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1、污水的物理处理污水的物理处理第十六章第十六章污水的化学和物理化学污水的化学和物理化学处理处理污水的物理处理污水的物理处理16-1 16-1 中和中和 污水的物理处理污水的物理处理一、基本原理 1、概念、概念中和法就是通过向污水中投加中和法就是通过向污水中投加化学药化学药剂剂，使其与污染物发生化学反应，调，使其与污染物发生化学反应，调节污水的酸碱度节污水的酸碱度(pH)，使污水呈，使污水呈中性中性或接近中性或接近中性，适宜下一步污水处理的，适宜下一步污水处理的pH值范围。值范围。污水的物理处理污水的物理处理(1)污污水水排排入入受受纳纳水水体体前前，其其pH值值指指标标超超过过排排放放标标准准，
2、这时应采用中和处理，以减少对水生生物的影响。这时应采用中和处理，以减少对水生生物的影响。2、适用场合、适用场合(2)工工业业废废水水排排入入城城市市下下水水道道系系统统前前，采采用用中中和和处处理理以以免免污污水水对对管管道道系系统统造造成成腐腐蚀蚀，同同时时，工工业业废废水水在在排排入入下下水水道道前前，对对其其进进行行中中和和处处理理比比之之工工业业废废水水与其他污水混合进行中和处理要与其他污水混合进行中和处理要经济经济得多。得多。(3)污污水水在在化化学学处处理理或或生生物物处处理理前前，对对生生物物处处理理而而言言，需需将将处处理理系系统统中中污污水水的的pH值值维维持持在在6.58.
3、0范范围内，以围内，以确保微生物最佳的生物活力确保微生物最佳的生物活力。污水的物理处理污水的物理处理二、酸性污水的中和处理 1、药剂中和法、药剂中和法 药药剂剂中中和和法法能能处处理理任任何何浓浓度度、任任何何性性质质的的酸酸性性污污水水，对对水水质和水量波动适应性强，中和药剂利用率高。质和水量波动适应性强，中和药剂利用率高。酸酸性性污污水水一一般般多多来来源源于于化化工工、冶冶金金、化化纤纤、炼炼油油、金金属属酸酸洗洗、电电镀镀等等工工业业的的生生产产过过程程中中。对对浓浓度度较较高高的的酸酸性性污污水水，首首先先考考虑虑的的是是回回收收和和综综合合利利用用；不不易易回回收收的的酸酸性性污污
4、水水，酸酸含量小于含量小于35可进行中和处理。可进行中和处理。中和处理常用药剂有中和处理常用药剂有石灰石灰、苛性钠苛性钠、碳酸钠碳酸钠、石灰石石灰石、电石渣电石渣等。等。污水的物理处理污水的物理处理2、过滤中和法、过滤中和法(1)定义定义过过滤滤中中和和法法是是指指选选用用碱碱性性滤滤料料形形式式的的滤滤床床处处理理酸酸性性污污水水，当当酸酸性性污污水水流流过过滤滤床床的的碱碱性性滤滤料料时，酸性污水即被中和。时，酸性污水即被中和。(2)适用范围适用范围该法适用于该法适用于含酸浓度不大于含酸浓度不大于23mg/L、并生、并生成成易溶盐易溶盐的各种酸性污水的中和处理。的各种酸性污水的中和处理。当
5、污水含有大量悬浮物、油脂、重金属盐和其当污水含有大量悬浮物、油脂、重金属盐和其他毒物时，他毒物时，不宜采用不宜采用过滤中和法。过滤中和法。污水的物理处理污水的物理处理具具有有中中和和能能力力的的滤滤料料有有石石灰灰石石、白白云云石石、大理石等，一般最常用的是石灰石。大理石等，一般最常用的是石灰石。(3)优缺点优缺点缺点缺点是被处理污水是被处理污水酸的浓度受到限制酸的浓度受到限制。这这种种过过滤滤床床具具有有操操作作方方便便、运运行行费费用用低低和和劳动条件好劳动条件好等优点。等优点。污水的物理处理污水的物理处理(4)过滤中和滤池类型过滤中和滤池类型 普通过滤中和滤池普通过滤中和滤池 恒流速升流
6、式膨胀滤池恒流速升流式膨胀滤池 变流速升流式膨胀滤池变流速升流式膨胀滤池 滚筒式中和滤池滚筒式中和滤池 污水的物理处理污水的物理处理 普通过滤中和滤池普通过滤中和滤池 普普通通过过滤滤中中和和滤滤池池水水的的流流向向有有平平流流和和竖竖流流2种种，竖竖流流又又分分升升流式和降流式流式和降流式2种。种。普通中和滤池为普通中和滤池为固定床固定床，滤床厚度一般为，滤床厚度一般为11.5m，过滤速，过滤速度不大于度不大于5m/h，粒径为，粒径为3050mm。当污水中含有堵塞滤料的物质时，应进行预处理。当污水中含有堵塞滤料的物质时，应进行预处理。污水的物理处理污水的物理处理 恒流速恒流速升流式升流式膨胀
