最新冶金工业废水处理精品课件 106页

第五章冶金工业(yějīnɡōnɡyè)废水处理5.1概述5.3化学处理法5.4物理化学处理法5.5生物化学处理法5.2物理处理法5.6冶金废水净化工艺第一页，共106页。n5.1概述(ɡàishù)5.1.1冶金工业废水种类与特点采矿废水选矿废水冶炼废水金属加工废水按其来源分主要含无机物质的废水主要含有机物质的废水既含有机物质又含无机物质的废水按照废水中是否含有机物第二页，共106页。n把主体污染物与所要采取的治理方法(fāngfǎ)结合起来分悬浮物（包括(bāokuò)含油）工业废水含无机溶解物工业废水含有机物工业废水冷却用水第三页，共106页。n(1)悬浮物（包括含油）工业废水主要是湿法除尘水、煤气洗涤水、选煤洗涤水、轧钢废水等，处理时多采用自然沉淀、混凝沉淀、压气浮选(fúxuǎn)、过滤等方法净化废水，经上述处理后可循环利用。(2)含无机溶解物工业废水它包括电镀废水、酸洗含酸废液、有色冶金废水、矿山酸性废水等。以含重金属离子、酸、碱为主的废水，毒害大，处理方法复杂，可先考虑将其变害为利，从中回收有用物质。这类废水一般都是采用物理化学法处理的。第四页，共106页。n(3)含有机物工业废水包括焦化废水、印染废水、造纸黑液、石油化工废水等，这类废水耗氧且有毒，应采用物化与生化相结合的方法净化。(4)冷却用水工业冷却水占工业总用水量的三分之二以上。直接排放或以低循环率循环利用，都会造成对受纳水体的热污染。无论是在丰水区的江南，还是在缺水区的北方，各工业企业都应提高工业冷却水的循环率，提高浓缩倍数(bèishù)，在技术允许的条件下把排污水量减少到最低程度。第五页，共106页。n冶金工业废水(fèishuǐ)特点①废水(fèishuǐ)量大；②废水(fèishuǐ)流动性介于废气和固体废物之间，主要通过地表水流扩散，造成对土壤、水体的污染；③废水(fèishuǐ)成分复杂，污染物浓度高，不易净化。常由悬浮物、溶解物组成，COD高，含重金属多，毒性较大，废水(fèishuǐ)偏酸性，有时含放射性物质。处理过程复杂，治理难度大。④带有颜色和异味、臭味或易生泡沫，呈现使人厌恶的外观。第六页，共106页。n第七页，共106页。n第八页，共106页。n5.1.2冶金工业废水处理原则①废水处理应与废水资源化相结合，废水中的污泥和溶解物均可以回收利用，变废为宝；②废水尽可能回用，从源头减少废水排放(páifànɡ)；③推广清洁化生产技术，降低废水中污染物含量。正确规划产品方案，选择原料路线，采用无毒的原料和产品代替有毒的原料和产品，改革生产工艺，大力开展节水工艺，使生产过程每一环节的原料、材料、能源的利用率尽量提高，使其废物排放(páifànɡ)量也相应地减至最小。第九页，共106页。n5.1.3冶金工业废水处理方法冶金废水温度高于常温，废水中含有(hányǒu)悬浮物（污泥和油类）和溶解化学物质，所以废水处理的步骤通常包括废水冷却、去除悬浮物、溶解物质提取等。根据不同污染物质的特征，发展了各种不同的废水处理方法，这些处理方法可按其作用原理划分为四大类：物理处理法化学处理法物理化学法生物处理法。第十页，共106页。n1．物理处理法原理(yuánlǐ)：主要通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质（包括油膜和油珠）的废水处理法。根据物理作用的不同，又可分为重力离心法、离心分离法和筛滤截流法等。第十一页，共106页。n重力分离法的处理单元有：沉淀、上浮（气浮、浮选）等，相应使用的处理设备是沉砂池、沉淀池、除油池、气浮池及其附属装置(zhuāngzhì)等；离心分离法本身就是一种处理单元，使用的处理装置(zhuāngzhì)有离心分离机和水旋分离器等；筛滤截流法包括截流和过滤两种处理单元，前者使用的处理设备是格栅、筛网，而后者使用的处理设备是砂滤池和微孔滤池等。第十二页，共106页。n2．化学处理法原理：通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理法。