第四章 废(污)水化学处理过程综述
废水的化学及物理化学处理
4.常用设备
开流式膨胀中和滤池
滚筒式中和滤池。
（三）利用碱性废水和废渣的中和法 在同时存在酸性废水和碱性废水的情况下， 可以以废治废，互相中和。 （四）利用天然水体及土壤中碱度的中和法 天然水体及土壤中的重碳酸盐可用来中和酸 性废水，但必须持慎重态度，对其长远影响 进行观察。
三、碱性废水的中和处理 处理方法： 1.投酸中和法； 2.利用酸性废水及废气中和法。 采用烟道气中和碱性废水，一般在喷淋塔等 装置中进行，使废水处理与消烟除尘、气体 的净化结合起来。
二、胶体的稳定性 胶粒在水中的相互作用受以下三方面的影响： ①带相同电荷的胶粒产生静电斥力，而且电 动电位愈高，胶粒间的静电斥力愈大； ②受水分子热运动的撞击，使微粒在水中作 不规则的运动，即“布朗运动”； ③胶粒之间还存在着相互引力——范德华引 力。当间距较大时，此引力略去不计。
三、混凝原理 1.压缩双电层理论 2. 电性中和作用 3. 吸附架桥作用 4. 网捕作用 注：在废水实际处理中，上述各种机理往往 同时或交叉发挥作用，只是依条件的不同而 以其中的某一种起主导作用而已。
二、电解浮上和电解凝聚
（一）电解浮上法 废水电解时，由于水的电解及有机物的电 解氧化，在电极上会有气体（如H2、O2、 CO2、Cl2等）析出。借助于电极上析出的微 小气泡而浮上分离疏水性杂质微粒的处理技 术。
（二）电解凝聚法 电解凝聚（也称电混凝）是以铝、铁等金属 为阳极，在直电流的作用下，阳极被溶蚀， 产生Al3+、Fe2+等离子，再经一系列水解、聚 合及亚铁的氧化过程，发展成为各种羟基络 和物，多核羟基络和物以至氢氧化物，使废 水中的胶态杂质，悬浮杂质凝聚沉淀而分离。
三、还原法
（一） 硫酸亚铁—石灰法除铬 向含六价铬废水中加入硫酸亚铁还原剂后，六价 铬被还原为三价铬，再加入石灰，即形成氢氧化铬 沉淀，与废水分离。 （二）还原除汞 工业含汞废水的处理，一般采用的还原剂是比汞 活泼的金属(铁、锌等边角 废料)或醛类等。 碎屑中汞的回收，则采用隔绝空气加热，产生的 汞蒸气，经冷却后即可回收。 注：废水中的有机汞通常先用氧化剂（如氯）将 其破坏，使之转化为无机汞后，再用金属置换。
04-废水的化学处理和物化处理
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吸附剂在达到饱和吸附后，必须迚行脱附再生，才能重复使用。 脱附是吸附癿逆过程，即在吸附剂结极丌収生变化戒变化枀小 癿情况下，用某种方法将吸附剂从吸附剂孔隙中除去，恢复吸 附剂癿吸附功能。 目前吸附剂癿再生方法主要有加热再生、药剂再生、化学氧化
再生、湿式氧化再生、生物再生等。
在选择再生方法时，主要考虑三方面癿因素：①吸附质癿物理 性质；②吸附机理；③吸附质癿回收使用价值。
为了强化阳枀癿氧化作用减少电解槽癿内阻往往在废水电解槽中常加一些食盐迚行所谓癿电氯化食盐投加后在阳枀可生成氯和次氯酸根对水中癿无机和有机物也有较强癿氧化作31电枀还原主要用亍处理阳离子污染物如cr目前在生产应用中都是以铁板为电枀由亍铁板溶解金属离子在阳枀还原沉积而回收除去
4 废水的化学及物理化学处理
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(3)臭氧氧化法 臭氧O3是氧癿同素异极体，在常温常压下是一种具有鱼腥味
癿淡紫色气体。沸点-112.5°C；密度2.144kg/m3是氧癿1.5倍。
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1)
不稳定性 臭氧丌稳定，在常温下容易自行分解成为氧气幵释放出热量。
MnO2、PbO2、Pt、C等催化剂癿存在戒经紫外辐射都会促使
