《工業(yè)廢水處理》PPT課件.ppt

《《工業(yè)廢水處理》PPT課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《工業(yè)廢水處理》PPT課件.ppt（54頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、l 第 五 節(jié) 氣 浮 法 與 應(yīng) 用l 本 節(jié) 主 要 內(nèi) 容 ：l 1.氣 浮 法 的 基 本 原 理l 2.氣 浮 法 的 分 類 及 特 點l 3.氣 浮 池 的 設(shè) 計 與 應(yīng) 用l 一 、 氣 浮 法 的 原 理l 氣 浮 法 是 固 液 分 離 或 液 液 分 離 的 一 種 技 術(shù) 。l 它 是 通 過 某 種 方 法 產(chǎn) 生 大 量 的 微 氣 泡 使 其 與廢 水 中 密 度 接 近 于 水 的 固 體 或 液 體 污 染 物 微 粒 粘 附 ，形 成 密 度 小 于 水 的 氣 浮 體 ， 在 浮 力 的 作 用 卞 ， 上 浮至 水 面 形 成 浮 渣 ， 進 行 固

2、液 或 液 液 分 離 。l 1.水 中 顆 粒 與 氣 泡 粘 附 條 件 l (1)界 面 張 力 、 濕 潤 接 觸 角 和 體 系 界 面 自 由 能 l 1） 界 面 張 力l 在 水 、 氣 、 粒 三 相 混 合 系 中 ， 不 同 介 質(zhì) 的 相 表 面上 都 因 受 力 不 均 衡 而 存 在 界 面 張 力 ( )。 氣 泡 與 顆 粒一 旦 接 觸 ， 由 于 界 面 張 力 會 產(chǎn) 生 表 面 吸 附 作 用 。 三 相間 的 吸 附 界 面 構(gòu) 成 的 交 界 線 稱 為 潤 濕 周 邊 ， 如 圖 13-3所 示 。l 為 了 便 于 討 論 現(xiàn) 將 水 、 氣 、

3、 粒 三 相 分 別 以 1， 2，3表 示 。 2） 濕 潤 接 觸 角 在 氣 、 液 、 固 三相 接 觸 時 ， 固 、 液 面 張力 線 和 氣 、 液 界 面 張 力線 之 間 的 夾 角 稱 為 濕 潤接 觸 角 以 表 示 。 l 90為 親 水 性 顆 粒 ， 不 易 與 氣 泡 粘 附 ；l 90為 疏 水 性 顆 粒 ， 易 于 與 氣 泡 粘 附 。l 3） 界 面 自 由 能l 界 面 張 力l S界 面 面 積 SW = l （ 2） 氣 粒 粘 附 前 后 界 面 能 的 變 化l 吸 附 前 ： l 吸 附 后 ： l 吸 附 前 后l 能 量 變 化 ：l 越

4、 大 ， 固 體 顆 粒 越l 容 易 與 氣 泡 粘 附 ， 氣 浮l 效 果 越 好 。 3.22.13.1 =+ cos 2.13.12.13.11 11 +=+=W 3.23.22 1 =W 3.22.13.121 一一 += WWWW ）一 cos 2.13.23.1 = ( )cosW 一12.1 = l （ 2） 親 水 吸 附 和 疏 水 吸 附l 吸 附 達 到 平 衡 時 ：l 水 、 氣 界 面 張 力 ；l 越 大 ， 越 大 ，l 越 大 ， 越 大 。 2.1 3.13.2cos 一= ( )cosW 一12.1 =2.1 2.1 WW接 觸 角 與 表 面張 力

5、的 關(guān) 系 ： 增 加 水 的 表 面 張 力 ， 增 加 ， W增 加 ， 易 于 氣 浮 。 2.1 W2.1 界 面 電 現(xiàn) 象 使 顆 粒 表 面 存 在 雙 電 層 ， 污 染 粒子 形 成 一 個 穩(wěn) 定 的 體 系 。 投 加 混 凝 劑 能 夠 壓 縮雙 電 層 ， 降 低 電 位 ， 使 污 染 粒 子 失 去 穩(wěn) 定 性 。(3)投 加 浮 選 劑 改 變 顆 粒 表 面 性 質(zhì) 浮 選 劑 大 多 數(shù) 是 由 極 性 非 極 性 分 子 所 組 成 ，投 加 浮 選 劑 能 夠 使 親 水 性 物 質(zhì) 轉(zhuǎn) 化 為 疏 水 性 物 質(zhì) ，進 而 與 氣 泡 粘 附 ， 采