在化学处理中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元是：混凝、中和、氧化还原等；以传质作用为基础的处理单元则有：萃取、气提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。后两种处理单元又统称为膜处理技术。其中运用传质作用的处理单元具有化学作用，而同时又有与之相关的物理作用，所以也可以(kěyǐ)从化学处理法中分离出来，成为另一种处理方法，称为物理化学法，即运用物理和化学的综合作用使污水得到净化的方法。第十三页，共106页。n3．物理化学法原理：利用物理化学作用去除废水中的污染(wūrǎn)物质。物理化学法主要有吸附分离法、萃取法、气提法和吹脱法等。4．生物化学处理法原理：通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染(wūrǎn)物转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。根据起作用的微生物不同，生物处理法又可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。第十四页，共106页。n5.2废水(fèishuǐ)的物理处理法重力沉降法过滤法气浮法离心分离法磁力分离法第十五页，共106页。n5.2.1重力沉降(chénjiàng)法在重力作用下，废水中比重大于1的悬浮物下沉，使其从废水中去除。适应范围：重力沉降(chénjiàng)法既可分离废水中原有悬浮固体（如泥沙、铁屑、焦粉等），又可分离在废水处理过程中生成的次生悬浮固体（如化学沉淀物、化学絮凝体及微生物絮凝体等）。特点：简单易行，分离效果好，而且分离悬浮物又往往是水处理系统不可缺少的预处理或后续工序，应用十分广泛。第十六页，共106页。n1．沉降类型(lèixíng)根据废水中可沉物质的浓度高低和絮凝性的强弱，沉降有下述四种基本类型(lèixíng)。①自由沉降②絮凝沉降③成层沉降④压缩第十七页，共106页。n①自由沉降自由沉降也称离散沉降，是一种无絮凝倾向或弱絮凝倾向的固体颗粒(kēlì)在稀溶液中的沉降。由于悬浮固体浓度低，而且颗粒(kēlì)间不发生黏合，因此在沉降过程中颗粒(kēlì)的形状、粒径和比重都保持不变，各自独立地完成沉降过程。颗粒(kēlì)在泥沙池及初次沉淀池内的初期沉淀即属于此。第十八页，共106页。n②絮凝沉降絮凝沉降是一种絮凝性颗粒在稀悬浮液中的沉降。虽然废水中的悬浮固体浓度也不高，但在沉降过程(guòchéng)中各颗粒之间互相黏合成较大的絮体，因而颗粒的物理性质和沉降速度不断发生变化。初次沉淀池内的后期沉淀及二次沉淀池内的初次沉降即属于此。第十九页，共106页。n③成层沉降成层沉降也称集团沉降。当废水中的悬浮物浓度较高，颗粒彼此靠得很近时，每个颗粒的沉降都受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒之间相对位置不变，成为一个整体(zhěngtǐ)的覆盖层共同下沉。水与颗粒群之间形成一个清晰的界面，沉降过程实际上就是这个界面的下沉过程。由于下沉的覆盖层必须把下面同体积的水置换出来，二者之间存在着相对运动，水对颗粒群形成不可忽视的阻力，因此成层沉降，又称为受阻沉降。化学混凝中絮体的沉降及活性水淤泥在二次沉淀池中的后期沉降即属于此。第二十页，共106页。n④压缩当废水中的悬浮固体浓度很高时，颗粒之间便相互接触，彼此支撑。在上层颗粒的重力作用(zuòyòng)下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面，颗粒相对位置发生变化，颗粒群被压缩。活性污泥在二次沉淀池泥斗中及浓缩池内的浓缩即属于此。第二十一页，共106页。n2．沉淀池用重力沉降法分离(fēnlí)水中悬浮固体的设备称为沉淀池。初次(chūcì)沉淀池二次沉淀池按在污水处理流程(liúchéng)中所处的位置平流式竖流式辐流式沉淀池按水流方向第二十二页，共106页。n间歇式：其工作过程大致分为进水、静置和排水三步。污水中可沉淀的悬浮物在静置时完成沉淀过程，污水由设置在沉淀池壁不同高度(gāodù)的排水管排出。连续式：污水连续不断地流入和排出。