臭氧分解。臭氧在空气中癿分解速度不臭氧浓度和温度有关。
电解凝聚法和电解浮上法；
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31
电解氧化还原法 电解氧化是指废水中污染物在电枀槽癿阳枀失去电子被氧 化外，水中癿Cl-、OH-等也可在阳枀放电，生成Cl2、H2O而间 接地氧化破坏污染物。
为了强化阳枀癿氧化作用，减少电解槽癿内阻，往往在废水电解
槽中常加一些食盐，迚行所谓癿电氯化，食盐投加后在阳枀可 生成氯和次氯酸根，对水中癿无机和有机物也有较强癿氧化作
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⑤水力条件癿影响 混凝癿过程是混凝剂不胶粒収生反应幵逐步凝聚在一起癿过程， 水流紊动过亍缓慢，则混凝剂不胶粒反应速率太小，紊动过亍
化学废液处理流程
化学废液处理流程首先，废液的收集是化学废液处理的第一步。
生产过程中生成的废液需要被集中收集，避免流失和污染环境。
常见的废液收集方式包括使用专门的化学品储存容器，根据废液性质的不同选择适当的材料，如塑料桶、玻璃瓶等。
同时，需要对废液进行分类，按照不同的性质和污染程度进行标识和分装，以便后续处理。
接下来是废液的预处理阶段。
废液经过收集后，一般含有各种有机物、无机盐、重金属和酸碱等成分，需要进行预处理以去除或减少有害物质的含量。
预处理的方法有很多，具体的方法选择取决于废液的性质。
常见的预处理方法包括沉淀、过滤、中和、氧化还原等。
例如，可以使用化学沉淀剂将悬浮物、重金属等固体物质沉淀下来，然后通过过滤将悬浮物分离出来。
对于含酸废液，可以选择中和剂对其进行中和处理，使酸碱平衡。
预处理后的废液质量和性质得到一定程度的改善，为后续的主要处理创造条件。
主处理是废液处理的核心环节，目的是将有毒有害物质进行去除或转化，使废液得到彻底清洁，符合环保要求。
主处理的方法有很多，根据废液的性质可以选择物理方法、化学方法和生物方法等。
物理方法主要包括蒸馏、结晶、萃取和吸附等，通过物理过程将目标物质与废液分离。
化学方法主要是利用化学反应将有毒有害物质转化为无毒无害的物质。
生物方法则是利用生物体，如细菌、酵母等，通过新陈代谢将有机物降解为无毒化合物。
综合利用这些方法，可以根据废液的性质和需求选择合适的处理方法进行主要处理。
最后是废液的后处理阶段。
废液经过主要处理后，仍然可能含有一些微量的有害物质，以及一些处理过程中生成的副产物。
后处理的目的是对主要处理后的废液进行进一步的净化，使得处理后的废液达到排放标准。
后处理的方法一般包括膜分离、活性炭吸附、臭氧氧化等。
例如，可以使用膜分离技术，通过逆渗透等膜过滤方法去除废液中的微量有毒物质。
活性炭吸附则可以吸附废液中剩余的有机物质，以提高水质的纯净度。
可以看出，化学废液处理流程是一个多环节的过程，其中涉及到废液的收集、预处理、主处理和后处理等步骤。
废(污)水处理中的氧化技术总结
RCH2OH + ·OH ≒RCHOH·+ H2O（可逆） RCHOH ·+ H2O2 ≒ RCHO + ·OH + H2O 2RCHOH ·≒ RCHO + RCH2OH
• H2O2用于处理含硫化合物（特别是硫化物），酚类和 氰化物的工业废水。
三 高级氧化过程
（一）基本原理 1987年Glaze等提出了一种高级氧化过程
（Advanced Oxidation Process,AOP）的概 念，将其定义为水处理过程中以羟基自由基 为主要氧化剂的氧化过程。清华大学钱易等 提出的定义为利用复合氧化剂，或在光催化 的条件下，或通过非均相催化途径不断产生 氧化能力很强的HO·。
（二）高级氧化过程特点
• 1.氧化能力强 • 2.选择性小，反应速度快 • 3.氧化彻底，处理效率高 • 4.能有效减小THMs（三卤代甲烷类）
