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1、知识目标：能说出化工废水的分类与来源；熟悉知识目标：能说出化工废水的分类与来源；熟悉水体污染物及其指标。水体污染物及其指标。能力目标：具有化工废水处理方法选择的初步能能力目标：具有化工废水处理方法选择的初步能力。力。态度目标：树立化工环保的意识，培养团队合作态度目标：树立化工环保的意识，培养团队合作精神。精神。任务一任务一 化工废水治理技术基础化工废水治理技术基础 企业长期企业长期排排放工业废物，在放工业废物，在周边形成了大面周边形成了大面积的积的镉污染镉污染，进，进而导致植被大片而导致植被大片枯死，部分村民枯死，部分村民因体内镉超标出因体内镉超标出现头晕、胸闷、现头晕、胸闷、关节疼痛等症状，
2、关节疼痛等症状，两名村民因此两名村民因此死死亡。亡。【案例案例】湖南浏阳镉污染湖南浏阳镉污染事件事件长沙湘和长沙湘和化工厂化工厂长期排放工业废物长期排放工业废物湖南省国土资源厅湖南省国土资源厅的数据显示，仅的数据显示，仅2007年湘江流域排年湘江流域排放工业废水就有放工业废水就有5.67亿吨，生活污亿吨，生活污水水11.19亿吨。尤亿吨。尤其是重金属汞、镉、其是重金属汞、镉、铅、砷等排放量十铅、砷等排放量十分突出，是湘江治分突出，是湘江治理理的重中之重的重中之重。化工废水中污染物种类繁杂，有的甚至具有较高的毒性。排放到环境中将对环境产生危害，必须经过妥善处理，使其达到排放标准后才能排放。化工废
3、水按污染物的种类主要可分化学性污水、化学性污水、物理性污水和生物性污水物理性污水和生物性污水三大方面。一、化工废水的分类和影响一、化工废水的分类和影响1.1.化学性污染化学性污染 （1）无机污染物质无机污染物质：污染水体的无机物质主要为酸、碱和一些无机盐类。（2）无机有毒物质无机有毒物质：污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的有毒物质，其中汞、镉、铅等危害性较大。（3）有机有毒物质有机有毒物质：污染水体的有机化工有毒物质种类很多。主要是各种有机农药、多环芳烃、酚类等。（4）需氧污染物质需氧污染物质：废水中含各类有机高分子污染物，其中碳水化合物、油脂和酚类化合物等可在微生物的生物化
4、学作用下（耗氧）进行分解。一、化工废水的分类和影响一、化工废水的分类和影响1.1.化学性污染化学性污染 （5）植物营养物质植物营养物质：废水中含磷、氮的量较高时，对湖泊、水库、港湾、内海等水流慢的水域影响较大。水体内藻类等浮游生物及水生生物大量繁殖，这种情况称为水体的“富营养化”。（6）油类污染物质油类污染物质：炼油和石油化工工业、海底石油开采、油轮压舱洗舱以及大气石油烃的沉降等都可使水体遭到严重的油污染，尤其以海洋采油污染为最甚，影响水质、破坏海滩、危害水生生物，已受到各国关注。一、化工废水的分类和影响一、化工废水的分类和影响2.2.物理性污染物理性污染 （1）悬浮物质污染悬浮物质污染：水中
5、不溶性物质（固体物质、泡沫等），妨碍水中植物的光合作用，减少氧气的溶入，对水生生物不利。如果悬浮颗粒上吸附一些有毒有害的物质，则更是有害。（2）热污染热污染：来自各种生产过程中的冷却水，若不采取措施，直接排入水体，可能引起水温升高，溶解氧含量降低，水内存在的某些有毒物质的毒性增加，危害鱼类及水生生物的生长。一、化工废水的分类和影响一、化工废水的分类和影响3.3.生物性污染生物性污染 某些废水污染水体后，往往可带入一些病原微生物。常见污染水体的病毒则有肠道病毒、腺病毒和肝炎病毒等。某些寄生虫病如阿米巴痢疾、血吸虫病以及钩端螺旋体引起的钩端螺旋体病等，也都可通过水进行传播。防止病原微生物对水体的污
6、染，是保护环境、保障人体健康的一大课题。一、化工废水的分类和影响一、化工废水的分类和影响1.1.物理性指标物理性指标主要有温度、色度、嗅和味、固体物质温度、色度、嗅和味、固体物质。2.2.化学性指标化学性指标(1)有机物废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机化合物在微生物作用下最终分解为简单的无机物质、二氧化碳和水等。生化需氧量生化需氧量(BOD)(BOD)水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量(以mg/L为单位)。化学需氧量化学需氧量(COD)(COD)化学需氧量是用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量，用氧量(mg/L)表示。化学需氧量愈高，也表示水中有机污染物愈多。二、