污水中悬浮物的沉淀是在污水流过水池时完成的，这时可沉降颗粒受到由重力所造成的沉降速度和水流流动速度的双重作用，水流流动的速度对颗粒的沉降有重要的影响。沉淀池的运行(yùnxíng)方式第二十三页，共106页。n第二十四页，共106页。n平面呈矩形，废水(fèishuǐ)从池首流入，水平流过池身，从池尾流出。池尾底部设有贮泥斗，集中排除刮泥设备刮下的污泥。刮泥设备有链带刮泥机、桥式行车刮泥机等。此外，也可以采用多斗重力排泥。平流(pínɡliú)式沉淀池的长度多在30-50m，为了保证废水在池内均匀分布，池的长宽比应不小于4。池宽多介于5-10m之间，沉淀区水深多在2.5-3.0m分布，然后沿沉降区的整个断面上升，澄清水由周边溢流堰溢入集水槽排出。反射板的作用是防止水冲击底部沉泥，并有消能和布水作用。在溢流堰前设有半浸式挡板，用来阻隔浮渣。第二十五页，共106页。n竖流式沉淀池的直径一般在4~8m，最大可超过9—10m。为了保证水流垂直运动，池径和沉降区深度之比不能超过3：1。这种沉淀池排泥简易，便于管理，而且(érqiě)特别适用于絮凝性悬浮物的沉降。但是，布水不均匀，容积利用系数低，而且(érqiě)深度大，施工困难，因此，废水量大或地下水位较高时不宜采用。第二十六页，共106页。n第二十七页，共106页。n斜板沉淀(chéndiàn)池是根据浅层沉降理论，在沉淀(chéndiàn)池的沉淀(chéndiàn)区加斜板或斜管，以提高辐流式沉淀(chéndiàn)池的选用范围较广，既可以用于城市污水，也可用于各类工业废水；既可作为初次沉淀(chéndiàn)池，也能作为二次沉淀(chéndiàn)池。辐流式沉淀池的直径(zhíjìng)一般在20—40m，最大可达50—100m，池中心深度为2.5~5.0m。池底向中心的坡度为0.06~0.08。第二十八页，共106页。n5.2.2过滤法过滤工艺包括过滤和反洗两个基本(jīběn)阶段。过滤即截留污染物，反洗即把污染物从滤料层中洗去，使之恢复过滤能力。从过滤开始到结束所延续的时间称为过滤周期（或工作周期），从过滤开始到反洗结束称为一个过滤循环。第二十九页，共106页。n1．筛滤通过网目状和格子状设备（如格栅或筛子等）进行液固分离的方法称为筛滤。格栅是由一组平行的钢制栅条制成的框架，倾斜架设在废水处理构筑物前或泵站集水池进口处的渠道中，用以拦截废水中大块(dàkuài)漂浮物，以防阻塞构筑物的孔洞、闸门和管道，或损坏水泵等机械设备。格栅实际上是一种起保护作用的安全设施。第三十页，共106页。n格栅的栅条多是用圆钢或角钢制成。扁钢多采用断面(duànmiàn)为50mm×10mm或40mm×10mm，其特点是强度大，不易弯曲变形，但水头损失较大。圆钢直径多用10mm，其特点恰好与扁钢相反。栅条间距随欲拦截的漂浮物尺寸而定，多在15~50mm之间。被拦截在栅条上的栅渣有人工和机械两种清除方法。一般日截渣量大于0.2m3，采用机械清渣。对日截量大于1t的格栅，常附设破碎机，以便将栅渣粉碎，再用水力输送到污泥处理系统一并处理。第三十一页，共106页。n2．粒状介质过滤废水通过粒状滤料（如石英砂）床层时，其中的悬浮物和胶体就被截留在滤料的表面和内部空隙中，这种通过粒状介质层分离(fēnlí)不溶性污染物的方法称为粒状介质过滤。它既可用于活性炭吸附和离子交换等深度处理过程之前作为预处理，也可用于化学混凝和生化处理之后作为最终处理过程。第三十二页，共106页。n(1)粒状介质(jièzhì)滤池分类按过滤速度可分为慢滤池[滤速为0.04~0.4m3/(m2·h)]、快滤池[滤速为4~8m3/(m2·h))]和高滤池[滤速10~16m3/(m2·h))]三种。按作用水（即过滤推动力）分，有重力式滤池和压力式滤池两类。按水的流动方向分，又有下向流、上向流和双向流三种。按滤层结构分，滤池又有单层滤池、双层滤池和多层滤池三种。第三十三页，共106页。n(2)滤料滤料是滤池中最重要的组成部分，是完成过滤的主要介质。优良的滤料必须满足以下要求：有足够的机械强度，有较好的化学稳定性，有适宜的级配（滤料的粒径范围(fànwéi)以及在此范围(fànwéi)内各种粒径的滤料数量比例）和足够的空隙率。