7、滤池膨胀滤池 该滤池由底部大阻力穿孔管该滤池由底部大阻力穿孔管进水装置、卵石垫层、滤料垫进水装置、卵石垫层、滤料垫层层(石灰石滤料石灰石滤料)、清水层和出、清水层和出水槽等组成。水槽等组成。水由下向上流动，整个筒体过水水由下向上流动，整个筒体过水断面不变，故断面不变，故上升流速恒定上升流速恒定。由于。由于在中和反应过程中在中和反应过程中产生产生CO2气体气体的的作用，使滤料互相作用，使滤料互相碰撞摩擦碰撞摩擦，所以，所以滤料面不断更新滤料面不断更新，滤料，滤料利用率高利用率高，中和中和效果好效果好。污水的物理处理污水的物理处理 变流速升流式膨胀滤池变流速升流式膨胀滤池 该该滤滤池池是是把把上上
8、述述恒恒流流速速升升流流式式膨膨胀胀滤滤池池的的直直筒筒形形设设计计成成倒倒圆圆锥锥状状，使使其其下下部部滤滤速速为为130150m/h，上上部部为为4060m/h，水水流流上上升升速速度度逐逐渐渐减减小小，这这样样防防止止小小滤滤料料被被水水带带走走，滤滤料料反反应应更更完完全全。该该滤滤池池目目前前得得到到广广泛泛应应用用，并有定型产品可供选用。并有定型产品可供选用。污水的物理处理污水的物理处理 滚筒式中和滤池滚筒式中和滤池 将将酸酸性性污污水水流流经经装装有有石石灰灰石石滤滤料料的的卧卧式式旋旋转转滚滚筒筒进进行行中中和和反反应应，滤滤料料粒粒径径小小于于150mm，由由于于滤滤料料在在
9、滚滚筒筒中中的的激激烈烈摩摩擦擦碰碰撞撞，故故滤滤料料表表面面更更新新更更快快，可可处处理理较较高高浓浓度度的的酸酸性性污水污水(硫酸浓度可达硫酸浓度可达33.5g/L)。但但该该设设备备噪噪音音大大，设设备备费费用用与与动动力力费费用用较较高高，故故很很少少采采用。用。污水的物理处理污水的物理处理过滤中和的出水由于含有过滤中和的出水由于含有大量大量由中和反由中和反应应产生的产生的CO2，故其出水，故其出水pH值一般为值一般为5左左右，因此右，因此需设需设CO2吹脱塔吹脱塔，其形式一般有，其形式一般有填料塔、筛板塔等，但最简单的为板条式填料塔、筛板塔等，但最简单的为板条式脱气塔。经中和脱气后的
10、污水进入沉淀池脱气塔。经中和脱气后的污水进入沉淀池以分离其沉渣。以分离其沉渣。污水的物理处理污水的物理处理操操作作简简单单、沉沉渣渣少少，仅仅为为污污水水量量的的0.1，出水出水pH值较稳定，不影响环境卫生。值较稳定，不影响环境卫生。只能处理低浓度的硫酸污水，需定期倒床，只能处理低浓度的硫酸污水，需定期倒床，劳动强度较大。劳动强度较大。过滤中和法过滤中和法优点优点缺缺点点污水的物理处理污水的物理处理三、碱性污水的中和处理 1、利用酸性物质的中和法、利用酸性物质的中和法 通通常常采采用用的的方方法法有有利利用用废废酸酸进进行行中中和和或利用或利用烟道气烟道气进行中和。进行中和。烟烟道道气气和和碱
11、碱性性污污水水的的中中和和处处理理一一般般在在喷淋塔喷淋塔内进行。内进行。该该法法优优点点是是以以污污治治污污、投投资资省省、运运行行费用低费用低。缺缺点点是是出出水水含含硫硫化化物物、耗耗氧氧量量和和色色度度都明显增加都明显增加。污水的物理处理污水的物理处理2、药剂中和法、药剂中和法 碱性污水的碱性污水的中和剂中和剂有有H2SO4、HCl、HNO3。投药中和应用最普遍的中和剂是投药中和应用最普遍的中和剂是石灰乳石灰乳，它，它能对酸起能对酸起中和作用中和作用，还对污水中其他金属盐有，还对污水中其他金属盐有沉淀作用沉淀作用，并对污水中杂质具有，并对污水中杂质具有凝聚作用凝聚作用。常用的为工业硫酸
12、，因其价格较低。常用的为工业硫酸，因其价格较低。使使用用盐盐酸酸的的最最大大优优点点是是反反应应物物溶溶解解度度大大，泥泥渣渣量量少少，但但出出水水中中溶溶解解固固体体浓浓度度高高，投投加加化化学药剂的价格高。学药剂的价格高。污水的物理处理污水的物理处理16-2 16-2 混凝混凝 污水的物理处理污水的物理处理内容一、概述 二、混凝原理 三、混凝剂和助凝剂 四、影响混凝效果的因素 五、混凝设备 污水的物理处理污水的物理处理一、概述 1、化学混凝处理对象、化学混凝处理对象 水中胶体粒子和细小悬浮物水中胶体粒子和细小悬浮物(粒径分别粒径分别为为1l00nm和和100l0000nm)。污水的物理处理
13、污水的物理处理由于布朗运动、水合作用，尤其是微粒间的静电由于布朗运动、水合作用，尤其是微粒间的静电斥力等原因，胶体和细微悬浮物能在水中长期保持斥力等原因，胶体和细微悬浮物能在水中长期保持悬浮状态，静置而不沉。因此，悬浮状态，静置而不沉。因此，胶体和细微悬浮物胶体和细微悬浮物不能直接用重力沉降法分离不能直接用重力沉降法分离，而必须首先投加混凝，而必须首先投加混凝剂来破坏它们的稳定性，使其相互聚集为数百微米剂来破坏它们的稳定性，使其相互聚集为数百微米以至数毫米的絮凝体，才能用沉降、过滤和气浮等以至数毫米的絮凝体，才能用沉降、过滤和气浮等常规固液分离法予以去除。常规固液分离法予以去除。为什么这些物质
