《、活性炭吸附..docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《、活性炭吸附..docx（16页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、第六章、活性炭吸附活性炭吸附是有效的去除水的臭味、自然和合成溶解有机物、微污染物质等 杂质的措施。大局部比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代煌等都能结实的 吸附在活性炭外表上或孔隙中，并对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明 显的去除效果。实践证明，活性炭可降低总有机炭ToC、总有机卤化物TOX和 总三卤甲烷TTHM等指标。一、活性炭性能1、活性炭的制造活性炭几乎可以用含有碳的任何物质做原材料来制造，这包括木材、锯末、 煤、泥炭、果壳、果核、蔗渣、骨、石油脚、皮革废物、纸厂废物等等。近来有 的国家倾向于用自然煤和焦炭制造粒状活性炭。活性炭的制造分成碳化及活化两 步。(1)碳化也称热解，是在
2、隔绝空气条件下对原材料加热，一般温度在600 以下。有时原材料先经无机盐溶液处理后再碳化。碳化有多种作用，一是使原 材料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢等气体，其次个作用是使原材料分 解成碎片，并重集合成稳定的构造。活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热，以生产活性炭产 品。当氧化过程的温度在800900时，一般用蒸气或Co2为氧化剂，当氧化 温度在600C以下时，一般用空气做氧化剂。对于活化过程所起的作用，目前 只有大致的理解。在活化过程中，烧掉了碳化时吸附的碳氢化合物，把原有孔隙 边上的碳原子烧掉，起了扩大孔隙的作用，并把孔隙与孔隙之间烧穿。活化使活 性炭变成一种良好的多孔构造，
3、碳化及活化后的微晶片构造示意见图6-2o2、活性炭的性质活性炭分成粉末状及粒状的两种类型以供不同的用途。每克活性炭的外表积 可高达1000 m2,但99.9%以上的面积都在多孔构造颗粒的内部。活性炭的极大 吸附力量即在于它具有这样巨大的吸附比外表积。(1)粒状活性炭以吸附柱的形式来应用，一般在快滤池后建筑活性炭滤池， 去除水中有机物。当吸附力量饱和后，通过再生以恢复共吸附力量。粉末活性炭一般与混凝剂一起直接投加于水中，经混合吸附后分别出 来，由于再生技术尚未完善的关系，往往作为污泥排掉。常用于季节性水质恶化 时的间歇处理以及粉末活性炭投加量不高时。活性炭对于某一种物质的吸附力量与活性炭的原材料
4、性质、碳化及活化的整 个过程、吸附的环境因素以及再生操作过程都有亲热的关系。图6-2活性炭的微晶片构造示意二、吸附等温线为了确定活性炭对水中某种成分的吸附力量，需进展吸附试验以获得吸附等 温线。在烧杯中装入体积为V的原水，其中所含的拟被去除成分的浓度为C. (mgL),在投加m (mg)的活性炭进展搅拌后，不断测定水中该种成分的剩余 浓度，当剩余浓度到达某一数值C后，即不再下降，即平衡浓度C。吸附试验 还需转变活性炭的投加量m (见图63),以求得在同样的原水初始浓度Ci及试 验条件下的相应平衡浓度Cc0由试验结果就可以画出吸附等温线来。当到达平衡浓度Ce时，0可知m (mg)活性炭所吸附的杂
5、质量为V (Ci-C ) mg,因而每毫克活性炭所吸附的杂质量为：V(C-C) X,、,：=7叫晦(6-1)加 m式中X代表被吸附的杂质毫克数，x/m代表活性炭吸附容量。对同样的原水用不同种类的活性炭进展吸附试验，所得到的平衡浓度Ce是 不一样的，因而X/m值也不一样。但对同一种活性炭来说，试验证明x/m值是 Ce和温度T的函数，即：二二(C,T)(6-2)m e当试验的温度T不变时，x/m仅是C。的函数，即：X(6-3)-=fC)IOOIr20一Ljgg 性费-I / OmgZ LUj 口炭QOOmgL .一 1 ，12R/L34时间(b)14,5(1)l3.0Q)，匚 J22 ZB卜平财度
