第１６章 水的其他物理化学处理方法
16.1 离心分离
16.2 电解
16.3 中和
16.4 沉淀思考题 习题本章目录离心分离
1.原理颗粒受到的净离心力 Fc=（ m-mo） ω2r
颗粒在水中的净重力 Fg=（ m-mo） g
α —— 分离因素粒径为 d(m)的颗粒的分离速度 Uc(m/s)：
60
n2
g
r
g)mm(
r)mm(
F
F 2
0
2
0
g
c
颗粒重力颗粒所受离心力
900
rn
81.93600
rn4
g
r）60n2（ 2222?
接下页本章目录式中,ρ,ρ o—— 分别为颗粒和水的密度,kg/m3
μ —— 水的动力粘度,0.1pa·s
当离心 ρ>ρo,Uc>0，颗粒抛向周边 —— 离心沉降。
ρ<ρo,Uc<0，颗粒被推向中心 —— 离心上浮。
当 d越小，（ ρ — ρo ）越小,μ 越大，则 Uc越小，颗粒越难分离。
18
)( 202 dr
Uc
离心分离
1.原理本章目录离心机,高速离心机（ α>3000 ）
中速离心机（ α=1000 ～ 3000） 常速离心机低速离心机（ α<1000 ）
（ 1）常速离心机,(ρ — ρo) 较大时采用，用于污泥脱水，纤维回收。
（ 2）高速离心机,(ρ — ρo) 较小时采用，用于乳化油、蛋白质回收。
压力式水力旋流器水力旋流器重力式水力旋流器离心分离
2.离心原理 设备：离心机、水力旋流器本章目录压力式水力旋流器
（ 1）构造与原理本章目录压力式水力旋流器
（ 1）构造与原理本章目录压力式水力旋流器剖面A-A
d
2
D d
1
A
H
0
H
k
d
3
d
0
6
4
3
1
2
5
7
8
1-圆筒；2-圆锥体；3-进水管 ；4-溢流管；5-排渣口；
6-通气管； 7-溢流筒；8-出水管图16-1 水力旋流器的构造
（ 1）构造与原理本章目录
1)确定分离器的尺寸 —— 按经验确定园筒直径 —— D
园筒高度 —— Ho=1.7D
锥体高度 —— Hk=3Ho；锥体角度,θ=10 ～ 15°
中心溢流管直径 —— do=(0.25～ 0.3)D
进水管直径 —— d1=(0.25～ 0.4)D
出水管直径 —— d2=(0.25～ 0.5)D；出口流速 6～ 10m/s。
锥底直径 —— d3=(0.5～ 0.8)do
2)处理水量 Q（ L/min） Q=KDdo（ g△ p） 1/2
式中,K—— 流量系数,K=5.5 d1/ D
△ P—— 进出口压差,Mpa，△ p=p1— p2，一般为 0.1～ 0.2Mpa。
g—— 重力加速度（ m/s2）
压力式水力旋流器
（ 2）压力式水力旋流器的设计：
接下页本章目录
3)分离器台数 n
并联使用。
4)被分离颗粒的极限直径 dc(cm)
式中,d1—— 进水管直径（ cm）
φ —— 环流速度的变化系数，约为
μ —— 水的动力粘度,Pa·s
Q—— 处理水量,cm3/s
H—— 中心流束高度,cm，约为锥体高度的 2/3，即 h=（ D— d3）
/3tgθ ； dc是判断水力旋流器分离效果的重要指标，极限直径 dc
越小，分离效果越好。
q沉淀池 =1.0m3/m2·h； q水力旋流器 =950m3/m2·h
Q
Qn
每台分离器的处理水量要处理的工业废水量
2
1
0
2
1
c )(Qh
d75.0d
1d
D1.0
压力式水力旋流器本章目录
1,设计：
（ 1）表面积 （ m2）
式中,q—— 表面水力负荷：取 25～ 30m3/m2·h
要求 η>80%,q=25； η<80%,q=30
（ 2）有效水深 Ho
1)按停留时间 t=15～ 20min计算,Ho=Qt/A
2)按结构尺寸确定,Ho=(0.7～ 1.2)D
D—— 池直径,D较大，采用较大系数，反之亦然。
（ 3）缓冲层高 度 h1=0.8～ 1.2m（保护高度）。
（ 4）进水管向下倾斜 1～ 5°,管咀处流速 V=0.9～ 1.1m/s。
（ 5）所需水头 h（水头差）。
q
QA
重力式旋流分离器 —— 水力旋流沉淀池接下页本章目录式中,α —— 系数，试验确定，一般为 4.5；
V—— 管咀处流速（进口处流速） 0.9～ 1.1m/s；
ξ —— 局部阻力系数；