6、用 氣 浮 的 方 法 去 除 。 l 2.葉 輪 氣 浮 法 葉 輪 氣 浮宜 用 于 懸 浮 物濃 度 高 的 廢 水 ，設(shè) 備 不 易 堵 塞 。除 油 效 果 可 達80 l 2.加 壓 溶 氣 氣 浮 法l (1)工 作 原 理 l 在 加 壓 條 件 下 溶 氣 ， 在 常 壓 條 件 下 氣 浮 。l (2)特 點 ：l 形 成 氣 泡 小 、 粒 徑 均 勻 ； 溶 氣 量 大 ； 設(shè) 備 和 流 程 簡單 。 應(yīng) 用 廣 泛 。l (3)基 本 流 程 l 1） 全 溶 氣 流 程 被 處 理 的 廢 水 ，全 部 進 行 加 壓 溶 氣 ，然 后 再 經(jīng) 釋 放 器 進入

7、氣 浮 池 氣 浮 。 將 被 處 理 的 廢 水 的 一 部 分 進 行 加 壓 溶 氣 ， 其 余 廢 水 直 接進 人 浮 選 池 。 3） 回 流 加 壓 溶 氣 流 程 l適 于 廢 水 含 懸 浮 物 濃 度 高 的 情 況 。 氣 浮 池 容 積 比 前 兩個 流 程 大 。將 一 部 分處 理 后 出水 回 流 ，進 行 加 壓溶 氣 ， 廢水 直 接 入氣 浮 池 。 此 法 設(shè) 備 及 操 作 均 較 為 簡 單 ， 但 射 流 器 能 量 損 失 較 大 ，一 般 約 在 30 左 右 。 l 改 進 型 ： 內(nèi) 循 環(huán) 式 射 流 加 壓 溶 氣 l 3） 水 泵 一

8、空 壓 機 溶 氣 方 式此 法 能 耗 較 小 ， 但 操 作 較 復(fù) 雜 ， 有 噪 聲 。 l 4） 氣 浮 池 氣 浮 池 有 平 流 式 和 豎 流 式 兩 種 。 最 常 用 的 是 平流 式 的 。 A減 壓 至 一 個 大 氣 壓 時 釋 放 的 空 氣 總 量 ， kg/d;空 氣 容 重 ， g/L;Cs在 一 定 溫 度 下 ， 一 個 大 氣 壓 時 的 空 氣 溶 解 度 ， mg/L;P溶 氣 壓 力 ， 絕 對 壓 力 ；f加 壓 溶 氣 系 統(tǒng) 的 容 器 效 率 ；R壓 力 水 回 流 量 或 加 壓 溶 氣 水 量 。 量原 水 帶 入 的 懸 浮 固 體

9、總 總 量經(jīng) 減 壓 釋 放 的 溶 解 空 氣= SAa 100011( = RfPCA S ）一4)氣 固 比 l S=QSal 式 中 S懸 浮 物 干 重 ， kg/d;l Q進 行 氣 浮 處 理 的 廢 水 量 ， m3/d;l Sa廢 水 中 懸 浮 顆 粒 濃 度 ， kg/m3。l 將 A和 S代 入 得 ： 1000)1( aSQS RfPCSAa )1( 1000)( fPC SAQSR Sa當 氣 固 比 a已 知 ，可 求 的 得 R。一 般 取 0.005-0.006； 剩 余 污 泥 氣 浮 濃 縮 時 取 0.03-0.04。 作 業(yè) 題 ：1.畫 出 壓 加