6、T 5.4)l r-i2MA) 4852图6-3活性炭的吸附过程按上述试验过程在等温条件下得到的吸附容量x/m对平衡浓度Ce值所画出 的曲线称为吸附等温线。对同样的原水用不同型号的活性炭，或者同一种型号的 活性炭用于不同样的原水，所得的吸附等温线都可能是不一样的。常见的吸附等温线有三种类型，每种类型相应于一种吸附公式，如图6-4图64吸附等温线I型的吸附等温线可用Langmuir公式处理，II型等温线可用BranauerEmmett及TeHer(简称BET)公式处理，IlI型等温线可用FreUndliCh公式处理。最常用的吸附等温式是FreUndliCh阅历公式，该表达式为： K CVn (6
7、-4)式中Kf和n为常数。求吸附公式中的常数时，可将式(6-4)变为： Y Ilg_ = _lgC + lgK65)m n c f在双对数坐标纸上依据试验数据绘图，见图6-5,在图中就可求出常数Kf 和noIgG图65 求Freundlich公式的常数由吸附等温线可以比较不同活性炭对各种溶质的吸附效果，并由此计算所需 去除的溶质从初始浓度C.降低到要求的浓度C时，需投加的粉末活性炭数量为： 1e6-c_ J (mgL)(66)qe式中q,为吸附等温线上对应于Ce的吸附容量。三、活性炭吸附柱试验活性炭池设计时，水和炭的接触时间以及泄漏时间是两个重要的参数。接触 时间指活性炭床容积除以流量或炭床厚
8、度除以流速所得的时间；泄漏时间指流 量肯定时，从活性炭池开头进水到出水开头不符合水质要求时所经受的时间。当设计流量确定后，由接触时间可计算活性炭床厚度和确定活性炭池的容 积；由泄漏时间可计算活性炭床的利用率及再生系统的规模。一般接触时间短， 则活性炭床容积小，但泄漏时间提前以致再生周期较短；接触时间长，则活性炭 床容积较大，但可延缓泄漏时间，延长再生周期。通常通过活性炭吸附柱试验来确定炭床容积和再生频率的选择。活性炭吸附柱有以下三种类型：重力固定床、压力固定床以及流化床，如图 66所示。无论哪一种类型，进水都是先经过吸附有机物最多的那局部活性炭。GO 力IS定床（b）压力固定床S）波化床图6-
9、6活性炭吸附柱的类型活性炭吸附柱的高度与吸附柱吸附过程的相关关系定义了一个吸附带的高 度，并说明可以依据吸附过程曲线来设计吸附柱。假设将出水的有机物浓度与吸 附柱的产水量与相应的运行时间间的关系绘成曲线，则得到图6-7的吸附过程 曲线。图67中表示了出水有机物浓度从零开头渐渐增加的过程。当增加到允 许的有机物出水最高浓度Cb （运行时间tb）时，吸附柱即停顿运行，柱内的活 性炭需经再生恢复活性后，才能重使用。允许的最高出水浓度Cb则称为吸附 柱的泄漏浓度，所生产的总水量为Vb,它相应的运行时间称为吸附周期。如 果将已到达Cb的吸附柱连续通过原水，出水的有机物浓度将快速上升，以致很 快接近进水浓
10、度C ,说明吸附柱的力量已经耗竭。产水累计曼V图6-7 吸附柱的泄漏和耗竭曲线图中泄漏点所对应的吸附柱所吸附有机物总量为吸附柱的有效容量，耗竭点所对应的吸附柱所吸附有机物总量为吸附柱所具有的总吸附力量。图6-7从浓度Cb到CX消灭了一道S形曲线。由于Cb及CX分别接近O及 C.,为了说明便利，图68中把吸附过程曲线的末端画成从浓度O到Cj整个 破附过程曲线的外形主要反响吸附过程的特点，但也和水的流速以及吸附*主的高 与直径的比有关系。下面按仅与吸附过程的关系来说明它的物理涵义，并由此得 出它与吸附柱高度的关系。V匕PJ产水累计应 h仇)丫官行时间电饱和分数为7的柱求 新鲜活性炭 勿 完全饱和活