V1—— 进水管内流速 0.8～ 1.0m/s；
L—— 进水管长度,m；
I—— 进水管单位长度的沿程损失。
（ 6）应用 —— 旋流沉淀池适于小流量工业废水中比重较大的无机杂质的分离，它广泛用于回收轧钢废水中氧化铁皮和可浮油，
回收率可达 90～ 95%，出水可循环使用
))(2(1.12
2
1
2
mLIgVgVh
重力式旋流分离器 —— 水力旋流沉淀池本章目录
1.电解槽的结构形式
1）、结构形式：回流式、翻腾式如图 16-2。采用直流电源
(a) (b)
(a)回流式（平面图）；（b）翻腾式（纵剖面图）
图16-2 电解槽电解本章目录
2）、极板电路,单极性电解槽 双极性电解槽
+ -+ + - + - +
+ + - + - + - + - + - + - +
+
-
整流器 整流器电极电极图16-3 电解槽的极板电路
（ a ）单极性电解槽；（ b ）双极性电解槽电解本章目录
2.电解法的原理与分类
1）、法拉第电解定律 —— 耗电量的计算式中,G—— 析出或溶解的物质质量,g
E—— 物质的化学当量,g/mol
Q—— 通过的电量,库伦（ C）
I—— 电流强度，安培（ A）； t—— 电解时间（ S）
F—— 法拉第常数,F=96487c/mol
2）、分解电压定义：能使电解正常进行时所需的最小外加电压叫分解电压 E
E=原电池的电动势 +浓差电池电位 +化学极化电位 +IR（电解液电阻产生压降）。
槽电压一般为 4～ 5V
E I TF1GEQF1G 或电解本章目录
3.电解法在废水处理中的应用
1)、电解法处理含铬废水
(1)基本原理：
在阳极,Fe— 2e→Fe2+ （铁板阳极溶解，把电子转给电源）
（主要的） Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
CrO42-+3Fe2++8H+ Cr3++4H2O+3Fe
在阴级,2H++2e H2↑
（次要的） Cr2O72-+6e+14H+ 2Cr3++7H2O
CrO42-+3e+8H+ Cr3++4H2O
H+减少，废水中碱性增强，使 Cr3+,Fe3+产生氢氧化物沉淀
Cr3++3OH Cr(OH)3↓
Fe3++3OH Fe(OH)3↓
电解接下页本章目录阳极起氧化剂作用阴极起还原剂作用电解接下页本章目录减少铁阳极钝化的方法：
（ 1）定期用钢丝刷清洗极板。
（ 2）投加食盐,NaCl中的 Cl— 吸附在钝化膜表面，取代钝化膜中的氧离子 → 氯化铁（可溶性），导致膜溶解。
（ 3）定期倒换阴、阳极，利用电解时阴极产生 H2的撕裂还原作用，将极板上的钝化膜除掉。
电解接下页本章目录电解
Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
本章目录
2．工艺流程：进水 Ccr6+≤100mg/L,PH=4～ 6.5
含铬废水处理工艺流程如图 16-4所示调节池电解槽沉淀池滤池污泥脱水含铬废水冲洗排水复用或排放冲洗水污泥图16- 4 含 铬废水处理工艺流程电解调节池：按 2～ 4h平均流量设计沉淀池,t=2h； V污泥 =(5～ 10)%V废水或 1kg干重 /m3废水。
本章目录电解槽工艺设计
（ 1） 电解槽有效容积：
式中,t—— 电解历时,Ccr6+<50mg/L； t=5～ 10min
Ccr6+=50～ 100mg/L； t=10～ 20min
（ 2）电流强度 I（ A）
式中,Q—— 废水设计流量 m3/h
C—— 废水中 Cr6+浓度,g/m3； QC=m3/h·g/m3=g/h
Kcr—— 1gCr6+还原成 Cr3+所需电量，如无试验资料，可取
4～ 5(A·h/gCr)
n—— 电极串联次数，为串联极板数减 1
)(60 3mQtW?
n
QCKI Cr?
电解接下页本章目录
（ 3）极板面积 F(dm2)：普通碳素钢板,δ=3 ～ 5mm，极板间净距 S=10mm；极板消耗量,4～ 5g/还原 1gCr6+
)dm(imm IF 2
F21?
电解接下页本章目录电解接下页本章目录
（ 6）电能消耗 N(kw·h/m3)
式中 η —— 整流器效率，无实测数值，用 0.8；
Q—— 废水设计流量,m3/h
Q1000
IUN?