14、需要用混凝法处理？为什么这些物质需要用混凝法处理？污水的物理处理污水的物理处理2、混凝概念、混凝概念混凝混凝就是在混凝剂的离解和水就是在混凝剂的离解和水解产物作用下，使水中的胶体解产物作用下，使水中的胶体污染物和细微悬浮物污染物和细微悬浮物脱稳并聚脱稳并聚集集为为具有可分离性的絮凝体具有可分离性的絮凝体的的过程，其中包括过程，其中包括凝聚凝聚和和絮凝絮凝两两个过程，统称为混凝个过程，统称为混凝。污水的物理处理污水的物理处理二、混凝原理 图图16-1胶体结构和胶体结构和双电层示意图双电层示意图1、胶体结构、胶体结构 胶体粒子都带有电荷。天然水中的粘胶体粒子都带有电荷。天然水中的粘土类胶体粒子以及
15、污水中的胶态蛋白质土类胶体粒子以及污水中的胶态蛋白质和淀粉微粒等都带有和淀粉微粒等都带有负负电荷，在它周围电荷，在它周围必然吸引许多带正电荷的离子，形成一必然吸引许多带正电荷的离子，形成一个电中性的胶团。个电中性的胶团。胶团的中心称为胶团的中心称为胶核胶核。由于电位离子的静电引力，在其周围又由于电位离子的静电引力，在其周围又吸附了大量的异号离子吸附了大量的异号离子(或叫反离子或叫反离子)，形，形成了所谓的成了所谓的“双电层双电层”。吸附层和扩散层之间的交界面称为吸附层和扩散层之间的交界面称为滑动面滑动面。滑滑动动面面以以内内的的部部分分称称为为胶胶粒粒。胶胶粒粒与与扩扩散散层层之之间间有有一一
16、个个电电位位差差，此此电电位位称称为为胶胶体体的的电电动动电位，常称为电位，常称为电位电位。而胶体表面的电位离子与溶液之间的电位差而胶体表面的电位离子与溶液之间的电位差称为总电位或称为总电位或电位电位。污水的物理处理污水的物理处理 电位和电位和电位的电位的区别区别是：是：对于特定的胶体，对于特定的胶体，电位电位是固定是固定不变的，而不变的，而电位电位则随温度、则随温度、pH值值及溶液中的反离子强度等外部条件及溶液中的反离子强度等外部条件而变化，而变化，是表征胶体稳定性强弱和研究胶体凝聚条件的重要参数。污水的物理处理污水的物理处理2、胶体稳定的原因、胶体稳定的原因(1)胶胶粒粒在在水水中中受受到
17、到静静电电斥斥力力和和范范德德华华引引力力作作用用。一一般般水水中中胶胶粒粒电电位位较较高高。其其相相互互间间斥斥力力不不仅仅与与电电位位有有关关，还还与与胶胶粒粒的的间间距距有有关关，距距离离愈愈近近，斥斥力力愈愈大大。而而布布朗朗运运动动的的动动能能不不足足以以将将两两颗颗胶胶粒粒推推近近到到使使范德华力发挥作用的距离。范德华力发挥作用的距离。(2)水化作用水化作用。由于胶粒带电，将极性水分子吸引。由于胶粒带电，将极性水分子吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触。粒间相互接触。但是，水化膜是伴随胶粒带电而产生的，但是，水化膜
18、是伴随胶粒带电而产生的，如果胶粒的如果胶粒的电位消除或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。电位消除或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。污水的物理处理污水的物理处理3、混凝原理、混凝原理(1)压缩双电层作用压缩双电层作用(2)吸附电中和机理吸附电中和机理(3)吸附架桥吸附架桥(4)网捕或卷扫网捕或卷扫污水的物理处理污水的物理处理向向水水中中投投加加电电解解质质混混凝凝剂剂，如如铁铁盐盐或或铝铝盐盐等等。混混凝凝剂剂提提供供的的大大量量正正离离子子与与原原有有反反离离子子之之间间的的静静电电斥斥力力把把原原有有部部分分反反离离子子挤挤压压到到吸吸附附层层中中，从从而而使使扩扩散散层层厚厚度度变变小小，胶
19、胶体体所所带带电电荷荷数数减减少少，电电位位相相应应降降低低。因因此此，胶胶粒粒间间相相互互排斥力也减少。排斥力也减少。(1)压缩双电层作用压缩双电层作用 当当大大量量正正离离子子涌涌入入吸吸附附层层,以以致致扩扩散散层层完完全全消消失失时时，电电位位为为零零，称称为为等等电电状状态态。等等电电状状态态下下，胶粒间静电斥力消失，胶粒最易发生聚结胶粒间静电斥力消失，胶粒最易发生聚结。污水的物理处理污水的物理处理实实际际上上，电电位位只只要要降降至至某某一一程程度度而而使使胶胶粒粒间间排排斥斥的的能能量量小小于于胶胶粒粒布布朗朗运运动动的的动动能能时时，胶胶粒粒就就开开始始产产生生明明显显的的聚聚
