《废水处理》PPT课件 85页

第12章工业废水的化学处理n12.1中和12.1.1概述1.酸碱废水的来源及共危害酸性工业废水和碱性工业废水的来源广泛，如化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂及金属酸洗车间等都排出酸性废水。有的废水含无机酸，有的含有机酸，有的则同时含有机酸和无机酸。含酸废水浓度差别很大，从小于1％到10％以上。n印染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂等排出碱性废水。其中有有机碱，也有无机碱。浓度可高达百分之几。废水中除含酸或碱外，还可能含有酸式盐、碱式盐，以及其他的无机和有机等物质柯如家，工业废水处理中的若干化学方法研究，科技咨询导报，2007，（13）：123n酸有腐蚀性，能够腐蚀钢管、混凝土、纺织品、烧灼皮肤；还能改变环境介质的pH值。碱所造成的危害程度较小。将酸和碱随意排放不仅会造成污染、腐蚀管道、毁坏农作物，危害渔业生产，破坏生物处理系统正常运行，而且也是极大的浪费。因此，对酸或碱废水首先应当考虑回收和综合利用。当必须排放时，需要进行无害化处理。n当酸或碱废水的浓度很高时，例如在3％—5％以上，应考虑回用和综合利用的可能性。如用其制造硫酸亚铁、硫酸铁、石膏、化肥，也可考虑供其他工厂使用等。当浓度不高(例如小于3％)，回收或综合利用经济意义不大时，才考虑中和处理。n用化学法去除废水中的酸或碱，使其pH值达到中性左右的过程称为中和。处理含酸废水以碱为中和剂，处理碱性废水以酸作中和剂。被处理的酸与碱主要是无机酸或无机碱。在工业废水处理中，中和处理常用于以下情况：(1)废水排入水体之前，因为水生生物对pH值的变化非常敏感，即使pH值与7略有偏离，也会产生不良影响。n(2)废水排入城市排水管道之前，因为形成酸或碱会对排水管道产生腐蚀作用，废水的pH值应符合排放标准。(3)化学处理或生物处理前，因为有的化学处理法(例如混凝)要求废水的pH值升高或降低到某一个最佳值。生物处理要求废水的pH值应在一定范围内。n2.中和方法酸性废水的中和方法可分为酸性废水与碱性废水互相中和、药剂中和及过滤中和3种方法。碱性废水的中和方法可分为碱性废水与酸件废水互相中和、药剂中和等。选择中和方法时应该考虑下列因素：(1)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。n(2)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。(3)本地区中和药剂和滤料(如石灰石、白云石等)的供应情况。(4)接纳废水水体性质、城市下水道能容纳废水条件，后续处理(如生物处理)对pH值的要求等。n3.中和剂酸性废水中和处理采用的中和剂有石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等。碱性废水中和处理则通常采用盐酸和硫酸。苏打(Na2CO3)和苛性钠(NaOH)具有组成均匀、易于贮存和投加、反应迅速、易溶于水而且溶解度较高的优点，但是由于价格较贵，通常很少采用。n石灰来源广泛，价格便宜，所以采用较广。但是它具有以下缺点：(1)石灰粉末极易飘扬，劳动卫生条件差；(2)装卸、搬运劳动量较大；(3)成分不纯，含杂质较多；(4)沉渣量较多，不易脱水；(5)制配石灰溶液和投加需要较多的机械设备等。石灰石、白云石(MgCO3·CaCO3)是石料，在产地使用是便宜的。除了劳动卫生条件比石灰较好外，其他情况和石灰相同。n12.1.2酸碱废水互相中和法1.酸性或碱性废水需要量n在中和时，酸碱双方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恒等于7.0。中和的一方若为弱酸或弱碱时，由于中和过程中所生成的盐的水解，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。n2.中和设备中和设备可根据酸碱废水排放规律及水质变化来确定。