化工废水的物化处理方法(下)

盐城师范学院2020/2/81主讲：董庆华高级工程师电话：[phone]邮箱：[e-mail]化工废水物化处理方法盐城师范学院第二讲2020/2/82化工废水的物化处理方法（下）盐城师范学院2020/2/83二、离心分离法1、水旋分离设备——水力旋流器水力旋流器是用于分离去除污水中较重的粗颗粒泥砂等物质的设备。分压力式和重力式两种，常采用圆形柱体构筑物或金属管制作。水靠压力或重力由构筑物（或金属管）上部沿切线进入，在离心力作用下，粗重颗粒物质被抛向器壁并旋转向下和形成的浓液一起排出。较小的颗粒物质旋转到一定程度后随二次上旋涡流排出。盐城师范学院2020/2/84盐城师范学院2020/2/852、器旋分离设备——离心机离心机就是利用离心力使得需要分离的不同物料得到加速分离的机器。其主要分为过滤式离心机和沉降式离心机两大类。过滤式离心机的主要原理是通过高速运转的离心转鼓产生的离心力（配合适当的滤材），将固液混合液中的液相加速甩出转鼓，而将固相留在转鼓内，达到分离固体和液体的效果，或者俗称脱水的效果。沉降式离心机的主要原理是通过转子高速旋转产生的强大的离心力，加快混合液中不同比重成分（固相或液相）的沉降速度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。盐城师范学院2020/2/86三、过滤法1.定义格栅由一组平行的金属栅条制成，栅条间形成隙缝。2.分类按形状：平面、曲面格栅按栅条间隙：粗（40-100mm)、中(10-40mm)、细(3-10mm)按清渣方式：人工清渣：水量不大，截留污染物少；倾角45°～60°机械清渣：水量较大，截留大量污染物；倾角60°～70°（一）格栅盐城师范学院2020/2/87人工清渣格栅带溢流旁通道的人工清渣格栅盐城师范学院2020/2/88机械清除格栅履带式、钢丝绳牵引式和圆周回转式（扇形栅）等。盐城师范学院2020/2/89（二）筛网当需要去除水中纤维、纸浆、藻类等稍小的杂物时，可选用不同孔径的筛网。孔径小于10mm的筛网主要用于工业废水的预处理，它可将尺寸大于3mm的漂浮物截留在网上。孔径小于0.1mm的细筛网则用于处理后出水的最终处理或作为重复利用水的处理。筛网装置有转鼓式、旋转式、转盘式和振动筛等。在大型地面水处理厂的取水口处常装有旋转式筛网，它是由绕在上、下两个旋转轴上的连续金属丝网组成的。网丝直径常为2mm，网丝间净距一般为4～10mm。旋转筛网由电机带动，线速度4m／min。可自动连续进行高压水清洗。盐城师范学院2020/2/810振动筛网盐城师范学院2020/2/811盐城师范学院2020/2/812盐城师范学院2020/2/813盐城师范学院2020/2/814（三）微滤机微滤机是一种转鼓式筛网过滤装置。被处理的废水沿轴向进入鼓内，以径向辐射状经筛网流出，水中杂质（细小的悬浮物、纤维、纸浆等）即被截留于鼓筒上滤网内面。当截留在滤网上的杂质被转鼓带到上部时，被压力冲洗水反冲到排渣槽内流出。运行时，转鼓2/5的直径部分露出水面，转数为1-4r/min，滤网过滤速度可采用30-120m/h，冲洗水压力0.5-1.5kg/cm2，冲洗水量为生产水量的0.5-1.0%，用于水库水处理时，除藻效率达40-70%，除浮游生物效率达97-100%。微滤机占地面积小，生产能力大（250-36000m3/d），操作管理方便，已成功地应用于给水及废水处理。盐城师范学院2020/2/815微滤机结构示意图转鼓池水槽出水集渣斗排渣冲洗设备盐城师范学院2020/2/816（四）颗粒介质过滤颗粒介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下。颗粒介质过滤器广泛用于水处理的工艺中，颗粒介质过滤器主要由以下部分构成：配套管线和阀门。其中过滤器体又包括:①筒体;②反洗气管;③布水组件;④支撑组件;⑤滤料;⑥排气阀(外置)等。盐城师范学院2020/2/817盐城师范学院2020/2/818（五）电渗析(electrodialysis,ED)1、原理和工作过程用特制的半透膜将浓度不同的溶液隔开，溶质即从浓度高的一侧透过膜而扩散到浓度低的一侧，这种现象称为渗析作用，也称扩散渗析、浓差渗析。