11、性炭国图6-8 泄漏耗竭曲线的物理意义图6 8说明白在吸附柱的运行过程中，有一个的吸附厚度从吸附开头渐 渐从柱顶向下运动，在泄漏时间到达柱底，并在耗竭时间t完全消逝掉。这个 厚度称为吸附带。吸附带代表了原水中有机物浓度从CX被去除到出水允许浓度Cb所必需通过 的最小吸附柱厚度。当吸附带还未到达吸附柱底部时，由于它下面的活性炭的吸 附作用，有机物的浓度可从Cb进一步降低以至为0,当吸附带到达柱底后，它 只能起把水中有机物浓度CX降低为Cb的作用。图6-8表示出吸附带从吸附柱顶向下运动的过程和泄漏与耗竭曲线的关 系。当吸附带到达柱底时，出水总量及运行时间分别为Vb及吸附带的厚度 越大，炭床的利用率
12、越低，吸附带的厚度可按下式计算： =L(l-)(6-7)tX式中，L炭床厚度(m)；tb从开头进水到吸附柱泄漏的时间；tx从开头进水到吸附柱耗竭的时间。吸附带厚度受以下因素影响：(1)流量越大，吸附带厚度越大，则炭床的利用率下降；(2)活性炭的粒径减小，吸附带的厚度也减小，则炭床的利用率提高。一般活性炭的平均粒径以0.81.7mm较好，既有良好的水力性能，又能减 小吸附带的厚度。四、活性炭的再生活性炭再生的目的是恢复活性炭的吸附活性。所谓再生，就是在吸附剂本身 构造不发生成极少发生变化的状况下，用某种方法将被吸附的物质，从吸附剂的 孔隙中除去，以到达能够重复使用的目的。活性炭的再生主要有以下几
13、种方法：1、加热再生法加热再生法分低温顺高温两种方法。前者适用于吸附浓度较高的简洁低分子 量的碳氢化合物和芳香族有机物的活性炭的再生。由于沸点较低，一船加热到 200C即可脱附。多承受水蒸汽再生，再生可直接在塔内进展。被吸附有机物脱 附 后可利用。后者适于水处理粒状炭的再生。高温加热再生过程分5步进展：(1)脱水使活性炭和输送液体进展分别。(2)枯燥加温到100150,将吸附在活性炭细孔中的水分蒸发出来，同时局部低 沸点的有机物也能够挥发出来。(3)炭化加热到300-700oC,高沸点的有机物由于热分解，一局部成为低沸点的有 机物进展挥发；另一局部被炭化，留在活性炭的细孔中。(4)活化将炭化留
14、在活性炭细孔中的残留炭，用活化气体(如水蒸气、二氧化碳及氧) 进展气化，到达重造孔的目的。活化温度一般为700IOO(TC。(5)冷却活化后的活性炭用水急剧冷却，防止氧化。活性炭高温加热再生系统由再生炉、活性炭贮罐、活性炭输送及脱水装置等 组成。高温加热再生法的优点：几乎全部有机物都可承受此法；再生炭质量均 匀，再生性能恢复率高，一般在95%以上；再生时间短，粉状炭需几秒钟， 粒状炭3060min;不产生有机再生废液。缺点有：再生损失率高，再生一次活性炭损失率达3% 10%；在高温 下进展，再生炉内内衬材料的耗量大；需严格掌握温度和气体条件；再生设 备造价高。2、药剂再生法药剂再生法可分为无机
15、药剂再生法和有机溶剂再生法两类。(1)无机药剂再生法用无机酸IHzSOq HQ)或碱(NaOH)等无机药剂使吸附在活性炭上的污 染物脱附。如，吸附高浓度酚的饱和炭，用NaoH再生，脱附下来的酚为酚钠 盐，可回收利用。(2)有机溶剂再生法用苯、丙酮及甲醇等有机溶剂萃取吸附在活性炭上的有机物。例如吸附含二硝 基氯苯的染料废水饱和活性炭，用有机溶剂氯苯脱附后，再用热蒸汽吹扫氯苯，脱 附率可达93%o药剂再生可在吸附塔内进展，设备和操作治理简洁，但药剂再生，一般随再 生次数的增加，吸附性能明显降低，需要补充炭，废弃一局部饱和炭。3、化学氧化法(1)电解氧化法将碳作阳极，进展水的电解，在活性炭外表产生的
16、氧气把吸附质氧化分解。(2)臭氧氧化法利用强氧化剂臭氧，将吸附在活性炭上的有机物加以分解。第三节、中和一、概述1、酸碱废水的来源(1)酸性工业废水的来源化工厂、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，有的同时含无机酸和有机酸。含酸废水浓度差 异很大,从小于1%到10%以上。(2)碱性工业废水的来源印染厂、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。2、酸碱废水的危害酸具有腐蚀性，能够腐蚀钢管、混凝土、纺织品，烧灼皮肤，还能转