20、结结，这这时时的的电位称为电位称为临界电位临界电位。胶胶粒粒因因电电位位降降低低或或消消除除以以致致失失去去稳稳定定性性的的过过程程，称称为为胶胶粒粒脱脱稳稳。脱脱稳稳的的胶胶粒粒相相互互聚结，称为聚结，称为凝聚凝聚。污水的物理处理污水的物理处理压缩双电层理论成功解释了胶体的稳定压缩双电层理论成功解释了胶体的稳定性与凝聚作用。其缺点在于性与凝聚作用。其缺点在于忽视了忽视了水中水中反离子水解形态反离子水解形态的专属化学吸附作用，的专属化学吸附作用，不能解释混凝过程中出现的胶粒改变电不能解释混凝过程中出现的胶粒改变电性而重新稳定的现象。性而重新稳定的现象。污水的物理处理污水的物理处理(2)吸附电中
21、和机理吸附电中和机理 指指胶胶核核表表面面直直接接吸吸附附带带异异号号电电荷荷的的聚聚合合离离子子、高高分分子子物物质质、胶胶粒粒等等，来来降降低低电电位位。这这一一点点与与第第1条机理不同。条机理不同。高高价价混混凝凝剂剂在在水水中中经经水水解解缩缩聚聚而而形形成成带带正正电电的的高高分分子子物物，由由于于静静电电作作用用，带带负负电电的的胶胶粒粒与与带带正正电电的的水水解解产产物物之之间间发发生生吸吸附附，产产生生电电性性中中和和，导导致致胶胶粒粒电电位位降降低低，最最终终发发生生凝凝聚聚。当当胶胶粒粒吸吸附附足足够够多多正正电电荷荷时时，其其电电性性发发生生改改变变，变变成成正正电电荷荷
22、胶胶体体，重新形成稳定重新形成稳定。污水的物理处理污水的物理处理(3)吸附架桥吸附架桥 指指链链状状高高分分子子物物质质在在静静电电力力、范范德德华华力力和和氢氢键键力力等等作作用用下下，通通过过活活性性部部位位与与胶胶粒粒和和细细微微悬悬浮浮物物等发生吸附桥联作用的过程。等发生吸附桥联作用的过程。吸吸附附桥桥联联过过程程中中，胶胶粒粒并并不不一一定定要要脱脱稳稳，也也无无需直接接触需直接接触。这这个个机机理理可可以以解解释释非非离离子子型型或或带带同同号号电电荷荷的的离离子型高分子絮凝剂得到好的絮凝效果的现象。子型高分子絮凝剂得到好的絮凝效果的现象。污水的物理处理污水的物理处理图图16-2高
23、分子絮凝剂对微粒的吸附架桥模式高分子絮凝剂对微粒的吸附架桥模式(a)初期吸附，初期吸附，(b)絮凝体形成絮凝体形成污水的物理处理污水的物理处理(4)网捕或卷扫网捕或卷扫 采用铝盐、铁盐或石灰等高价金属采用铝盐、铁盐或石灰等高价金属盐类作为凝聚剂时，当投加量大足以盐类作为凝聚剂时，当投加量大足以迅速产生金属氢氧化物迅速产生金属氢氧化物Al(OH)3、Fe(OH)3或金属碳酸盐或金属碳酸盐(如如CaCO3)时，水中胶粒和细微悬浮物可被这些时，水中胶粒和细微悬浮物可被这些沉淀物在形成时沉淀物在形成时作为晶核或吸附质所作为晶核或吸附质所网捕。网捕。污水的物理处理污水的物理处理三、混凝剂和助凝剂 表表1
24、6-1常用的混凝剂常用的混凝剂1、混凝剂、混凝剂 污水的物理处理污水的物理处理无无机机复复合合聚聚合合物物混混凝凝剂剂：聚合硫酸铝铁（PFAS）、聚合氯化铝铁（PFAC）、聚合硫酸氯化铁（PFSC）、聚合硫酸氯化铝（PASC）、聚合铝硅（PASi）、聚合铁硅（PFSi）、聚合硅酸铝（PSA）、聚合硅酸铁（PSF）;无无机机-有有机机复复合合：聚合铝/铁-聚丙烯酰胺、聚合铝/铁-甲壳素、聚合铝/铁-天然有机高分子、聚合铝/铁-其它合成有机高分子;有机高分子絮凝剂有机高分子絮凝剂：阳离子有机化合物;天然改性高分子絮凝剂：无毒易降解，如甲壳素等;多功能絮凝剂：絮凝、缓蚀阻垢、杀菌灭藻;微生物絮凝剂微
25、生物絮凝剂.发展方向发展方向污水的物理处理污水的物理处理2、助凝剂、助凝剂 当单用某种混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些当单用某种混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂助凝剂。(1)酸碱类：调整水的酸碱类：调整水的pH，如石灰、硫酸等；，如石灰、硫酸等；(2)加加 大大 矾矾 花花 的的 粒粒 度度 和和 结结 实实 性性：如如 活活 化化 硅硅 酸酸（SiO2nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂；）、骨胶、高分子絮凝剂；(3)氧化剂类：如投加氧化剂类：如投加Cl2、O3等。破坏干扰混凝的物质等。破坏干扰混凝的物质