10、氣 浮 三 種 工 藝 流 程 圖 ；2.溶 氣 方 式 有 哪 些 ？3.氣 浮 方 法 有 哪 些 ？4.表 面 活 性 劑 對 氣 浮 效 果 的 影 響 ？ l第 六 節(jié) 吸 附 法 與 應(yīng) 用l 本 節(jié) 主 要 內(nèi) 容 ：l1. 吸 附 類 型 及 特 點l2. 影 響 吸 附 的 因 素l3. 吸 附 等 溫 線 與 吸 附 等 溫 式l4. 吸 附 工 藝l5. 吸 附 塔 的 設(shè) 計l6. 吸 附 法 的 應(yīng) 用 l 一 、 概 述l 1.吸 附 法l 利 用 多 孔 性 的 固 體 物 質(zhì) ， 使 廢 水 中 的 一 種 或多 種 物 質(zhì) 被 吸 附 在 固 體 表 面 而

11、被 去 除 的 方 法 叫 吸附 法 。l 吸 附 法 常 用 于 去 除 因 酚 、 石 油 等 引 起 的 異 味 ；去 除 由 各 種 染 料 、 有 機 物 、 鐵 、 錳 形 成 的 色 度 ；去 除 難 降 解 的 有 機 物 ； 去 除 重 金 屬 。l 2. 吸 附 、 吸 附 劑 、 吸 附 質(zhì)l 在 相 界 面 上 物 質(zhì) 的 富 集 現(xiàn) 象 稱 為 吸 附 。 廢 水處 理 主 要 是 利 用 固 體 對 廢 水 中 溶 質(zhì) 的 吸 附 作 用 。l 吸 附 劑 ：l 具 有 吸 附 能 力 的 多 孔 性 的 固 體 物 質(zhì) 叫 吸 附 劑 。l 吸 附 質(zhì) ： l 被

12、 吸 附 劑 吸 附 的 物 質(zhì) 叫 吸 附 質(zhì) 。 l 二 、 吸 附 類 型l 1.物 理 吸 附l 吸 附 力 是 分 子 間 引 力 (即 范 德 華 力 )；l 在 低 溫 下 就 能 吸 附 ；l 可 以 是 單 分 子 層 吸 附 ， 也 可 以 是 多 分 子 層 吸 附 ；吸 附 是 可 逆 的 ；l 無 選 擇 性 。l 2.化 學(xué) 吸 附 l 吸 附 力 是 化 學(xué) 鍵 力 ；l 一 般 在 較 高 溫 度 下 才 能 吸 附 ；l 是 單 分 子 層 吸 附 ；l 吸 附 不 是 可 逆 的 ； l 有 選 擇 性 。 l 三 、 吸 附 劑 及 活 性 炭l 1.常

13、用 吸 附 劑l 天 然 吸 附 劑 有 粘 土 、 硅 藻 土 、 無 煙 煤 、 天 然 沸 石等 。 人 工 吸 附 劑 有 活 性 炭 、 分 子 篩 、 活 性 氧 化 鋁 、磺 化 煤 、 活 性 氧 化 鎂 、 樹 脂 吸 附 劑 等 。l 2.活 性 炭l (1)活 性 炭 制 造l 含 碳 物 質(zhì) （ 經(jīng) 高 溫 碳 化 ） 炭 渣 （ 活 化 ） 活 性炭l 活 化 方 法 ：l A.藥 劑 法 ： ZnCl2、 H3PO4、 H2SO4l B.氣 體 法 ： 水 蒸 氣 、 空 氣 、 CO 2l 活 性 炭 是 一 種 多 孔 性 、 疏 水 性 吸 附 劑 ， 對 水

14、中 有 機 物 有 較 強 的 吸 附 作 用 。l 活 性 炭 可 制 成 粉 末 狀 和 顆 粒 狀 。 l (2)活 性 炭 的 細 孔 構(gòu) 造l 活 性 炭 的 細 孔 分 為 大 孔 、 中 孔 （ 過 渡 孔 ） 、 小 孔 。l 大 孔 有 效 半 徑 大 于 100nm 小 于 5%，l 主 要 為 吸 附 質(zhì) 提 供 擴 散 的 通 道 ；l 中 孔 （ 過 渡 孔 ） 有 效 半 徑 在 2100nm 占 5%以 下l 除 為 吸 附 質(zhì) 提 供 擴 散 的 通 道 外 ， 也 能 吸 附 較 大 的 吸附 質(zhì) ；l 小 孔 有 效 半 徑 小 于 2nm 占 95%以 上