17、变环境 介质的pH值。碱所造成的危害程度较小。将酸和碱随便排放不仅会造成污染、腐 蚀管道、毁坏农作物，危害渔业生产，破坏生物处理系统的正常运行，而且也是 极大的铺张。因此，对酸或碱废水首先应当考虑回收和综合利用，当必需排放时, 需要进展无害化处理。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，例如用其制造硫酸亚铁、硫酸铁、石膏、化肥，也可以考虑供其他 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。3、中和处理的应用用化学法去除废水中的酸或碱，使其PH值到达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
18、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几种状况：(1)废水排入水体之前，由于水生生物对PH值的变化格外敏感，即使PH 值与7略有偏离，也会产生不良影响。(2)废水排入城市排水管道之前，由于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，由于有的化学处理法（例如混凝）要求废水的 PH值升到或降低到某一个最正确值，生物处理要求废水的PH值应在某一范围内。 4、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相互和、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性废水相互中和、药剂中 和等。
19、选择中和方法时应考虑以下因素：（1）含酸或含碱废水所含酸类或碱类的性质、浓度、水量从其变化规律。（2）首先应查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）的供给状况。（4）接纳废水水体性质、城市下水道能容纳废水的条件，后续处理（如生物 处理）对PH值的要求等。5、中和剂酸性废水中和处理承受的中和剂有石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等。 碱性废水中和处理则通常承受盐酸和硫酸。二、酸碱废水相互中和法1、酸性或碱性废水需要量利用酸性废水和碱性废水相互中和时，应进展中和力量的计算。中和时两种 废水的酸和碱的当量数应相等，即按当量定律来计算，公式如下
20、：Q1C =Q9C1（6-8）式中，Q1 馥性废水流量，L/h；C1 一一酸性废水酸的当量浓度，克当量/L;Q2碱性废水流量，L/h；C2碱性废水碱的当量浓度，克当量/L。在中和过程中，酸碱双方的当量恰好相等时称为中和反响的等当点。强酸强 碱相互中和时，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值等于7.0o但中和的一方假设为弱酸或弱碱时，由于中和过程中所生成 的盐的水解，尽管到达等当点，但溶液并非中性，pH值大小取决于所生成盐的 水解度。2、中和设备中和设备可依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、
21、混合槽）内进展连续混合反响。（2）当水质水量变化不大或后续处理对PH值要求高时，可设连续流中和 池。中和时间t视水质水量变化状况确定，一般承受12h。有效容积按下式计 算：V= （Q1+Q ） t（6-9）式中，V中和池有效容积，m3；Q1酸性废水设计流量，r3h;Q2碱性废水设计流量，m3/h；t中和时间，ho（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，多承受间歇式中和池。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响、沉淀、排泥等工序。三、药剂中和法1