电解本章目录药剂中和处理
1.酸性废水的药剂中和处理强酸性废水常采用石灰乳中和，由于弱酸与石灰反应缓慢，
故一般不采用。
（ 1）中和反应,石灰乳中和 H2SO4废水生成 CaSO4，当用颗粒状石灰石时，导致药剂表面形成硫酸钙的复盖层，影响和阻止中和反应的继续进行，所以当用石灰石做中和剂时，颗粒粒径应小于 0.5mm。
（ 2）中和剂用量中和各种酸所需碱、盐的理论比耗量（ g/g）。
因为药剂中含有杂质，所以药剂的实际耗量应比理论比耗量要大。同时还要考虑金属离子及中和反应混合不均匀使实际耗量比理论耗量高，用不均匀系数 K来表示。
中和接下页本章目录
)( 2111 aCaCKQG
中和所以药剂总耗量 Ga（ Kg/d）
本章目录中和中和反应产生的沉渣量 G（ Kg/d）
)()( DCSQeBGG
中和后悬浮物的沉渣量消耗药剂产生的沉渣量
:)(
:)(
DCSQ
eBG
本章目录
（ 3）中和工艺投药装臵石灰用量 <1t/d：在消解槽内人工搅拌和消解，制成（ 40～
50） %的乳浊液，其有效容积 V1（ m3）：
消解槽,V1=KVo
式中,Vo—— 一次配制的药剂量,m3
K—— 容积系数,2～ 5
石灰用量 >1t/d：采用机械方法消解。消解机有立式和卧式二种。
消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积 V2（ m3）
中和本章目录消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积 V2（ m3）
式中,Ga—— 石灰消耗量,t/d；
r—— 石灰的容重,0.9～ 1.1t/m3；
c—— 石灰乳浓度，（ 5～ 10） %；
n—— 每天搅拌次数。
)m(r c n100GV 32溶液槽：
中和本章目录石灰乳投配系统与投配器
1) 混合反应装臵
·水泵管道混合
·隔板混合反应池如图
2) 沉淀池
3) 沉渣脱水装臵：机械脱水、干化场
2、碱性废水的药剂中和处理
（ 1）中和剂,H2SO4,HCl,HNO3、工业废酸、烟道气（含
CO2,SO2）
（ 2）中和反应
（ 3）中和各种碱所需酸的理论比耗量（ g/g）,
中和本章目录
2、碱性废水的药剂中和处理
（ 1）中和剂,H2SO4,HCl,HNO3、工业废酸、烟道气（含 CO2,SO2）
（ 2）中和反应
（ 3）中和各种碱所需酸的理论比耗量（ g/g）,
碱性废水的药剂中和处理本章目录平面
II
投药管进水管压缩空气管出水管
I--I
出水管进水管压缩空气管图16- 5 四室隔板混合反应隔板混合反应本章目录过滤中和处理
1、普通中和滤池不适于中、高浓度的酸性废水，对 H2SO4废水，用石灰石作中和剂时，其 SO4浓度应 ≤ 2g/L，如用白云石（ CaCP3·MgCO3）则其 H2SO4浓度只能为 5g/L；对 HNO3,HCl废水，极限浓度 20g/L。
当 H2SO4浓度为 2～ 5g/L时，可用白云石作滤料，但反应速度慢。
（ 1）普通中和滤池的形式本章目录
（ 2）中和滤池的计算
1) 平流式中和滤池
·滤池长度 L=Ut……
式中,U—— 滤速,0.01～ 0.03m/s
t—— 废水同滤料接触时间,S
式中,K—— 滤料系数，试验求得。
d—— 滤料的平均粒径,cm；
U—— 滤速,m/s
C—— 酸的浓度,geq/L
)Clg3(
u
kd6t 5.1
过滤中和处理接下页本章目录滤池横断面积 f（ m2）
滤池的水头损失 h=iL（ m）
式中,i—— 滤池的坡降式中,U.d同上
Po—— 滤料的孔隙率,0.35～ 0.45
S—— 系数，与滤料 d有关：
U
Qf?
2
0
2
2
PdS
Ui?
过滤中和处理本章目录
2) 竖流式中和滤池滤床最小厚度 H（ cm） —— 中和 H2SO4时使用下式式中,d—— 滤料粒径,mm
K—— 滤料特征系数，试验得出
n—— 经验系数，试验得出，一般 1.47
C—— 酸的浓度,geq/L
U—— 滤速,4～ 8m/h
滤料的消耗及滤池的工作周期 T
滤料的消耗量 G=KQCa（ kg/d）
式中,K—— 系数,1.5 a—— 药剂比耗量 Q,C同上滤池的理论工作周期式中,P—— 滤料装载量,Kg
G—— 滤料消耗量,Kg/d.