26、(如有机物如有机物)。助凝剂可调节或改善混凝的条件，可以参加混凝，也助凝剂可调节或改善混凝的条件，可以参加混凝，也可不参加混凝。可不参加混凝。污水的物理处理污水的物理处理四、影响混凝效果的因素1、水温、水温 低温，混凝效果差，原因是：低温，混凝效果差，原因是：(1)无无机机盐盐水水解解吸吸热热(尤尤其其是是硫硫酸酸铝铝，水水温温低低于于5，水水解解速率非常缓慢速率非常缓慢)；(2)温度降低，粘度升高温度降低，粘度升高布朗运动减弱；布朗运动减弱；(3)胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚。胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚。改改善善方方法法：投投加加高高分分子子助助凝凝剂剂，或或是是用用气气浮浮法法代代替
27、替沉沉淀淀法作为后续处理。法作为后续处理。污水的物理处理污水的物理处理2、pH及碱度及碱度pH对对混混凝凝的的影影响响视视混混凝凝剂剂品品种种而而异异。高高分分子子絮絮凝剂尤其是有机高分子絮凝剂受此影响小。凝剂尤其是有机高分子絮凝剂受此影响小。(1)无无机机盐盐水水解解，造造成成pH下下降降，影影响响水水解解产产物物形形态。态。(2)根据水质、去除对象，最佳根据水质、去除对象，最佳pH范围也不同。范围也不同。需碱度来调整需碱度来调整pH，碱度不够时需要投加石灰。，碱度不够时需要投加石灰。污水的物理处理污水的物理处理3、水中杂质成分、组成和浓度、水中杂质成分、组成和浓度(1)成分成分(2)组成组
28、成除除硫硫、磷磷化化合合物物以以外外的的其其他他各各种种无无机机金金属属盐盐，均均能能压缩胶体扩散层，促进胶体凝聚。压缩胶体扩散层，促进胶体凝聚。天天然然水水中中含含粘粘土土类类杂杂质质为为主主，需需要要投投加加的的混混凝凝剂剂的量就少；的量就少；污水中含有大量有机物，需要投加的量较多。污水中含有大量有机物，需要投加的量较多。PO43-、SO32-、高高级级有有机机酸酸，氯氯、螯螯合合物物、水水溶溶性性高分子物质和表面活性剂都不利于混凝。高分子物质和表面活性剂都不利于混凝。污水的物理处理污水的物理处理(3)浓度浓度对策：对策：1）加高分子助凝剂）加高分子助凝剂2）加粘土）加粘土3）投加混凝剂后
29、直接过滤）投加混凝剂后直接过滤杂质浓度低，颗粒间碰撞几率下降，混凝效果差。杂质浓度低，颗粒间碰撞几率下降，混凝效果差。污水的物理处理污水的物理处理4、水力条件、水力条件 混凝过程中水力条件对絮凝体的形成影混凝过程中水力条件对絮凝体的形成影响极大。响极大。整个混凝过程可分为整个混凝过程可分为2个阶段：混合和个阶段：混合和反应。反应。污水的物理处理污水的物理处理混混合合的的要要求求是是：使使药药剂剂迅迅速速均均匀匀地地扩扩散散到到全全部部水水中中以以创创造造良良好好的的水水解解和和聚聚合合条条件件，使使胶胶体体脱脱稳稳并并借借颗颗粒粒的的布布朗朗运运动动和紊动水流进行凝聚。和紊动水流进行凝聚。该阶
30、段要求该阶段要求快速和剧烈搅拌快速和剧烈搅拌，在几秒或，在几秒或1分钟之内完成。分钟之内完成。反反应应的的要要求求是是：使使混混凝凝剂剂的的微微粒粒通通过过絮絮凝凝形形成成大大的的具具有有良好沉淀性能的絮凝体。良好沉淀性能的絮凝体。反反应应阶阶段段的的搅搅拌拌速速度度或或水水流流速速度度应应随随着着絮絮凝凝体体的的结结大大而而逐渐降低，以免打碎絮凝体。逐渐降低，以免打碎絮凝体。如如果果在在化化学学混混凝凝后后不不经经沉沉淀淀处处理理而而直直接接进进行行接接触触过过滤滤或或气浮处理，则反应阶段可省略。气浮处理，则反应阶段可省略。污水的物理处理污水的物理处理五、混凝设备 化化学学混混凝凝的的设设备
31、备包包括括：混混凝凝剂剂的的配配制制和和投投加加设设备备、混混合合设设备备和和反应反应设备。设备。污水的物理处理污水的物理处理1、混凝剂的配制和投加设备、混凝剂的配制和投加设备混混凝凝药药剂剂投投加加方方法法有有2种种：干干投投法法和和湿湿投法。投法。目前常用的目前常用的湿投法湿投法是将混凝剂先溶解，是将混凝剂先溶解，再配制成一定浓度的溶液后定量地投加。再配制成一定浓度的溶液后定量地投加。因此，它包括因此，它包括溶解配制设备溶解配制设备和和投加设备投加设备。污水的物理处理污水的物理处理(1)混凝剂的溶解和配制混凝剂的溶解和配制 混凝剂在混凝剂在溶解池溶解池中进行溶解。中进行溶解。溶溶解解池池中