的生成
（三）高级氧化过程分类
(1) Fenton氧化过程 Fenton试剂是亚铁离子而过氧化氢的组合。 其原理如下：
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + ·OH + OHFe3+ + H2O2 → Fe2+ + OH-
• 概括地说，能够产生羟基自由基，并利用 其氧化分解污染物的工艺都可以纳入高级
氧化工艺范畴。
• 典型的均相AOP过程有UV/O3, O3/H2O2, UV/H2O2, H2O2/Fe2+(Fenton)等，在高pH 值情况下，单独臭氧的氧化也可以认为是 一种AOP过程。另外，某些光催化氧化过 程也可以被认为是AOP过程。
废水的化学处理
2.2中和剂 中和剂 酸性废水的中和剂： 酸性废水的中和剂： ① 苏打 NaCO3和苛性钠NaOH组成均匀，易于贮存，反应迅速， 易溶于水，但价格较高； ②石灰 Ca(OH)2 来源广泛，价格便宜。(但产生杂质多，浮渣多， 难处理，卫生条件差，一般用于水量较小的水厂) ③石灰石 CaCO3，白云石 CaMg(CO3) 2 也可表示为CaCO3＋ MgCO3。在产地价格便宜，可以作为一种中和材料，主要用于 滤床使用。 碱性污水的中和剂： 碱性污水的中和剂： 硫酸、盐酸、烟道气（烟道气中含有高达24%的CO2，有时 还含有少量SO2 及H2S，溶于水中形成H2CO3 和H2SO4 ，使 碱性污水被中和）
石灰石或白云石作中和剂时常呈粗粒状， 石灰石或白云石作中和剂时常呈粗粒状，可作 滤料，故用过滤法。 滤料，故用过滤法。
3.化学沉淀法用易溶的化学药剂 3.化学沉淀法用易溶的化学药剂 可称沉淀 用易溶的化学药剂(可称沉淀 剂)使溶液中某种离子以它的一种难溶的盐 使溶液中某种离子以它的一种难溶的盐 和氢氧化物形式从溶液中析出。 和氢氧化物形式从溶液中析出。
Hale Waihona Puke ①酸碱废水的互相中和法： 酸碱废水的互相中和法： 根据化学反应当量原理计算酸废水或碱废水的需要 量 ②药剂中和法 用碱性、酸性物质为中和剂处理，常 采用石灰处理酸性污水，石灰还是混凝剂，可凝聚水 中的杂质，对于含杂质多的酸性污水有利。当污水中 含有重金属离子时，加入石灰，碱性增大使水中重金 属离子积大于溶度积产生沉淀 ③过滤中和法 利用石灰石、白云石、大理石等难溶 物质做滤料，让酸性废水从中通过，获得中和。一般 采用使污水流经具有中和能力的滤池，滤池中加石灰 石、白云石、大理石等
第四章 污水的物理化学处理
（1）物理吸附的特点
• 吸附剂和吸附质之间通过分子间力作用所发生 的吸附为物理吸附。
• 没有选择性。
• 吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上， 而是多少能在界面范围内自由移动。
• 物理吸附主要发生在低温状态下，放热较小。 • 可以是单分子层或多分子层吸附。 • 解吸容易。
• 影响物理吸附的主要因素是吸附剂的表面积和 细孔分布。
质量的吸附剂在单位时间内所吸附的吸 附质的数量。
吸附速度取决于吸附剂和吸附质的性质， 实际废水处理中，由于废水中的成分复 杂，吸附速度由试验来确定。
吸附速度决定了废水和吸附剂的接触时
间(contact time)。吸附速度越快，接触
时间越短，所需的吸附设备的容积也就
越小。
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吸附的操作及设备
• 这种方法的优点是简单易行，但缺 点较多，其中主要的是空气扩散装 置的微孔易于堵塞，气泡较大，浮 选效率不高等，因此这种方法近年 已少用。
（4）叶轮浮选
• 在浮选池底部设有旋转叶轮，在叶轮的上部装 着带有导向叶片的固定盖板，盖板上有孔洞。
