导图社区 污水的物理与物理化学处理
物理及物理化学处理方法分类和对应原理。
编辑于2020-08-17 19:15:53污水物理及物理化学处理
中和法
原理:用碱或碱性物质中和酸性废水或用酸或酸性物质中和碱性废水,把废水pH值调至7左右。(以废制废原则、采用中和剂)
Why中和处理?1、减少对水体中水生生物影响 2、避免对排水管网管道造成腐蚀 3、生物法处理前,调节pH值在6.5~8.5范围,确保最佳生物活性
湿投加法:中和剂能制成溶液或浆料时
酸性废水投药中和法(常用碱性中和剂)石灰常用熟石灰,配置成石灰乳液,浓度在10%左右
过滤法(塔式反应器):中和剂为粒料或块料
用石灰石或白云石作中和剂时,将其作为滤料
中和剂
碱性:石灰、电石渣、石灰石、白云石
酸性:废酸、粗制酸、烟道气
碱性废水中和处理
药剂中和法,工业硫酸
烟道气中和法,(少量CO2、SO2、H2S与碱性废水反应)(常用喷淋塔:水、气在填料床逆向接触过程中,废水和烟道气都得到了净化,废水得到中和,烟尘得以消除)
化学混凝法
原理:向被处理废水中投加一定种类、一定数量的化学药剂(混凝剂),并创造一定的水力条件,使水中污染物相互凝聚,颗粒增大并与水分离。
处理对象:微小悬浮固体和胶体杂质(能在水中长期保持分散悬浮状态,静置数小时也不会自然沉降——由于胶体及细微悬浮颗粒具有稳定性—由于胶体颗粒间 [ ]电位的作用)
胶体稳定性:静电斥力
胶体在水中3种影响因素:1、由于胶粒带电,带相同电荷的胶粒产生静电斥力,且[ ]电位越高,静电斥力越大 2、受水分子热运动撞击,微粒在水中做不规则运动(布朗运动) 3、胶粒间相互吸引力——范德瓦尔斯力
简述混凝原理
压缩双电层作用:在水中投加电解质——混凝剂,使胶粒的[ ]电位消除或降低,微粒碰撞聚结,失去稳定性。
吸附架桥作用:高分子混凝剂溶于水,经水解和缩聚反应形成高分子聚合物,具有线性结构,在相距较远的两胶粒间形成吸附架桥作用,颗粒逐渐结大,形成粗大絮凝体。
网捕作用:三价铝盐或铁盐等水解生成沉淀物,在沉淀过程中卷集、网捕水中的胶体微粒,使胶体粘结。
概念
简述胶粒脱稳:胶粒因[ ]电位降低或消除以致失去稳定性的过程
凝聚:脱稳胶粒相互聚结
絮凝:由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程
混凝剂
无机盐类混凝剂(铝盐和铁盐)
高分子混凝剂:无机(聚合氯化铝、聚合硫酸铁)和有机(聚丙烯酰胺)
助凝剂:调节或改善混凝条件,改善絮凝体结构
简述影响混凝效果的主要因素?
1、水温(15~25°C,T<5°C时,水解缓慢,且粘度大,不利于脱稳胶粒凝聚——高分子助凝剂或气浮代替后续沉淀)
2、pH 应根据处理要求及混凝剂类型预先调节pH值,水中碱度不足或混凝剂投量大,pH值大幅下降,影响混凝效果(应投加石灰或重碳酸钠)
3、水中杂质的成分、性质、浓度(含黏土类-混凝剂投加少、含大量有机物-投加较多混凝剂、水中存在二价及以上正离子有利于双电层压缩)
4、水力条件
混凝过程:混合和反应阶段
混合阶段要求药剂迅速均匀扩散到全部水中以创造良好的水解和聚合条件,是胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚
反应阶段要求使混凝剂的微粒通过絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝体,搅拌强度或水流速度应随絮凝体结大而降低,避免结大絮凝体被打碎
化学混凝剂在投加为什么必须立即与处理水充分混合?
