第三章 污水的化学处理
§3 1 化学混凝法
§3 1.1 混凝原理
胶体结构（双电层结构）
图3-1是胶体结构示意图。在粒子的中心是胶核，它由数百乃至数千个分散相固体物质分子组成。在胶核表面，吸附了一层带同号电荷的离子，称为电位离子层。为维持胶体离子的点中性，在电位离子层外吸附了电量与电位离子层总电量相同，而电性相反的离子，称为反离子层。电位离子层与反离子层就构成了胶体粒子的双电层结构。其中电位离子层构成了双电层的内层，其所带电荷称为胶体粒子的表面电荷，其电性和电荷量决定了双电层电位的符号和大小。反离子层构成构成了双电层的外层，按其与胶核的紧密程度，反离子层又分为吸附层和扩散层。
吸附层：指紧靠电位离子，并随胶核一起运动，它与电位离子层一起构成胶体粒子的固定层。
反离子扩散层：指固定层以外的那部分反离子，它由受电位离子的引力较小，因而不随胶核一起运动，并趋于向溶液主体扩散，直至与溶液中的平均浓度相等。
吸附层与扩散层的交界面称为滑动面。
胶体的电动电位：指胶粒与扩散层之间的电位差；
总电位：胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位差；
电动电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和接触碰撞，并在水分子的无规则碰击下做布朗运动，使胶粒长期稳定地分散于水中。电动电位愈高，胶体的稳定性就愈高。
图3-1胶体结构及其电位
胶体粒子的结构式：
{[胶核] 电位形成离子，束缚反离子} 自由反离子
吸附层 扩散层
胶粒
胶团
（2）胶体的稳定性
定义：胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性;
天然水中胶体如粘土、细菌、病毒、藻类、腐 殖质等通常是负电荷胶体；
分类：
动力学稳定性：颗粒布朗运动对抗重力影响的能力；
——粒子越小，动力学稳定性越强；
聚集稳定性：胶体粒子之间不能相互聚集的特性；
—静电作用和水化膜的作用阻碍胶体粒子的聚合，
—胶体的稳定性关键在于聚集稳定性；
—胶体的电动电位越高，胶体的稳定性越高；
（3）混凝机理
压缩双电层：电解质加入与反离子同电荷离子与胶粒吸
附的反离子发生交换或挤入吸附层胶粒带电荷数减
少降低电动电位使扩散层厚度降低；凝聚能力离子价数6
吸附电中和：—胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质，
胶粒等来降低电动电位，使胶体脱稳；
吸附架桥作用：—高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥；
网捕作用：—金属氢氧化物形成过程中对胶粒的网捕；
（4）混凝过程：凝聚和絮凝（Cogulation and Flocculation）
凝聚：指使胶体脱稳并聚集为微絮粒（10(m）的过程；
特点：剧烈搅拌，瞬间完成；
絮凝：指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大
的絮体（0.6-1.2mm）的过程。
特点：需要一定时间，搅拌从强到弱；
（5）混凝剂和助凝剂
I、混凝剂
(基本要求：
1)混凝效果好；
2)对人体健康无害；
3)使用方便；
4)货源充足，价格低廉；
分类
II、助凝剂
((酸碱类：调整水的pH值，如石灰、硫酸；
((加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸、骨胶等；
氧化剂类：破坏干扰混凝的物质（有机物）；如投加Cl2和O3等；（6）混凝影响因素
1）水温；
◆无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难；