22、、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。当投加石灰乳时，氢氧化钙对废水中杂质有分散作用，因 此适用于处理杂质多浓度高的酸性废水。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 机化工厂或乙块发生站排放的电石皮渣，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。(2)中和反响石灰可以中和不同浓度的酸性废水，在承受石灰乳时，中和反响方程式如下：H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2H2O2HNO3 + Ca(OH
23、)2 = Ca(NC)2 + 2H2O2HC1 COH)2 = CaCl2 2H2O2H3PO4 3Ca(OH)2 = C(PO4 )2 6O2CH2CH + Ca(OH) 2 = Ca(CHCOO)? + 2H2O废水中含有其他金属盐类，如铁、铅、锌、铜、银等也消耗石灰乳的用量， 反响如下：FeCl2 Ca(OH)2 = Fe(OH)2 + CaCI2PbCl2 + Ca(OH)2 = Pb(OH)2 + CaCl2最常遇到的是硫酸度水的中和，依据使用的药剂不同，中和反响方程式如下：H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 2H2OH2SC)4 + CaCO3 = CaSO4 H2O+
24、CO2H2SO4 + Ca(HCO3)2 = CaSO4 2H2() 2CX中和后生成的硫酸钙在水中的溶解度很小，此盐不仅形成沉淀，而且当硫酸 浓度很高时，在药剂外表会产生硫酸钙的掩盖层，影响和阻挡中和反响的连续进展。 所以当承受石灰石，白垩或白云石做中和剂时，药剂颗粒应在0.5mm以下。中和反响产生的盐类及药剂中惰性杂质以及原废水中的悬浮物一般用沉淀 法去除。(3)药剂中和处理工艺流程废水量少时(每小时几吨到十几吨)宜承受间歇处理，两、三池(格)交替工作。 废水量大时宜承受连续式处理。为获得稳定牢靠的中和处理效果宜承受多级式自动 掌握系统。目前多承受二级或二级，分为粗调和终调或粗调、中调和终
25、调。投药 量由设在池出口的PH值检测仪掌握。一般初调可将PH值调至45。药剂中和处理工艺流程如图6-9所示。图6-9药剂中和处理工艺流程2、碱性废水的药剂中和处理(1)中和剂碱性废水中和剂有硫酸、盐酸、硝酸等。常用的药剂为工业硫酸，工业废酸 更经济。有条件时，也可以实行向碱性废水中通人烟道气(含Co2、s02等)的 方法加以中和。(2)中和反响以含氢氧化钠和氢氧化铁碱性废水为例，中和剂用工业硫酸，其化学反响如 下：2NaC)H+ H2S( - -Na2SO4 + 2H2O2NH4OH H2SO4 -*(NH4)2SO4 2H2O假设硫酸钱的浓度足够，可考虑回收利用。以含氢氧化钠碱性废水为例，用
26、烟道气中和，其化学反响如下：2NaOH 卜 CQ 十 H2O-*Na2C( + 2H2O2NaOH + S( H2O 一 Na2SC)3 + 2H2O烟道气一般含CO?量可达24%,有的还含有少量的SO?和H2So烟道气假 设用湿法除水膜除尘器，可用碱性废水做为除尘水进展喷淋。废水从接触塔顶淋 下，或沿塔内壁流下，烟道气和废水逆流接触，进展中和反响。据某厂的阅历， 出水的PH值可由10-12降至中性。此法的优点是以废治废、投资省、运行费用 低、节水且尚可回收烟灰及煤，把废水处理与消烟除尘结合起来，但出水的硫化 物、色度、耗氧量、水温等指标都上升，还需进一步处理。四、过滤中和法过滤中和法仅用于酸