7、水体污染物及其指标二、水体污染物及其指标总有机碳(TOC)与总需氧量(TOD)总有机碳(TOC)包括水样中所有有机污染物质的含碳量，也是评价水样中有机污染物的一个综合参数。当有机物全都被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，氢、氮及硫则被氧化为水、一氧化氮、二氧化硫等，此时需氧量称为总需氧量(TOD)。油类污染物 油类污染物有石油类和动植物油脂两种。油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体的资源价值。油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。酚类污染物 酚类化合物是有毒有害污染物。水体受酚类化合物污染后影响水产品的产量和质量。二、水体污染物及其指标二、水体污染物及其指标(2)无机性指标无
8、机性指标植物营养元素植物营养元素 水体中磷、氮含量磷、氮含量的高低与水体富营养化程度有密切关系。磷的作用远大于氮。pHpH值值 主要是指示水样的酸碱性。一般要求污水处理后的pH值在69之间。水体遭受酸、碱污染，对正常生态系统产生影响。重金属重金属 重金属主要指汞、镉、铅、铬、镍，以及类金属砷等生物毒性显著的元素，也包括具有一定毒害性的一般重金属，如锌、铜、钴、锡等。3.3.生物性指标生物性指标生物性指标包括细菌总数、大肠菌群两个指标。二、水体污染物及其指标二、水体污染物及其指标 两种化工治理技术两种化工治理技术：（1）废水中的杂质在排入环境（主要指水体）以前，用物理、化学、物理化学或生化等方法
9、去除掉。这就意味着必须建立污水处理厂或车间，配备一整套处理设施。（2）在受纳水体环境容量容许的前提下进行排放控制，确定排放形式、排放位置，利用自然界的水体自净能力进行处理。两个前提两个前提：首先必须进行必要的预处理，一些重金属和难降解的物质不能直接排放，其次对受纳水体的自净能力及稀释扩散条件必须要有充分的研究和掌握，通常必须做水力模型试验。三、化工废水处理方法三、化工废水处理方法 化工废水处理过程是将废水中所含有的各种污染物与水分离或加以分解，使其净化的过程。化工废水处理法大体可分为：物理处理法、化学处理法、物理物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物处理法等。化学处理法、生物处理法等。物
10、理处理法又分为调节、离心分离、沉淀、除油、气浮、过滤等。化学处理法又可分为混凝、中和、化学沉淀、氧化还原等。物理化学处理法又可分为吸附、离子交换、膜分离、萃取等方法。生物处理法又可分为好氧生物处理法、厌氧生物处理法。三、化工废水处理方法三、化工废水处理方法知识目标：能说出废水调节的目的和常用设施、知识目标：能说出废水调节的目的和常用设施、含油废水的来源及油的状态、气浮原理；陈述离含油废水的来源及油的状态、气浮原理；陈述离心分离的原理和常用方法、隔油池的构造、乳化心分离的原理和常用方法、隔油池的构造、乳化油废水的处理方法以及气浮的设备。油废水的处理方法以及气浮的设备。能力目标：具有化工废水物理处
11、理的初步能力。能力目标：具有化工废水物理处理的初步能力。态度目标：培养严谨细致的工作态度。态度目标：培养严谨细致的工作态度。任务二任务二 化工废水的物理处理化工废水的物理处理 化工废水其水量和水质都是随时间而变化的。为保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需设调节池调节池对废水的水量和水质进行混合调节混合调节。废水进行混合的方法：水泵强制循环、空气搅拌、机械搅拌、水力混合（水力混合（利用调节池特殊的结构形式进行差时混合）-对角线出水调节池、折流调节池对角线出水调节池、折流调节池。一、调节一、调节对角线出水调节池特点：对角线出水调节池特点：出水槽沿对角线方向设置，同一时间流入池内的废水，由池的左、
12、右两侧，经过不同时间流到出水槽。为防止废水在池内短路，可以在池内设置若干纵向隔板。池内沉渣斗中的沉淀物通过排渣管定期排出。一、调节一、调节折流调节池特点：池内设置许多折流隔墙，使废水在池内来回折流。配水槽设于调节池上，通过许多孔口溢流投配到调节池的各个折流槽内，使废水在池内混合、均衡。调节池的起端（入口）入流量可控制在总流量的1/31/4。剩余流量可通过其他各投配口等量地投入池内。一、调节一、调节 离心分离设备按离心力产生的方式可分为两种类型：压力式水力旋流器（或称旋流分离器）、离心机。水力旋流器的缺点是设备易受磨损，能耗较大。器壁宜用铸铁或铬锰合金钢等耐磨材料制造，或内衬橡胶，并应力求光滑。
