工业废水的物理化学处理.pptx

工业废水的物理化学处理一、气浮一、气浮1 基本原理基本原理（1）概念 将水、污染物质和气泡这样一个多相体系中含有的疏水性污染粒子，或者附有表面活性物的亲水性污染粒子，有选择地从废水中吸附到气泡上，以泡沫形式从水中分离去除的一种操作过程，是一种固液和液液分离的方法。 具体过程：通入空气产生微细气泡SS附着在气泡上上浮应用：自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及比重接近1的固体颗粒（2）气浮分类）气浮分类1. 电解气浮法：有竖流式和平流式装置。2. 散气气浮法：扩散板曝气气浮：压缩空气通过扩散装置以微小气泡形式进入水中。简单易行，但容易堵塞，气浮效果不高。3. 叶轮气浮法：适用于处理水量不大,污染物浓度高的废水。4. 溶气气浮法：根据气泡析出时所处的压力不同分为：溶气真空气浮和加压溶气气浮。5. 生化气气浮法：生物产气，化学产气等。2 气浮的理论基础气浮的理论基础（1）水中颗粒与气泡粘附的条件1. 水、气、固三相混合体系中，因不同介质表面因受力不均衡而存在界面张力，气泡与颗粒或絮体一旦接触，由于界面张力存在会产生表面吸附作用。2. 润湿周边：三相间的吸附界面构成的交界线。与润湿接触角有关系。（见下页图）3. 亲水吸附与疏水吸附：（2）泡沫的稳定性不稳定的后果：气泡浮到水面后，水分很快蒸发，泡沫计易破灭，会使已经浮到水面的污染物又脱落回到水中。方法：投加起泡剂（表面活性物质）达到易起气泡的稳定的目的。（3）改变疏水性能向水中投加浮选剂，可以使颗粒由亲水性物质变为疏水性。 （4）结合方式（气浮中气泡对絮体和颗粒单体的结合方式）分为：气泡顶托；气泡裹携；气泡吸附3 气浮工艺的形式气浮工艺的形式（1）布气气浮 利用机械剪切力，将混合于水的空气粉碎成小气泡。按粉碎气泡方式的不同，分为：1. 水泵吸水管吸气气浮；2. 射流气浮；3. 扩散板曝气气浮；（压缩空气）4. 叶轮气浮。（2）溶气气浮）溶气气浮原理：使空气在一定的压力作用下，溶解于水并到达过饱和状态，再减至常压释放，空气便以微小气泡的形式逸出。a 容气真空气浮常压空气溶于水，负压析出。 特点：整个气浮池在负压下操作，空气溶解容易，动力设备和电能消耗少。 缺点：所有设备均要密封在气浮池内，构造复杂，生产中使用不多。b 加压溶气气浮 其气浮工艺有三种形式：1. 全溶气法：电耗高，但气浮池溶剂小。2. 部分溶气法：省电，溶气罐小。但若溶解空气多，需加大压力3. 回流加压溶气法：适用于SS高的原水，但气浮池容积大。组成：气饱和设备、空气释放器、气浮池4 气浮法在废水处理中的应用气浮法在废水处理中的应用1. 含油废水（石油化工、机械加工、食品工业废水等）：悬浮油（10,隔油池）；乳化油（10，一般0.1-2气浮） 溶解性；2. 造纸厂白水回收纤维；3. 染色废水等；4.毛纺工业洗毛废水羊毛脂及洗涤剂；5. 浓缩污泥（效果比沉淀法高）。二、吸附二、吸附水处理的吸附法是指利用具有吸附能力的多孔性物质去除水体中微量溶解性杂质的一种处理工艺。1 吸附本质吸附本质（1）概念吸附是一种或几种物质（称为吸附质）在另一种物质（称为吸附剂）表面上自动发生变化（累积或浓集）的过程。是一种相界面上的反应。可以发生在气液界面、气固、液固。在水处理中，主要讨论的是液固界面，固相物质作为吸附剂，一般为多孔性物质；液相中被吸附物质为吸附质吸附法定义： 吸附法是指水中的一种或多种物质被吸附在固体表面（吸附剂）而被去除的方法。（2）原理2 类型类型根据吸附剂表面吸附力的不同，吸附可分为以下三种类型：（1）物理吸附1. 分子间的作用力所引起的。2. 吸附热较小，可在低温下进行。3. 