(1)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。n(3)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)中的废水量计算。中和池至少两座(格)交替使用。在间歇式中和池内完成混合反应、沉淀、排泥等工序。n12.1.3药剂中和法1.酸性废水的药剂中和处理(1)中和剂酸性废水中和剂有石灰、石灰石、大理石、白云石、碳酸钠、苛性钠、氧化镁等。常用者为石灰。投加石灰乳时，氢氧化钙对废水中杂质有凝聚作用，因此适用于处理杂质多浓度高的酸性废水。n在选择中和剂时，还应尽可能使用一些工业废渣:如化学软水站排出的废渣(白垩)，其主要成分为碳酸钙；有机化工厂或乙炔发生站排放的电石废渣，其主要成分为氢氧化钙；钢厂或电石厂筛下的废石灰；热电厂的炉灰渣或硼酸厂的硼泥。白垩是一种微细的碳酸钙的沉积物，主要是由单细胞浮游生物的遗骸（颗石）构成。电石化学名称为碳化钙，分子式为CaC2，外观为灰色、棕黄色、黑色或褐色块状固体，是有机合成化学工业的基本原料,电石的化学性质非常活泼。遇水激烈分解产生乙炔气和氢氧化钙，并放出大量的热。n(2)中和反应石灰可以中和不同浓度的酸性废水，在采用石灰乳时，中和反应方程式如下：nnn(3)中和剂用量中和酸性废水所需的药剂的理论比耗量可根据中和反比方程式来计算。n12.1.4过滤中和法过滤中和法仅用于酸性废水的中和处理；酸性废水流过碱性滤料时与滤料进行中和反应的方法称为过滤中和法。碱性滤料主要有石灰石、大理石、白云石等。中和滤池分3类：普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池和滚筒中和滤池。n1.普通中和滤池适用范围：过滤中和法较石灰药剂法具有操作方便，运行费用低及劳动条件好等优点。但不适于中和浓度高的酸性废水。对于硫酸废水，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。因此极限浓度应该根据试验决定，如无试验资料时，用石灰石时为2g/L，白云石为5g/L。n对硝酸及盐酸废水，因为浓度过高，滤料消耗快，给处理造成一定的困难，因此极限浓度可采用20g/L。废水中铁盐，泥砂及惰性物质的含量亦不能过高，否则会使滤池堵塞。中和酸性废水常用的滤料有石灰石、白云石及白垩等。2.升流式膨胀中和滤池升流式膨胀中和滤池，废水从滤池底部进入，从池顶流出，使滤料处于膨胀状态。升流式膨胀中和滤池又可分为恒滤速和变滤速两种。n卵石承托层厚度一放为0.15—0.2m，粒径为20—40mm。滤料粒径为0.5—3mm，滤层高度应根据酸性废水浓度、滤料粒径、中和反应时间等条件确定。新的或全部更新后的滤料层高度一般为1.0—1.2m。当滤料层高度因为惰性物质的积累达到2.0m时应更新全部滤料。运行初期采用1m，最终换料时一般不小于2m。中和滤池的高度一般为3—3.5m。为避免滤床堵塞，流速一般采用60—80m/h，膨胀率保持在50％左右。上部清水区高度为0.5m。中和滤池至少有一池备用，以供倒床换料。n3.过滤中和滚筒滚筒用铜板制成，内衬防腐层。筒为卧式，直径1m以上，长度为直径的6—7倍。滤料粒径可达几十毫米，装料体积占筒体体积的一半。筒内壁焊数条纵向挡板，带动滤料不断翻滚。为避免滤料被水带出，在滚筒出水端设穿孔滤板。出水也需脱CO2。这种装置的优点是进水硫酸浓度可超过极限值数倍，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n12.2化学沉淀12.2.1概述向工业废水中投加某种化学物质，使它和其中某些溶解物质产生反应，生成难溶盐沉淀下来，这种方法称为化学沉淀法。它一般用以处理含汞、铅、铜、锌、六价铬、硫、氰、氟、砷等有毒化合物的工业废水。n原理水中的难溶盐类服从溶度积原则，即在一定温度下，在含有难溶盐MmNn（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，称为溶度积常数，记为LMmNn。