13、二、离心分离二、离心分离 1.1.压力式水力旋流器压力式水力旋流器 压力式水力旋流器上部呈圆筒形，下部为截头圆锥体。含悬浮物的废水在水泵或其他外加压力的作用下，从切线方向进入旋流器后发生高速旋转，在离心力的作用下，固体固体颗粒物被抛向器壁，并随旋流下降旋流下降到底部出口。澄清后的废水澄清后的废水或含有较细微粒的废水，则形成螺旋上升螺旋上升的内层旋流进入出流室，由出水管排出。二、离心分离二、离心分离 2.2.离心机离心机 离心机是依靠一个可以随转动轴旋转的圆筒(又称转鼓)，在传动设备驱动下产生高速旋转，液体也随同旋转，由于其中不同不同密度的组分产生不同的离心力密度的组分产生不同的离心力，从而达到
14、分离的目的。离心机常用于污泥脱水、分离回收废水中的有用物质，例如从洗羊毛废水中回收羊毛脂等。二、离心分离二、离心分离 离心机设备紧凑、效率高，但结构复杂，只适用于处理小批量的废水、污泥脱水、很难用一般过滤法处理的废水。2.2.离心机离心机 工作时将欲分离的液体注入转鼓中(间歇式)或流过转鼓(连续式)，转鼓绕轴高速旋转，即产生分离作用。http:/ 1.1.含油废水的来源及油的状态含油废水的来源及油的状态(1)来源 含油废水的来源非常广泛，其中石油工业及煤化工排出的含油废水为其主要来源。(2)状态呈悬浮状态的可浮油可浮油 油滴的粒径较大，可以依靠油水比重差而从水中分离出来。呈乳化状态的乳化油乳化
15、油 乳化油油滴（细小的）表面上有一层由乳化剂形成的稳定薄膜，阻碍油滴合并。破乳-消除乳化剂的作用，乳化油即可转化为可浮油。乳化油经过破乳之后，就能用沉淀法来分离。呈溶解状态的溶解油溶解油 油品在水中的溶解度非常低，通常只有几个毫克每升。三、隔油与破乳三、隔油与破乳 2.2.隔油池隔油池 隔油池是利用自然上浮法进行油水分离的装置。隔油池是利用自然上浮法进行油水分离的装置。常用的主要类型有平流式隔油池平流式隔油池、平行板式隔油池平行板式隔油池、倾斜板式隔油池倾斜板式隔油池、小型隔油池小型隔油池等。三、隔油与破乳三、隔油与破乳(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而粒径
16、较大的油珠上浮到水面上，比重大于1.0的杂质沉于池底。在出水一侧的水面上设集油管。隔油池表面用盖板覆盖，以防火、防雨和保温。寒冷地区还应在池内设置加温管。平流式隔油池可去除的最小油珠粒径一般为100150m。这种隔油池的优点是，构造简单，便于运行管理，除油效果稳定。缺点是池体大，占地面积多。三、隔油与破乳三、隔油与破乳1配水槽；2进水孔；3进水间；4排渣阀；5排渣管；6刮油刮泥机；7集油管 3.3.乳化油及其破乳乳化油及其破乳 当油和水在乳化剂存在的条件下相混合，乳化剂会在油滴与水滴表面形成一层稳定的薄膜，这时油和水就不会分层，而呈一种不透明的乳化液。(1)乳化油的形成 乳化油的主要来源：由于
17、生产工艺的需要而调制；以洗涤剂清洗受油污染的机械零件、油槽车等而产生乳化油废水；含油(可浮油)废水在沟道与含乳化剂的废水相混合，受水流搅动而形成。三、隔油与破乳三、隔油与破乳 3.3.乳化油及其破乳乳化油及其破乳 含油废水产生的地点立即用隔油池隔油池进行油水分离，可以避免油分乳化，而且还可以就地回收油品，降低含油废水的处理费用。炼油厂减压塔塔顶冷凝器流出的含油废水，立即进行隔油回收，得到的浮油实际上就是塔顶馏分，经过简单的脱水，就是一种中间产品。三、隔油与破乳三、隔油与破乳 3.3.乳化油及其破乳乳化油及其破乳(2)破乳方法简介 基本原理：破坏液滴界面上的稳定薄膜，使油和水得以分基本原理：破坏
18、液滴界面上的稳定薄膜，使油和水得以分离。离。投加换型乳化剂 投加盐类、酸类 盐类、酸类物质可使乳化剂失去乳化作用。投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂 搅拌、震荡、转动 通过剧烈的搅拌、震荡或转动，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。过滤改变温度 破乳方法的选择应以试验为依据。三、隔油与破乳三、隔油与破乳 1.1.气浮原理气浮原理 向水中通入空气，使水中产生大量的微细气泡，并促使其粘附于杂质颗粒上，形成比重小于水的浮体，在浮力作用下，上浮至水面，实现固-液或液-液分离。2.2.气浮设备气浮设备 在一定条件下，气泡在水中的分散程度气泡在水中的分散程度是影响气浮效率的重要因素，所以气浮设备一般以产生气