电渗析的原理是在直流电场的作用下，依靠对水中离子有选择透过性的离子交换膜，使离子从一种溶液透过离子交换膜进入另一种溶液，以达到分离、提纯、浓缩、回收的目的。盐城师范学院2020/2/819电渗析过程示意图－＋浓水阳膜,只允许阳离子通过阴膜,只允许阴离子通过电极淡水出水时阳离子阴离子进水时进水浓水室淡水室盐城师范学院2020/2/820电渗析器的组装示意图盐城师范学院2020/2/821盐城师范学院2020/2/822（六）反渗透(reverseosmosis,RO)开始时两边液面相同由于浓度差存在，半透膜又不允许溶质通过，所以水透过膜，使浓水一边液面升高，产生渗透压在浓水边加压，当压力超过渗透压时，则水透过半透膜，即反渗透，实现净化过程。半透膜盐城师范学院2020/2/823反渗透膜的分类按成膜材料可分为有机高分子膜和无机高聚物膜；按膜的形状可分为平板式、管式、螺旋式、空心纤维式膜；按膜结构可分为多孔性和致密性膜，或对称性(均匀性)和不对称性(各向异性)结构膜；按应用对象可分为海水淡化用的海水膜、咸水淡化用的咸水膜及用于废水处理、分离提纯等的膜。盐城师范学院2020/2/824盐城师范学院2020/2/825盐城师范学院2020/2/826（七）超过滤（ultrafiltration,UF）超过滤简称超滤，它同反渗透一样，都是利用膜来分离废水中溶解的物质。一种以压力差为推动力，按粒径选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。超过滤将液体混合物分成滤液和浓缩液两部分。盐城师范学院2020/2/827超滤的机理是指由膜表面机械筛分、膜孔阻滞和膜表面及膜孔吸附的综合效应，以筛滤为主。以压力差为推动力的膜过滤可区分为超滤膜(UF)过滤、微孔膜(MF)过滤和反渗透膜(RO)过滤三类。它们的区分是根据膜层所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的额定孔径范围作为区分标准时，则微孔膜的额定孔径范围为0.02～10μm;超滤膜为0.001～0.02μm;反渗透膜为0.0001～0.001μm。盐城师范学院2020/2/828两种方法的共同点在于：两种过程的动力同是溶液的压力，在溶液的压力下，溶剂的分子通过薄膜，而溶解的物质被阻滞在膜表面上。两者区别在于：（1）膜不同：超过滤所用的膜(超滤膜)较疏松，透水量大，除盐率低，一般用超过滤分离高分子和低分子有机物以及无机离子等，能够分离的溶质分子至少要比溶剂的分子大10倍，在这种系统中渗透压已经不起作用了。反渗透所用的膜(反渗透膜)致密，透水量低，除盐率高，具有选择透过能力，用以分离分子大小大致相同的溶剂和溶质。盐城师范学院2020/2/829（2）机理不同：超过滤的去除机理主要是筛滤作用。在反渗透膜上分离过程伴随有半透膜、溶解物质和溶剂之间复杂的物理化学作用。（3）工作压力不同：超过滤的工作压力低(0.07～0.7MPa)。反渗透所需的工作压力高(＞2.8MPa)。超滤装置与反渗透装置类似，超滤膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纤维膜等形式，目前我国试验研究及生产中普遍用管式装置。工业使用的超滤膜一般为非对称膜。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等。盐城师范学院2020/2/830四、中和法对于含酸、碱浓度在4%以下时，如不能进行经济有效的回收、利用，则应经过中和，将废水的pH调整到呈中性状态，才能排放；对于含酸、碱浓度高的废水，必须考虑回收及综合利用。H++OH-=H2O盐城师范学院2020/2/831（一）中和酸性或碱性废水的方法1、酸性废水的处理方法①通过石灰石滤床②与石灰乳混合③投加烧碱或纯碱溶液④与碱性废水混合⑤向废水中投加碱性废渣，如电石渣、碳酸钙、碱渣等盐城师范学院2020/2/832①向碱性废水中鼓入烟道气②向碱性废水中压入二氧化碳③向碱性废水中投入酸或酸性废水等2、碱性废水处理方法盐城师范学院2020/2/833（1）酸性废水与碱性废水混合设置中和池，停留时间15min左右，调节pH5～8。