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
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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
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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：
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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阳极起氧化剂作用
阴极起还原剂作用
电解
接下页
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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
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本章目录电解
Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
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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。
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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
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（ 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
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（ 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 ?
???
??
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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：
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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阳极起氧化剂作用
阴极起还原剂作用
电解
接下页
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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↓
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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。
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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
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（ 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
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本章目录电解
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（ 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
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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
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??
)( 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
??
??
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（ 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
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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
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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
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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
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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
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（ 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
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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
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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
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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
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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
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（ 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。
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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