15、l 吸 附 吸 附 質(zhì) 。l 吸 附 量 主 要 由 小 孔 決 定 。 l 3.活 性 炭 的 再 生 方 法l (1)加 熱 再 生 法 l (2)化 學(xué) 再 生 法 l 通 過 化 學(xué) 反 應(yīng) 再 生 。 具 體 有 濕 式 氧 化 法 、 臭 氧 氧 化法 、 電 解 氧 化 法 。l (3)溶 劑 再 生 法 l 用 苯 、 丙 酮 及 甲 醇 等 有 機 溶 劑 再 生 。l (4)生 物 再 生 法 l 利 用 微 生 物 的 作 用 將 活 性 炭 吸 附 的 有 機 物 氧 化 分 解 。 l 四 、 吸 附 平 衡 、 吸 附 容 量 與 吸 附 等 溫 線l1.吸 附 平

16、 衡 l 吸 附 速 度 =解 吸 速 度l 吸 附 平 衡 時 廢 水 中 吸 附 質(zhì) 的 濃 度 稱 為 平 衡 濃 度 。l2.吸 附 容 量 l 吸 附 容 量 是 單 位 重 量 的 吸 附 劑 所 能 吸 附 的 吸 附 質(zhì)的 重 量 。 W CCVq )( 0 lq吸 附 容 量 ， g/g；lV廢 水 容 積 ， L；lC。 原 廢 水 的 吸 附 質(zhì) 濃 度 ， g/L；lC吸 附 平 衡 時 ， 廢 水 中 剩 余 的 吸 附 質(zhì) 濃 度 ， g/L;lW活 性 炭 投 加 量 ， g。 在 溫 度 一 定 時 ， 吸 附 容 量 隨 吸 附 質(zhì) 平 衡 濃 度 的 提 高

17、而 增 加 ， 吸 附 容 量 隨 平 衡 濃 度 而 變 化 的 曲 線 稱 為 吸 附等 溫 線 。3.吸 附 等 溫 線 與 吸 附 等 溫 式 （ 1） 吸 附 等 溫 線 l （ 2） 吸 附 等 溫 式 表 示 吸 附 等 溫 線 的 方 程 式 稱 為吸 附 等 溫 式 。 常 用 的 吸 附 等 溫 式 有 弗 蘭 德 里 希(Frendlich)等 溫 式 、 朗 謬 爾 (Langmuir)等 溫 式 。l 1)弗 蘭 德 里 希 等 溫 式 是 一 個 經(jīng) 驗 公 式 ， 在 水 處理 中 的 通 常 濃 度 下 普 遍 采 用 。 nKCq 1lq活 性 炭 的 吸 附

18、 容 量 ， g g；lC廢 水 中 吸 附 質(zhì) 平 衡 濃 度 ， g L；lK、 表 現(xiàn) 吸 附 特 性 的 參 數(shù) 。l上 式 可 改 寫 成 對 數(shù) 式 :l lgq 1gk十 1/n1gC l 將 C和 與 之 對 應(yīng) 的 q點 劃 在 雙 對 數(shù) 坐 標 紙 上 ， 便可 得 一 條 近 似 直 線 ， 直 線 的 截 距 為 K， 斜 率 為 。l 1/n 越 小 ， 吸 附 性 能 越 好 。 一 般 認 為 0.10.5時 ， 容 易 吸 附 。 1/n 2時 ,則 難 吸 附 。l 當 1/n較 大 時 ， 宜 用 連 續(xù) 式 吸 附 操 作 ；l 當 1/n較 小 時 ，

19、 多 采 用 間 歇 式 操 作 。l2)朗 謬 爾 等 溫 式 朗 謬 爾 等 溫 式 適 用 于 單 分 子 層吸 附 。 bCabCq 1la與 最 大 吸 附 量 有 關(guān) 的 常 數(shù) ； lb與 吸 附 能 有 關(guān) 的 常 數(shù) ;lC廢 水 中 吸 附 質(zhì) 平 衡 濃 度 ， g L。 l 3） BET公 式l 適 用 于 多 分 子 層 吸 附 。l 4.吸 附 過 程 與 吸 附 速 度l （ 1） 吸 附 速 度 是 指 單 位 重 量 的 吸 附 劑 在 單 位 時 間 內(nèi)所 吸 附 的 吸 附 質(zhì) 重 量 。 吸 附 速 度 越 快 ， 廢 水 和 吸 附劑 的 接 觸 時