19、泡的方法来分类。生产上最常用的气浮设备有：电解气浮、布气气浮和溶气气浮等。四、气浮四、气浮(1)电解气浮 电解气浮是在直流电的作用下，采用不溶性的阳极和阴极直接电解废水，正负两极产生氢和氧的微细氢和氧的微细气泡气泡，将废水中颗粒状污染物带至水面进行分离的一种技术。此外，电解气浮还具有降低BOD、氧化、脱色和杀菌作用，对废水负荷变化适应性强，生成污泥量少，占地少，无噪声。由于电耗及操作运行管理，电极结垢等问题，较难适应处理水量大的场合。四、气浮四、气浮 四、气浮四、气浮 竖流式电解气浮池 1入流室；2整流栅；3电极组；4出流孔；5分离室；6集水孔；7出水管；8排沉泥管；9刮渣机；10水位调节器
20、(2)布气气浮 布气气浮分为叶轮气浮、曝气气浮、射流气浮、水泵吸水管吸气气浮等类型。叶轮气浮-气浮池底部设有叶轮叶片，由池上部的电机驱动，叶轮上部装设带有导向叶片的固定盖板，叶片与直径成60角，盖板与叶轮间有10mm的间距，而导向叶片与叶轮之间有58mm的间距，盖板上开有1218个孔径为2030mm的孔洞，盖板外侧的底部空间装有整流板。叶轮气浮的充气是靠叶轮高速旋转时在盖板下形成负压，从进气管吸入空气。废水由盖板上的小孔进入。在叶轮的搅动下，空气被粉碎成细小的气泡，并与水充分混合形成水气混合体甩出导向叶片之外，导向叶片可使阻力减小。再经整流板稳流后，在池体内平稳地垂直上升，形成的泡沫不断地被缓
21、慢转动的刮板刮出槽外。四、气浮四、气浮 四、气浮四、气浮 叶轮气浮设备构造示意图叶轮气浮设备构造示意图1叶轮；2盖板；3转轴；4轴套；5轴承；6进气管；7进水槽；8出水槽；9浮渣槽；10刮渣板；11整流板知识目标：知识目标：能说出化工废水化学处理方法的原理；陈述影响废水混凝处理效果的因素，陈述化工废水中和、化学沉淀、氧化还原等处理的工艺方法。能力目标：能力目标：具有化工废水化学处理方法的选择和应用的初步能力。态度目标：态度目标：培养严谨细致的工作态度和团队合作精神。任务三任务三 化工废水的化学处理化工废水的化学处理 各种废水都是以液体为分散介质的分散系。粒度在100m以上的浊液可采用自然重力沉
22、淀自然重力沉淀或过滤过滤处理；粒度0.1-1nm的真溶液可采用吸附法吸附法处理；1nm-100m的部分浊液和胶体可采用混凝混凝处理法。混凝法可用于各种工业废水的预处理、中间处理或最终处理及城市污水的三级处理和污泥处理。它除用于除去废水中的悬浮物和胶体外，还用于除油和脱色。混凝法的重点是去除水中的胶体颗粒去除水中的胶体颗粒，同时还要考虑去除COD、色度、油分、磷酸盐等特定成分。一、混凝一、混凝 常用混凝剂应具备下述条件：常用混凝剂应具备下述条件：能获得与处理要求相符的水质；能生成容易处理的絮体；混凝剂种类少而且用量低；泥渣量少，浓缩和脱水性能好；便于运输、保存、溶解和投加；残留在水中或泥渣中的混
23、凝剂，不应给环境带来危害。常用的混凝剂有硫酸铝、三氯化铁、硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等无机盐及其聚合物；非离子型聚丙烯酰胺(PAM)、阳离子型聚二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)、阴离子型部分水解聚丙烯酰胺(PHP)等有机高分子聚合物。一、混凝一、混凝 低浓度酸、碱废水排放前应进行中和处理。即利用化学药剂，将废水的pH值调节到中性7左右。中和剂能制成溶液或浆料时，可采用投药中和法。中和剂为粒料或块料时，可用过滤中和法。1投药中和法 酸性废水中和药剂有石灰、苛性钠、碳酸钠、石灰石等；碱性废水中和药剂有废酸、粗制酸和烟道气等。中和药剂的投加量，可按化学反应式进行估算，通过试验确定则更为准确。
24、二、中和二、中和2过滤中和法 以石灰石(CaCO3)、白云石等作滤料，让酸性废水通过滤层而得以中和的方法称为过滤中和法。若废水含硫酸且浓度较高时，滤料将因表面形成硫酸钙外壳而失去中和作用。因此，以石灰石为滤料时，废水的硫酸浓度般不应超过1 12g2gL L。常用的过滤设备有：重力式中和滤池、升流式膨胀滤池、变速膨胀滤池和滚筒中和滤池等。二、中和二、中和二、中和二、中和升流式膨胀滤池示意图升流式膨胀滤池示意图：废水自下而上流过滤料，在高流速(6070m/h)下，滤床膨胀使滤料呈悬浮状态，中和时生成的硫酸钙和二氧化碳被高速水流带出池外，同时由于粒料相互碰撞摩擦，有助于表面更新，防止结壳。此外，由于
25、采用小粒径滤料(0.53mm)，接触面积大大增加，所以这种滤池中和效果较好。化学沉淀法：化学沉淀法：向工业废水中投加某种化学物质，使它和废水中的某些溶解物质发生反应，生成难溶的盐或氢氧化物沉淀下来。用于处理含金属离子含金属离子的工业废水。难溶盐和难溶氢氧化物在溶液中的离子的浓度之积(称溶度积，用K表示)是常数。根据使用沉淀剂的不同，化学沉淀法可分为石灰法、氢氧化物法、硫化物法、钡盐法等。三、化学沉淀三、化学沉淀1.1.氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 废水中某些金属离子与石灰作用后，可形成氢氧化物沉淀而从水中分离出去。此法适用于不准备回收的低浓度金属离子废水(例如Cd2+、Zn2+等)的处理。重金