)cm(U)Clg3(KdH n
过滤中和处理本章目录
2、升流式膨胀中和滤池
（ 1）恒滤速升流膨胀中和滤池过滤中和处理接下页本章目录
2、升流式膨胀中和滤池
（ 1）恒滤速升流膨胀中和滤池承托层厚度 0.15～ 0.2m,φ20 ～ 40mm
滤料粒径 0.5～ 3mm，滤层高度 1～ 1.2m（新滤料）
最终换料时的滤层高度 ≥ 2m； U=60～ 80m/h
膨胀率 50%±,上部清水区高度为 0.5m
废水 H2SO4浓度 <2200mg/L时，中和后 PH=4.2～ 5，脱气后
PH=6～ 6.5
出水 PH<4.2需换料。
缺点：
下部滤料膨胀不起来，上部带出小颗粒滤料。
过滤中和处理接下页本章目录
（ 2）变速膨胀中和滤池
U下 =130m/h～ 150m/h U上 =40～ 60m/
过滤中和处理本章目录
（ 3）过滤中和法的优缺点优点,出水 PH值较稳定，操作简单，沉渣量少。
缺点,废水中 H2SO4浓度不能太高，定期倒床，劳动强度大。
过滤中和处理本章目录过滤中和处理
（ 4）过滤中和滚筒（ ）过滤中和滚筒本章目录过滤中和处理
（ 4）过滤中和滚筒 点击看示意图滤料粒径大（几 mm～ +几 mm），滤料体积为筒体体积的 1/2。
滚筒线速度 0.3～ 0.5m/s。进水 H2SO4浓度可达 7～ 8g/L
缺点,
动力费高，设备构造复杂，噪声大。
本章目录
1、酸性或碱性废水需要量
Q1C1=Q2C2—— 等当量反应
2、中和设备
（ 1）在集水井（或管道、混合槽）内连续混合；
（ 2）连续流中和池,V池＝（ Q1+Q2） t；
t—— 中和时间,1～ 2h
（ 3）间歇中和池：
V池 —— 一个周期内排放的废水量。
酸性废水与碱性废水中和处理本章目录化学沉淀
1.概述
1） 难溶盐的溶度积常数本章目录化学沉淀
1.概述
2） 沉淀剂本章目录
2.氢氧化物沉淀法
1）原理化学沉淀接下页本章目录化学沉淀见图 16－ 7
本章目录
2、应用石灰乳作为沉淀剂去除矿山废水的 Cu和 Fe金属离子。见图 16-8
用石灰乳和漂白粉去除铅锌冶炼厂废水中金属离子。见图 16-9
化学沉淀本章目录铅锌冶炼厂废水本章目录含 Hg废水本章目录
3,硫化物沉淀法化学沉淀本章目录化学沉淀接下页本章目录化学沉淀
● 应用：用 Na2S处理含 Hg废水：
本章目录
4,钡盐沉淀法 —— 主要用于处理六价铬 CrO42-的废水
● 一种沉淀转化成另一种沉淀的过程叫沉淀的转化
● 应投加过量的 BaCO3,t=20～ 30min，但导致出水含有一定量的残钡，应用石膏法加以去除：
化学沉淀本章目录思考题
1、何谓离心分离的分离因素？衡量水力旋流器分离效果的重要指标是什么？它的物理意义是什么？
2、工业废水中的金属可采用哪几种化学沉淀法来处理？用氢氧化物处理工业废水中的重金属时，最重要的影响因素是什么？
3、化学沉淀法与化学混凝法在原理上有何不同？使用的药剂有何不同？
4、用石灰石对硫酸废水进行过滤中和时应注意什么问题？目前最常用的石灰石过滤中和是哪几种形式？它有何优缺点？
5、用硫化钠处理含汞废水，为什么还要投加硫酸亚铁？
6、臭氧氧化处理印染废水使其脱色的原理是什么？
7、阐述电解法处理含铬废水的基本原理。铁阳极为什么会产生钝化膜？如何消除钝化膜？
8、电解可以产生哪些反应过程？对水处理能起什么作用？
本章目录习题
1、碱性氯化法处理含氰废水（完全氧化法）的反应原理？
2、分别举出含氰废水、含铬废水、含汞废水、含酚废水两种以上处理方法。
3、混凝剂与浮选剂有何区别？各起什么作用？
4、含有颗粒小于 8um的悬浮物的废水，要取得较好的分离效率，用旋流分离器还是用离心机？为什么？
5、比较投药中和及过滤中和、滚筒中和的优缺点及采用条件？
6、用氢氧化物沉淀法处理含 Cd废水，若欲将 Cd2+浓度降到 0.1mg/L，
问需将溶液的 PH值提高到多少？
7、电解可以产生哪些反应过程？对水处理能起什么作用？
本章目录过滤中和滚筒
φ 150
Ⅰ-Ⅰ剖面滚筒挡板电动减速机滤板有小孔 | Υ38
出水
Ⅰ
挡板滚筒进水进料
Ⅰ
图16 -6 卧式过滤中和滤池示意本章目录
1
-7
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
-6
-5
-4
-3
-2
-1
lg(M
n+
)
pH
Fe
3+
Al
3+
Cr
3+
Cu
2+
〔 Al(O H) 〕
-
( H
2
AlO
3
-
)
Zn
2+
Ni
2+
Fe
2+
Cd
2+
Mn
2+
〔 Zn(OH)
2
〕
( ZnO
2
2-
)
〔 Al(O H) 〕
-
( H
2
CrO
3
-
)
图16-7 重金属离子溶解度与 pH 值的关
◆ 废水的 PH值是氢氧化物沉淀法去除金属离子 Mn+的一个重要条件重金属离子溶解度与 PH值的关系
16.1 离心分离
16.2 电解
16.3 中和
16.4 沉淀思考题 习题本章目录离心分离
1.原理颗粒受到的净离心力 Fc=（ m-mo） ω2r
颗粒在水中的净重力 Fg=（ m-mo） g
α —— 分离因素粒径为 d(m)的颗粒的分离速度 Uc(m/s)：
60
n2
g
r
g)mm(
r)mm(
F
F 2
0
2
0
g
c
颗粒重力颗粒所受离心力
900
rn
81.93600
rn4
g
r）60n2（ 2222?
