1、工業廢水物理化學處理2/6/2022工業廢水物理化學處理2p 混凝混凝 Coagulationp 氣浮氣浮 Air Flotationp 吸附吸附 Adsorptionp Ion-exchangep 電滲析電滲析 Electrodialysisp擴散滲析、反滲透、超濾擴散滲析、反滲透、超濾 Diffusion Dialysis, Reverse Osmosis, Ultrafiltration2/6/2022工業廢水物理化學處理313.1 混凝混凝1. 原理：向污水中投入電解質，壓縮雜質雙電層，降低或消除電位，雜質相互聚結沉淀。(1) 雙電層機理利用電解質壓縮雙電層，降低電位，消除靜電排斥能峰

2、，使膠體脫穩聚和。(2) 吸附架橋機理利用高分子的吸附架橋能力，將雜質吸附，形成大絮體下沉。 2.材料：石灰、碳酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵、聚合鋁2/6/2022工業廢水物理化學處理413.1 混凝混凝3. 混凝的種類混凝的種類化學混凝化學混凝利用正電荷的電解質，壓縮污水中負電粒子的雙電層，當大量正電荷進入膠粒的雙電層內，使雙電層變薄，電位減小，膠粒不帶電，可以相互聚和下沉。生物混凝生物混凝 利用微生物的吸附絮凝作用，吸附膠體顆粒一同下沉，活性污泥回流污泥達到吸附絮凝作用。 回流污泥目的： a. 接種，使生物種類多樣 b. 預絮凝和生物混凝作用2/6/2022工業廢水物理化學處理513.1 混凝

3、混凝(3) 物理混凝物理混凝混凝經水解形成高聚物，大顆粒高聚物對雜質膠體有強烈的吸附能力，可吸附一定距離內的膠體共同下沉。 自身混凝自身混凝：高聚物大顆粒可在其作用空間內吸附膠體一同下沉。 有效作用空間： a. Rr; b. rR; c. A=r+R時吸附最佳。 增濃聚沉增濃聚沉：向污水中投入一些大顆粒雜質，使濃度增大，可沉淀的大顆粒吸附小顆粒迅速下沉。 應用：豎流式沉淀池增加污泥層的濃度達到增濃聚沉。 水力澄清池加入細泥沙增加泥沙濃度達到增濃聚沉。)(4)(22RARVVRA2/6/2022工業廢水物理化學處理613.1 混凝混凝 通過混凝可去除污水的濁度、色度、各種高分子化合物，重金屬離子

4、等，常與其它方法一同使用。 混凝法只能去除膠體和懸浮物，不能去除溶解性物質，影響混凝的因素很多，混凝劑的種類，濃度等需要用試驗確定。 混凝的應用：1 預處理 (SS可從2萬降至5000) 2 深度處理 (已推廣，由張杰院士提出，COD去除率為5060%)2/6/2022工業廢水物理化學處理713.1 混凝混凝2/6/2022工業廢水物理化學處理813.1 混凝混凝2/6/2022工業廢水物理化學處理913.2 氣浮氣浮1. 氣浮處理的理論基礎 將空氣通入水中，并以微小氣泡析出，使水中固體雜質粘附氣泡一同上浮至水面分離。 (1) 氣浮流程 氣污水氣粒吸附泡沫分解含油污水中的油可通過 1隔油池 2

5、粗粒化 3氣浮 來去除2/6/2022工業廢水物理化學處理1013.2 氣浮氣浮2、氣浮條件 去除比重近于1，直徑60m懸浮物(大于60m的可下沉)氣粒吸附氣粒吸附屬物理吸附。吸附放熱，低溫吸附效果較好極性相同，吸附效果較好(氣泡是疏水性物質，即非極性)物理性質相同，吸附效果較好。吸附對象吸附對象吸附疏水性物質疏水性物質難為水潤濕的物質，可以直接吸附。親水性物質容易被水潤濕的物質，需要轉為疏水性物質。2/6/2022工業廢水物理化學處理1113.2 氣浮氣浮表面活性劑表面活性劑可以實現疏水親水相互轉移 表面活性劑由極性非極性分子組成，分子一端呈親水性，另一端呈疏水性，也叫二親分子。a. 表面活

6、性劑對于親水性物質有利，親水性物質轉為疏水性。b. 表面活性劑對于疏水性物質不利，疏水性物質轉為親水性。2/6/2022工業廢水物理化學處理1213.2 氣浮氣浮水中氣、粒的粘附著力計算水中氣、粒的粘附著力計算 在液、氣、粒三相表面上，產生的表面力不同，其粘附著力也不同。 1表面能表面能 液體表面分子與內部分子受到的分子引力不同，表面分子所受到的力不平衡，該力把表面分子拉向液體內部，力圖縮小表面積，減少表面能。 2表面能的物理現象表面能的物理現象 表面能力圖使自由表面積最小，從而表面能最小。 液體內部分子引力使液體呈球狀，減少表面積，避免展開。2/6/2022工業廢水物理化學處理1313.2