26、属离子经中和沉淀后,水中的剩余浓度仅与pH值有关。据此可求得某种金属离子处理达到排放标准时的pH值（见表6-1所示）。表6-1中的pH值是单一金属离子存在时达到排放标准的pH值。三、化学沉淀三、化学沉淀2.2.硫化物沉淀法硫化物沉淀法 金属硫化物对除去水中重金属离子有更好的效果。常用的沉淀剂有：H2S、NaHS、Na2S、(NH4)2S、FeS等。由于沉淀反应生成的硫化物颗粒细，沉淀困难，一般需投加凝聚剂以加强去除效果，所以，处理费用较高。三、化学沉淀三、化学沉淀图图6-18 6-18 硫化物沉淀法处理含汞废水硫化物沉淀法处理含汞废水3.3.钡盐沉淀法钡盐沉淀法 钡盐沉淀法主要用于处理含六六价
27、价铬铬的工业废水。常 用 沉 淀 剂 为 BaCO3、BaCl2、Ba(NO3)2、Ba(OH)2等。例如，BaCO3与废水中六价铬CrO42-反应，生成难溶的铬酸钡沉淀，反应式为：BaCO3+CrO42-+2H+=BaCrO4+CO2+H2O三、化学沉淀三、化学沉淀 定定义义：通过药剂与废水中污染物的氧化还原反应，把废水中有毒、有害污染物毒害性降低或者易于分离。具体方法可分为：氯氯化化处处理理、臭臭氧氧氧氧化化、金金属属置置换、电解换、电解等。废水中的有机污染物（色、嗅、味、COD）及还原性无机离子（CN、S2、Fe2+、Mn2+）都可用氧化法来消除它的危害。废水中的重金属离子（Hg2+、C
28、d2+、Cu2+、Ag+、Cr+6、Ni2+等）都可通过还原法去除。废水处理中最常用的氧化剂是空气、臭氧及氯气、次氯酸钠、漂白粉、漂白精等氯系氧化剂。最常用的还原剂是硫酸亚铁、亚硫酸钠、水含肼、铁屑等。四、氧化还原四、氧化还原1.1.化学氧化法化学氧化法 氰化镀铜、锌、镉等漂洗水的处理必须先破氰。用氯系氧化剂，在碱性条件下破坏含氰废水是氧化法的典型例子。废水中的氰通常以游离CN、HCN及稳定性不同的各种金属络合物如Zn(CN)42、Ni(CN)42、Fe(CN)63等形式存在。氰化物的氧化破坏分两阶段进行。第一阶段：氰化物被氧化为氰酸盐。CN+ClO+H2O=CNCl+2OHCNCl+2OH=
29、CNO+Cl+H2O 废水pH必须控制在碱性，以防有毒的CNCl气体逸出，而使氰化物氧化为毒性极微的氰酸根CNO。第二阶段：是碱碱性性氯氯化化处处理理过过程程的的继继续续，在这个过程中氰酸盐被破坏。2CNO+3ClO+H2O=N2+3Cl+2HCO3 采用过量的氧化剂，将第二阶段反应进行到底，这叫“完全氧化法完全氧化法”四、氧化还原四、氧化还原1.1.化学氧化法化学氧化法 空气中的氧只能氧化易于氧化的金属离子。其代表例子是：把废水中二价铁氧化为三价铁。因为废水中二价铁在pH 8时，难以沉淀。而三价铁在pH34时就能沉淀，且沉淀性能好，易脱水。臭氧（O3）主要应用于水的杀菌和消毒。四、氧化还原四
30、、氧化还原2.2.化学还原法化学还原法 六价铬（剧毒）（一般以Cr2O72或Cr2O42形式存在）在酸性条件下用还原剂还原为三价铬，然后用碱性药剂中和沉淀生成氢氧化铬沉淀而除去。硫酸亚铁还原处理含铬废水是一种成熟而常用的处理方法。硫酸亚铁中主要是亚铁离子起还原作用。在酸性条件下（pH=23）其还原反应为：Cr2O72+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O Cr2O42+3Fe2+8H+=Cr3+3Fe3+4H2O 然后加碱（一般废碱和石灰乳）调节废水pH=8.59，发生如下沉淀反应：Cr3+OH=Cr(OH)3 通过上述转化作用以及后续的沉淀或气浮能够有效地将铬从废水中去除。四、氧
31、化还原四、氧化还原2.2.化学还原法化学还原法 还原法还可用于提取废水中的铜铜。利用铁粉（铁屑）将废水中的铜离子还原为金属铜，沉积于铁粉（屑）表面，加以回收。此法亦叫“沉沉淀淀铜铜法法”反应为：Cu2+Fe=Cu+Fe2+水水净净化化处处理理：向自来水中加氯可以有效地杀灭水中微生物；对自来水进行臭氧氧化除起到杀灭微生物外，还可以氧化分解水中的微量污染物。四、氧化还原四、氧化还原知识目标知识目标：能说出化工废水物理化学处理方法的原理；陈述化工废水的吸附、离子交换、电解、膜分离的典型工艺。能力目标能力目标：具有化工废水物理化学处理方法的选择和应用的初步能力。态度目标态度目标：培养严谨细致的工作态度