27、性废水的中和处理，酸性废水流过碱性滤料时与滤料进 展中和反响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：一般中和滤池、升流式膨胀中和滤池和滚筒中和滤池。现 分述如下：1、一般中和滤池(1)适用范围过滤中和法较石灰药剂法具有操作便利，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，易在滤料外表形成掩盖层，阻碍滤料和酸的接触反响，因此极限 浓度应依据试验打算。如无试验资料时，用石灰石时为2gL,白云石为5gLo对硝酸及盐酸废水， 由于浓度过高，滤料消耗快，给处理造成肯定的困难，因此极限浓度可承受
28、20gL;另 外，废水中铁盐、泥砂及惰性物质的合量亦不能过高，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) 一般中和滤池的形式一般中和滤池为固定床。滤池按水流方向分为平流式和竖流式两种，目前多 用竖流式。竖流式又可分为升流式和降流式两种，见图6-10o()升流式;(6)降流式图610一般中和滤池一般中和滤池的滤料粒径不宜过大，一般为3050mm,不得混有粉料杂质。 当废水含有可能堵塞滤料的杂质时，应进展顶处理。过滤速度一般为11.5mh, 不大于5mh,接触时间不少于IOmin,滤床厚度一般为l1.5m2、升流式膨胀中和滤池升流式膨胀中和滤池，废水从滤池的底部进入，
29、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。恒滤速升流式膨胀中和滤池如图6-11所示。进水装置可承受大阻力或小阻力 布水系统。承受大阻力穿孔管布水系统时，滤池底部装有栅状配管，干管上部和 支管下部开有孔眼，孔径为912mm,孔距和孔数可依据计算确定。卵石承托 层厚度一般为0.150.2m,粒径为2040mm。滤料粒径为0.53mm,滤层高 度应依据酸性废水浓度、滤料粒径、中和反响时间等条件确定。的或全部更后的 滤料层高度一般为1.01.2m0当滤料层高度因情性物质的积存到达2.0m时应更 全部滤料。运行初期承受1m,最终换料时一般不小于2m。中和滤池的高度一
30、般 为33.5m。为使滤料处于膨胀状态并相互摩擦，不结垢，垢屑随水流出，避 开滤床堵塞，流速一般承受6080mh,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。当废水硫酸浓度小于2200mgL时，经中和处理后，出水的pH值可达4.2 5o假设将出水再经脱气池，除去其中CO2气体后，废水的PH值可提高到66.50。膨胀中和滤池一般每班加料24次。当出水的pHV4.2时，须倒床换料。 滤料量大时，加料和倒床须考虑机械化，以减轻劳动强度。图6 11恒滤速升流式膨胀中和滤池过滤中和法的优点是操作简洁，出水PH值比较稳定，沉渣量少（与石灰法比 较）。缺点是废水
31、的硫酸浓度不能太高，需定期倒床，劳动强度较高。3、过滤中和滚筒过滤中和滚筒如图6-12所示。进水 进料滚筒 板I 1剂而图612 过滤中和滚筒滚筒用铜板制成，内衬防腐层。筒为卧式，直径Irn以上，长度为直径的6 7倍。滚筒线速度承受0.30.5ms,转速为1020rmin筒和旋转轴向出水方 向倾斜0.51 ,滤料粒径可达十几毫米，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。为避开滤料被水带出，在滚筒出水端设穿 孔滤板。出水也需脱CO2o这种装置的优点是进水硫酸浓度可超过极限值数倍， 滤料不必裂开到很小粒径，但构造简单，动力费用高，运行时设备噪音较大。第四节、化学沉淀一、