◆ 低温水的粘度大，水中杂质颗粒的布朗运动减弱，碰撞机
会减少，不利胶体脱稳凝聚；
水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚；
水的pH；
◆无机盐水解造成pH的下降，影响水解产物形态；
◆最佳pH处的混凝效果最好、反应速度最快；
3）水中杂质；
◆水中杂质浓度低，颗粒间碰撞机会减少，混凝效果差；
对策：
1）加高分子助凝剂；
2）加粘土；
4）水力条件
◆ 搅拌强度
◆ 搅拌时间
（6）混凝动力学
-------颗粒间的碰撞是混凝的首要条件；
I、异向絮凝（Perikinetic Flocculation）
由布朗运动造成的碰撞，主要发生在凝聚阶段；
颗粒的碰撞速率：
II、同向絮凝 (Orthokinetic Flocculation)
由水力或机械搅拌产生；
颗粒的碰撞速率：
III、混凝控制指标
III用G来判断混合和絮凝的程度；
混合（凝聚）过程：
平均G=700-1000s-1
时间T=10-30s；
絮凝过程：
平均G=20-70s-1；
平均GT=1-104-105 ；
§3 1 2混凝工艺一般流程及设计要点
图3-2混凝工艺流程
工艺流程见图3-2，设计混凝工艺应着重考虑：
根据混凝处理目的，通过试验选择混凝剂品种、用量和pH值；
选择合适的混凝剂投加位置和方式，调制、投加浓度和设备；
选择合适的混合、反应方法和设备；
考虑与上下构筑物的衔接。
§3 1 3 化学混凝的设备
投配设备
溶解池：
A、作用：完成混凝剂的溶解。
B、搅拌装置：
机械搅拌：用电动机带动桨板或涡轮；
压缩空气搅拌：通过压缩空气进行搅拌；
水泵搅拌：直接用水泵从溶解池内抽取溶液再循环回到溶解池；
溶液池：用于贮备已溶解好的混凝剂溶液
溶液池的容积计算：
式中：W1—溶液池的容积，m3；
qv—处理的水量，m3/h；
A—混凝剂的最大投加量，mg/L；
c—溶液浓度，%；
n—每天配制次数，一般为2-6次。
计量设备：主要用于定量控制药剂的投加量。可以用转子流量计、电磁流量计。见图3-3
图3-3计量设备
药剂投加设备：泵前靠重力投加（图3-4）、用水射器投加（图3-5）、计量泵投加。
图3-4 泵前重力投加 图3-5 水射器投加
混合设备
(1)水泵混合：利用提升水泵进行混合是一种常用的方法。药剂在水泵的吸水管上或吸水喇叭口处投入(如图3—4)，利用水泵叶轮的高速转动达到快速而剧烈的混合目的。水泵混合效果好，不需另建混合设备；但如用三氯化铁作混凝剂时，对水泵叶轮有一定腐蚀作用。另外，当水泵到处理构筑物的管线很长时，可能会在长距离的管道中过早地形成絮凝体并被打碎，不利于以后的处理。
图3—6 隔板混合池
(2)隔板混合：如图3—6所示，在混合池内设有数块隔板，水流通过隔板孔道时产生急剧的收缩和扩散，形成涡流，使药剂与原水充分混合。隔板间距约为池宽的2倍。隔板孔道交错设置，流过孔道时的流速不应小于l心s，池内平均流速不小于0.6m/s。混合时间一般为10～30s。在处理水量稳定时，隔板混合的效果较好；如流量变化较大时，混合效果不稳定。
(3)机械混合：用电动机带动桨板或螺旋桨进行强烈搅拌是一种有效的混合方法。如图3—7所示，桨板的外缘线速度一般用2m/s左右，混合时间为10—30so机械搅拌的强度可以调节，比较机动。这种方法的缺点是使用了机械设备，增加了维修保养工作和动力消耗。
图3-7 桨板混合池
3．反应设备
反应设备有水力搅拌和机械搅拌两大类。常用的有隔板反应池和机械搅拌
反应池。
(1)隔板反应池：往复式隔板反应池如图3—8所示。它是利用水流断面上流速分布不均匀所造成的速度梯度，促进颗粒相互碰撞进行絮凝。为避免结成的絮凝体被打碎，隔板中的流速应逐渐减小。