32、和团队合作精神。任务四任务四 化工废水的物化处理化工废水的物化处理 化工废水的物化处理方法主要有：吸吸附附、离离子子交交换换、电电解解、电电渗渗析析。相应的处理设备或单体构筑物有：吸附柱或塔、离子交换柱、电解槽和电渗析器等。吸附法可以高效地去除水中多种污染物质，如重重金金属属离离子子、氨氨氮氮和和有有机机污污染染物物，也可以有效地降低水的色度和浊度。一、吸附一、吸附1.1.吸附法的基本概念和原理吸附法的基本概念和原理 在相界面上物质的浓度自动发生变化的现象称为吸附吸附，在水处理中主要利用固体物质表面对水中污染物质的吸附作用。吸附法吸附法利用多孔性的固体物质使污水中的一种或多种物质被吸附在固体表
33、面而去除。这种有吸附能力的多孔性物质亦称为吸附剂吸附剂。固体吸附剂的条件：具有较大的吸附容量较大的吸附容量和一一定的机械强度定的机械强度及较好的化学稳定性化学稳定性，在水中不致于溶解，不能含有毒物质。一、吸附一、吸附1.1.吸附法的基本概念和原理吸附法的基本概念和原理 溶质在固体表面上的吸附分为：物理吸附和化化学吸附学吸附两类。吸附剂和吸附质之间通过分子间力所产生的吸附称为物理吸附物理吸附（单分子吸附层、多分子吸附层）。但是物理吸附的吸附剂和吸附质之间吸附力较弱，容易解吸。当吸附剂和吸附质之间发生化学作用，由于化学键作用而产生的吸附称为化学吸附化学吸附。化学吸附是一个吸热过程，温度提高将促进化
34、学吸附，化学吸附对吸附质有选择性，只能形成单分子吸附单分子吸附层，吸附剂和吸附质之间的吸附作用较强，解吸较困难解吸较困难。一、吸附一、吸附2.2.吸附剂、吸附装置及其应用吸附剂、吸附装置及其应用 吸附剂：活性炭、含腐殖酸煤、硅酸钙、沸石、锯末等。活性炭是最常用的吸附剂，市售的产品呈粉末状、粒状、片状和纤维状。活性炭的制造是由含碳物质（如木材、锯木、果壳、煤等）经碳化碳化和活化活化两步形成的。碳化也称热解，是在隔绝空气条件下对原材料加热，加热的温度一般在600以下。碳化使原材料分解放出多种气体，进一步分解或碎片，并重新集合成微晶体结构。活化是在氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热以生成新的微孔和扩
35、大微孔尺寸。一、吸附一、吸附2.2.吸附剂、吸附装置及其应用吸附剂、吸附装置及其应用 含腐殖酸煤（风化煤）也是一种价格低廉的天然吸附剂。腐殖酸分子结构中的羧基、酚羟基、甲羧基、酚羟基、甲氧基氧基等活性基团，对重金属具有吸附交换吸附交换性能。腐殖酸煤可以用来处理含多种重金属离子的废水(Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Ni、Cr、Co等。国内外在利用腐殖酸煤处理重金属废水方面进行了不少试验研究，并有一些工程实践。据报导，日本用泥炭处理镉、铜、铁、镍、汞、锑、锌等废水，其去除效率均达98以上。沸石对水中的NH4+具有良好的吸附去除作用。一、吸附一、吸附当废水(初始浓度为Co)进入交换柱后首先与顶层吸附
36、剂接触并减缓。废水继续流过下层时污染物浓度逐渐降低，工作层下移，使得整个吸附床分为上部失效层(饱和区)、中部工作层和下部新料层三部分。当工作层的前沿到达吸附床底层时，出水开始出现污染物，这个时刻称为吸附床的穿穿透透时时刻刻，随后出水中污染物含量逐渐增高，直到接近排放标准时便应对吸附剂进行再生。一、吸附一、吸附达标 离子交换法离子交换法：利用离子交换剂的交换基团同水中的金属离子进行交换反应，将金属离子态物质置换到交换剂上予以除去。离子交换剂可分为无机的、有机的无机的、有机的两类。无机离子交换剂有磺化媒、天然绿砂、沸石等。有机离子交换一般是指人工合成的交换树脂，其骨架是由骨架是由高分子电解质和横键
37、交联物质组成的空间网状结构高分子电解质和横键交联物质组成的空间网状结构，其上面结合着许多能进行离子交换的基团。按交换基团的不同，离子交换树脂分为阳离子型和阴离子型两大类。阳离子交换树脂阳离子交换树脂含有活泼的可与阳离子进行交换的酸性基团；阴离子交换树脂阴离子交换树脂含有可与阴离子进行交换的碱性基团。二、离子交换二、离子交换 阳离子交换树脂以钠离子（钠型）或氢离子（氢型）置换废水中的阳离子，其交换反应如下：钠型:氢型:式中R代表树脂，M代表阳离子（如Cu2+、Zn2+、Ni2+、Cd2+、Mg2+、Ca2+）。交换结果废水中的金属离子被截留在树脂上，因而得到净化，出水主要含有钠盐（如使用钠型）或
38、酸类（如使用氢型）。阴离子交换树脂是以羟基离子（OH-）交换溶液中的阴离子，从而将阴离子从废水中除去。其交换反应如下：式中A2-代表阴离子。二、离子交换二、离子交换 离子交换过程是可逆性平衡吸附过程可逆性平衡吸附过程，树脂达到吸附饱和后，即失去交换能力。此时可以进行解吸再生，以恢复树脂的交换能力。阳离子型树脂可用酸溶液或盐溶液进行再生，通常用硫酸或盐酸(氢型），或用氯化钠（钠型）溶液进行阳树脂再生。阴离子交换树脂通常用氢氧化钠或氢氢化钾溶液进行再生。阳离子交换树脂再生反应为：钠型:氢型:阴离子交换树脂的再生反应为：二、离子交换二、离子交换 用离子交换法处理重金属废水时，一般金属离子，如Cu2+