接下页本章目录式中,ρ,ρ o—— 分别为颗粒和水的密度,kg/m3
μ —— 水的动力粘度,0.1pa·s
当离心 ρ>ρo,Uc>0，颗粒抛向周边 —— 离心沉降。
ρ<ρo,Uc<0，颗粒被推向中心 —— 离心上浮。
当 d越小，（ ρ — ρo ）越小,μ 越大，则 Uc越小，颗粒越难分离。
18
)( 202 dr
Uc
离心分离
1.原理本章目录离心机,高速离心机（ α>3000 ）
中速离心机（ α=1000 ～ 3000） 常速离心机低速离心机（ α<1000 ）
（ 1）常速离心机,(ρ — ρo) 较大时采用，用于污泥脱水，纤维回收。
（ 2）高速离心机,(ρ — ρo) 较小时采用，用于乳化油、蛋白质回收。
压力式水力旋流器水力旋流器重力式水力旋流器离心分离
2.离心原理 设备：离心机、水力旋流器本章目录压力式水力旋流器
（ 1）构造与原理本章目录压力式水力旋流器
（ 1）构造与原理本章目录压力式水力旋流器剖面A-A
d
2
D d
1
A
H
0
H
k
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3
d
0
6
4
3
1
2
5
7
8
1-圆筒；2-圆锥体；3-进水管 ；4-溢流管；5-排渣口；
6-通气管； 7-溢流筒；8-出水管图16-1 水力旋流器的构造
（ 1）构造与原理本章目录
1)确定分离器的尺寸 —— 按经验确定园筒直径 —— D
园筒高度 —— Ho=1.7D
锥体高度 —— Hk=3Ho；锥体角度,θ=10 ～ 15°
中心溢流管直径 —— do=(0.25～ 0.3)D
进水管直径 —— d1=(0.25～ 0.4)D
出水管直径 —— d2=(0.25～ 0.5)D；出口流速 6～ 10m/s。
锥底直径 —— d3=(0.5～ 0.8)do
2)处理水量 Q（ L/min） Q=KDdo（ g△ p） 1/2
式中,K—— 流量系数,K=5.5 d1/ D
△ P—— 进出口压差,Mpa，△ p=p1— p2，一般为 0.1～ 0.2Mpa。
g—— 重力加速度（ m/s2）
压力式水力旋流器
（ 2）压力式水力旋流器的设计：
接下页本章目录
3)分离器台数 n
并联使用。
4)被分离颗粒的极限直径 dc(cm)
式中,d1—— 进水管直径（ cm）
φ —— 环流速度的变化系数，约为
μ —— 水的动力粘度,Pa·s
Q—— 处理水量,cm3/s
H—— 中心流束高度,cm，约为锥体高度的 2/3，即 h=（ D— d3）
/3tgθ ； dc是判断水力旋流器分离效果的重要指标，极限直径 dc
越小，分离效果越好。
q沉淀池 =1.0m3/m2·h； q水力旋流器 =950m3/m2·h
Q
Qn
每台分离器的处理水量要处理的工业废水量
2
1
0
2
1
c )(Qh
d75.0d
1d
D1.0
压力式水力旋流器本章目录
1,设计：
（ 1）表面积 （ m2）
式中,q—— 表面水力负荷：取 25～ 30m3/m2·h
要求 η>80%,q=25； η<80%,q=30
（ 2）有效水深 Ho
1)按停留时间 t=15～ 20min计算,Ho=Qt/A
2)按结构尺寸确定,Ho=(0.7～ 1.2)D
D—— 池直径,D较大，采用较大系数，反之亦然。
（ 3）缓冲层高 度 h1=0.8～ 1.2m（保护高度）。
（ 4）进水管向下倾斜 1～ 5°,管咀处流速 V=0.9～ 1.1m/s。
（ 5）所需水头 h（水头差）。
q
QA
重力式旋流分离器 —— 水力旋流沉淀池接下页本章目录式中,α —— 系数，试验确定，一般为 4.5；
V—— 管咀处流速（进口处流速） 0.9～ 1.1m/s；
ξ —— 局部阻力系数；
V1—— 进水管内流速 0.8～ 1.0m/s；
L—— 进水管长度,m；
I—— 进水管单位长度的沿程损失。
（ 6）应用 —— 旋流沉淀池适于小流量工业废水中比重较大的无机杂质的分离，它广泛用于回收轧钢废水中氧化铁皮和可浮油，
