(二)过溥中和法 过滤中和法是选择碱性滤料填充成一定形式的滤床,酸性废水流过此滤床即被中和。过 滤中和法与投药中和法相比,县有操作方便,运行费用低及劳动条件好等优点,它产生的沉 渣少,只有废水体积的0.1%,主要缺点是进水硫酸浓度受到限制。常用的滤料有石灰石、大 理石、白云石三种,其中前两种的主要成分是CaCO3,而第三种的主要成分是CaCO3·MgO3。 滤料的选择与废水中含何种酸和含酸浓度密切相关因滤料的中和反应发生在滤料表面, 如生成的中和产物溶解度很小,就会沉淀在滤料表面形成外壳,影响中和反应的进步进行。 以处理含硫酸废水为例,当采用石灰石为滤料时,硫酸浓度不应超过1~2g/L,否则就会生成 硫酸钙外壳,使中和反应终止。当采用白云石为滤料时,由于MgSO4溶解度很大,故产生的 沉淀仅为石灰石的一半,因此废水含硫酸浓度可以适当提高,不过白云石有个缺点就是反应 速度比石灰石慢,这影响了它的应用。当处理含盐酸或硝酸的废水时,因生成的盐溶解度都 很大,则采用石灰石、大理石、白云石作滤料均可 中和滤池主要有普通中和滤池、升流式滤 进水受水糟出水出水配水管进水 池和滚筒中和滤池三种类型 ::1 普通中和滤池为固定床形式。按水流方向 放空 分平流式和竖流式两种。目前较常用的为竖流 放 带孔底板 带孔底板 式,它又可分为升流式和降流式两种,见图29。 (b) 普通中和滤池滤料粒径一般为30 图2-9普通中和滤池 50mm,不能混有粉料杂质。当废水中含有可能 (a)升流式;(b)隊流式 堵塞滤料的杂质时,应进行预处理 升流式中和滤池(见图2-10)与普通中和滤池相比,粒径小,滤速高,中和效果好。在 升流式中和滤池中,废水自下向上运动,由于流速高,滤料呈悬浮状态,滤层膨胀,类似于 流化床滤料间不断发生碰撞摩擦,使沉淀难以在滤 料表面形成,因而进水含酸浓度可以适当提高,生 中水 中和后出水 成的CO2气体也容易排出,不会使滤床堵塞;此外 由于滤料粒径小,比表面大,相应接触面积也大,使 中和效果得到改善升流式中和滤池要求布水均匀 因此池子直径不能太大,并常采用大阻力配水系统 反冲水 和比较均匀的集水系统 酸性废水 为了使小粒径滤料在高滤速下不流失,可将升 流式滤池设计成变截面形式,上部放大,称为变速 升流式中和滤池,这样即保持了较高的流速,使滤 图2-10升流式膨胀中和滤池 层全部都能膨胀,维持处理能力不变,又保留小滤 1—环形集水槽;2—清水区;3-石灰石滤料:料在滤床中,使滤料粒径适用范围增大 4一卵石垫层;5-大阻力配水系统;6一放空管 滚筒式中和滤池如图211所示。滚筒用钢板制 成,内衬防腐层。筒为卧式,长度为直径的6~7倍。装料体积占简体体积的一半,筒内壁设 有挡板,带动滤料一起翻滚,使沉淀物外壳难以形成,并加快反应速度。为避免滤料流失,在 滚筒出水处设有穿孔板 滚筒式中和滤池能处理的废水含硫酸浓度可大大提高,而且滤料也不必破碎到很小的粒 径。但是它构造复杂,动力费用高,设备噪声大,负荷率低(约为36m3/mh)
进水 滤料 (三)利用碱性废水中和法 穿孔隔板 如厂内或区内也有碱性废水排出, 滤料 出水则可利用碱性废水来中和酸性废水,达 进料 到以废治废的目的。此时应进行中和能 力的计算,即参与反应的酸和碱的当量 支承轴 数应相同。如碱量不足,还应补充碱性 减速器 药剂;如酸量不足,则应补充酸来中和 图211滚简式中和滤池 碱。必须注意对于弱酸或弱碱,由于反 应生成盐的水解,尽管反应达到等当量 点,但溶液并非中性,pH值取决于生成盐的水解度。 废水水质和水量的变化决定了采用何种中和设备 ①当水质和水量较稳定或后续处理对pH值要求较宽时,可直接在集水井、管道或混合槽 中进行连续中和反应。 ②当水质和水量较稳定而后续处理对pH值要求高时,可设连续流中和池。中和池容积可 按下式计算: V=(Q,+Q2)t 式中Q、Q2酸性、碱性废水设计流量,m3/h t—中和时间,一般取1~2h ③当水质、水量变化较大,连续流很难满足出水pH要求时,可采用间歇式中和池。在间 歇池内完成混合、反应、沉淀、排泥等操作。池体积可按污水排放周期(如一班或-昼夜)中 的废水量来计算。 二、碱性废水的中和处理 (一)利用废酸性物质中和法 废酸性物质包括含酸废水、烟道气等。烟道气中 CO2含量可高达24%此外有时还含有SO2和H2S,故 碱性废水 可用来中和碱性废水。 利用酸性废水中和法和利用碱性废水中和酸性废 水原理基本相同。可参见上文 用烟道气中和碱性废水一般在喷淋塔中进行,如 图2-12所示。废水从塔顶布水器均匀喷出,烟道气则 液体再分布板 从塔底鼓入,兩者在填料层间进行逆流接触,完成中 和过程,使碱性废水和烟道气都得到净化。根据资料 介绍,用烟道气中和碱性废水,出水的pH值可由 10~12降到中性该法的优点是以废治废,投资省,运 行费用低,缺点是出水中的硫化物、耗氧量和色度都支承板上一出求 会明显增加,还需进一步处理 (二)药剂中和法 图2-12喷淋塔 常用的药剂是硫酸、盐酸及压缩二氧化碳。硫酸 的价格较低,应用最广。盐酸的优点是反应物溶解度高,沉渣量少,但价格较高。用无机酸