(2)机械反应池：机械搅拌反应池如图3-9所示。图中的转动轴是垂的，也可以用水平轴式。
图3-8 隔板反应池 图3-9 机械搅拌反应池
§3 1 4 化学混凝的应用
混凝沉淀法处理丝绸印染废水；
表3-1 丝绸炼染废水硫酸亚铁—石灰混凝处理效果
混凝沉淀法处理造纸废水；
几座造纸和纸板厂排出的废水采用混凝法处理运行结果列于表3-1中。加入少量的硫酸铝即可有效地混凝。硅酸和聚合电解质有助于絮凝体增大。
表3-2 纸和纸板废水混凝处理
§3 2 中和法
§3 2.1 概述
1．酸碱废水的来源及其危害
酸性工业废水和碱性工业废水来源广泛，如化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂及金属酸洗车间等都排出酸性废水。有的废水含无机酸，有的含有机酸，有的同时含有机酸和无机酸。含酸废水浓度差别很大，从小于1％到10％以上。印染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂等排出碱性废水。其中有有机碱，也有无机碱。浓度可高达百分之几。废水中除含酸或碱外，还可能含有酸式盐、碱式盐，以及其他的无机和有机等物质。
酸具有腐蚀性，能够腐蚀钢管、混凝土、纺织品、烧灼皮肤；还能改变环境介质的pH值。碱所造成的危害程度较小。将酸和碱随意排放不仅会造成污染、腐蚀管道、毁坏农作物，危害渔业生产，破坏生物处理系统的正常运行，而且也是极大的浪费。因此，对酸或碱废水首先应当考虑回收和综合利用。当必须排放时，需要进行无害化处理。
当酸或碱废水的浓度很高时，例如在3％～5％以上，应考虑回用和综合利用的可能性，例如用其制造硫酸亚铁、硫酸铁、石膏、化肥，也可以考虑供其他工厂使用等。当浓度不高(例如小于3％)，回收或综合利用经济意义不大时，才考虑中和处理。
2．中和方法
酸性废水的中和方法可分为：
、酸性废水与碱性废水互相中和；
、药剂中和；
、过滤中和；
碱性废水的中和方法可分为：
、碱性废水与酸性废水互相中和；
、药剂中和（加酸）
、烟道气中和；
中和剂
酸性废水中和剂：苏打、苛性钠、石灰、石灰石、白云石等
碱性废水中和剂：盐酸、硫酸、酸性废气；
§3 2.2酸碱污水相互中和；
1．酸性或碱性废水需要量
利用酸性废水和碱性废水互相中和时，应进行中和能力的计算。中和时两种废水的酸和碱的当量数应相等，即按当量定律来计算，公式如下：
Q1C1=Q2C2
式中 Q1—酸性废水流量，L／h；
C1—酸性废水酸的当量浓度，克当量／L；
Q2—碱性废水流量，L／h；
C2—碱性废水碱的当量浓度，克当量／L。
在中和过程中，酸碱双方的当量恰好相等时称为中和反应的等当点。强酸强碱互相中和时，由于生成的强酸强碱盐不发生水解，因此等当点即中性点，溶液的pH值等于7．0。但中和的一方若为弱酸或弱碱时，由于中和过程中所生成的盐的水解，尽管达到等当点，但溶液并非中性，pH值大小取决于所生成盐的水解度。
2、中和设备
中和设备可根据酸碱废水排放规律及水质变化来确定。
(1)当水质水量变化较小或后续处理对pH要求较宽时，可在集水井(或管道、混合槽)内进行连续混合反应。
(2)当水质水量变化不大或后续处理对pH值要求高时，可设连续流中和池。中和时间T视水质水量变化情况确定，一般采用1～2h。有效容积按下式计算：
V=(Q1+Q2)T
式中 V—中和池有效容积，m3；
Ql—酸性废水设计流量，m3／h；
Q2—碱性废水设计流量，m3／h；
T—中和时间，h。
(3)当水质水量变化较大，且水量较小时，连续流无法保证出水pH要求，或出水中还含有其他杂质或重金属离子时，多采用间歇式中和池。池有效容积可按污水排放周期(如一班或一昼夜)中的废水量计算。中和池至少两座交替使用。在间歇式中和池内完成混合、反应、沉淀、排泥等工序。
§3 2.3投药中和法；
1．酸性废水的药剂中和处理