39、、Zn2+、Cd2+等，可以采用阳离子交换树脂；而以阴离子形式存在的金属离子络合物或酸根（如HgCl42-、Cr2O72-等）则需用阴离子交换树脂予以去除。为了同时去除废水中的阴、阳离子，可为了同时去除废水中的阴、阳离子，可以将阴离子和阳离子交换器串联使用以将阴离子和阳离子交换器串联使用。离子交换法从本质上讲是一种浓缩方法浓缩方法。离子交换前废水的离子浓度（单位为mg/L）一般为几十至几百mg/L，而吸附饱和后树脂再生洗脱液的离子浓度被浓缩到几万mg/L，再生液的体积一般占处理水体积的1015。因此采用离子交换法处理重金属废水时，必须事先考虑再生液的处理问题。必须事先考虑再生液的处理问题。二、
40、离子交换二、离子交换 离子交换法的优缺点：离子交换法的优缺点：优点优点是可以除去用其他方法难于分离的重金属离子：既可去除废水中的金属阳离子，也可以去除阴离子，可以使废水净化到较高的纯度，还可以从含多种金属离子的废水中选择性地回收贵重金属回收贵重金属。这种方法的缺点缺点是离子交换树脂价格较高，树脂再生时需用酸、碱或盐，运行费用较高，再生液需要进一步处理。适用范围适用范围：离子交换法用于处理电镀废水、人造纤维含锌废水、水量小毒性大(如含汞)废水或有较高回收价值的含金、银、铂等废水的回收。离子交换设备设备主要有固定床、移动床和流动床。目前使用最广泛的是固定床。二、离子交换二、离子交换 膜分离法主要包
41、括反渗透法、电渗析法和超滤反渗透法、电渗析法和超滤法法等，此外还包括扩散渗析法、液膜法等。1 1、电渗析、电渗析 基本原理：基本原理：电渗析是在直流电场的作用下，利用离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过、阴膜只允许阴离子通过)，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。三、膜分离法三、膜分离法 在阳极和阴极之间交替放置着若干张阳膜和阴膜，膜和膜之间形成隔室，其中充满含盐水，当接通直流电后，各隔室中的离子进行定向迁移，由于离子交换膜的选择透过作用，、隔室中的阴、阳隔室中的阴、阳离子分别迁出离子分别迁出，进入相邻隔室，而、隔室中的离子不能迁出，还接受相邻隔室中的离子，
42、从而、隔室成为淡水室，、隔室成为浓水室。阴、阳电极与膜之间形成的隔室分别为阳极室阳极室和阴极室阴极室。阳极阳极发生氧化反应，产生O2和Cl2，极水呈酸性酸性。、选择阳极材料时，应考虑其耐氧化和耐腐蚀性；阴极阴极发生还原反应，产生H2，极水呈碱性碱性，当水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-时，易产生水垢，在运行时，应采取防垢和除垢措施。三、膜分离法三、膜分离法电渗析原理图电渗析原理图 值得注意的是，每个室内离子的正负电荷仍是平衡的。电渗析离子交换膜在使用期内无所谓失效，也不需要再生。三、膜分离法三、膜分离法知识目标知识目标：能说出活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法处理化工废水的原
43、理；陈述活性污泥法的典型工艺设施与活性污泥法的运行方式、生物膜法处理化工废水的典型工艺设施、厌氧生物法的主要工艺类型。能力目标能力目标：具有化工废水生物处理方法应用的初步能力。态度目标态度目标：培养严谨细致的工作态度和团队合作精神任务五任务五 化工废水的生物处理化工废水的生物处理 1.1.活性污泥法的基本原理活性污泥法的基本原理 活性污泥活性污泥：向含营养物质的化工废水中不断地注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段时间后，废水中即生成一种絮凝体絮凝体。（由大量繁殖的微生物构成，易于沉淀分离，使废水得到澄清。）活性污泥法：活性污泥法：就是以悬浮在水中的活性污泥为主体，在微生物生长有利的环境条
44、件下和污水充分接触，使污水净化的一种方法。构筑物：曝气池、二次沉淀池。一、活性污泥法一、活性污泥法 1.1.活性污泥法的基本原理活性污泥法的基本原理废废水和回流活性污泥一起进入曝气池，成为悬浮混合液，沿曝气池注入压缩空气曝气，使污水和活性污泥充分混合接触，并供给混合液足够的溶解氧。这时污水中的有机物被活性污泥中的污水中的有机物被活性污泥中的好氧微生物群体分解好氧微生物群体分解。混混合液进入二次沉淀池，活性污泥与水澄清分离，部分部分活性污泥回流到曝气池，继续进行净化过程，澄清水则溢流排放。在在处理过程中活性污泥不断增殖，所以需要有部分剩余污泥从系统中排出，以维持系统的稳定。剩余污泥中含有大量的微