回收率可达 90～ 95%，出水可循环使用
))(2(1.12
2
1
2
mLIgVgVh
重力式旋流分离器 —— 水力旋流沉淀池本章目录
1.电解槽的结构形式
1）、结构形式：回流式、翻腾式如图 16-2。采用直流电源
(a) (b)
(a)回流式（平面图）；（b）翻腾式（纵剖面图）
图16-2 电解槽电解本章目录
2）、极板电路,单极性电解槽 双极性电解槽
+ -+ + - + - +
+ + - + - + - + - + - + - +
+
-
整流器 整流器电极电极图16-3 电解槽的极板电路
（ a ）单极性电解槽；（ b ）双极性电解槽电解本章目录
2.电解法的原理与分类
1）、法拉第电解定律 —— 耗电量的计算式中,G—— 析出或溶解的物质质量,g
E—— 物质的化学当量,g/mol
Q—— 通过的电量,库伦（ C）
I—— 电流强度，安培（ A）； t—— 电解时间（ S）
F—— 法拉第常数,F=96487c/mol
2）、分解电压定义：能使电解正常进行时所需的最小外加电压叫分解电压 E
E=原电池的电动势 +浓差电池电位 +化学极化电位 +IR（电解液电阻产生压降）。
槽电压一般为 4～ 5V
E I TF1GEQF1G 或电解本章目录
3.电解法在废水处理中的应用
1)、电解法处理含铬废水
(1)基本原理：
在阳极,Fe— 2e→Fe2+ （铁板阳极溶解，把电子转给电源）
（主要的） Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
CrO42-+3Fe2++8H+ Cr3++4H2O+3Fe
在阴级,2H++2e H2↑
（次要的） Cr2O72-+6e+14H+ 2Cr3++7H2O
CrO42-+3e+8H+ Cr3++4H2O
H+减少，废水中碱性增强，使 Cr3+,Fe3+产生氢氧化物沉淀
Cr3++3OH Cr(OH)3↓
Fe3++3OH Fe(OH)3↓
电解接下页本章目录阳极起氧化剂作用阴极起还原剂作用电解接下页本章目录减少铁阳极钝化的方法：
（ 1）定期用钢丝刷清洗极板。
（ 2）投加食盐,NaCl中的 Cl— 吸附在钝化膜表面，取代钝化膜中的氧离子 → 氯化铁（可溶性），导致膜溶解。
（ 3）定期倒换阴、阳极，利用电解时阴极产生 H2的撕裂还原作用，将极板上的钝化膜除掉。
电解接下页本章目录电解
Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
本章目录
2．工艺流程：进水 Ccr6+≤100mg/L,PH=4～ 6.5
含铬废水处理工艺流程如图 16-4所示调节池电解槽沉淀池滤池污泥脱水含铬废水冲洗排水复用或排放冲洗水污泥图16- 4 含 铬废水处理工艺流程电解调节池：按 2～ 4h平均流量设计沉淀池,t=2h； V污泥 =(5～ 10)%V废水或 1kg干重 /m3废水。
本章目录电解槽工艺设计
（ 1） 电解槽有效容积：
式中,t—— 电解历时,Ccr6+<50mg/L； t=5～ 10min
Ccr6+=50～ 100mg/L； t=10～ 20min
（ 2）电流强度 I（ A）
式中,Q—— 废水设计流量 m3/h
C—— 废水中 Cr6+浓度,g/m3； QC=m3/h·g/m3=g/h
Kcr—— 1gCr6+还原成 Cr3+所需电量，如无试验资料，可取
4～ 5(A·h/gCr)
n—— 电极串联次数，为串联极板数减 1
)(60 3mQtW?
n
QCKI Cr?
电解接下页本章目录
（ 3）极板面积 F(dm2)：普通碳素钢板,δ=3 ～ 5mm，极板间净距 S=10mm；极板消耗量,4～ 5g/还原 1gCr6+
)dm(imm IF 2
F21?
电解接下页本章目录电解接下页本章目录
（ 6）电能消耗 N(kw·h/m3)
式中 η —— 整流器效率，无实测数值，用 0.8；
Q—— 废水设计流量,m3/h
Q1000
IUN?