• 当电动带动动叶轮高速旋转时，在盖板下形成 负压，从空气管吸入空气，废水由上的小孔进 入，在叶轮的搅动下，空气被粉碎成细小的气 泡，并与水充分混合成为水气混合体，甩出导 向叶片之外，在池体内平稳地垂直上升，进行 浮选。L
• 如一次吸附后出水水质达不到要求时，往 往采用多次静态吸附操作。由于多次吸附 操作麻烦，在废水处理中应用较少。
• 动态吸附操作是废水在流动条件下进行的 吸附操作。
• 动态吸附操作是连续的过程。一般是废水 连续通过一定厚度的活性炭床层，使废水 中的污染物吸附在活性炭中。
• 从处理设备的类型上分，又可以分成固定 床(fixed bed)方式、移动床方式(moving bed)和流化床(expanded bed)方式。返回目录
第四章 污泥处理
第四章污泥处理第四章污泥处理第一节污泥的一般特性在城市污水和工业废水处理过程中产生的沉淀物质，包括污水中所含固体物质、悬浮物质、胶体物质以及从水中分离出来的沉渣，统称为污泥。
正是这些污泥的不断产生，才促使污染物与污水分离，完成污水的净化。
但污泥本身必须及时有效地处理和处置，确保做到“四化”——“减量化”、“稳定化”、“无害化”、“资源化”，才能保证污水处理厂的正常运行和处理效果，保护环境。
污水处理过程中污泥的处理工艺包括污泥的浓缩、消化、脱水、干化及焚烧等一次处理和填埋、土地利用等最终处理。
一、污泥种类1、初沉污泥初沉污泥是指污水级处理系统中初次沉淀池沉淀下来并排除的污泥。
初沉污泥正常情况下多为棕褐色略带灰色，当发生腐败时，则为灰色或黑色。
一般情况下，初沉污泥有难闻的臭味，且随着工业废水比例的增大，臭味会有所降低但工业废水带来气味会增加。
一般初沉污泥的PH值在5.5~7.5之间，含固量在2~4%之间，有机分在55~70%之间。
2、腐殖污泥腐殖污泥是指生物滤池、生物转盘等生物膜法后的二次沉淀池沉淀下来的污泥。
3、活性污泥活性污泥是指污水采用传统活性污泥法处理后在二次沉淀池沉淀下来的污泥，其中扣除回流至曝气池部分后的剩余部分称为剩余活性污泥。
一般活性污泥含固量在0.5~0.8%之间，有机分在70~85%之间，PH值在6.5~7.5之间。
4、化学污泥化学污泥是指化学法一级处理产生的污泥和污水深度处理采用混凝沉淀工艺时产生的污泥，其性质取决于采用的混凝剂种类。
当采用铁盐混凝剂时，可能略显暗红色。
化学污泥气味较小，且极易浓缩或脱水。
由于其中有机分含量不高，所以一般不需要消化处理。
二、污泥的性能指标1、含水量与含水率污泥中的水可分为间隙水、毛细结合水、表面粘附水和内部水等四类：①间隙水是指被大小污泥颗粒包围的水分，约占污泥中水分的70%，它不与污泥直接结合，因而容易与污泥分离，此类水分通过重力浓缩即可显著减少。
废水的化学处理方法
废水的化学处理方法---- 氧化还原法学习内容☐ 1 概述☐ 2 药剂氧化法☐ 3 药剂还原法☐ 4 电化学方法1 概述1.1定义☐通过药剂与污染物的氧化还原反应，把废水中有毒害的污染物转化为无毒或微毒物质的处理方法称为氧化还原法。
1.2.去除对象氧化法:☐有机污染物(如色、嗅、味、COD);☐还原性无机离子(如CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等)还原法:☐重金属离子(如汞、镉、铜、银、金、六价铬、镍等)☐有机物（氧化法难以氧化的）1.3.常用药剂☐最常采用的氧化剂: 空气、臭氧、氯气、次氯酸钠及漂白粉；☐常用的还原剂: 硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠、水合脏及铁屑等。
☐在电解氧化还原法中，电解槽的阳极可作为氧化剂，阴极可作为还原剂。
1.4.常用设备☐投药氧化还原法--反应池，若有沉淀物生成，尚需进行因液分离及泥渣处理。