45、生物，排放环境前应进行处理，防止污染环境。一、活性污泥法一、活性污泥法活性污泥法基本流程活性污泥法基本流程 (1)活性污泥法的净化过程与机理活性污泥法的净化过程与机理 活性污泥法去除水中有机物水中有机物，主要经历三个阶段。吸附阶段吸附阶段 污水与活性污泥接触后的很短时间内水中有机物(BOD)迅速降低，这主要是吸附作用引起的。由于絮状的活性污泥表面积很大(约200010000m2m3混合液)，表面具有多糖类粘液层，污水中悬浮的和胶体的物质被絮凝和吸附迅速去除。活性污泥的初期吸附性能取决于污泥的活吸附性能取决于污泥的活性性。氧化阶段氧化阶段 在有氧的条件下，微生物将吸附阶段吸附的有机物一部分氧化分
46、解获取能量，另一部分则合成新的细胞。这一阶段比吸附阶段慢得多。絮凝体形成与凝聚沉淀阶段絮凝体形成与凝聚沉淀阶段 氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。一、活性污泥法一、活性污泥法(2)影响活性污泥增长的因素 活性污泥法是水体自净过程的人工强化。要充分发挥活性污泥微生物的代谢作用，必须创造有利于微生物生长繁殖的良好条件。影响活性污泥增长的主要因素影响活性污泥增长的主要因素有以下几个方面：营养物 碳元素的需要量(以BOD5负荷率表示)，直接影响到污泥的增长、有机物降解速率、需氧量和沉淀性能。活性污泥法BOD5负荷率控制在0.3kg0.3kgkgdkgd左
47、右。除碳外，一般微生物生长繁殖还需氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁以及各种微量元素。溶解氧 活性污泥法处理废水时，氧是好氧微生物生存的必要条件，供氧不足会妨碍微生物代谢过程。一般，活性污泥混合液中溶解氧浓度以2mg2mgL L左右为宜。其它因素 混合液的pH值应控制在6.56.59.09.0，温度应以20203030为宜。同时还应控制对生物处理有毒害作用的物质的浓度。一、活性污泥法一、活性污泥法说明：说明：BOD5：5天生化需氧量，主要代表污水中容易生化降解的指标。各种不同类型的废水BOD5和CODcr之间有一定的比例关系。原则上BOD5比例越高废水的可生化性相对较好。BO
48、D5一般在生化培养箱用富氧水培养5天，再采取滴定法测定其含量。2.曝气方法与曝气池(1)曝气方法 活性污泥法必须使微生物、有机物和氧充分接触，只有密切的接触才有相互作用。充氧的同时，还必须使混合液悬浮固体处于悬浮状态。充氧和混合是通过曝气设备来实现的。曝气方法有鼓风曝气、机械曝气和鼓风与机械鼓风曝气、机械曝气和鼓风与机械并用式三种。鼓风曝气鼓风曝气 鼓风机、空气输配管系统、扩散器、空气净化器组成。鼓风机鼓风机供应的风量要满足生化反应所需的氧量，同时应能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态；空气净化器空气净化器主要是改善整个曝气系统的运行状态和防止扩散器阻塞；扩散器扩散器是整个鼓风曝气系统的关键部件，它
49、的作用是将空气分散成空气泡，增大空气和混合液之间的接触面积，把空气中的氧溶解于水中。一、活性污泥法一、活性污泥法 机械曝气机械曝气 鼓风曝气是水下曝气，而机械曝鼓风曝气是水下曝气，而机械曝气是表面曝气气是表面曝气。机械曝气一般是利用装设在曝气池内叶轮的转动，剧烈地搅动水面，将空气吸入水中，迅速更新气液界面，使空气中的氧溶入水中。(2)曝气池 曝气池的构造和型式很多，从混合液的流型可分为推流式、完全混合式和循环混合式推流式、完全混合式和循环混合式三种；从平面形状可分为长方廊道形、圆形、方形和环状跑道形四种；从曝气池与二次沉淀池的关系可分为分建式和合建式两种。一、活性污泥法一、活性污泥法表面曝气完
50、全混合曝气池由曝曝气区、导流区、沉淀区和回流气区、导流区、沉淀区和回流区区四部分构成。进水口在中心，出水口为位于四周的溢流槽。在曝曝气区，废水、回流污泥和混合液充分迅速混合后，经导导流区使污泥凝聚和气水分离，然后流入沉沉淀区，澄清水经出流堰排出，沉淀污泥沿曝气区底部的回流缝流入曝气区。曝气和沉淀两部分合建，故称“合建式完全混合曝气池”或“曝气沉淀池”。它布置紧凑，流程短，有利于新鲜污泥及时回流，特别适用于小型污水处理厂。一、活性污泥法一、活性污泥法圆形曝气沉淀池圆形曝气沉淀池 3.3.活性污泥法的运行方式活性污泥法的运行方式 活性污泥法的工作效率除决定于活性污泥的质量活性污泥的质量和充足充足的