20、間 越 短 。l （ 2） 吸 附 過 程l 吸 附 分 為 三 個 階 段 。l 1） 顆 粒 外 部 擴 散 階 段 液 膜 擴 散 速 度l 2） 顆 粒 內(nèi) 部 擴 散 階 段 顆 粒 內(nèi) 部 擴 散 速 度l 3) 吸 附 反 應(yīng) 階 段 吸 附 反 應(yīng) l *吸 附 速 度 主 要 由 擴 散 速 度 和 顆 粒 內(nèi) 部 擴 散 速 度 決 定 。 l 五 、 影 響 吸 附 的 因 素l 1.吸 附 劑 的 性 質(zhì)l （ 1） 吸 附 劑 的 比 表 面 積 l 吸 附 劑 的 比 表 面 積 越 大 ， 吸 附 能 力 就 越 強 。l （ 2） 吸 附 劑 的 物 理 化 學(xué)

21、 性 質(zhì) l 極 性 分 子 吸 附 劑 極 性 分 子 吸 附 質(zhì) ，l 非 極 性 分 子 吸 附 劑 非 極 性 分 子 吸 附 質(zhì) 。l 吸 附 劑 顆 粒 的 大 小 、 孔 的 分 布 、 構(gòu) 造 也 有 影 響 l 2.吸 附 質(zhì) 的 性 質(zhì)l （ 1） 吸 附 質(zhì) 溶 解 度 l 吸 附 質(zhì) 溶 解 度 越 小 ， 越 易 被 吸 附 。l （ 2） 吸 附 質(zhì) 分 子 量 l 一 般 分 子 量 增 大 會 增 大 吸 附 能 力 。 但 分 子 量 過大 ， 又 會 影 響 擴 散 度 。l （ 3） 吸 附 質(zhì) 的 物 理 化 學(xué) 性 質(zhì) l 極 極 ， 非 非 。l （

22、 4） 吸 附 質(zhì) 濃 度 l 當 濃 度 低 時 ， 吸 附 質(zhì) 的 濃 度 增 高 會 使 吸 附 量 增大 。 l 3.廢 水 的 pH值 l 吸 附 質(zhì) 在 廢 水 中 存 在 的 形 態(tài) (分 子 、 離 子 或 絡(luò) 合 物 )與pH值 有 關(guān) 因 而 會 影 響 到 吸 附 效 果 。l 活 性 炭 的 吸 附 率 一 般 在 酸 性 溶 液 中 比 在 堿 性 溶 液 中 大 。l 4.接 觸 時 間 l 要 使 吸 附 劑 與 溶 液 有 充 分 接 觸 時 間 。l 5.水 溫 的 影 響 l 物 理 吸 附 水 溫 升 高 吸 附 量 下 降 ， 反 之 吸 附 量 增 加

23、 。l 6.共 存 物 質(zhì) l 物 理 吸 附 ， 共 存 物 質(zhì) 越 多 ， 吸 附 效 果 越 差 。 l 六 、 吸 附 操 作 方 式l （ 一 ） 方 式l 分 為 ： 靜 態(tài) 廢 水 不 動 l 動 態(tài) 廢 水 流 動 包 括 ： 固 定 床 、 移 動 床 、 流 化 床 l 1.固 定 床l 分 為 降 流 式 和 升 流 式 兩 種 。（ 1） 降 流 式 是 廢 水 自 上 向下 流 過 吸 附 劑 層 ， 由 吸 附塔 底 部 出 水 。 這 種 方 式 處 理 效 果 穩(wěn) 定 。但 經(jīng) 過 吸 附 層 的 水 頭 損 失 較大 。 需 要 定 期 反 沖 洗 。 l （

