废水按水质状况及处理后出水的去向确定其处理水平。废水处理水平可分为一级、二级和三级处理。 污水处理方法分类 基本方法基本原理单元技术 物理法物理或者机械的分离过程过滤,沉淀,离心分离,上浮等 化学法加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应的转化过程中和,氧化,还原,分解,混凝,化学沉淀等 物理化学法物理化学的分离过程汽提,吹脱,吸附,萃取,离子互换,电解电渗析,反渗透等 生物法微生物在污水中对有机物进行氧化,分解的新陈代谢过程活性污泥,生物滤池,生物转盘,氧化塘,厌气消化等 一级处理由筛滤、重力沉淀和浮选等物理方法串联组成,首要是用以除去废水中大多粒径在0.1mm以上的大颗粒物质(固体悬浮物),且减轻废水的腐化水平。经一级处理后的废水一般还达不到排放标准,故通常作为预处理阶段,以减轻后续处理工序的负荷和提高处理效果。二级处理是采用生物处理方法(又称微生物法)及某些化学法,用以去除水中的可降解有机物和部分胶体污染物。 在自然界中,存在大量依靠有机物生存的微生物,它们具有氧化分解有机物的巨大能力。生物法处废水就是利用微生物的代谢作用,使废水中的有机污染物氧化降解成无害物质的方法。 二级处理中采用的化学法首要是化学絮凝法(或者称泥凝法)。废水中的某些污染物常以细小悬浮颗粒或者胶体颗粒的形式存在,很难用自然沉降法除去。向废水中投加凝聚剂(混疑剂),使细小悬浮颗粒的胶体颗粒堆积成较粗大的颗粒而沉淀,与水分离。常用的凝聚剂有硫酸铝(Al2(SO4)3)明矾(硫酸铝钾),硫酸亚铁(FeSO4),硫酸铁(Fe2(SO4)3),三氯化铁(FeCl3)等无机凝聚剂和多种有机聚合物(高分子)凝聚剂。 经过二级处理后的水一般可到达农灌标准和废水排放标准。但水中还留存一定量的悬浮物、生物不克不及分解的有机物、消融性无机物和氮、磷等藻类增殖营养物,并含有病毒和球菌,因而还不克不及满足较高要求的排放标准,也不克不及直接用作自来水,要作为某些工业用水和地下水和补足水,则需要继续对水进行三级处理。 三级处理可采用化学法(化学沉淀法、氧化还原法等)、物理化学法(吸附、离子互换、萃取、电渗析、反渗透法等),这是以除去某些特别指定污染的一种"深度处理"方法。化学法就是通过化学反应改变废水中污染物的化学性子或者物理性子,使之发生化学或者物理状态的变化,进而将其从水中除去。 1.例如化学沉淀法,就是利用某些化学物质作沉淀剂,与废水中的污染物(首要是重金属离子)进行化学反应,生成难溶于水的物质沉淀析出,从废水中分离出去。如可用石灰(Ca(OH)2)与废水中Cd2+,Hg2+等重金属离子形成难溶于水的氢氧化物沉淀: Cd2++Ca(OH)2→Cd(OH)2↓+Ca2+ Hg2++Ca(OH)2→Hg(OH)2↓+Ca2+ 利用沉淀反应除去废水中污染的重金属离子,是水溶液中首要化学反应之一,也是沉淀-消融平衡的应用。一个在一定条件下能发生的化学反应体系中,随着反应的进行,反应物浓度逐渐减少,而产物浓度逐渐增加,最终化学反应到达其进行的限度,即到达平衡。 用石灰与废水中Cd2+形成难溶物Cd(OH)2,而难溶物在溶液中总有一定的消融度,在一定条件下,当消融与沉淀速率相等时,便建立了固体难溶电解质与溶液中离子间的多相平衡,即: 这个平衡的特点是反应物为Cd(OH)2固体,生成物为溶液中的Cd2+和OH-,其平衡浓度分别用[Cd2+]和[OH-]表示,其平衡常数抒发型为 Ksp=[Cd2+][OH-]2 对难溶电解质的消融平衡,显然Ksp越小,其在相同温度下消融度越小;反之Ksp越大,其消融度越大。下表列出某些难溶电解质的溶度积。 难溶电解质溶度积(Ksp) 难溶电解质溶度积(Ksp) Cd(OH)23×10-14CdS3×10-29 Cu(OH)25.6×10-20CuS8.5×10-45 Fe(OH)31.1×10-36FeS6×10-18 Hg(OH)24×10-26HgS1×10-53 Pb(OH)21.6×10-17PbS3.4×10-28 金属硫化物的消融度一般都比较小,因此用硫化钠或者硫化氢作沉淀剂能更有用地处理含重金属离子的废水,特别是对经过氢氧化物沉淀法处理后,尚不克不及到达排入标准的含Hg2+和Cd2+的废水,再通过反应生成极难溶于水的硫化物沉淀: Hg2++S2-?HgS↓ Cd2++S2-?CdS↓ 这样自然沉降后的出水中,Hg2+含量可由肇始的400mg.L-1左右降至1mg.L-1以下。 难溶电解质的平衡是一个动态平衡,改变条件可以移动平衡。在现实生产中,可利用同离子效应(在难溶电解质的饮和溶液中,加入含有共同离子的另一电解质,而使难溶电解质消融度减低的效应),即加入过量的沉淀剂,就可使沉淀反应趋于完全。这里说的"完全"并非溶液中就不存在欲沉淀分离的离子,一般定性分析中,溶液中该离子浓度不超过10-5mol.L-1,就可以以为已沉淀完全了。 2.化学氧化法常用来处理工业废水,特别宜处理难以生物降解的有机物,如大多农药、染料、酚、氰化物,以及引起色度、臭味的物质。常用的氧化剂有氯类(液态氯、次氯酸钠、漂白粉等)和氧类(空气、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等)。 用氯、次氯酸钠、漂白粉等可以氧化废水中的有机物、某些还原性无机物以及用来杀死病菌、除臭、脱色等。氯氧化法处理含氰废水是废水处理的一个典型实例。在碱性条件下(PH=8.5~11),液氯可将氰化物氧化成氰酸盐: CN-+2OH-+Cl2?CNO-+2Cl-+H2O 氰酸盐的毒性仅为氰化物的千分之一。若投加过量氧化剂,可将氰酸盐进一步氧化为二氧化碳和氮: 2CNO-+4OH-+3Cl2?2CO2↑+N2↑+6Cl-+2H2O 使水质得以进一步净化。 空气中的氧是最廉价的氧化剂,但氧化能力不够强,只能氧化易于氧化的污染物。过氧化氢(H2O2)具有强氧化能力,适于处理多种含有毒有味化合物及难以处理的有机废水,如含硫、氰、苯酚等的废水。高锰酸钾(KMnO4)也是强氧化剂,首要用于除去锰、铁和某些有机污染物。 3.化学还原法首要用于处理含有汞、铬等重金属离子的废水。例如用废铁屑、废铜屑、废锌粒等较汞生动的金属作原剂处理含汞废水,将上述金属放在过滤装置中,当废水流过金属滤层时,废水中的Hg2+即被还原为金属汞: Fe(Zn,Cu)+Hg2+?Fe2+(Zn2+,Cu2+)+Hg↓ 生成的铁(锌、铜)汞渣经焙烧炉加热,可以回收金属汞。 对含铬废水,可先用硫酸酸化(PH=3~4),然后加入5%~10%的硫酸亚铁,使废水中的六价铬还原为三价铬:
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