电解本章目录药剂中和处理
1.酸性废水的药剂中和处理强酸性废水常采用石灰乳中和，由于弱酸与石灰反应缓慢，
故一般不采用。
（ 1）中和反应,石灰乳中和 H2SO4废水生成 CaSO4，当用颗粒状石灰石时，导致药剂表面形成硫酸钙的复盖层，影响和阻止中和反应的继续进行，所以当用石灰石做中和剂时，颗粒粒径应小于 0.5mm。
（ 2）中和剂用量中和各种酸所需碱、盐的理论比耗量（ g/g）。
因为药剂中含有杂质，所以药剂的实际耗量应比理论比耗量要大。同时还要考虑金属离子及中和反应混合不均匀使实际耗量比理论耗量高，用不均匀系数 K来表示。
中和接下页本章目录
)( 2111 aCaCKQG
中和所以药剂总耗量 Ga（ Kg/d）
本章目录中和中和反应产生的沉渣量 G（ Kg/d）
)()( DCSQeBGG
中和后悬浮物的沉渣量消耗药剂产生的沉渣量
:)(
:)(
DCSQ
eBG
本章目录
（ 3）中和工艺投药装臵石灰用量 <1t/d：在消解槽内人工搅拌和消解，制成（ 40～
50） %的乳浊液，其有效容积 V1（ m3）：
消解槽,V1=KVo
式中,Vo—— 一次配制的药剂量,m3
K—— 容积系数,2～ 5
石灰用量 >1t/d：采用机械方法消解。消解机有立式和卧式二种。
消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积 V2（ m3）
中和本章目录消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积 V2（ m3）
式中,Ga—— 石灰消耗量,t/d；
r—— 石灰的容重,0.9～ 1.1t/m3；
c—— 石灰乳浓度，（ 5～ 10） %；
n—— 每天搅拌次数。
)m(r c n100GV 32溶液槽：
中和本章目录石灰乳投配系统与投配器
1) 混合反应装臵
·水泵管道混合
·隔板混合反应池如图
2) 沉淀池
3) 沉渣脱水装臵：机械脱水、干化场
2、碱性废水的药剂中和处理
（ 1）中和剂,H2SO4,HCl,HNO3、工业废酸、烟道气（含
CO2,SO2）
（ 2）中和反应
（ 3）中和各种碱所需酸的理论比耗量（ g/g）,
中和本章目录
2、碱性废水的药剂中和处理
（ 1）中和剂,H2SO4,HCl,HNO3、工业废酸、烟道气（含 CO2,SO2）
（ 2）中和反应
（ 3）中和各种碱所需酸的理论比耗量（ g/g）,
碱性废水的药剂中和处理本章目录平面
II
投药管进水管压缩空气管出水管
I--I
出水管进水管压缩空气管图16- 5 四室隔板混合反应隔板混合反应本章目录过滤中和处理
1、普通中和滤池不适于中、高浓度的酸性废水，对 H2SO4废水，用石灰石作中和剂时，其 SO4浓度应 ≤ 2g/L，如用白云石（ CaCP3·MgCO3）则其 H2SO4浓度只能为 5g/L；对 HNO3,HCl废水，极限浓度 20g/L。
当 H2SO4浓度为 2～ 5g/L时，可用白云石作滤料，但反应速度慢。
（ 1）普通中和滤池的形式本章目录
（ 2）中和滤池的计算
1) 平流式中和滤池
·滤池长度 L=Ut……
式中,U—— 滤速,0.01～ 0.03m/s
t—— 废水同滤料接触时间,S
式中,K—— 滤料系数，试验求得。
d—— 滤料的平均粒径,cm；
U—— 滤速,m/s
C—— 酸的浓度,geq/L
)Clg3(
u
kd6t 5.1
过滤中和处理接下页本章目录滤池横断面积 f（ m2）
滤池的水头损失 h=iL（ m）
式中,i—— 滤池的坡降式中,U.d同上
Po—— 滤料的孔隙率,0.35～ 0.45
S—— 系数，与滤料 d有关：
U
Qf?
2
0
2
2
PdS
Ui?
过滤中和处理本章目录
2) 竖流式中和滤池滤床最小厚度 H（ cm） —— 中和 H2SO4时使用下式式中,d—— 滤料粒径,mm
K—— 滤料特征系数，试验得出
n—— 经验系数，试验得出，一般 1.47
C—— 酸的浓度,geq/L
U—— 滤速,4～ 8m/h
滤料的消耗及滤池的工作周期 T
滤料的消耗量 G=KQCa（ kg/d）
式中,K—— 系数,1.5 a—— 药剂比耗量 Q,C同上滤池的理论工作周期式中,P—— 滤料装载量,Kg
G—— 滤料消耗量,Kg/d.