（2）过滤中和利用石灰石、大理石、白云石等作滤料，使酸性废水通过滤料得到中和。普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池（二）酸性废水中和处理的方式和设备盐城师范学院2020/2/834（3）投药中和将碱性药剂如石灰、石灰石、电石渣、苏打等，投入到酸性废水中，经过充分中和反应，使废水成为中性。①干投法利用电磁振荡原理的石灰振荡设备、中和池②湿投法加药箱、中和池盐城师范学院2020/2/835（三）碱性废水中和处理的方式和设备1、利用废酸性物质中和法将废酸性物质如酸性废水、烟道气等，投入到碱性废水中，经过充分中和反应，使废水成为中性。中和池、吸收塔。2、药剂中和法常用药剂有硫酸、盐酸、压缩二氧化碳等。加药箱、中和池、吸收塔。盐城师范学院2020/2/836五、氧化还原法通过化学药剂与废水中的污染物进行氧化还原反应，从而将废水中的有毒有害污染物转化为无毒或者低毒物质的方法称为氧化还原法。根据有毒有害物质在氧化还原反应中被氧化或还原的不同，废水中的氧化还原法又可分为药剂氧化法和药剂还原法两大类。盐城师范学院2020/2/837常用的氧化剂有：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氮酸钠、三氯化铁等。常用的还原剂有：硫酸亚铁、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫等。盐城师范学院2020/2/838盐城师范学院2020/2/839盐城师范学院2020/2/8401、空气氧化法空气氧化法是利用空气中的氧气氧化废水中有机物和还原性物质的一种处理方法。由于空气的氧化性较弱，空气氧化法主要用于含还原性较强物质的废水处理。目前，在石油化工行业的废水处理中，常采用空气氧化法处理低含硫（硫化物＜800～1000mg/L）废水。盐城师范学院2020/2/8412、氯氧化法在氯氧化法中，使用的氯系氧化剂包括氯气、氯的含氧酸及其钠盐、钙盐和二氧化氯。除了用于消毒外，氯氧化法还可用于氧化废水中的某些有机物和还原性物质，如氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类，以及用于废水的脱色、除臭等。例如氧化氰化物。在pH值大于8.5的碱性条件下用氯气进行氧化，可将氰化物氧化成无毒物质。盐城师范学院2020/2/8423、臭氧氧化法用臭氧作氧化剂对废水进行净化和消毒处理的方法。臭氧的氧化性在天然元素中仅次于氟，可分解一般氧化剂难于破坏的有机物，并且不产生二次污染。因此广泛地用于消毒、除臭、脱色以及除酚、氰、铁、锰等。臭氧氧化处理系统中的主要设备是臭氧发生器和臭氧接触反应器。用途：①水的消毒；②去除水中酚、氰等污染物质；③水的脱色；④除去水中铁、锰等金属离子；⑤除异味和臭味。盐城师范学院2020/2/8434、Fenton氧化法H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生·OH,其氧化电位达到2.8V，它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。同时，Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀,去除大量有机物。Fenton试剂在水处理中具有氧化和混凝两种作用。影响因素：①pH值；②试剂配比；③反应温度；④投加方式；⑤动力学因素。盐城师范学院Fenton氧化法的适用对象芳烃类、杂环类、卤代物、苯磺酸、硝基苯、偶氮苯、酚等对各种物质的氧化脱色、脱碳。TOC去除率约为色度去除率的0.44倍。Fenton氧化法对有机物去除效果有显著差异，分子结构对称性强、水溶性较差的物质如偶氮苯、蒽醌等降解效果相对较差，而苯酚、苯胺等水溶性较好的物质降解效果相对较好，表明水溶性是影响其降解效率的重要因素。2020/