MmNnmMn++nNm-LMmNn＝[Mn+]m[Nm-]n上式对各种难溶盐都应成立。当[Mn+]m[Nm-]n＞LMmNn时，溶液呈过饱和，超过饱和那部分溶质将析出沉淀，直到符合LMmNn＝[Mn+]m[Nm-]n时为止；如果[Mn+]m[Nm-]n＜LMmNn，溶液不饱和，难溶盐将还可以继续溶解，也直到符合LMmNn＝[Mn+]m[Nm-]n时为止。n根据沉淀原理，可用来去除废水中的金属离子Mn+。为了去除废水中的Mn+离子，向其中投加具有Nm-离子的某种化合物，使[Mn+]m[Nm-]n＞LMmNn，形成MmNn沉淀，从而降低废水中的Mn+离子的浓度。具有这种作用的化学物质被称为沉淀剂。为了最大限度地使[Mn+]m值降低，也就是使Mn+离子更完全地被去除，可以考虑增大[Nm-]n值，也就是增大沉淀剂的用量，但是沉淀剂的用量也不宜加的过多，否则会导致相反的作用，一般不超过理论用量的20％－50％。n12.2.2氢氧化物沉淀法1.原理工业废水中的许多金属离子可以生成氢氧化物沉淀而得以去除。氢氧化物的沉淀与pH值有很大关系。如以M(OH)n表示金属氢氧化物，则有：nnn有些金属氢氧化物沉淀（如锌、铅、镉、锡、铝等）具有两性，即它们既具有酸性，又具有碱性，既能和酸作用，又能和碱作用。例如Zn，在pH等于9时，Zn几乎全部以Zn(OH)2的形式沉淀。但是当碱加到某一数量，使pH>11时，生成的Zn(OH)2又能和碱起作用，溶于碱中。用氢氧化物法分离废水中的重金属时，废水的pH是操作的一个重要条件。n2．氢氧化物沉淀法在废水处理中的应用矿山废水处理一级化学沉淀控制pH值3.47，使铁先沉淀，第二级化学沉淀控制pH值在7.5-8.5范围，使铜沉淀。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。混合池二级沉淀池混合池一级沉淀池废水石灰乳石灰乳出水铁渣铜渣n12.2.3硫化物沉淀法许多金属能形成硫化物沉淀。大多数金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的要小很多，采用硫化物可使金属得到更完全的去除。硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化氢、硫化钠、硫化钾等。虽然硫化物法比氢氧化物法能更完全地去除金属离子，但是由于它的处理费用较高，硫化物沉淀困难，常需要投加凝聚剂以加强去除效果。n例如：在碱性条件下（pH值为8－10），向废水中投加硫化钠来去除废水中的汞离子。由于生成的硫化汞颗粒很小，沉淀物分离困难，为了提高除汞效果，常投加适量的凝聚剂(如硫酸亚铁等），进行共沉。这种方法称为硫化物共沉法。处理后生成的硫化汞本身毒性不大，但是在微生物作用下，通过缓慢的甲基化作用，仍会污染环境，因此必须对含汞污泥进行处理。n12.2.4钡盐沉淀法这种方法主要用于处理含六价铬的废水、采用的沉淀剂有碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。以碳酸钡为例，它与废水中的铬酸根进行反应，生成难溶盐铬酸钡沉淀。BaCO3+CrO42-⇌BaCrO4↓+CO32-碳酸钡也是一种难溶盐，它的溶度积比铬酸钡的溶度积要大，在碳酸钡的饱和溶液中，钡离子的浓度比铬酸钡饱和溶液中钡的浓度要大6倍。也就是说，对于碳酸钡为饱和溶液的钡离子浓度对于铬酸钡溶液已经成为过饱和了。n向含有铬酸根离子的废水中投加碳酸钡，钡离子就会和铬酸根离子生成铬酸钡沉淀，从而使铬酸根离子和钡离子浓度下降，碳酸钡溶液未被饱和，碳酸钡就会逐渐溶解，这样直到铬酸根离子完全沉淀。这种由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。为了提高除铬效果，应投加过量的碳酸钡，反应时间应保持25－30min，投加过量的碳酸钡会使出水中含有一定数量的残钡，残钡可以用石膏法去除。