(1)中和剂
酸性废水中和剂有石灰、石灰石、大理石、白云石、碳酸钠、苛性钠、氧化镁等。常用者为石灰。当投加石灰乳时，氢氧化钙对废水中杂质有凝聚作用，因此适用于处理杂质多浓度高的酸性废水。在选择中和剂时，还应尽可能使用一些工业废渣，如化学软水站排出的废渣(白垩)，其主要成分为碳酸钙；有机化工厂或乙炔发生站排放的电石废渣，其主要成分为氢氧化钙；钢厂或电石厂筛下的废石灰；热电厂的炉灰渣或硼酸厂的硼泥o
(2)中和反应
石灰可以中和不同浓度的酸性废水，在用石灰乳时，中和反应方程式如下：
H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O
2HNO3+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+2H2O
2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2+2H2O
2H3PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+6H2O
2CH2COOH+Ca(OH)2=Ca(CH2COO)2+2 H2O
废水中含有其他金属盐类，如铁、铅、锌、铜、镍等也消耗石灰乳的用量，反应如下：
FeCl2+Ca(OH)2=Fe(OH)2+CaCl2
PbCl2+Ca(OH)2=Pb(OH)2+CaCl2
最常遇到的是硫酸废水的中和，根据使用的药剂不同，中和反应方程式如下：
H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O
H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2
H2SO4+Ca(HCO3)2=CaSO4+2H2O+2CO2
(3)中和剂用量
式中： G—药剂总消耗量， kg/d；
qv—酸性废水量，m3/d；
C1—废水含酸浓度，kg/m3；
C2—废水中需中和的酸性盐浓度，kg/m3；
a1—中和1kg酸所需的碱量，kg/kg；
a2—中和1kg酸性盐所需的碱性药剂量，kg/kg；
P—不均匀系数；一般为1.05-1.10
α—中和剂的纯度，%
(4)药剂中和处理工艺流程
图3-10 药剂中和处理工艺流程
主要装置
投药装置
采用石灰作中和剂时，药剂投配方法分干投和湿投。一般采用湿法投配。投配装置见图3-11
图3-11 石灰乳投配装置
、消解槽的有效容积
V1=KV0
式中 V1—消解槽的有效容积，m3；
V0—一次配制的药剂量，m3；
K—容积系数，一般采用2-5。
②、溶液槽的有效容积
式中 V2—溶液槽的有效容积，m3；
G—石灰消耗量，t/d；
γ—石灰的容重，一般采用0.9-1.1t/m3
C—石灰乳的浓度，一般采用5%-10%
N—每天搅拌的次数，用人工搅拌时按3次，用机械搅拌时按6次计
溶液槽至少两个，轮换使用。
混合反应装置
用石灰中和酸性废水时，混合反应时间一般采用2-5min，但废水中含金
属盐类或其它毒物时，还应考虑除金属及毒物的要求。
当废水量较少和浓度较低且不产生大量沉渣时，可不设混合反应池，中
和剂可直接投加在水泵吸水井中，在管道中进行反应。
当废水量大时，一般须设混合反应池，混合反应可在同一池内进行，石
灰乳在池前投入。图3-12为四室隔板混合反应池，池内可用压缩空气或机
械进行搅拌。
图3-12为四室隔板混合反应池
沉淀池
当沉渣量少，且重力排砂时，可采用竖流式沉淀池；当沉渣量大，重力排泥困难时，可采用平流式沉淀池，沉渣用污泥泵排出。
沉渣脱水装置
可采用机械脱水或干化场脱水。
碱性废水的药剂中和处理
（1）中和剂