滤料的外形最好接近球形，表面粗糙而且有棱角，以获得较大的空隙率和比表面积。目前常用的滤料有石英砂、白煤、陶粒、高炉渣、聚氯乙烯、聚苯乙烯塑料球等。第三十四页，共106页。n5.2.3气浮法当悬浮颗粒的密度接近或小于水的密度时，气浮是泥水分离的有效方法之一。气浮法是将空气以微泡的形式(xíngshì)进入污水中，利用表面化学的原理，疏水性颗粒就会黏附在气泡上，随气泡一起上浮，从而实现与水的分离。污染物能否附在气泡上，主要取决于体系的表面能和污染物的表面特性。表面能由表面张力（使液体缩小表面积的能力）表示，表面特性由污染物的表面润湿性或亲水性表示。第三十五页，共106页。n1)气浮法的特点与沉降法相比，气浮法具有下述一些特点：①占地面积小，基建投资少；②浮渣含水率低，一般(yībān)在96%以下，比沉淀污泥体积少2-10倍，而且表面刮渣也比池底排泥方便；③气浮法所需药剂费用比沉淀法少。但是，气浮法电耗较大，处理每吨废水比沉淀法多耗电0.02~0.04kW·h。第三十六页，共106页。n2)气浮法的分类按气泡产生方式的不同，可分为充气气浮、溶气气浮和电解气浮三类。①充气气浮充气气浮是采用扩散板或微孔管直接向气浮池中通入压缩空气，或借水泵吸水管吸入空气，也可以采用水力喷射器、高速叶轮等向水中充气，形成(xíngchéng)的气泡直径大约为1000μm。第三十七页，共106页。n第三十八页，共106页。n②溶气气浮它是使空气在一定压力下溶于水中并呈饱和状态，然后使废水压力骤然降低，这时空气便以微小的气泡从水中析出并进行(jìnxíng)气浮。用这种方法形成的气泡直径只有80μm左右，并且可以人为地控制气泡和废水接触时间，因而净化效果比充气气浮好，应用也更广泛。第三十九页，共106页。n第四十页，共106页。n第四十一页，共106页。n第四十二页，共106页。n③电解(diànjiě)气浮法废水电解(diànjiě)时，由于水的电解(diànjiě)及有机物的电解(diànjiě)氧化，在电极上会有气体（如H2、O2及CO2、Cl2。等）析出。借助于电极上析出的微气泡而上浮分离疏水性杂质微粒的技术，称为电解(diànjiě)上浮法。电解(diànjiě)时，不仅有气泡上浮作用，而且还兼有凝聚、共沉、电化学氧化及还原等作用。电解(diànjiě)上浮法具有除去的污染物范围广、泥渣量少、工艺简单、设备小等优点，主要缺点是电耗大。第四十三页，共106页。n第四十四页，共106页。n5.2.4离心(líxīn)分离法利用离心(líxīn)力分离废水中悬浮物的方法，称为离心(líxīn)分离法。离心(líxīn)沉降、离心(líxīn)上浮水旋分离设备器旋分离设备产生离心力的方式不同容器固定不动，而由沿切向高速进入器内的废水(fèishuǐ)本身旋转来产生离心力；由高速旋转(xuánzhuǎn)的容器带动器内废水旋转(xuánzhuǎn)来产生离心力。如各种离心机第四十五页，共106页。n第四十六页，共106页。n5.2.5磁力分离法磁力分离法：借助外加磁场的作用，将废水中具有磁性的悬浮固体吸出的方法。处理能力强、效率高、能耗少、设备紧凑。可用于净化(jìnghuà)高炉煤气洗涤水、炼钢烟尘净化(jìnghuà)废水、轧钢废水和烧结废水，也可以用于其他工业废水和城市污水和地下水的净化(jìnghuà)。第四十七页，共106页。n5.2.5磁力(cílì)分离法永磁型电磁型超导型按产生磁场的方式不同磁场由永磁铁产生，不消耗电能。但磁场强度、分离能力和效率(xiàolǜ)比较低，且磁场强度不能调节，因而仅用来分离铁磁性物质。可获得高磁场强度和高磁场梯度，分离能力大，效率高，可分离细小(xìxiǎo)的铁磁物质和弱磁性物质。可产生2万高斯以上的超强磁场，运行时基本不消耗电能，但造价高、要求严，尚处于试验阶段。第四十八页，共106页。n5.3废水的化学处理(chǔlǐ)法污水的化学处理(chǔlǐ)是利用化学反应的作用以去除水中的杂质。处理(chǔlǐ)对象：无机的或有机的（难以生物降解的）溶解物质或胶体物质。化学处理法混凝沉淀法中和法氧化还原法化学沉淀法有机溶剂萃取法第四十九页，共106页。n5.3.1混凝法废水中悬浮颗粒稳定存在(cúnzài)的条件：胶体尺寸很小大部分胶体带负电21第五十页，共106页。