32、中有有搅搅拌拌装装置置，其其目目的的是是加加速速药药剂剂的溶解。的溶解。搅拌方法搅拌方法:机械搅拌机械搅拌压缩空气搅拌压缩空气搅拌水泵搅拌水泵搅拌污水的物理处理污水的物理处理图16-3 机械搅拌溶药池1,2轴承;3异径管箍;4出管;5桨叶;6锯齿角钢桨叶;7立轴;8底板图16-5 水力搅拌溶药池图16-4 压缩空气搅拌溶药池污水的物理处理污水的物理处理溶溶液液池的容积计算：池的容积计算：式中：a混凝剂最大用量，mg/L；Q处理水量，m3/h；c溶液浓度，按药剂固体重量百分数计算，一般为1020；n每天配制次数，一般为26次。溶溶药药池体积池体积W1(0.20.3)W污水的物理处理污水的物理处理
33、(2)混凝剂溶液的投加混凝剂溶液的投加 药剂投入原水中的方式，有药剂投入原水中的方式，有2种：种：重力投加重力投加压力投加压力投加污水的物理处理污水的物理处理重力投加重力投加依靠溶液池的依靠溶液池的液位将药液投入液位将药液投入水泵的吸水口，水泵的吸水口，与原水一起吸入与原水一起吸入水泵进行混合。水泵进行混合。图16-6 泵前重力投加1.吸水管;2.出水管;3.水泵;4.水封箱;5.浮球阀;6.溶液池;7.漏斗污水的物理处理污水的物理处理压力投加压力投加 压力投加又分为压力投加又分为2种形式：种形式：一是一是泵投加泵投加，采用耐酸泵配以转子或电磁流量计，这是，采用耐酸泵配以转子或电磁流量计，这是
34、广泛采用的方法广泛采用的方法，或者直接用计量泵，将药液送到投药，或者直接用计量泵，将药液送到投药点；点；二是二是水射器投加水射器投加，水射器利用，水射器利用高压水通过喷嘴和喉管之间的高压水通过喷嘴和喉管之间的真空抽吸作用将药液吸入，同真空抽吸作用将药液吸入，同时随水的余压注入原水管中。时随水的余压注入原水管中。1.溶液池溶液池;2.阀门阀门;3.投药箱投药箱;4.阀门阀门;5.漏斗漏斗;6.高压水管高压水管;7.水射器水射器;8.原水管原水管污水的物理处理污水的物理处理2、混合设备、混合设备 常用的混合方式常用的混合方式:水泵混合水泵混合隔板混合隔板混合机械混合机械混合污水的物理处理污水的物理
35、处理(1)水泵混合水泵混合 利用提升水泵进行混合是一种利用提升水泵进行混合是一种常用的方法。药剂在水泵的吸常用的方法。药剂在水泵的吸水管上或吸水喇叭口处投入水管上或吸水喇叭口处投入(图图16-6)，利用水泵叶轮的高速转，利用水泵叶轮的高速转动达到快速而剧烈的混合目的。动达到快速而剧烈的混合目的。水水泵泵混混合合效效果果好好，不不需另建混合设备需另建混合设备。图16-6 泵前重力投加1.吸水管;2.出水管;3.水泵;4.水封箱;5.浮球阀;6.溶液池;7.漏斗污水的物理处理污水的物理处理(2)隔板混合隔板混合 如如图图16-8所所示示，在在混混合合池池内内设设有有数数块块隔隔板板，水水流流通通过
36、过隔隔板板孔孔道道时时产产生生急急剧剧的的收收缩缩和和扩扩散散，形成涡流，使药剂与原水充分混合。形成涡流，使药剂与原水充分混合。处理水量稳定时，混合效处理水量稳定时，混合效果好；果好；图图16-8隔板混合池隔板混合池如流量变化大，混合效如流量变化大，混合效果不稳定。果不稳定。污水的物理处理污水的物理处理(3)机械混合机械混合用用电电动动机机带带动动桨桨板板或或螺螺旋旋桨桨进进行行强强烈烈搅搅拌拌，是是一一种种有效的混合方法。有效的混合方法。机械搅拌强度可以调节，机械搅拌强度可以调节，比较机动。比较机动。桨板混合池桨板混合池缺点缺点是使用了机械设备，是使用了机械设备，增加了维修保养工作和动增加了
37、维修保养工作和动力消耗。力消耗。污水的物理处理污水的物理处理污水的物理处理污水的物理处理3、反应设备、反应设备 反应设备有反应设备有水力搅拌水力搅拌和和机械搅拌机械搅拌2大类。大类。水水力力搅搅拌拌反反应应池池在在中中国国应应用用广广泛泛，类类型型也也较较多多，主主要要有有隔隔板板反反应应池池、涡涡流流式式反反应应池池等等。其中比较常用的是其中比较常用的是隔板反应池隔板反应池。污水的物理处理污水的物理处理隔板反应池有：隔板反应池有：(1)隔板反应池隔板反应池平流式平流式竖流式竖流式回转式回转式污水的物理处理污水的物理处理平流式隔板反应池平流式隔板反应池其结构见下图。多为矩形钢筋混凝土池子，池其
38、结构见下图。多为矩形钢筋混凝土池子，池内设内设木质或水泥隔板木质或水泥隔板，水流沿廊道回转流动，水流沿廊道回转流动，可形成很好的絮凝体。可形成很好的絮凝体。优点优点是反应效果好，构造简单，施工方便。是反应效果好，构造简单，施工方便。但但池容大，水头损失大。池容大，水头损失大。flash污水的物理处理污水的物理处理污水的物理处理污水的物理处理竖流式隔板反应池竖流式隔板反应池此类反应池的原理与平流式此类反应池的原理与平流式隔板反应池相同。隔板反应池相同。污水的物理处理污水的物理处理回转式隔板反应池回转式隔板反应池 回转式隔板回转式隔板反应池反应池是平流式是平流式反应池的一种改反应池的一种改进形式，