21 中和碱性废水的工艺流程与设备,和药剂中和酸性废水的基本相同,在此不再赘述。用CO2中 和碱性废水,采用设备与烟道气处理碱性废水类似,均为逆流接触反应塔。用CO2做中和剂 可以不需pH控制装置,但由于成本较高,在实际工程中使用不多,一般均用烟道气
第三章混凝 各种废水都是以水为分散介质的分散体系。根据分散相粒度不同,废水可分为三类:分 散相粒度为0.1~lnm间的称为真溶液;分散相粒度在1~100mm向的称为胶体溶液;分散相 粒度大于10n称为悬浮液。其中粒度在10ym以上的悬浮液可采用沉淀或过滤处理,而粒 度在1m~100m间的部分悬浮液和胶体溶液可釆用混凝处理。 混凝就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性,使废水中的胶体和细小悬浮 物聚集成具有可分离性的絮凝体,再加以分离除去的过程 第一节胶体的特性与结构 胶体特性 胶体的特性包括光学性质、力学性质、表面性能、动电现象四个方面 1.光学性质 胶体的光学性质是指胶体在水溶液中能引起光的反射的性质。 2.力学性质 胶体的力学性质主要是指胶体的布朗运动,即胶体颗粒所作的一刻不停的不规则运动这 也是胶体颗粒不能自然沉淀的原因之一。它可用水分子的热运动来解释,胶体颗粒总是处于 周围水分子的包围中,而水分子由于热运动总在不停地撞击胶体颗粒,其瞬间合力不能完全 抵消,就使得胶体颗粒不断改变位置 3.表面性能 胶体颗粒微小,故其比表面积大,具有极大的表面自由能,从而使胶体颗粒具有强烈的 吸附能力积水化作用。 4.动电现象 胶体的动电现象包括电泳与电渗,二者都是由于外加电位差的作用而引起的胶体溶液系 统内固相与液相间产生的相对移动。电泳现象是指在电场作用下,胶体微粒能向一个电极方 向移动的现象。与此同时,也可认为有一部分液体渗透过∫胶体微粒间的孔隙而移向相反的 电极,这种液体在电场中透过多孔性固体的现象称为电渗。 电泳现象说明胶体微粒是带电的。当在外加电场作用下,胶体微粒向阴极运动,说明该 类胶体微粒带正电、如氢氧化铁、氢氧化铝等;相反,如向阳极运动,则说明该类胶体微粒 带负电,象碱性条件下的氢氧化铝和蛋白质等。粘土胶体一般也带负电。由于胶体徵粒的带 电性,当它们互相靠近时,就产生排斥力,因此不能聚合 二、胶体的结构 图3-1是胶体结构示意图,在粒子的中心是胶核,它由数百乃至数于个分散相固体物质分 子组成。在胶核表面,吸附了一层带同号电荷的离子,称为电位离子层。为维持胶体离子的 电中性,在电位离予层外吸附了电量与电位离子层总电量相同,而电性相反的离子,这称为 反离子层 电位离子层与反离子层就构成了胶体粒f的双电层结构。其中电位离子层构成了双电层
的内层,其所带电荷称为胶体粒子的表面电荷,其 电性和电荷量决定了双电层总电位的符号和大 小。反离子层构成了双电层的外层,按其与胶核 的紧密程度,反离子层又分为吸附层和扩散层,前 者指紧靠电位离子,并随胶核一起运动,它和电电人式1 位离子层一起构成了胶体粒子的固定层。而反离反离子、 子扩散层是指固定层以外的那部分反离子。它由 于受电位离子的引力较小,因而不随胶核一起运 动,并趋于向溶液主体扩散,直至与溶液中的平滑动面一 均浓度相等。吸附层与扩散层的交界面在胶体化 学上称为滑动面。 胶团边界 吸附层 通常将胶核与吸附层合在一起称为胶粒,胶 胶粒 散层 粒再与扩散层组成电中性胶团(即胶体粒子)。由 于胶粒内反离子电荷数少于表面电荷数,故胶粒 总是带电的,其电量等于表面电荷数与吸附层反 离子电荷数之差,其电性与电位离子电性相同 胶核与溶液主体间由于表面电荷的存在所产 阳离子浓度 生的电位称为ψ电位,而胶粒与溶液主体间由于 胶粒剩余电荷的存在所产生的电位称为了电位 图3-1描述了两种电位随距离的变化情况。ψ电 阴离子浓度 位对于某类胶体而言,是面定不变的,它无法测图31胶体粒子结构及其电位分布 出,也不具备实用意义,而电位可通过电泳或电 渗计算得出,它随着温度、pH值及溶液中反离子浓度等外部条件而变化,在水处理中具有重 要的意义 电位可通过下式计算 5=-4xuu/DE (3-1) 式中p-液体的粘滞系数,Pa; a—液体的翕动速度,cm/s; D—液体的介电常数; E—两电极间单位距离外加电位差,绝对静电单位/厘米,其中1绝对静电单位=300 伏 按以上叙述,胶体粒子的结构式可写为 [胶核]电位形成离子,束缚反离子}自由反离于 吸附层 扩散层 胶粒 以氢氧化铁为例,因氢氧化铁是由三氯化铁水解形成,故水中的主要电解质力H和C1 氢氧化铁聚集成胶核,并吸附了溶液中的一些电位离子(H离子),为达到电中性,H离子