n据研究，胶体微粒都带有电荷。天然水中的黏土类胶体微粒以及污水(wūshuǐ)中的胶态蛋白质和淀粉微粒等都带有负电荷，其结构示意图如图所示。中心称为胶核。其表面选择性地吸附了一层带有同号电荷的离子。这些离子可以是胶核的组成物直接电离而产生的，也可以是从水中选择吸附H+或OH-而造成的。这层离子称为胶粒的电位离子，它决定了胶粒的电荷的多少和符号。由于(yóuyú)电位离子的静电引力，在其周围又吸附了大量的异号离子，形成了所谓的“双电层”。为了使胶体颗粒失去稳定性，必须中和这些表面电荷。添加与胶体电荷相反的离子可以实现这种中和作用。水中的大部分胶体带有负电荷，所以添加钠离子(Na+)可以减少胶体的电荷。添加的钠离子浓度越高，胶体所带的电荷越小，因此(yīncǐ)，胶体周围的排斥力越小。如果添加二价离子或三价离子以取代钠等一价离子，那么电荷减少得更快。第五十一页，共106页。n混凝原理(yuánlǐ)化学架桥作用原理2双电层作用原理1在混凝过程中，将阳离子加入水中，以减少胶体的表面电荷，使它们(tāmen)之间不再产生互相排斥。混凝剂是加入水中以产生混凝作用的物质（化学药剂）。第五十二页，共106页。n水中的胶体大部分带负电荷，加入三价阳离子最有效。生产安全用水的要求在中性pH范围内，胶体应易于沉淀分离，避免含有高浓度残余离子混凝剂选择原则高价阳离子无毒性易于沉淀分离第五十三页，共106页。n常用(chánɡyònɡ)的混凝剂和助凝剂①硫酸铝。Al2(SO4)3·18H2O无毒，价格便宜，使用方便，用于脱除(tuōchú)浊度、色度和几乎所有悬浮物都很方便，但絮凝体比较轻，适用于水温20~40℃，适用pH范围为5.7~7.8，较窄。②聚合氯化铝（PAC，即碱性氯化铝）。聚合氯化铝[Al2(OH)6-nCln]m是一种较新的铝盐混凝剂，具有优良的凝聚(níngjù)能力。PAC聚合度较高，投加后快速搅拌，可以大大缩短絮凝体形成的时间，对高浊度水也能充分处理。受水温凝聚(níngjù)效果也很好。适宜的pH范围较宽，为5—9。能形成大粒，沉重的絮凝体，沉淀效率很高，处理高浊度水较为经济，处理低浊度水费用较贵。③硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)形成的絮凝体较重，形成较快而且稳定，沉淀时间短，能除去臭味和一定的色度。适用于碱度高、浊度大的水，废水中若有硫化物，可生成难溶于水的硫化亚铁，便于去除。缺点是：腐蚀性较强；废水色度高时，色度不易除去。与铝盐相比，铁盐能有效混凝的pH范围更广，在4~9之间。④聚丙烯酰胺。是一种新型高分子混凝剂，在处理水时凝聚速度快，用量很少，絮凝体粒大强韧。在水处理中常与铁、铝盐混凝剂合用，利用无机混凝剂对胶体微粒电荷的中和作用和高分子混凝剂优异的絮凝功能，可以得到良好的处理效果。⑤活化硅胶。是一种助凝剂，是把硅酸钠（水玻璃）用酸（常用硫酸）中和并熟化，使硅酸钠转化成硅酸单体，聚合成高分子物质。⑥骨胶。无毒，常用的为骨胶和三氯化铁混合制剂。它成本低，投量少，来源丰富。用它比单纯用混凝剂效果好，能提高混凝沉淀池的出水能力。也可以单独使用，一般与铁、铝盐混合剂合用。⑦其他混凝助剂。除活性硅外，还有pH调节剂、黏土和聚合物。酸和碱用于将水的pH调节到混凝的最佳范围。常用来降低pH的酸为硫酸。石灰[Ca(OH)2]或苏打灰(Na2CO3)常用来增加pH。第五十四页，共106页。n5.3.2中和法处理酸性(suānxìnɡ)废水和碱性废水的主要方法。主要参数：pH，pH7。投加法：中和剂能制成溶液或浆料时。过滤法：中和剂为粒料或块料时。常用的碱性中和剂有石灰、电石渣和石灰石、白云石。常用的酸性(suānxìnɡ)中和剂有废酸、粗制酸和烟道气。第五十五页，共106页。n酸性废水中和投药中和法过滤中和法利用碱性废水中和法碱性废水中和第五十六页，共106页。n最理想，但很少会有这种情况可以补以投药中和pH大于6.5但小于8-9，可不进行二次处理。否则，用酸中和多余的碱碱量和需要量相等碱量少于需要量碱量大于需要量利用碱性(jiǎnxìnɡ)废水中和：酸性废水和碱性(jiǎnxìnɡ)废水同时存在的情况下，以废治废；第五十七页，共106页。