CaSO4+Ba2+⇌BaSO4↓+Ca2+n12.3药剂氧化还原利用溶解于废水中的有毒有害物质，在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它转化为无毒无害的新物质，这种方法称为氧化还原法。参加氧化还原反应的原子或离子会有电子得失，因而引起化合价的升高或降低。失去电子的过程叫氧化，得到电子的过程叫还原。n在任何氧化还原反应中，若有得到电子的物质就必然有失去电子的物质，因而氧化还原必定同时发生。把得到电子物质称为氧化剂，因为它使另一物质失去电子受到氧化。把失去电子的物质称为还原剂，因为它使另一物质得到电子受到还原。n根据有毒有害物质在氧化还原反应中能被氧化或还原的不同，废水的氧化还原法又可分为氧化法和还原法两大类。在废水处理中常用的氧化剂有：空气中氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、三氯化铁等；常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。n12.3.1药剂氧化法向废水中投加氧化剂，氧化废水中的有毒有害物质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法称为氧化法。在废水处理中氯氧化法主要用于氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类的氧化去除及脱色、脱臭、杀菌、防腐等。氰化物的毒性与氰基的形态有关，氰化钠、氰化钾易析出CN－(剧毒），络合牢固的铁氰化物和亚铁氰化物，不易析出CN—，表现为较低的毒性。n低浓度含氰化物的处理方法有硫酸亚铁石灰法、电解法、吹脱法、生化法、碱性氯化法等，其中碱性氯化法在国内外已有比较成熟的经验。碱性氯化法除氰化物碱性氯化法是在碱性条件下，采用次硫酸钠、漂白粉、液氯等氯系氧化剂将氰化物氧化的方法。无论采用什么氯系氧化剂，其基本原理都是利用次氯酸根的氧化作用。2CaOCl2+H2O=2HClO+Ca(OH)2+CaCl2Cl2+H2O=HCl+HClO常用的方法有局部氧化法和完全氧化法两种工艺。n（1）局部氧化法氰化物在碱性条件下被氯氧化成氰酸盐的过程，常称为局部氧化法，氰酸盐的毒性比较低，仅为氰的千分之一。但CNO-易水解生成NH3并与次氯酸生成有毒的氯胺。CN-+HClO—CNCl+OH-(1)CNCl+2OH-—CNO-+Cl-+H2O(2)CN-与OCl-反应首先生成CNCl，CNCl水解成CNO-的反应速度取决于pH值、温度和有效氯的浓度。nPH值、水温和有效氯的浓度越高则水解的速度越快，而且在酸性条件下CNCl极易挥发，因此操作时必须严格控制pH值。（2）完全氧化法完全氧化法是继局部氧化法后，将生成的氰酸根进一步氧化成N2和CO2，消除氰酸盐对环境的污染。2NaCNO+3HClO+H2O2CO2+N2+2NaCl+HCl+H2On12.3.2药剂还原法向废水中投加还原剂，使废水中的有毒有害物质转变为无毒的或毒性小的新物质的方法称为还原法。1.药剂还原法处理含铬废水基本原理含铬废水多来源于电镀厂、制革厂和某些化工厂；电镀含铬废水主要来自镀铬漂洗水、各种铬钝化漂洗水、塑料电镀粗化工艺漂洗水等。n含六价铬废水的药剂还原法的基本原理：是在酸性条件下，用化学还原剂将六价铬还原成三价铬，然后用碱使三价铬成为氢氧化铬沉淀而去除。例：硫酸亚铁石灰法除铬废水中的六价铬主要以两种形式存在：铬酸根CrO42-和重铬酸根Cr2O72-在水中：2CrO42-+2H+⇄Cr2O72-+H2OpH≤4时，主要以Cr2O72-存在投加硫酸亚铁时：Cr6+⇁Cr3+（还原）Fe2+⇁Fe3+(氧化)再投加石灰，使pH为7.5-9.0可以生成Cr(OH)3⇂+Fe(OH)3⇂n2.亚硫酸盐还原法目前常用亚硫酸钠和亚硫酸氢钠为还原剂，也有用焦亚硫酸钠的。实际上，焦亚硫酸钠溶于水后，水解为亚硫酸氢钠，反应如下：六价铬与亚硫酸氢钠反应生成三价铬与硫酸钠。Cr(OH)3的最佳沉淀pH值为7－9，所以铬还原后，废水应进行中和，常用的中和剂有石灰、NaOH。