39、常与平进形式，常与平流式沉淀池合建。流式沉淀池合建。图图16-11回转式隔板反应池回转式隔板反应池 优点是优点是反应效果好，反应效果好，水头损失小。水头损失小。污水的物理处理污水的物理处理图图16-12带回转式隔板反应池的平流式沉淀池带回转式隔板反应池的平流式沉淀池1.进水管;2.回转式隔板反应池;3.穿孔配水墙;4.导流墙；5.隔墙;6.吸泥机桁架;7.上部穿孔出水墙;8.出水井 隔板式反应池适用于处理隔板式反应池适用于处理水量大水量大且且变化小变化小的情况。的情况。污水的物理处理污水的物理处理(2)涡流式反应池涡流式反应池其其结结构构如如图图16-13所所示示。下下半半部部为为圆圆锥锥形形
40、，水水从从锥锥底底部部流流入入，形形成成涡涡流流扩扩散散后后缓缓慢慢上上升升，随随锥锥体体面面积积变变大大，反反应应液液流流速速由由大大变变小小，流流速速变变化化的的结结果果有有利利于絮凝体形成于絮凝体形成。优点是优点是反应时间短，容积小，反应时间短，容积小，好布置。好布置。图16-13 涡流式反应池1.进水管;2.圆周集水槽;3.出水管;4.放水阀;5.格栅污水的物理处理污水的物理处理(3)机械搅拌反应池机械搅拌反应池 机械搅拌式反应池结构如图机械搅拌式反应池结构如图16-14所示。所示。反应池用隔板分成反应池用隔板分成24格，每格装一搅拌格，每格装一搅拌叶轮，叶轮有水平和垂直叶轮，叶轮有水
41、平和垂直2种。水力停留种。水力停留时间一般采用时间一般采用1530分钟。分钟。图图16-14机械搅拌式反应池机械搅拌式反应池1.桨板桨板;2.叶轮叶轮;3.转轴转轴;4.隔板隔板污水的物理处理污水的物理处理16-3化学沉淀化学沉淀 污水的物理处理污水的物理处理1、概念、概念用易溶的化学药剂用易溶的化学药剂(可称沉淀剂可称沉淀剂)使溶使溶液中的某种离子以它的液中的某种离子以它的难溶的盐难溶的盐或或氢氧氢氧化物化物从溶液中析出，在化学上称为从溶液中析出，在化学上称为沉淀沉淀法法，在化工或环境工程中则称在化工或环境工程中则称化学沉淀化学沉淀法法。污水的物理处理污水的物理处理2、原理、原理从普通化学得
42、知，水中的难溶盐类服从溶度积原则，从普通化学得知，水中的难溶盐类服从溶度积原则，即在一定温即在一定温度下，在含有难溶盐度下，在含有难溶盐MmNn（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，称为溶度积常数的乘积为一常数，称为溶度积常数，记为，记为Ks：MmNn mMn+nNm-Ks=Mn+m Nm-n上式对各种难溶盐都应成立。上式对各种难溶盐都应成立。当当Mn+mNm-nKs时，溶液呈过饱和，超过饱和那部分溶质将时，溶液呈过饱和，超过饱和那部分溶质将析出沉淀，直到符合析出沉淀，直到符合Ks=Mn+m Nm-n时为止；时为止；当当Mn+mNm-nKs，溶液不
43、饱和，难溶盐将还可以继续溶解，溶液不饱和，难溶盐将还可以继续溶解，也直到符合也直到符合KsMn+m Nm-n时为止。时为止。污水的物理处理污水的物理处理废废水水处处理理中中常常用用化化学学沉沉淀淀法法去去除除废废水水中中的的有有害害离离子子，阳阳离离子子如如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+，阴阴离离子子如如SO42-、PO43-。污水的物理处理污水的物理处理11氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 采用氢氧化物作沉淀剂使工业废水中的许多重金属离子生采用氢氧化物作沉淀剂使工业废水中的许多重金属离子生采用氢氧化物作沉淀剂使工业废水中的许多重金属离子生采
44、用氢氧化物作沉淀剂使工业废水中的许多重金属离子生成氢氧化物沉淀而得以去除，这种方法一般称作氢氧化物沉成氢氧化物沉淀而得以去除，这种方法一般称作氢氧化物沉成氢氧化物沉淀而得以去除，这种方法一般称作氢氧化物沉成氢氧化物沉淀而得以去除，这种方法一般称作氢氧化物沉淀法。淀法。淀法。淀法。氢氧化物沉淀与氢氧化物沉淀与氢氧化物沉淀与氢氧化物沉淀与pHpH值有很大的关系，金属氢氧化物的生成条值有很大的关系，金属氢氧化物的生成条值有很大的关系，金属氢氧化物的生成条值有很大的关系，金属氢氧化物的生成条件和存在状态与溶液的件和存在状态与溶液的件和存在状态与溶液的件和存在状态与溶液的pHpH值有直接关系。值有直接关