n投药中和法：将碱性药剂加入到酸性废水中进行(jìnxíng)中和，通常采用石灰乳。H2SO4+Ca(OH)2→CaSO4+2H2OFe2++Ca(OH)2→Fe(OH)2+Ca2+投加方法有：干投和湿投两种。干投法：将石灰直接投入废水中。此法设备简单，但反应(fǎnyìng)不彻底，投加量大约为理论量的1.4-1.5倍。一般不采用，通常采用湿投法。第五十八页，共106页。n第五十九页，共106页。n第六十页，共106页。n过滤中和：使酸性废水通过碱性固体(gùtǐ)滤料层进行中和。滤料可采用石灰石或白云石。石灰石滤料反应速度(fǎnyìngsùdù)较白云石快，但进水中硫酸允许浓度则较白云石滤料低。第六十一页，共106页。n碱性废水中和处理：可用酸性废水或加酸中和，或烟道气中和。普遍采用的是加硫酸进行中和。压缩的二氧化碳气体也可以，但成本高。烟道气中含有(hányǒu)高达24%的CO2，有时还有少量SO2，可用来中和碱性废水。第六十二页，共106页。n5.3.3氧化还原法通过氧化剂或还原剂将废水中的有害物质氧化或还原为无毒或微毒物质的方法。基本原理：按照不同价态的离子进行水解的难易程度，金属离子可分为两类：第一类是高价易于水解而低价难于水解的离子，例如Fe3+、Fe2+、AS5+、AS3+、Sn4+、Sn2+等；第二类是高价不能或难于水解而低价易于水解的离子，例如UO22+、U4+、Cr6+、Cr3+等。前者(qiánzhě)适于在氧化条件下进行氧化水解法净化，而后者则适于在还原条件下进行还原水解法净化。第六十三页，共106页。n第六十四页，共106页。n5.3.4化学沉淀法向废水中投加某些化学药剂，使其与废水中的污染物发生直接的化学反应，形成难溶的固体生成物（沉淀物），然后(ránhòu)进行固液分离，从而除去水中污染物的方法。常用化学沉淀法去除的有害离子：阳离子如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Cr6+，阴离子如SO42-、PO43-。氢氧化物沉淀法硫化物沉淀法第六十五页，共106页。n氢氧化物沉淀法原理：除了碱金属和部分碱土金属(jiǎntǔjīnshǔ)外，其他金属的氢氧化物大都是难溶的。溶度积沉淀剂为各种(ɡèzhǒnɡ)碱性物料，常用的有石灰、碳酸钠、苛性钠、石灰石、白云石等。第六十六页，共106页。n产生氢氧化物(qīnɡyǎnɡhuàwù)沉淀的pH值的计算第六十七页，共106页。n硫化物沉淀法采用硫化剂(如H2S，Na2S，NaHS，FeS，(NH4)2S等）加入废水中，使废水中金属离子与其形成溶度积很小的硫化物沉淀，从废水除去(chúqù)的方法。仅次于氢氧化物沉淀法，可互为补充。常用(chánɡyònɡ)的沉淀剂是H2S和NaS。此外还有NaHS，CaSx，(NH4)2S，MnS，FeS等。第六十八页，共106页。n金属离子(lízǐ)对硫的亲合力的顺序为：Pb>Hg>Ag>Cu>Bi>Cd>Sb>Sn>Zn>Ni>Co>Fe>As>Ti>Mn第六十九页，共106页。n5.4废水的物理化学处理法处理对象：去除物理方法处理后残存的细小的悬浮物以及(yǐjí)溶解的有机物。物理化学处理法吸附法离子交换法膜分离法第七十页，共106页。n吸附法利用多孔性固体吸附剂的表面吸附废水中一种或多种污染物溶质的方法。对溶质有吸附能力的固体物质称为吸附剂，而被吸附的溶质称为吸附质。常用于低浓度工业废水的处理(chǔlǐ)。常用的吸附剂有活性炭、沸石、硅藻土、焦炭、矿渣、炉渣、矾土，以及大孔径吸附树脂等。其中以活性炭的使用最为广泛。第七十一页，共106页。n活性炭吸附活性炭：非极性吸附剂，由含碳为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂，其外观是暗黑色；有粒状和粉状两种，目前工业上大量采用的是粒状活性炭。特点：良好的吸附性能、稳定的化学性质，耐强酸(qiánɡsuān)、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。比表面积巨大，可达到500-1700m2/g第七十二页，共106页。