24、 2） 升 流 式 固 定 床 的 操 作 是 廢 水 自 下 向 上 流 經(jīng) 吸 附 層 。水 頭 損 失 增 加 較 慢 ， 運 行 周 期 長 。 提 高 升 流 流 速 可 達 到自 清 的 目 的 。 但 容 易 導(dǎo) 致 吸 附 劑 (活 性 炭 )隨 出 水 流 失 。l 固 定 床 分 為 單 床 和 多 床 ， 多 床 又 有 串 聯(lián) 和 并 聯(lián) 兩 種 。 l 2.移 動 床l 水 由 下 部 升 流 通 過 炭 層 ， 炭 由 上 向 下 移 動 。 處 理 水 由塔 頂 排 出 。 活 性 炭 由 塔 頂 加 入 ， 接 近 吸 附 飽 和 的 活 性炭 從 塔 底 定

25、期 排 出 塔 外 。 與 固 定 床 相 比 ， 移 動 床能 充 分 利 用 吸 附 劑 的 吸附 容 量 ， 水 頭 損 失 也 較小 。 不 用 反 沖 洗 。但 運 行 時 要 求 保 持 塔內(nèi) 吸 附 劑 上 下 層 不 相混 ， 操 作 管 理 要 求 嚴格 。 l 3.流 化 床l 水 由 下 部 升 流 通 過 炭 層 ， 炭 由 上 向 下 移 動 。 活 性 炭 在塔 內(nèi) 處 于 膨 脹 狀 態(tài) 或 流 化 狀 態(tài) 。l 能 夠 處 理 濃 度 高 的 廢 水 ， 無 需 進 行 反 沖 洗 。l 要 求 連 續(xù) 排 炭 和 投 炭 。 宜 保 持 炭 層 成 層 狀 向

26、 下 移 動 。l 移 動 床 和 流 化 床 操 作 要 求 嚴 格 ， 在 廢 水 處 理 中 較 少 使 用 。l （ 二 ） 穿 透 曲 線 與 吸 附 容 量 的 利 用l （ 1） 穿 透 曲 線 a點 為 穿 透 點 ， b點 為 吸 附 終 點 。單 柱 工 作 出 水 濃度 應(yīng) 小 于 Ca。 l 多 柱 串 聯(lián) 工 作 ， 第 一 個 柱 的 出 水 濃 度 應(yīng) 小 于 Cb。 最后 一 個 柱 的 出 水 濃 度 應(yīng) 小 于 Ca。 l (2)吸 附 容 量 的 利 用l 吸 附 容 量 的 利 用 途 徑 ：l 1)采 用 多 柱 串 聯(lián) 工 藝2)采 用 升 流 式

27、移 動 床 工 藝 l 六 、 吸 附 塔 的 設(shè) 計l 1.設(shè) 計 要 點l (略 )l 2.通 水 倍 數(shù) 法 設(shè) 計 吸 附 塔 的 計 算 步 驟l (1)吸 附 塔 總 面 積 l Q流 量 ；l v空 塔 速 度 。l (2)如 吸 附 塔 個 數(shù) 為 N， 每 塔 面 積vQF NFf l 密 度 。 VG= nQW 24l(4)炭 層 高l h vTlT接 觸 時 間 。(5)每 塔 填 充 活 性 炭 容 積 V及 重 量 Gl V f hl(6)每 天 再 生 的 活 性 炭 重 量l l n通 水 倍 數(shù) 。 l 七 、 吸 附 法 在 廢 水 處 理 中 的 應(yīng) 用l

28、1.處 理 對 象l 重 金 屬 離 子 、 難 降 解 的 有 機 物 、 以 及 色 度 和 異 味 。 l 2.吸 附 法 的 拓 展l (1)與 臭 氧 氧 化 法 聯(lián) 合 使 用 如 用 臭 氧 先 將 印 染 廢 水 中 的大 分 子 染 料 分 解 ， 進 行 脫 色 ， 然 后 將 殘 留 的 溶 解 有 機物 用 活 性 炭 吸 附 去 除 。l (2)生 物 活 性 炭 法 向 曝 氣 池 投 加 粉 狀 活 性 炭 ， 利 用 炭 粒作 為 微 生 物 生 長 的 載 體 或 作 為 流 化 床 的 介 質(zhì) ， 也 可 在生 化 處 理 后 ， 再 進 行 吸 附 處 理 。