45、系。值有直接关系。值有直接关系。此外，有些金属如此外，有些金属如此外，有些金属如此外，有些金属如ZnZn、PbPb、CrCr、AlAl等的氢氧化物为两性化等的氢氧化物为两性化等的氢氧化物为两性化等的氢氧化物为两性化合物，如合物，如合物，如合物，如pHpH值过高，它们会重新溶解。值过高，它们会重新溶解。值过高，它们会重新溶解。值过高，它们会重新溶解。3沉淀方法沉淀方法污水的物理处理污水的物理处理2 2硫化物沉淀法硫化物沉淀法硫化物沉淀法硫化物沉淀法工业废水中的许多重金属离子可以形成硫化物沉淀而得以工业废水中的许多重金属离子可以形成硫化物沉淀而得以工业废水中的许多重金属离子可以形成硫化物沉淀而得以
46、工业废水中的许多重金属离子可以形成硫化物沉淀而得以去除。由于大多数金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的去除。由于大多数金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的去除。由于大多数金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的去除。由于大多数金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的要小得多，采用硫化物可使重金属得到较完全的去除。要小得多，采用硫化物可使重金属得到较完全的去除。要小得多，采用硫化物可使重金属得到较完全的去除。要小得多，采用硫化物可使重金属得到较完全的去除。硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化氢、硫化钠、硫化钾硫化氢、硫化钠、硫化钾硫
47、化氢、硫化钠、硫化钾硫化氢、硫化钠、硫化钾等。等。等。等。重金属离子的浓度和重金属离子的浓度和重金属离子的浓度和重金属离子的浓度和pHpH有关，随着有关，随着有关，随着有关，随着pHpH值增加而降低。值增加而降低。值增加而降低。值增加而降低。虽然硫化物法比氢氧化物法可更完全地去除重金属离子，虽然硫化物法比氢氧化物法可更完全地去除重金属离子，虽然硫化物法比氢氧化物法可更完全地去除重金属离子，虽然硫化物法比氢氧化物法可更完全地去除重金属离子，但是由于它的处理费用较高，硫化物沉淀困难，常常需要投但是由于它的处理费用较高，硫化物沉淀困难，常常需要投但是由于它的处理费用较高，硫化物沉淀困难，常常需要投但
48、是由于它的处理费用较高，硫化物沉淀困难，常常需要投加凝聚剂以加强去除效果，因此，采用得并不广泛，有时仅加凝聚剂以加强去除效果，因此，采用得并不广泛，有时仅加凝聚剂以加强去除效果，因此，采用得并不广泛，有时仅加凝聚剂以加强去除效果，因此，采用得并不广泛，有时仅作为氢氧化物沉淀法的补充方法使用。此外，在使用过程中作为氢氧化物沉淀法的补充方法使用。此外，在使用过程中作为氢氧化物沉淀法的补充方法使用。此外，在使用过程中作为氢氧化物沉淀法的补充方法使用。此外，在使用过程中还应注意避免造成硫化物的二次污染问题。还应注意避免造成硫化物的二次污染问题。还应注意避免造成硫化物的二次污染问题。还应注意避免造成硫化
49、物的二次污染问题。污水的物理处理污水的物理处理3 3碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法金属离子的碳酸盐的溶度积很小，对于高浓度的金属离子的碳酸盐的溶度积很小，对于高浓度的金属离子的碳酸盐的溶度积很小，对于高浓度的金属离子的碳酸盐的溶度积很小，对于高浓度的重金属废水，可以用投加碳酸钠的方法加以回收。重金属废水，可以用投加碳酸钠的方法加以回收。重金属废水，可以用投加碳酸钠的方法加以回收。重金属废水，可以用投加碳酸钠的方法加以回收。污水的物理处理污水的物理处理4钡盐沉淀法钡盐沉淀法钡盐沉淀法钡盐沉淀法主要用于处理含六价铬的废水。主要用于处理含六价铬的废水。主要用于处理含六价铬的废水。主
50、要用于处理含六价铬的废水。沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。以碳酸钡为例：以碳酸钡为例：以碳酸钡为例：以碳酸钡为例：BaCOBaCO3 3+CrO+CrO4 42-2-BaCrOBaCrO4 4+CO+CO3 32-2-为了提高除铬效果，应投加过量的碳酸钡，反应时为了提高除铬效果，应投加过量的碳酸钡，反应时为了提高除铬效果，应投加过量的碳酸钡，反应时为了提高除铬效果，应投加过量的碳酸钡，反应时间应保持间应保持间应保持间应保持2530min2530min。