工业废水的化学处理方法

辽宁石油化工大学石油天然气工程学院内容提要1第一节中和第二节化学沉淀3第三节药剂氧化还原第四节臭氧氧化45第五节电解2第三章工业废水的化学处理辽宁石油化工大学石油天然气工程学院一、概述二、酸碱废水互相中和法三、药剂中和法四、过滤中和法第三章工业废水的化学处理1第一节中和辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和一、概述1、酸碱废水的来源与处置●酸性废水：化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂几金属酸洗车间等；●碱性废水：印染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂等；●当酸或碱废水的浓度很高时，如在3%-5%以上时，应考虑回用和综合利用的可能性；当浓度不高，如小于3%时，才考虑中和处理。辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和一、概述2、中和法的适用情况●在废水排入水体之前，因为水生生物对pH值的变化极其敏感，当大量废水排入后使水体的pH值变得偏酸或偏碱时，会产生不良影响；●在废水排入城市排水管道之前，由于酸、碱对排水管道产生腐蚀作用，一般城市排水管道对排入工业废水的pH值都有明确的规定；●在废水需要进行化学或生物处理之前，对于化学处理（如混凝、除磷等），要求废水pH值升高或降低到某一需要的最佳值。对于生物处理，废水的pH值通常应维持在6.5—8.5范围内，以保证处理构筑物内的微生物维持最佳活性。辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和一、概述3、中和药剂●酸性废水中和处理采用的中和药剂：石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等；●碱性废水中和处理采用的中和药剂：盐酸和硫酸等；●中和剂的单位消耗量见表1及表2.辽宁石油化工大学石油天然气工程学院表1碱性中和剂的单位消耗量酸类名称中和1g所需碱性物质的量/gCaOCa(OH)2CaCO3MgCO3CaCO3-MgCO3硫酸H2SO40.5710.7551.020.860.94盐酸HCl0.771.011.371.151.29硝酸HNO30.4450.590.7950.6680.732醋酸HCH3COOH0.4660.6160.830.695-碱类名称中和1g碱所需酸性物质的量/gH2SO4HClHNO3100%98%100%98%100%98%NaOH1.221.240.912.531.372.42KOH0.880.900.651.801.131.74Ca（OH）20.321.340.992.741.702.62NH32.882.932.125.903.715.70表2酸性中和剂的单位消耗量辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和一、概述4、中和方法●废水的中和方法有酸性废水与碱性废水相互中和、药剂中和和过滤中和3种方法；●中和方法的选择应考虑：‧含酸或含碱废水所含酸类或碱类的性质、浓度、水量及其变化规律；‧首先应寻找能就地取材的酸性或碱性废料，并尽可能加以利用；‧本地区中和药剂和滤料（如石灰石、白云石等）的供应情况；‧接纳废水水体性质、城市下水道能容纳废水的条件，后续处理（如生物处理）对pH值的要求等。辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和二、酸碱废水互相中和法1、要求：●是将酸性废水和碱性废水共同引入中和池中，并在池内进行混合搅拌。中和结果，应该使废水呈中性或弱碱性。●根据质量守恒原理计算酸、碱废水的混合比例或流量，并且使实际需要量略大于计算量。●当酸、碱废水的流量和浓度经常变化，而且波动很大时，应该设调节池加以调节，中和反应则在中和池进行，其容积应按1.5—2.0h的废水量考虑。辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和二、酸碱废水互相中和法2、废水需要量计算：中和时酸性废水和碱性废水的酸和碱的当量数应相等，即按当量定律来计算：Q1C1=Q2C2式中Q1，Q2-酸性、碱性废水流量，L/h；C1，C2-酸性、碱性废水的当量浓度，克当量/h。●在中和过程中，酸碱双方的当量恰好相等时称为中和反应的等当点；●强酸强碱互相中和时，由于生成的强酸强碱盐不发生水解，因此等当点即中性点，溶液的PH值等于7.0；●若中和一方为弱酸或弱碱时，由于中和过程所生成的盐的水解，尽管达到等当点，但溶液并非中性，PH值大小取决于所生成盐的水解度。辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和例12-1(1)百分比浓度―――当量浓度百分比浓度为重量之比，故１Ｌ的1.4%ＮaOH中占1.4%*1000=14g的NaOH，当量浓度为14/40.01=0.3499geq/L(2)克当量流量Ｑ＝8m3/h=8000L/h=8000*0.3499=2799.20geq/hHCl-NaOH=2808.49-2799.20=9.29geq/h(3)混合后废水的当量浓度9.29/(8+16.3)=0.38geq/m3=0.38*10-3geq/L(4)混合后废水的pH值ＨＣl全部电离，且当量浓度＝摩尔浓度，故[H+]=0.38*10-3mol/L，pH=-lg[H+]=3.42(5)中和池有效容积反应时间取2hW=(8+16.3)*2=48.6m3辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和二、酸碱废水互相中和法3、中和设备：●当水质水量变化较小或后续处理对PH要求较宽时，可在集水井（或管道、混合槽）内进行连续混合反应；●当水质水量变化不大或后续对PH要求较高时，可设连续流中和池。中和时间视水质水量变化情况确定，一般采用1-2h；●当水质水量变化较大，且水量较小时，连续流无法保证出水PH要求，或出水中还含有其他杂质或重金属离子时，多采用间歇式中和池。池有效容积可按污水排放周期（如一班或一昼夜）中的废水量来计算。辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和三、药剂中和法1、酸性废水的药剂中和处理●中和剂及其用量中和剂：常用石灰.石灰乳有凝聚作用,适用处理杂质多高浓度的酸性废水.可选用工业废渣.用量：书中表12-2：中和酸所需碱、盐量，同时要考虑纯度和不均匀性问题辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和三、药剂中和法●中和反应石灰可以中和不同浓度的酸性废水，在用石灰乳时，中和反应方程式如下：废水中含有其他金属盐类，如铁、铅、锌、铜等也消耗石灰乳的用量，反应如下：辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和三、药剂中和法●药剂中和处理工艺流程●主要装置Ⅰ投药装置Ⅱ混合反应装置Ⅲ沉淀池Ⅳ沉渣脱水装置出水辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和三、药剂中和法Ⅰ投药装置采用石灰做中和剂时，s可以采用干投或湿投，一般采用湿投，见右图。石灰经消解后，形成石灰乳排至溶液槽。消解采用人工和机械法。采用机械搅拌、空气搅拌、水泵搅拌。石灰乳投配装置辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和三、药剂中和法Ⅱ混合反应装置混合时间：用石灰和酸性废水时，采用2-5min。其它采用5-10min，如下图,四室隔板反应池，采用压缩空气搅拌。四室隔板反应池Ⅲ沉淀池采用竖流式(沉渣量少时)或平流式(排泥困难时)。沉渣用污泥泵排出。Ⅳ沉渣脱水装置采用机械脱水或干化场脱水辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和三、药剂中和法2、碱性废水的药剂中和处理●中和剂硫酸、盐酸、硝酸、烟道气●中和反应以含氢氧化钠和氢氧化铵碱性废水为例，中和剂用工业硫酸，其化学反应如下：如果硫酸铵的浓度足够，可考虑回收利用。以含氢氧化钠碱性废水为例，用烟道气中和，烟道气中含CO2量可达24%。其化学反应如下：辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和四、过滤中和法●定义：酸性废水流过碱性滤料时与滤料进行中和反应的方法。●适用对象：用于酸性废水的中和处理。●滤料：石灰石、大理石、白云石。●类型：普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池、滚筒中和滤池。辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和1、普通中和滤池●适用范围对硫酸废水，因中和过程中生成的硫酸钙在水中溶解度很小，易在滤料表面形成覆盖层，阻碍滤料和酸的接触反应。硫酸极限浓度：用石灰石时为2g/L，白云石为5g/L硝酸和盐酸的极限浓度：20g/L四、过滤中和法辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和四、过滤中和法普通中和滤池●形式分为升流式和降流式。