化学沉淀法
原理:向废水中投加某种化学物质,使与废水中的一些离子发生反应,生成难溶的沉淀物而从水中析出,以达到降低水中溶解污染物的目的
类型:同离子效应;络合效应;氢氧化物沉淀法;钡盐沉淀法;硫化物沉淀法
氧化还原法
原理:采用氧化或还原的方法改变水中某些有毒有害化合物中元素的化合价以及改变化合物分子的结构,使剧毒的化合物变为微毒或无毒的化合物,使难于生物降解的有机物转为可生物降解的有机物
氧化法
1、电镀废水加氯氧化为N2和CO2(药剂氧化法:还包括高锰酸钾氧化法)
2、某些工业废水用臭氧进行深度处理(酚、氰、色度)
3、湿式氧化和催化湿式氧化技术
高级氧化技术(ATO)
以自由羟基(-OH)为主要氧化剂的高级氧化工艺
在水处理过程中可产生羟基自由基,使水体中的大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质,甚至直接降解为CO2和H2O,接近完全矿化
还原法
1、药剂还原处理,常用还原剂:铁屑、铁粉、硼氢化钠、硫酸亚铁、二氧化硫(含铬废水——FeSO4和石灰)
2、电解还原法处理
3、铁炭内电解法处理
4、Cu/Fe、Cu/Al催化还原法处理
膜析法
原理:利用天然或人工合成膜以外界能量或化学位差作推动力对水溶液中某些物质进行分离、分级、提纯和富集的方法
分类:扩散渗析法(渗析法)、电渗析法、反渗透法、超滤法
功能:海水淡化、酸碱回收、纯水制备、深度处理
半透膜:起渗析作用的薄膜,对溶质的渗透性有选择作用(常用半透膜—离子交换膜)
3种动力:分子扩散作用、电力、压力
渗析法(盐水中盐透过半透膜进入清水,糖不可透过,分离混合液中的糖和盐)
电渗析法:在直流电场的作用下,以化学位差为推动力,利用(阴阳)离子交换膜的选择透过性,把电解质从水中分离出来,实现溶液的淡化浓缩或纯化的目的
反渗透法RO:借助压力促使水分子反向渗透,以浓缩溶液或废水(向溶液一侧施加压力,并且超过它的渗透压,溶液中的水就会透过半透膜,流向纯水一侧。此处半透膜只有水分子能透过)
渗透:水分子透过半透膜进入溶液(盐水),溶液逐渐从浓变稀,液面不断上升
反渗透装置:板框式、管式、 螺旋卷式、中空纤维式
超滤:微孔孔径大于反渗透膜
萃取法
原理:将一种选定的溶剂加入到待分离的液体混合物中,由于混合物中各组分在该溶剂中溶解度不同,可以将原料中所需分离的一种或几种成分分离出来。
被萃取组分通过两相界面溶解入溶剂形成萃取相;部分溶剂溶解入原料液形成萃余相
萃取过程:1、原料液和溶剂进行接触;2、使萃取相和萃余项分层;3、进行溶剂回收
萃取剂选择
选择性好;萃取剂与原料液有大的密度差;萃取剂的表面张力;萃取过程能耗;萃取剂化学稳定性、热稳定性好、无毒、无腐蚀、不易燃烧;价廉易得
离子交换法
原理:不溶性离子化合物(离子交换剂)上的交换离子与溶液中的其他同性离子的交换反应,是一种特殊吸附过程(可逆化学吸附)(软化、除盐、去除金属离子)
离子交换剂
无机离子交换剂
天然沸石(海绿石砂)
合成沸石(铝代硅酸盐)
有机离子交换剂
离子交换树脂
凝胶型树脂、大孔型树脂、多孔凝胶型树脂
巨孔型(MR型)和高巨孔型(超MR型)树脂
离子交换运行操作步骤
交换—反洗—再生—清洗
吸附法
原理:当气体或液体与固体接触时,在固体表面上某些成分被富集的过程称为吸附
作用力划分吸附机理
物理吸附:由范德华力引起的分子之间的相互作用力引起的吸附
化学吸附:吸附质与吸附剂表面的原子反应生成络合物,需要一定的活化能
影响吸附的因素
1、溶质(吸附质)的性质:溶质和溶剂间的作用力(溶质在水中溶解度);溶质分子的大小;(相对分子质量增加,吸附量增加);电离和极性
2、吸附质的性质:吸附量随吸附剂表面积(吸附剂孔径、颗粒度都影响比表面积大小)增大而增加。
3、溶液的性质:pH(低时去除率好);温度;共存物质(金属离子、悬浮物)
4、工艺运行方式:接触时间、混合程度
吸附剂要求
较大比表面积;较高吸附容量;良好的吸附选择性、稳定性、耐磨性、耐腐蚀性;较好的机械强度;价廉易得
常用工业吸附剂:活性白土、漂白土、硅藻土等天然矿物质;活性炭(粉末、纤维、颗粒);硅胶;活性氧化铝;沸石分子筛;吸附树脂;腐植酸类吸附剂
吸附操作
1、流体与固体吸附剂充分接触,流体中吸附质被吸附在吸附剂上
2、将已吸附吸附质的吸附剂与流体分离
3、进行吸附剂的再生或更换新的吸附剂(加热再生、化学再生)