第四章 沉淀与混凝.ppt

第四章 沉淀与混凝  第一节 化 学 沉 淀 化学沉淀法是向水中投加某些化学药剂，使之与水中溶解性物质发生化学反应，生成难溶化合物，然后通过沉淀或气浮加以分离的方法。 化学沉淀法的工艺流程和设备与混凝法相类似，主要步骤包括：(1)化学沉淀剂的配制与投加；(2)沉淀剂与原水混合、反应；(3)固液分离，设备有沉淀池、气浮池等；(4)泥渣处理与利用。 一、基本原理 物质在水中的溶解能力可用溶解度表示。溶解度的大小主要取决于物质和溶剂的本性，也与温度、盐效应、晶体结构和大小等有关。习惯上把溶解度大于1g/100gH2O的物质列为可溶物，小于0.1g/100gH2O的，列为难溶物，介于两者之间的，列于微溶物。利用化学沉淀法处理水所形成的化合物都是难溶物。 在一定温度下，难溶化合物的饱和溶液中，各离子浓度的乘积称为溶度积，它是一个化学平衡常数，以Ksp表示。难溶物的溶解平衡可用下列通式表达 若欲降低水中某种有害离子A，(1)可向水中投加沉淀剂离子C,以形成溶度积很小的化合物AC，而从水中分离出来；(2)利用同离子效应向水中投加同离子B，使A与B的离子积大于其溶度积，此时式(4-65)表达的平衡向左移动。 若溶液中有数种离子共存，加入沉淀剂时，必定是离子积先达到溶度积的优先沉淀，这种现象称为分步沉淀。显然，各种离子分步沉淀的次序取决于溶度积和有关离子的浓度。 难溶化合物的溶度积可从化学手册中查到。由表4-1可见，金属硫化物、氢氧化物或碳酸盐的溶度积均很小，因此，可向水中投加硫化物(一般常用Na2S)、氢氧化物(一般常用石灰乳)或碳酸钠等药剂来产生化学沉淀，以降低水中金属离子的含量。 二、氢氧化物沉淀法 水中金属离子很容易生成各种氢氧化物，其中包括氢氧化物沉淀及各种羟基络合物，显然，它们的生成条件和存在状态与溶液pH值有直接关系。如果金属离子以Mn+表示，则其氢氧化物的溶解平衡为: 实际废水处理中，共存离子体系十分复杂，影响氢氧化物沉淀的因素很多，必须控制pH值，使其保持在最优沉淀区域内。表4-2给出了某些金属氢氧化物沉淀析出的最佳pH值范围，对具体废水最好通过试验确定。 当废水中存在CN-、NH3、S2-及C1-等配位体时，能与金属离子结合成可溶性络合物，增大金属氢氧化物的溶解度，对沉淀法不利，应通过预处理除去。 三、硫化物沉淀法 金属硫化物比氢氧化物的溶度积更小，所以在废水处理中也常用生成硫化物的方法，从水中除去金属离子。通常采用的沉淀剂有硫化氢、硫化钠等。 金属硫化物的溶解平衡式为: 在0．1MPa、25℃的条件下，硫化氢在水中的饱和浓度为0.1M(pH≤6)，因此有 采用硫化物沉淀法处理重金属废水，去除率高，可分步沉淀，泥渣中金属品位高，便了回收利用，适用pH值范围大。但过量S2-可使处理水COD增加；当pH值降低时，可产生有毒的H2S。有时金属硫化物的颗粒很小，分离困难，此时可投加适量絮凝剂进行共沉。上海某化工厂采用硫化钠共沉淀法处理乙醛车间排出的含汞废水，废水含汞5～10mg/L，pH2～4。原水用石灰将pH值调到8～10后。先投加6％的Na2S30mg/L，与汞反应后再投加7％的FeSO4 60mg/L，处理后出水含汞降至0.2mg/L。 第二节 混凝概述 一、混凝的作用 废水中的大颗粒可以通过重力沉淀法去除，但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉降。 混凝所处理的对象，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。 第二节 混凝概述 二、凝聚、絮凝和混凝 凝聚(coagulation)：投加混凝剂后水中的胶体失去稳定性，胶体颗粒互相凝聚，结果形成众多的“小矾花”。 絮凝(flocculation)： 凝聚过程中形成的“小矾花”通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒较大絮凝体的过程。 混凝：是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。 第二节 混凝概述 三、天然水中的胶体杂质 通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等。 四、混凝的应用 给水处理： 混凝+沉淀，微絮凝+过滤 废水处理： 五、混凝的特点 优点：设备简单，操作方便； 便于间歇运行，效果好。 缺点：运行费用高； 沉渣量大，处置困难； 第三节 胶体的特性 一、胶体的基本特性 (一) 光学特性：