碱性废水中和剂有硫酸、盐酸、硝酸等。常用的药剂为工业硫酸，工业废水酸更经济。有条件时，也可以采取向碱性废水中通入烟道气的办法加以中和。
（2）中和反应 ．
以含氢氧化钠和氢氧化铵碱性废水为例、中和剂用工业硫酸，其化学反应如下：
2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O
2NH4OH十H2SO4 (NH4)2SO4+2H2O
如果硫酸铵的浓度足够，可考虑回收利用。以含氢氧化钠碱性废水为例，用烟道气中和，其化学反应如下：
2NaOH+CO2+H2O Na2CO3+2H2O
2NaOH十SO2+H2O Na2SO3+2H2O
烟道气一般含CO2量可达24％，有的还含有少量的SO2和H2S。烟道气如果用湿法除水膜除尘器，可用碱性废水做为除尘水进行喷淋。废水从接触塔顶淋下，或沿塔内壁流下，烟道气和废水逆流接触，进行中和反应。据某厂的经验，出水的pH值可由10～12降至中性。此法的优点是以废治废、投资省、运行费用低、节水且尚可回收烟灰及煤，把废水处理与消烟除尘结合起来，但出水的硫化物、色度二耗氧量、、水温等指标都升高，还需进一步处理。
§3 2.4过滤中和法；
1、定义：酸性废水流过碱性虑料时与滤料进行中和反应的方法为过滤中和法。
2、适用对象：用于酸性废水的中和处理。
3、滤料：石灰石、大理石、白云石。
4、类型：普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池、滚筒中和滤池。
普通中和滤池
A、类型：
普通中和滤池为固定床形式。按水流方向分平流式和竖流式两种。目前较常用的为竖流式，它又可分为升流式和降流式两种，见图3-31。
图3-13 普通中和滤池
B、设计参数
普通中和滤池的滤料粒径一般为30-50mm，过滤速度一般不大于5m/h，
接触时间不小于10min，滤床厚度一般为1-1.5m。
升流式膨胀滤池（见图3-14）
图3-14升流式膨胀滤池
组成部分：底部进水装置、卵石垫层、滤料层、清水层、出水槽。
作用过程：废水自下而上向上流过滤料，在高流速（60-70m/h）下，滤料成悬浮状态，中和时生成的硫酸钙和二氧化碳被高速水流带出池外，同时由于滤料互相碰撞摩擦，有助于表面更新。此外，由于采用小粒径滤料（0.5-3mm），接触面积大大增加，所以这种滤池中和效果较好，在实际中得到广泛应用。
设计参数
、底部配水装置，当采用大阻力穿孔管布水系统时，孔径为9~12mm，孔距及孔数根据计算确定。
②、卵石承托层厚为0.15-0.2m，粒径为20-40mm。
③、滤料粒径一般采用0.5-3mm。
④、滤层厚度在运转初期采用lm，每班加料2-4次，最终换料时一般不小于2m。滤料膨胀率采用50％，顶部清水层一般为0.5m。
⑤、滤柱总高3m左右，直径不大于2m，至少应设1个备用柱以备倒床换料。
⑥、恒速滤柱的滤速为60~70m／h，变速滤柱下部滤速130~150m／h，上
部40~60m／h。
滚筒式中和滤池如图2—15所示。
滚筒用钢板制成，内衬防腐层筒为卧式，长度为直径的6～7倍。装料体积占筒体体积的一半，筒内壁设有挡板，带动滤料一起翻滚，使沉淀物外壳难以形成，并加快反应速度。为避免滤料流失，在滚筒出水处设有穿孔板。滚筒式中和滤池能处理的废水含硫酸浓度可大大提高，而且滤料也不必破碎到很小的粒径。但是它构造复杂，动力费用高，设备噪声大，负荷率低(约为36m3／m2h)。
图3-15滚筒式中和滤池
§3 3 化学沉淀法
§3.3.1基本原理
化学沉淀法是指向水中投加沉淀剂，使之与废水中污染物发生沉淀反应，形成难溶的固体，然后进行固液分离，从而除去废水中污染物的一种方法。
一般用于处理含金属离子的工业废水。
在一定温度下，难溶化合物AmBn的饱和溶液中，其沉淀—溶解平衡可表示为：
令AmBn