n12.4臭氧氧化12.4.1臭氧的物理化学性质臭氧是氧的同素异形体，它的分子由3个氧原子组成；臭氧在室温下为无色气体，具有一种特殊臭味。在标准状态下，容重为2.144g/L，其主要物理化学性质如下：(1)氧化能力臭氧是—种强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高锰酸盐等常用的氧化剂都高。n(2)在水中的溶解度生产中多以空气为原料制备臭氧化空气(含臭氧的空气)。臭氧在水中的溶解度符合亨利定律，与压力成正比。（3）臭氧的分解臭氧在空气中会自行分解为氧气。由于分解时放出大量热量，当浓度在25％以上时，很易爆炸，但一般臭氧化空气中臭氧的浓度不超过10％，因此不会发生爆炸。臭氧在空气中的分解速度，随温度升高而加快。n臭氧不易贮存，需边生产边用。浓度为1％以下臭氧，在常温常压下，半衰期为16h左右。臭氧在纯水中的分解速度比在空气中快的多。水中臭氧浓度为3mg/L，在常温常压下，其半衰期仅5—30min。臭氧在水中的分解速度随pH值的提高而加快，一般在碱性条件下分解速度快，在酸性条件下比较慢。n(4)臭氧的毒性和腐蚀性臭氧是有毒气体。空气中臭氧浓度为0.1mg/L时，眼、鼻、喉会感到刺激；浓度为1—10mg/L时，会感到头痛，出现呼吸器官局部麻痹等症；浓度为15—20mg/L时，可能致死。其毒性还和接触时间有关。一般从事臭氧处理工作人员所在的环境中，臭氧浓度的允许值定为0.1mg/L。n臭氧具有强的氧化能力，除金和铂外，臭氧化空气几乎对所有金属都有腐蚀作用。不含碳的铬铁合金，基本上不受臭氧腐蚀，所以生产上常采用含25％Cr的铬铁合金(不锈钢)来制造臭氧发生设备、加注设备及臭氧直接接触的部件。臭氧对非金属材料也有强烈的腐蚀作用。例如聚氯乙烯塑料板等。不能用普通橡胶作密封材料，应采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶。n12.4.2臭氧的制备目前臭氧的制备方法有：无声放电法、放射法、紫外线辐射法、等离子射流法和电解法等。无声放电法又有气相中放电和液相中放电两种。在水处理中多采用气相中无声放电法。n1.无声放电法生产臭氧的原理在玻璃管②外，套一个不锈钢管①，使两者之间形成放电间隙。玻璃管内壁涂石墨③作为一个电极。交流电源⑤通过变压器④升压后，将高压交流电加在石墨层和不锈钢管之间，使放电间隙产生高速电子流。玻璃管作为介电体防止两电极之间产生火花放电。将干燥的空气或氧气从一端通人放电间隙，受到高速电子流的轰击，从另一端流出时就成为臭氧化空气或臭氧化氧气。n2.臭氧发生器工业上利用无声放电法制备臭氧的臭氧发生器，按其电极构造可分为板式和管式两大类。管式的又有立管式和卧管式两种，板式的有奥托板式和劳泽板式两种。臭氧发生过程中，电能大部分转化为热能，所以必须冷却电极。通常采用水冷和空气冷却两种方式，管式发生器常用水冷，劳泽板式发生器常用空气冷却。我国生产的臭氧发生器系列产品主要是管式。nn据研究，臭氧的产量与电压的二次方成正比，增加电压可提高臭氧的产量，但电压高，耗电量大，介电体容易被击穿，元件的绝缘性要求也高，一般采用10—15kV左右电压。提高交流电的频率，可增加放电次数，从而可提高臭氧的产量，但需增加调频设备，国内目前仍采用50—60Hz的电源。n放电间隙越小，越容易放电，产生无声放电所需的电压越小，耗电量越小，但间隙过小，介电体或电极表面要求越高，管式〔水冷〕一般采用2—3.5mm。理想的介电体应具有良好的绝缘和导热性能。玻璃、云母和塑料具有良好的绝缘性能，为了取得良好的散热性能，尽可能减少介电体的厚度。据研究，玻璃管的厚度增加1mm，臭氧产量将减少一半左右。但过薄易被高压电击穿，生产上管式臭氧发生器硼硅玻璃管厚度常采用2.1—3mm。n12.4.3空气的净化进入臭氧发生器的空气，须经过净化，除去空气中的杂质和水分。为了防止润滑油污染空气，堵塞干燥剂，宜采用无油润滑的空压机。从空压机出来的空气，经CaCl2盐水冷冻液预冷，使空气温度降至5—10℃，减少含湿量，然后经旋风分离器除去大颗粒杂质及一部分水分，再经瓷环过滤器去除细小杂质和水分，然后经硅胶干燥器及分子筛干燥器，进一步去除水分，达到一定的干燥度。