7、氣浮氣浮表面能大小計算表面能大小計算設液、氣、固三相分別為1、2、3，表示表面能 則 液固，液氣，氣固分別用13、12、23表示根據熱力學已知：界面能表面能界面面積 s界面面積(cm2)，取單位面積為1進行計算顆粒和氣泡粘附前其表面能之和 (N/m)顆粒和氣泡粘附后其表面能 (N/m)吸附前后界面能減少值為 sw12131w23121321www232w2/6/2022工業廢水物理化學處理1413.2 氣浮氣浮根據圖解，代入上式： 接觸角 分析： 1)W越大，吸附越容易進行。 2)當接觸角0時，cos1，(1cos)0，氣固不易吸附。 3)當接觸角180時，cos1，(1cos)2，氣固易吸附

8、。 4)接觸角可判斷物質被水潤濕的性質，90為親水性物質，不容易吸附，90為疏水性物質，容易吸附。)cos1 (cos)180cos()180cos(121212121223122312231213w2/6/2022工業廢水物理化學處理1513.2 氣浮氣浮氣泡的穩定性氣泡的穩定性1) 加入表面活性劑使氣泡壁變厚，防止破碎。(外包一層水摸)2) 加入表面活性劑使液體表面蒸發量減少，浮渣穩定。(吸附水膜變厚，減少蒸發量)3) 根據氣泡與內壓的關系式： r氣泡半徑、12水氣的表面張力、 P氣泡的內壓力。 當氣泡內壓一定時，水的表面張力越大，氣泡直徑越大；當氣量一定時，氣泡直徑，表面積，不易吸附。

9、氣泡大小應一致，否則小氣泡內壓大，大氣泡內壓小，小氣泡易進入大氣泡合并。4) 氣泡越小越密集，效果越好。Pr1222/6/2022工業廢水物理化學處理1613.2 氣浮氣浮混凝劑與表面活性劑的關系混凝劑與表面活性劑的關系1) 混凝劑Al2(SO4)3，FeCl3，Fe2(SO4)3，可吸附水中固體使其凝聚，壓縮雙電層，相互聚合，生成一些大的絮凝體。2) 表面活性劑兩親分子， 對親水性物質有利，對疏水性物質不利。 投量，氣液界面張力12 ，泡沫穩定。 投量，疏水雜質嚴重乳化，影響吸附。 投量， 12 ，使氣固吸附牢固。2/6/2022工業廢水物理化學處理1713.2 氣浮氣浮氣浮的方法、系統與計

10、算氣浮的方法、系統與計算 將產生氣泡的方法分為布氣氣浮，溶氣氣浮，電氣浮。 1布氣氣浮布氣氣浮: 利用機械剪切力，將混于水中的空氣粉碎成細小的氣泡。(第一代氣浮) 1) 水泵吸水管吸入氣浮水泵吸水管吸入氣浮 設備簡單，但會破壞水泵工作特性。吸入空氣不能過多，不大于吸水量10。 2) 射流氣浮射流氣浮(需水泵揚程大，耗電量高，已淘汰) 采用吸水帶氣的射流器，向污水中吸入空氣進行氣浮。 3) 擴散板氣浮擴散板氣浮(停止曝氣時易堵，主要應用于給水，污水中已淘汰) 壓縮空氣通過具有微細孔隙的擴散板，使空氣以細小氣泡形式逸出，進行氣浮。 4) 葉輪氣浮葉輪氣浮 電動機帶動葉輪高速旋轉，空氣進入水中被葉輪

11、打碎成為細小氣泡。2/6/2022工業廢水物理化學處理1813.2 氣浮氣浮氣浮的方法、系統與計算氣浮的方法、系統與計算 溶氣氣浮溶氣氣浮(第二代氣浮) 空氣在一定壓力下，溶解于水中，并達到過飽和狀態，然后突然減壓，溶解于水中的空氣以微小形狀從水中折出，進行氣浮。 1) 加壓溶氣氣體加壓溶氣氣體 工作特征 污水由水泵加壓34壓力，在壓力管上進入壓縮空氣，水氣混合體在溶氣罐內停留一定時間進行溶氣，然后經減壓閥進入氣浮池氣浮。 工藝流程 常用的加壓溶氣有：全加壓溶氣，部分加壓溶氣和部分回流加壓溶氣。 2) 溶氣真空氣浮溶氣真空氣浮 氣浮池在負壓下工作，空氣在常壓下和加壓下溶于水中，溶于水中的空氣在