过程是可逆的，易解吸4. 相对没有选择性。分子量越大，吸附量越大。5. 可形成单分子吸附层或多分子吸附层（2）化学吸附：1. 由化学键力引起的产生化学反应。2. 吸附热大，一般在较高温下进行。3. 具有选择性，单分子层吸附4. 化学键力大时，吸附不可逆。 （3）离子交换吸附1. 静电引力2. 吸附质的离子吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂也放出一个等当量离子。3. 离子电荷越多，吸附越强。4. 离子水化半径越小，越易被吸附。3 吸附剂吸附剂4 吸附等温线吸附等温线（1）吸附平衡当吸附速度和解吸速度相等时，溶液中的吸附质浓度不在改变时吸附平衡吸附剂吸附能力的大小用吸附量q（g/g）表示。达到吸附平衡时，q = V(C0-C)/W (g/g)其中：V为废水容积W为活性炭投量C为吸附平衡时，溶液中溶质浓度（2）吸附等温线与等温式吸附等温线：在某一温度条件下，吸附量随吸附质平衡浓度的变化的曲线。a 弗兰德利希(Freundlich)吸附等温式（经验公式）q = KC1/n lgq = lgK +1/nlgC (k、n为经验常数）1/n越小，吸附性能越好。一般认为 1/n = 0.1 0.5时容易吸附；1/n大于2时难于吸附。b 朗谬尔（Langmuir）吸附等温式q = abC/(1+aC)通过动力学观点，推导出的单分子吸附公式。c BET式：表示吸附剂上有多层被吸附的吸附模式，各层的吸附符合朗谬尔吸附单分子吸附公式。 吸附量是选择吸附剂和设计吸附设备的重要数据。吸附量的大小决定吸附剂再生周期的长短。因此，需要研究吸附剂的吸附等温线。 5 吸附速度吸附速度单位重量的吸附剂在单位时间内所吸附的物质的量。吸附速度决定了废水和吸附剂的接触时间。吸附速度快 接触时间短 吸附设备的容积小影响吸附速度的因素有：1. 吸附质在吸附剂表面液相界膜内的迁移速度。（膜扩散）2. 吸附质在吸附剂颗粒空隙内的扩散速度。（内部扩散）3.吸附质在吸附剂内表面吸附位置上的吸附反应速度。吸附速度主要受液膜扩散速度和内部扩散速度控制。在开始阶段往往由液膜扩散速度起作用，而在终了阶段则由颗粒的内部扩散起决定作用6 影响吸附的因素影响吸附的因素 主要有内因和外因两个方面：（1）内因因素吸附剂的性质：种类；比表面积；表面能；表面化学特性；孔隙尺寸等吸附质的性质：溶解度；极性；分子量；溶质浓度；空间结构等（2）外因因素环境条件：pH值；温度；共存物质；压力；协同作用运行条件：运行方法；接触时间；水力条件等。 7 吸附操作方式吸附操作方式静态 ：搅拌 平衡 沉淀（过滤等）动态：应用多， （1）吸附设备：a 固定床：根据水流分为降流式、升流式、单床式 根据水量、处理要求分为多床串联式、多床并联式b 移动床：可充分利用吸附容量，水头损失小。要求水中悬浮物小于30mg/lc 流化床：吸附剂在塔内处于膨胀状态或硫化状态。适合处理悬浮物较高的废水。（2）穿透曲线和吸附容量的利用：当缺乏设计资料时，应先做吸附剂的选择试验。通过吸附等温线试验得到的静态吸附量可粗略地估计处理每立方米废水所需吸附剂的数量。由于在动态吸附装置中废水处于流动状态，因此还应通过动态吸附试验确定设计参数。8 吸附法在废水处理中的应用吸附法在废水处理中的应用（1）活性炭对有机物的吸附用于去除用生物或物理、化学法不能去除的微量呈溶解状态的有机物。废水中的有机物能否易被活性炭吸附，其主要影响因素有：分子结构；界面张力（界面活性）；溶解度；离子性和极性；分子大小；pH值；浓度；温度；共存物质等。（2）活性炭对无机物的吸附用于去除某些金属及其化合物有很强的吸附能力。如对锑、铋、锡、汞、钴、铅、镍等都有良好的吸附能力。