n由于硅胶和分子筛会产生一定的粉尘，空气经过干燥后，需再次进行过滤。空气过滤器的填料，除瓷环和脱脂棉外，也可以采用纱布、毛毡、活性炭和泡沫塑料等。干燥剂还可用活性氧化铝等。n12.4.4臭氧接触反应设备应根据臭氧分子在水中的扩散速度和与污染物的反应速度来选择接触反应设备的型式。臭氧加入水中后，水为吸收剂，臭氧为吸收质，在气液两相间进行传质，同时臭氧与水中的杂质进行氧化反应，因此属于化学吸收，它不仅和相间的传质速率有关，还和化学反应速度有关。n臭氧与水中杂质的化学反应有快有慢。水中的杂质，如酚、氰、亲水性染料、细菌、铁、锰、硫化氢、亚硝酸盐等与臭氧的化学反应很快，这时吸收速率受传质速率控制；水中的杂质，如COD、BOD、饱和脂肪族化合物、合成表面活性剂(ABS)、氨氮等与臭氧的反应很慢，则其吸收速率受化学反应速率控制，因此，应根据臭氧处理的对象，选用不同的接触反应设备。臭氧接触反应设备，根据臭氧化空气与水的接触方式可分为气泡式、水膜式和水滴式3类。P498-500n12.4.5尾气处理臭氧是有毒气体，吸入人体后对健康产生不同程度的影响。当臭氧浓度大于0.1ppm时，人们就能嗅到异常的臭味，浓度超过lppm就无法忍受了。从臭氧接触反应器排出的尾气浓度一般为500—3000ppm。因此尾气直接徘放将对周围环境造成污染，不仅危害人体健康，还会影响植物生长，甚至使树木和庄稼枯萎。尾气处理方法有：活性炭法、药剂法和燃烧法。n1.活性炭法活性炭能吸附臭氧并和臭氧进行反应，使臭氧分解，反应如下：n2.药剂法药剂法分为还原法和分解法，前者使臭氧还原，后者使臭氧分解。还原法可采用亚铁盐、亚硫酸钠、硫代硫酸钠等。分解法可采用氢氧化钠等，药剂法比较简单，但费用较高。3.燃烧法燃烧法—般是将尾气送入燃烧炉内燃烧。臭氧在3000℃以上的高温下会立即分解，因此此法比其他方法经济。n12．4．7臭氧氧化法在废水处理中的应用臭氧氧化法在废水处理中主要是使污染物氧化分解，用于降低BOD、COD，脱色、除臭除味、杀菌、杀藻，除铁、锰、氰、酚等。1.印染废水处理2.含氰废水处理3.含酚废水处理n1.印染废水处理臭氧氧化法处理印染废水，主要用来脱色。因为染料的颜色是由于染料分子中有不饱和原子团的存在，能吸收一部分可见光的缘故。重要的发色基团有：乙烯基、偶氮基、氧化偶氮基、羧基、硫羧基等。它们都有不饱和键，臭氧能将不饱和键打开，最后生成有机酸和醛类等分子较小的物质，使之失去显色能力。采用臭氧氧化法脱色，能将活性染料、阳离子染料、酸性染料、直接染料等水溶性染料的废水几乎完全脱色。n2.含氰废水处理在电镀铜、锌、镉过程中会排出含氰废水。氰与臭氧的反应为：2KCN+3O32KCNO+2O22KCNO+H2O+3O32KHCO3+N2+3O2臭氧用于处理含氰废水，不用加入其它化学物质，所以处理后的水质好，操作简单，但是臭氧发生器的电耗高，设备投资较大，目前应用较少。n12.4.8臭氧氧化法的优缺点1.优点(1)氧化能力强，对除臭、脱色、杀菌、去除有机物和无机物都有显著的效果；(2)处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染；(3)制备臭氧用的空气和电不必贮存和运输，操作管理也较方便；(4)处理过程中一般不产生污泥。介绍纯净水方面2.缺点(1)造价高；(2)处理成本高。n12.5电解12.5.1概述电解质溶液在电流的作用下，发生电化学反应的过程称为电解。与电源负极相连的电极从电源接受电子，称电解槽的阴极，与电源正极相连的电极把电子转给电源，称为电解槽的阳极。在电解过程中，阴极放出电子，使废水中某些阳离于因得到电子而被还原，阴极起还原剂的作用；阳极得到电子，使废水中其些阴离子因失去电子而被氧化，阳极起氧化剂的作用。n废水进行电解反应时，废水中有毒物质在阳极和阴极分别进行氧化还原反应，结果产生新物质。这些新物质在电解过程中或沉积于电极表面或沉淀下来或生成气体从水中逸出，从而降低了废水中有毒物质的浓度。