以及使用方式。,计算吸附塔总面积,F,和单个吸附塔的面积,f,。,F=Q/v,L,f=F/N,计算再生规模，即每天需再生的饱和炭量,W,。,W=Q/n, 通水倍数法的设计步骤,2.,吸附容量的利用,吸附柱出水浓度达到穿透点时，吸附带并未完全饱和。特别是当吸附带比较长或不明显时，设计必须考虑这部分吸附容量的利用，一般有以下两种途径。,（,1,）采用多柱串联操作,（,2,）采用升流式移动床操作,2. 吸附容量的利用 吸附柱出水浓度达到穿透点时，吸附,2,、穿透曲线和吸附容量的利用：,当缺乏设计资料时，应先做吸附剂的选择试验。通过吸附等温线试验得到的静态吸附量可粗略地估计处理每立方米废水所需吸附剂的数量。,由于在动态吸附装置中废水处于流动状态，因此还应通过动态吸附试验确定设计参数。,自学,15,分钟：,穿透曲线？,穿透点？,吸附终点？,为什么穿透点和吸附终点还有一段距离？,如何充分利用吸附容量？,2、穿透曲线和吸附容量的利用：,废水的物理化学处理-2(混凝、气浮、吸附)课件,