12、負壓下過飽和，大量空氣會折出形成氣泡上浮。(但浮渣不能出來，出水必須靠水泵抽，且不易檢修)2/6/2022工業廢水物理化學處理192/6/2022工業廢水物理化學處理2013.2 氣浮氣浮電解氣浮電解氣浮 將含有電解質的污水作為電解介質通入直流電進行電解，可同時發生三種效應，電解氧化(IEO)，電解混凝(電絮凝)和電解氣浮，當選用不溶性電極可充分發揮電解氣浮效應。2/6/2022工業廢水物理化學處理21 2/6/2022工業廢水物理化學處理2213.3 吸附吸附 在相界面上，物質的濃度自動發生累積或濃集的現象稱為吸附。 吸附就是利用多孔性的固體物質，使廢水中的一種或多種物質被吸附在固體表面而去

13、除的方法。2/6/2022工業廢水物理化學處理232/6/2022工業廢水物理化學處理2413.3 吸附吸附產生吸附的原因產生吸附的原因 1物理吸附物理吸附 吸附劑和吸附質之間通過分子間力產生的吸附稱為物理吸附。物理吸附可形成單分子吸附層或多分子吸附層。被吸附的分子由于熱運動還會離開吸附劑表面，這種現象稱為解吸，它是吸附的逆過程。(可逆的，是一種動態平衡) 2化學吸附化學吸附(成本高，基本不用) 化學吸附是吸附劑和吸附質之間由于化學鍵力引起的化學作用，一種吸附劑只能對某幾種吸附質發生化學吸附，因此化學吸附具有選擇性，不可逆性。 3離子吸附離子吸附 (使用也不多) 互相交換離子的吸附，依靠靜電引

14、力牢固吸附。2/6/2022工業廢水物理化學處理2513.3 吸附吸附吸附等溫線吸附等溫線1吸附平衡 吸附過程是可逆的，當吸附速度和解吸速度相等時，則吸附質在溶液中的濃度和吸附劑表面上的濃度都不改變而達到平衡，此時吸附質在溶液中的濃度稱為平衡濃度。 吸附劑吸附能力的大小以吸附量q表示，指單位重量的吸附劑所吸附的吸附質的重量。 q = V (C0C)/W式中 V廢水容積； W吸附劑投量； C0原水吸附質濃度； C吸附平衡時水中剩余的吸附質濃度。2/6/2022工業廢水物理化學處理2613.3 吸附吸附吸附等溫式吸附等溫式(1)朗謬爾公式 朗謬爾公式是從動力學觀點出發，通過一些假設條件而推導出來的

15、單分子吸附公式。 式中q吸附量 C吸附質平衡濃度 a、b吸附常數。 將上式改為倒數式，即：acabcq1bcabq11112/6/2022工業廢水物理化學處理2713.3 吸附吸附吸附等溫式吸附等溫式(2)費蘭德利希公式 q = K C1/n 式中q吸附量； C吸附質平衡濃度； K、1/n常數。 將上式改寫為對數式：cnkqlg1lglg2/6/2022工業廢水物理化學處理2813.3 吸附吸附吸附速度吸附速度 吸附速度是指單位重量的吸附劑在單位時間內所吸附的物質 量。吸附過程可分為3個階段。 第一階段為外部擴散階段。在吸附劑周圍存在著一層固定的水膜吸附質首先通過這個水膜才能到達吸附劑的表面，

16、所以吸附速度與液膜擴散速度有關。 第二階段稱為顆粒內部擴散階段。經水膜擴散到吸附劑表面的吸附質向細孔深處擴散。 第三階段稱為吸附反應階段。吸附質被吸在細孔的內表面上。2/6/2022工業廢水物理化學處理2913.3 吸附吸附吸附影響因素吸附影響因素 1吸附劑的性質 一般是極性分子吸附劑易吸附極性分子吸附質，非極性分子吸附劑易于吸附非極性吸附質。(處理污水是常用非極性吸附劑-活性炭) 2吸附質的性質 吸附質的溶解度，表面自由能，極性，吸附質分子的大小，吸附質的濃度有關 3廢水的pH 廢水的pH影響吸附劑及吸附質的性質。 4共存物質 物理吸附時吸附劑可吸附多種吸附質。一般共存多種吸附質時，吸附劑對

17、某種吸附質的吸附能力比只含該種吸附質時的吸附能力差。 5溫度 因為物理吸附過程是放熱過程，溫度升高吸附量減少，反之吸附量增加。 6接觸時間 在進行吸附時，應保證吸附質與吸附劑有一定的接觸時間，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。2/6/2022工業廢水物理化學處理3013.3 吸附吸附吸附操作方式吸附操作方式 1靜態吸附 在廢水不流動的條件下，進行的吸附操作稱為靜態吸附操作，靜態吸附在廢水處理中采用較少。 2動態吸附 動態吸附是在廢水流動條件下進行的吸附操作。當廢水連續通過填充吸附劑的吸附設備時，廢水中的吸附質便被吸附劑吸附，從吸附設備流出的廢水中吸附質的濃度可以降低，吸附劑使用一段時間后，出水中的吸附質的濃度逐漸增加，