32、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响，生成 难溶盐沉淀下来，这种方法称为化学沉淀法，它一般用以处理含金属离子的工业 废水。从一般化学得知，水中的难溶盐听从溶度积原则，即在一定温度下， 难溶盐M N (固体)的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一询，m n积常数,记为LMmNn，有：MxnNn-=-mMn+ +nNnLMBn= MWN-n式中，Mn+表示金属阳离子，Nm-表示阴离子，表示摩尔浓度(molL)o 假设有：Mnf 叫 m-)n LwN)则溶液过饱和，超过饱和那局部将析出沉淀。依据这种原理，可用它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
33、中投加具有Nm-离子的某种化合物，使溶液过饱和，形成MnNn 沉淀，从而降低废水中的Mn+离子的浓度。通常称具有这种作用的化学物质为沉 淀剂。从上式可以看出，为了最大限度地使Mn+m值降低，也就是使M/离子更完 全地被去除，可以考虑增大Nmn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%。依据使用的沉淀剂的不同，化学沉淀法可分为石灰法、氢氧化物法、硫化物 法、钢盐法等。二、氢氧化物沉淀法1、原理工业废水中的很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。加以M(OH)表示金属氢氧化物，则有：
34、M(OH)nMn$nOH-LwC =+()HJ 尸同时发生水的解离：H00H+ +OH-水的离子积为：K. =H，)OH-= IXIOT4(25C )代入其溶度积常数公式得：NTLM(OH)nJ1将上式两边取对数，则得到：IgCM k = IgLM(OH* - nKgo - nlgHp=-PM(a)n Ph2o pH=X- npH上式为始终线方程，直线的斜率为一n。由此可知。对于同一价数的金属氢 氧化物，它们的斜率相等为平行线。对于不同价数的金属氢氧化物，价数愈高， 直线愈陡，它说明Mn+离子浓度随PH值的变化差异比价数低的要大。由于废水的水质比较简单，实际上氢氧化物在废水中的溶解度与PH值关
35、系 和上述理论计算值有出入，因此掌握条件必需通过试验来确定。2、氢氧化物沉淀法在废水处理中的应用(1)矿山废水处理(2)铅锌冶炼厂废水处理三、硫化物沉淀法很多金属能形成硫化物沉淀。由于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，承受硫化物可使金属得到更完全地去除。在金属硫化物沉淀的饱和溶液中，有：MSnM +S?硫化物沉淀法常用的沉淀剂有硫化氢、硫化钠、硫化钾等。 以硫化氢为沉淀剂时，硫化氢在水中分两部离解：母可卜卜6=H1 S2 -离解常数分别为:(h+Xhsn SqH；里) = L2XI。-将以上两式相乘，得到: IHS-JH+Ks2-) 八 M-r - 1.1x10-22Ch2
36、Sj口一1 hl 10 22LH2SJLS J-由产LMS将该式代入其饱和溶度积公式中有：+ 5 = 一L J iio 22Lh2S) 1.1 io22h2s(H+?在0.1MPa压力和25C条件下，硫化氢在水中的饱和浓度约为0.1 mol IpH 6),把H2S=O.l代入上式得到：+ LMSH+2LLlXIo 23从上式可以看出，金属离子的浓度和PH有关，随着PH值增加而降低。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，常需要投加分散剂以加强去除效果。因此，承受的并 不广泛，有时作为氢氧化物沉淀法的补充法。四、铁盐沉淀法这种方法主要用于处理含六价铝的废水，承受的沉淀剂有碳峻钢、氯化钢、 硝酸钢、氢氧化钢等。以碳酸钢为例，它与废水中的铝酸根进展反响，生成难溶 盐铭酸钢沉淀：BaCO3 + CQ- IBaCT% * + COf为了提高除格效果，应投加过量的碳酸钢，反响时间应保持2530min投 加过量的碳酸钢会使出水中含有肯定数量的残颈。在把这种水回用前，需要去除 其中的残钢，残钢可用石膏法去除：(S04 LV4 BaSO4 V 卜 Ca