n离子交换(jiāohuàn)法利用离子交换(jiāohuàn)剂的交换(jiāohuàn)基团同废水中的金属离子进行交换(jiāohuàn)反应，将金属离子置换到交换(jiāohuàn)剂上予以除去。分类：无机离子交换(jiāohuàn)剂：沸石、磷酸锆等。有机离子交换(jiāohuàn)剂：人工合成的交换(jiāohuàn)树脂，一种有机高分子聚合物，骨架是由高分子电解质和横键交联物质组成的空间网状结构，上面结合离子交换(jiāohuàn)基团。分为阳离子型和阴离子型两大类第七十三页，共106页。n重金属废水，一般金属离子，如Cu2+、Zn2+、Cd2+等，用阳离子交换树脂(shùzhī)；金属离子络合物或酸根（如HgCl42-、CrO72-等），用阴离子交换树脂(shùzhī)。一般将阴离子和阳离子交换器串联，同时除去阴阳离子。优点：可以除去用其他方法难于分离的重金属离子；废水净化程度较高；可以从废水中选择性地回收贵重金属。缺点：树脂(shùzhī)价格较高，树脂(shùzhī)再生时需用酸、碱或食盐，运行费用较高，再生液需用进一步处理。第七十四页，共106页。n膜分离法在某种推动力的作用下，利用某种隔膜特定的透过性能，使溶质或溶剂分离的方法。实质上是一种除盐的方法。在降低溶液中盐的总含量的同时，可以得到一种盐的浓缩液。特点：设备结构简单，操作方便，可在常温工作，过程(guòchéng)连续，便于实现自动化；主要问题：需处理生成的浓缩液（盐水）。第七十五页，共106页。n膜分离法超滤电渗析反渗透液膜分离第七十六页，共106页。n反渗透法利用半透膜（反渗膜），对溶液用泵加压（2-10MPa)过滤，将溶液中的污染物浓缩的一种膜分离方法(fāngfǎ)。可同时分离除去有机污染物和无机污染物。渗透(shèntòu)渗透(shèntòu)压反渗透(shèntòu)第七十七页，共106页。n关键：反渗透膜的性能，要求具有(jùyǒu)高选择性、高透水性、机械强度好、化学稳定性好、使用寿命长、性能衰降小、原料易得、价格低、制备简单等。材料：目前使用最多的半透膜是醋酸纤维素及各种衍生物膜，其次是芳香聚酰胺膜。第七十八页，共106页。n超滤法利用半透膜对溶质分子的选择透过性而进行的膜分离过程。本质(běnzhì)上是一种机械筛滤过程，膜表面孔隙大小是主要的控制因素。超滤与反渗透的区别膜材料：醋酸纤维素类膜、尼龙类膜和其他高分子合成膜。第七十九页，共106页。n电渗析法在直流电场作用下，利用离子交换膜对电解质溶液的阴、阳离子所具有的选择透过性，使离子交换膜隔开的两部分溶液发生不同离子的迁移，从而达到(dádào)废水中分离、浓缩污染物的方法。选择透过性：即阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过，在常压下不透水。特点：废水处理效果良好。但耗电量很高，多数还仅限于在以回收为目的的情况下使用。第八十页，共106页。n第八十一页，共106页。n液膜分离法一种新型(xīnxíng)的、类似溶剂萃取的膜分离技术。第八十二页，共106页。n5.5废水的生物化学处理法利用自然界大量存在的各种微生物来分解废水中的有机物和某些无机毒物（如氰化氢、硫化物等），通过生物化学过程(guòchéng)使之转化为较稳定的、无毒的无机物，从而使废水得到净化。处理对象：主要用来去除废水中呈胶体状态和溶解状态的有机物，以及现有物理法不能去除的细小悬浮颗粒。比化学法效率更高，且运行费用低。第八十三页，共106页。n第八十四页，共106页。n第八十五页，共106页。n第八十六页，共106页。n5.6冶金废水净化工艺5.6.1废水处理的一般(yībān)流程双击添加标题文字去除悬浮固体和漂浮物质，同时起到中和、均衡，调节水质的作用。一级处理双击添加标题文字去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质。二级处理双击添加标题文字在一级、二级处理的基础上，对难降解的有机物、磷、氮等营养性物质进一步处理。三级处理按处理(chǔlǐ)的程度第八十七页，共106页。n第八十八页，共106页。n5.6.2钢铁厂废水处理焦炉煤气排水的处理高炉煤气洗涤废水处理烟气净化含尘污水处理连铸循环水处理轧钢废水闭路循环治理第八十九页，共106页。