参数：滤料直径为30-50mm，过滤速度1-1.5m/h，接触时间不少于10min，滤床厚度为1-1.5m.。●中和滤池的计算自学辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和2、升流式膨胀中和滤池●废水从滤池的底部进入，从池顶流出，使滤料处于膨胀状态。●分类：恒滤速＋变滤速恒滤速升流式膨胀中和滤池采用大阻力或小阻力布水系统进水。大阻力布水系统底部装有栅状配管，干管与支管下部开有孔眼，下设卵石承托层，滤层高度一般为1.0m~1.2m，总高度一般为3~3.5m。为使滤料处于膨胀状态并互相摩擦，不结垢，避免堵塞，流速采用60~80m/h，膨胀率保持在50%左右。上清水区高度为0.5m。变滤速膨胀中和滤池下部横截面积小，上部大。上滤速下部为130~150m/h，上部为40~60m/h，使滤层全部都能膨胀，上部出水可少带料，克服了恒速膨胀滤池下部膨胀不起来，上部带出小颗粒滤料的缺点。●应用实例：自学四、过滤中和法辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第一节中和3、滚筒中和滤池●这种装置的优点是进水硫酸浓度可超过极限浓度值数倍，滤料不必破碎到很小粒径，但构造复杂，动力费用高，运行时设备噪音较大。四、过滤中和法辽宁石油化工大学石油天然气工程学院一、概述二、氢氧化物沉淀法三、硫化物沉淀法四、钡盐沉淀法第三章工业废水的化学处理2第二节化学沉淀辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第二节化学沉淀化学沉淀法是指向水中投加沉淀剂，使之与废水中污染物发生沉淀反应，形成难溶的固体，然后进行固液分离，从而除去废水中污染物的一种方法。一般用于处理含金属离子的工业废水。一、概述在一定温度下，难溶化合物AmBn的饱和溶液中，其沉淀-溶解平衡可表示为：令AmBn的溶解度为S(mol/l)，则：辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第二节化学沉淀根据溶度积可以判断沉淀的生成与溶解，判断水中离子是否能用化学沉淀法处理以及分离的程度：一、概述辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第二节化学沉淀1．原理水中金属离子很容易生成各种氢氧化物，它们的生成条件和存在状态与溶液PH有直接关系。如果水中的金属离子以Mn+表示，则其氢氧化物的溶解平衡为：二、氢氧化物沉淀法因为水在25℃的离子积：由此可见：●金属离子浓度相同时，溶度积越小，则开始析出氢氧化物沉淀的PH值越低；●同一金属离子，浓度越大，开始析出氢氧化物沉淀的PH值愈低。辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第二节化学沉淀2．氢氧化物沉淀法在废水处理中的应用二、氢氧化物沉淀法某矿山废水含铜83.4mg/L，总铁1260mg/L，二价铁10mg/L，PH为2.23，沉淀剂采用石灰乳，其工艺流程图如下所示。一级化学沉淀控制PH为3.47，使铁先沉淀，铁渣含铁32.84%，含铜0.148%；第二级化学沉淀控制PH在7.5-8.5范围，使铜沉淀，铜渣含铜3.06%，含铁1.38%。废水经二级化学沉淀后，出水可达到排放标准，铁渣和铜渣可回收利用。辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第二节化学沉淀三、硫化物沉淀法●含汞废水处理，由于生成的硫化汞颗粒很小，沉淀物分离困难，常投加适量的凝聚剂，进行共沉，这种方法叫硫化物共沉法。先加硫化钠，生成HgS和Hg沉淀后，再投加适量的FeSO4，形成FeS和Fe(OH)2沉淀●常用沉淀剂：硫化氢、硫化钠、硫化钾辽宁石油化工大学石油天然气工程学院第二节化学沉淀四、钡盐沉淀法●用于处理六价铬；●沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。●BaCO3+CrO42-＝BaCrO4+CO32------沉淀的转化●过量的钡可用石膏法去除。辽宁石油化工大学石油天然气工程学院一、药剂氧化法氯氧化法空气氧化法高锰酸钾氧化法二、药剂还原法原理亚硫酸盐硫酸亚铁水合肼第三章工业废水的化学处理3第三节药剂氧化还原●氧化：得电子――价位降低－―氧化剂（氧、臭氧、氯、漂白粉、三氯化铁）●还原：失电子――价位升高――还原剂（Fe2+、SO42-、铁、锌、SO2等）通过药剂与污染物的氧化还