☐电解氧化还原法—电解槽.1.5 反应程度的控制1.反应程度表述----用电极电势来衡量其氧化性(或还原性)的强弱，估计反应进行的程度。
氧化剂和还原剂的电极电势差越大，反应进行得越完全。
☐电极电势用奈斯特公式表示：☐式中：E-电极电势;E0—标准电极电势;R—摩尔气体常数;T—热力学温度;n—转移的电子数;F—法拉第常数;简单无机物的化学氧化还原过程实质是电子转移。
失去电子的元素被氧化，是还原剂；得到电子的元素被还原，是氧化剂。
在一个化学反应中，氧化和还原是同时发生的，某一元素失去电子，必定有另一元素得到电子。
氧化剂的氧化能力和还原剂的还原能力是相对的，其强度可以用相应的氧化还原电位的数值来比较。
许多种物质的标准电极电位值可以在化学书中查到。
值愈大，物质的氧化性愈强，值愈小，其还原性愈强。
有机物的氧化还原过程由于涉及共价键，电子的移动情形很复杂。
许多反应并不发生电子的直接转移。
只是原子周围的电子云密度发生变化。
目前还没有建立电子云密度变化与氧化还原反应的方向和程度之间的定量关系。
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第四章废（污）水化学处理过程
思考题：
1.化学处理过程能否单独用于废水处理？
2.废水的中和方过程有哪几种？简述其应用场合？
3.在采用药剂中和过程对酸碱废水进行中和处理时，药剂的选择应考虑哪些因素？
4.对化学沉淀过程处理的效果主要受哪些因素的影响？
5.试从铝盐混凝剂的作用过程，简述混凝机理？
6.什么叫同向凝聚和异向凝聚？
7.在采用无机混凝剂处理废水时，搅拌速度需要如何控制？为什么？
8.影响混凝过程的主要因素有哪些？
9.目前自来水厂在给水处理中常用硫酸铝作混凝剂，为什么？
10.化学氧化过程一般适用于何种废水的处理？
11.影响氧化还原速度的因素主要有哪些？
12.什么叫折点加氯？
13.用二氧化氯作为消毒剂消毒时，其主要优点是什么？
14.高级氧化过程处理废水的特点和适用范围是什么？
15.电化学氧化过程处理废水的原理是什么？
习题：
1.某化工厂排出含硫酸废水800m3/d，硫酸浓度7g/L，厂里有软水站用石灰乳软化河水，Ca(OH)2+Ca(HCO3)2→2CaCO3↓+H2O，每天生产量为2000m3，河水的硬度为80 mg /L，试问：（1）用软水生产所产生的废渣中和后，是否需补加药剂处理？（2）若补加石灰中和（含CaO70%，有效CaCO315%，惰性CaCO3及其它杂质15%），每天需要量为多少？
2.在实验室用烧杯做混凝沉淀试验，用明矾﹝Al2(SO4)3·14H2O﹞溶液和一种高分子电解质溶液作混凝剂，各烧杯盛水样2L，由实验结果得到最佳投药量为：含Al3+5g/L的明矾溶液10ml；含高分子电解质2g/L的溶液1ml。
试计算：当废水处理流量为25×104m3/d时，每天需用多少吨明矾和高分子电解质。
3.水处理厂采用块状硫酸铁作混凝剂，剂量为130mg/L，已知块状硫酸铁中含铁18.5%（重量比），（1）试计算反应消耗的碱度（碱度以mg/LCaCO3计）；（2）若原水中碱度只有30mg/L，投加硫酸铁后，还需补加石灰（生石灰中含CaO的重量为85%），试计算其投加量。
水厂处理水量为104m3/d。
4.现有一含硫化物废水，其中pH=2，硫化物浓度为3750mg/L，现用氯水进行氧化处理，氯水中含活性氯的浓度为1%，如果硫化物全部被氧化，则处理1吨含硫化物的废水需投加多少吨氯水？
5.用氯来氧化经物理化学处理后出水的氨，可根据化学计量式
2NH3+4HOC l → N2O+4HCl+3H2O2
出水的水质标准要求连续不断地除去90%的氨，现在假定投氯量足以使反应的速度与氨成一次方比，求定为满足上述处理要求的一只氧化池，一只PFR氧化沟和三只串联的CMR氧化池的相对尺寸。