像这样利用电解的原理来处理废水中有毒物质的方法称为电解法。n1.法拉第电解定律实验表明，电解时在电极上析出的或溶解的物质质量与通过的电量成正比，并且每通过96487C的电量，在电极上发生任一电极反应而变化的物质质量均为1mol，这一定律称为法拉第电解定律，可用下式表示：n2.分解电压电解过程中所需要的最小外加电压与很多因素有关。通常，通过逐渐增加两极的外加电压来研究电流的变化。当外加电压很小时，几乎没有电流通过。电压继续增加，电流略有增加。当电压增到某一数值时，电流随电压增加几乎呈直线关系急剧上升。这时在两极上才明显地有物质析出。能使电解正常进行时所需的最小外加电压称为分解电压。n产生分解电压的原因：首先电解槽本身就是某种原电池。由原电池产生的电动势同外加电压的方向正好相反，称为反电动势。那么是否外加电压超过反电动势就开始电解呢？实际上分解电压常大于原电池的电动势。这种分解电压超过原电池电动势的现象称为极化现象。n电极的极化作用主要有：(1)浓差极化由于电解时离子的扩散运动不能立即完成，靠近电极表面溶液薄层内的离子浓度与溶液内部离子浓度不同，结果产生一种浓差电池，其电位差也同外加电压方向相反。这种现象称为浓差极化。浓差极化可以采用加强搅拌的方法使之减少，但由于存在电极表面扩散层，不可能完全把它消除。n(2)化学极化由于在进行电解时两极析出的产物构成了原电池，此电池电位差也和此外加电压方向相反。这种现象称为化学极化。另外，当通电进行电解时，因电解液中离子运动受到一定的阻碍，所以需一定外加电压加以克服。其值为IR，I为通过的电流，R为电解液的电阻。分解电压还与电极的性质、废水性质、电流密度(单位电极面积上流过的电流，A/cm2)及温度等因素有关。n12.5.2电解槽的结构形式和极板电路电解槽的形式多采用矩形。按水流入方式可分为回流式和翻腾式两种。回流式电解槽内水流的路程长，离子能充分地向水中扩散，电解槽容积利用率高，但施工检修困难。翻腾式的极板采取悬挂方式固定，防止极板与池壁接触，可减少漏电现象，更换极板较回流式方便，也便于施工维修。n极板间距对电耗有一定的影响。极板间距越大，则电压就越高，电耗也就越高，但极板间距过小，不仅安装不便，材料用量也大，而且给施工带来困难，所以极板间距应综合考虑各种因素后确定。电解法采用直流电源。电源的整流设备应根据电解所需的总电流和总电压进行选择。n目前国内采用的电解槽，根据电路分单极性电解槽和双极性电解槽两种，如图12—30所示。n双极性电解槽较单极性电解槽投资少。另外在单极性电解槽中，有可能由于极板腐蚀不均匀等原因造成相邻两块极板碰撞，会引起短路而发生严重安全事故。而在双极电解槽中极板腐蚀较均匀，相邻两块极板碰撞机会少，即使碰撞也不会发生短路现象。因此采用双极性电极电路便于缩小极距，提高极板的有效利用率，降低造价和节省运行费用。出于双极性电解槽具有这些优点，所以国内采用的比较普遍。n12.5.3电解法处理含铬废水1.基本原理在电解槽中放置铁板作为阳极，在电解过程中铁板溶解产生亚铁离子，亚铁离子是强还原剂，在酸性条件下，可将废水中的六价铬还原为三价铬。Fe-2eFe2+Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O2H++2eH2在反应中阳极的铁板不断消耗，在阴极除氢离子获得电子生成氢气外，废水中的六价铬直接还原为三价铬。随着电解的进行，氢离子的浓度逐渐减少，使废水的碱性增强。在碱性条件下，三价铬和三价铁以氢氧化物的形式沉淀下来。n2、工艺流程调节池电解槽沉淀池滤池脱泥污水复用或排放污泥含铬废水冲洗排水调节池的作用是调节含铬废水的水量和浓度。使进入电解槽的废水量和浓度比较均匀，以保证电解处理效果。沉淀池的作用使电解过程中生成的氢氧化铬和氢氧化铁从水中分离出来。沉淀下来的污泥送入污泥脱水设备，经脱水后运走进行处置。n12.5.4脉冲电解法处理含银废水12.5.4脉冲电解法处理含酚废水12.6其它氧化还原法12.1空气氧化法12.2光氧化法12.3金属还原法n复习思考题1.工业废水的化学处理常用方法有哪些？2.臭氧氧化法的主要特征是什么？