n1．焦炉煤气排水的处理(chǔlǐ)炼焦：煤炭重量的70%成为焦炭12%～13%成为氨水排出宝钢焦化厂：年用煤210万t产焦171万t日产煤气(méiqì)210万m3该厂有三套煤气精制装置(zhuāngzhì)，处理能力为315km3/h，焦化产品总量约每年40-45万t，每年产生工业废水约300～350万t第九十页，共106页。n废水(fèishuǐ)的主要来源(1)剩余氨水，焦炉荒煤气冷却(lěngquè)时产生的冷凝水，约200万t/a。(2)煤气精制工艺废水，约75万t/a。(3)化工工艺废水，焦油加工、纯苯生产、沥青焦生产等焦化产品的生产工艺废水，发生量约30万t/a。(4)集尘水，由集尘系统产生，5万t/a。(5)煤气冷凝水，煤气输送管线沿线冷凝排出，约10万t/a。第九十一页，共106页。n废水(fèishuǐ)的化学成分(1)含有常见的钙离子、氟离子、氯离子、硫酸根、铁等成分(2)氨氮、酚、氰、COD等的含量也较高。有机物成分复杂，主要(zhǔyào)有苯酚及苯酚衍生物（约占60%）、苯类及其衍生物（占9.84%）啉类化合物（占13.47%），以及其他多环、杂环有机化合物共50多种。第九十二页，共106页。n宝钢的焦化废水三级处理(chǔlǐ)工艺1981年从日本引进，处理(chǔlǐ)出水可全面达到国家排放标准。第三级脱酚、蒸氨第二级第一级预处理生物降解铁凝沉淀污泥脱水活性炭吸附再生第九十三页，共106页。n第九十四页，共106页。n第九十五页，共106页。n焦化废水的A-A-O处理工艺A-A-O，也称为A2/O，Anaerobic-Anoxic-Oxic，厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称，同时具有(jùyǒu)脱氮除磷的功能。第一个A:厌氧段，采用生物膜法第二个A:缺氧段，采用生物膜法O段:好氧硝化段，采用活性污泥法第九十六页，共106页。n第九十七页，共106页。n双击添加标题文字特点处理方法2．高炉煤气洗涤废水(fèishuǐ)的处理技术水温高达60℃以上，主要杂质：固体悬浮物、尘泥（瓦斯泥）、氧化物、焦炭(jiāotàn)粉等。还含部分无机盐及酚、氰、重金属等有毒物质。自然(zìrán)沉淀混凝沉淀法曝气法第九十八页，共106页。n(1)自然沉淀法首都钢铁公司、攀枝花钢铁公司、湘潭钢铁公司、上海第一钢铁厂优点：节省药剂费用，节约能源；缺点：水力停留时间长，占地面积大，对用地紧张的企业不宜采用；另外，瓦斯泥颗粒过细时，处理后水中悬浮物含量偏高，输水管道、水泵吸水井积泥较多，冷却塔和煤气洗涤设备污泥(wūní)堵塞现象较严重。第九十九页，共106页。n(2)混凝沉淀法武汉钢铁厂、宝山钢铁总厂、首都钢铁公司关键在于选择混凝剂，混凝剂有无机和有机高分子絮凝剂，常用的有聚丙烯酰胺和FeCl3；当循环时间较长和循环率较高时，可去除富集的细小颗粒，处理效果良好。第一百页，共106页。n(3)曝气法德国蒂森钢铁公司、鲁奇公司曝气的目的是在废水进入沉淀池之前，将废水中的游离CO2吹脱，使溶解在水中的碳酸盐析出，以便在沉淀池中去除。该方法与自然沉淀法相比：悬浮物的去除率高，细颗粒悬浮物可有效去除，对其他污染物（如酚、氰、重金属）的去除效率也有较大程度提高；水力停留时间长、占地面积大的矛盾有所缓解(huǎnjiě)，但未从根本上予以解决。第一百零一页，共106页。n3．炼钢厂烟气净化(jìnghuà)含尘污水处理第一百零二页，共106页。n4．连铸循环水处理(chǔlǐ)系统净循环水系统(xìtǒng)浊循环水系统(xìtǒng)供结晶器、设备间接冷却等用水温度升高，水质未受到污染供设备和铸坯喷淋冷却、切割渣粒化水及冲氧化铁皮用水水温升高，水质受到污染，含有大量的氧化铁皮微粒和少量油类第一百零三页，共106页。n(1)净循环水系统(xìtǒng)第一百零四页，共106页。n(2)浊循环水系统(xìtǒng)第一百零五页，共106页。n5．轧钢废水闭路循环(xúnhuán)治理净循环水系统(xìtǒng)浊循环水系统(xìtǒng)主要污染物：氧化铁皮和油。第一百零六页，共106页。