)cm(U)Clg3(KdH n
过滤中和处理本章目录
2、升流式膨胀中和滤池
（ 1）恒滤速升流膨胀中和滤池过滤中和处理接下页本章目录
2、升流式膨胀中和滤池
（ 1）恒滤速升流膨胀中和滤池承托层厚度 0.15～ 0.2m,φ20 ～ 40mm
滤料粒径 0.5～ 3mm，滤层高度 1～ 1.2m（新滤料）
最终换料时的滤层高度 ≥ 2m； U=60～ 80m/h
膨胀率 50%±,上部清水区高度为 0.5m
废水 H2SO4浓度 <2200mg/L时，中和后 PH=4.2～ 5，脱气后
PH=6～ 6.5
出水 PH<4.2需换料。
缺点：
下部滤料膨胀不起来，上部带出小颗粒滤料。
过滤中和处理接下页本章目录
（ 2）变速膨胀中和滤池
U下 =130m/h～ 150m/h U上 =40～ 60m/
过滤中和处理本章目录
（ 3）过滤中和法的优缺点优点,出水 PH值较稳定，操作简单，沉渣量少。
缺点,废水中 H2SO4浓度不能太高，定期倒床，劳动强度大。
过滤中和处理本章目录过滤中和处理
（ 4）过滤中和滚筒（ ）过滤中和滚筒本章目录过滤中和处理
（ 4）过滤中和滚筒 点击看示意图滤料粒径大（几 mm～ +几 mm），滤料体积为筒体体积的 1/2。
滚筒线速度 0.3～ 0.5m/s。进水 H2SO4浓度可达 7～ 8g/L
缺点,
动力费高，设备构造复杂，噪声大。
本章目录
1、酸性或碱性废水需要量
Q1C1=Q2C2—— 等当量反应
2、中和设备
（ 1）在集水井（或管道、混合槽）内连续混合；
（ 2）连续流中和池,V池＝（ Q1+Q2） t；
t—— 中和时间,1～ 2h
（ 3）间歇中和池：
V池 —— 一个周期内排放的废水量。
酸性废水与碱性废水中和处理本章目录化学沉淀
1.概述
1） 难溶盐的溶度积常数本章目录化学沉淀
1.概述
2） 沉淀剂本章目录
2.氢氧化物沉淀法
1）原理化学沉淀接下页本章目录化学沉淀见图 16－ 7
本章目录
2、应用石灰乳作为沉淀剂去除矿山废水的 Cu和 Fe金属离子。见图 16-8
用石灰乳和漂白粉去除铅锌冶炼厂废水中金属离子。见图 16-9
化学沉淀本章目录铅锌冶炼厂废水本章目录含 Hg废水本章目录
3,硫化物沉淀法化学沉淀本章目录化学沉淀接下页本章目录化学沉淀
● 应用：用 Na2S处理含 Hg废水：
本章目录
4,钡盐沉淀法 —— 主要用于处理六价铬 CrO42-的废水
● 一种沉淀转化成另一种沉淀的过程叫沉淀的转化
● 应投加过量的 BaCO3,t=20～ 30min，但导致出水含有一定量的残钡，应用石膏法加以去除：
化学沉淀本章目录思考题
1、何谓离心分离的分离因素？衡量水力旋流器分离效果的重要指标是什么？它的物理意义是什么？
2、工业废水中的金属可采用哪几种化学沉淀法来处理？用氢氧化物处理工业废水中的重金属时，最重要的影响因素是什么？
3、化学沉淀法与化学混凝法在原理上有何不同？使用的药剂有何不同？
4、用石灰石对硫酸废水进行过滤中和时应注意什么问题？目前最常用的石灰石过滤中和是哪几种形式？它有何优缺点？
5、用硫化钠处理含汞废水，为什么还要投加硫酸亚铁？
6、臭氧氧化处理印染废水使其脱色的原理是什么？
7、阐述电解法处理含铬废水的基本原理。铁阳极为什么会产生钝化膜？如何消除钝化膜？
8、电解可以产生哪些反应过程？对水处理能起什么作用？
本章目录习题
1、碱性氯化法处理含氰废水（完全氧化法）的反应原理？
2、分别举出含氰废水、含铬废水、含汞废水、含酚废水两种以上处理方法。
3、混凝剂与浮选剂有何区别？各起什么作用？
4、含有颗粒小于 8um的悬浮物的废水，要取得较好的分离效率，用旋流分离器还是用离心机？为什么？
5、比较投药中和及过滤中和、滚筒中和的优缺点及采用条件？
6、用氢氧化物沉淀法处理含 Cd废水，若欲将 Cd2+浓度降到 0.1mg/L，
问需将溶液的 PH值提高到多少？
7、电解可以产生哪些反应过程？对水处理能起什么作用？
本章目录过滤中和滚筒
φ 150
Ⅰ-Ⅰ剖面滚筒挡板电动减速机滤板有小孔 | Υ38
出水
Ⅰ
挡板滚筒进水进料
Ⅰ
图16 -6 卧式过滤中和滤池示意本章目录
1
-7
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
-6
-5
-4
-3
-2
-1
lg(M
n+
)
pH
Fe
3+
Al
3+
Cr
3+
Cu
2+
〔 Al(O H) 〕
-
( H
2
AlO
3
-
)
Zn
2+
Ni
2+
Fe
2+
Cd
2+
Mn
2+
〔 Zn(OH)
2
〕
( ZnO
2
2-
)
〔 Al(O H) 〕
-
( H
2
CrO
3
-
)
图16-7 重金属离子溶解度与 pH 值的关
◆ 废水的 PH值是氢氧化物沉淀法去除金属离子 Mn+的一个重要条件重金属离子溶解度与 PH值的关系