的溶解度为S（mol/L），则[An+]=mS，[Bm-]=nS
故 Ksp=(mS)m(nS)n
根据溶度积可以判断沉淀的生成与溶解，判断水中离子是否能用化学沉淀法处理以及分离的程度：
①、[An+]m[Bm-]n<Ksp，溶液为不饱和溶液，无沉淀析出；
②、[An+]m[Bm-]n=Ksp，溶液为饱和溶液，无沉淀产生，溶解与沉淀的动态平衡；
③、[An+]m[Bm-]n>Ksp，沉淀从溶液中析出；
§3.3.2 化学沉淀法类型
氢氧化物沉淀法
水中金属离子很容易生成各种氢氧化物，它们的生成条件和存在状态与溶
液pH值有直接关系。如果水中的金属离子以Mn+表示，则其氢氧化物的溶解
平衡为
因为水在25℃的离子积：Kw=[H+][OH-]=1×10-14
由此可见：（1）金属离子浓度相同时，溶度积愈小，则开始析出氢氧化物沉淀的pH值愈低；（2）同一金属离子，浓度愈大，开始析出氢氧化物沉淀的pH值愈低。
图3-16 氢氧化锌溶解平衡区域图 图3-17铜、锌、铅、镉的溶解平衡图
氢氧化物沉淀法在废水处理中的应用
图3-18 矿山废水处理工艺流程
某矿山废水含铜83.4mg／L，总铁1260mg／L，二价铁10mg／L，pH值为2.23，沉淀剂采用石灰乳，其工艺流程如图3-18所示。一级化学沉淀控制pH值3.47，使铁先沉淀，铁渣含铁32.84％，含铜0.148％o第二级化学沉淀控制pH在7.5～8.5范围，使铜沉淀，铜渣含铜3.06％，含铁1.38％。废水经二级化学沉淀后，出水可达到排放标准，铁渣和铜渣可回收利用。
（2）硫化物沉淀法
金属硫化物比氢氧化物的溶度积更小，所以在水处理中也用生成硫化物的方法除去金属离子。
金属硫化物的溶解平衡式为
以硫化氢为沉淀剂时，硫化氢分两步电离，其电离方程式如下：
由上式可见，用硫化物沉淀法处理含金属离子的废水时，水中剩余金属离子的饱和浓度随pH值增高而降低。
（3）钡盐沉淀法
这种方法主要用于处理含六价铬的废水，采用的沉淀剂有碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。以碳酸钡为例，它与废水中的铬酸根进行反应，生成难溶盐铬酸钡沉淀：
碳酸钡也是一种难溶盐，它的溶度积(KBaCO3=8.0×10-9)比铬酸钡的溶度积
(KBaCrO4=2.3×10-10)要大。在碳酸钡的饱和溶液中，钡离子的浓度比铬酸钡饱和溶液中的钡离子的浓度约大6倍。这就说，对于BaCO3为饱和溶液的钡离子浓度对于BaCrO4溶液已成为过饱和了。因此，向含有CrO42-离子的废水中投加BaCO3，Ba2+就会和CrO42-成BaCrO4沉淀，从而使[Ba2+]和[CrO42-]下降，BaCO3溶液未被饱和，BaCO3就会逐渐溶解，这样直到CrO42-离子完全沉淀。这种由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。
为了提高除铬效果，应投加过量的碳酸钡，反应时间应保持25～30min。投加过量的碳酸钡会使出水中含有一定数量的残钡。在把这种水回用前，需要去除其中的残钡。残钡可用石膏法去除：
铁氧体沉淀法
1、铁氧体：指一类具有一定晶体结构的复合氧化物，具有高的导磁率和高的电阻率，是一种重要的磁性介质，其组成可表示为BO·A2O3，其中B代表2价金属，A代表三价金属，如磁铁矿（FeO·Fe2O3）就是一种天然的尖晶石型铁氧体。
铁氧体沉淀法具有以下优点：①能一次脱除废水中的多种金属离子，出水能达到排放标准；②设备简操作方便；③硫酸亚铁的投量范围大，对水质的适应性强。④沉渣易分离、易处置(回收利用或贮存)。
缺点是：①不能单独回收有用金属；②需要消耗相当多的硫酸亚铁、一定数量的氢氧化钠及热能，处理成本较高；③出水硫酸盐浓度高。用铁氧体沉淀法处理废水的工艺流程见图3-19。
图3-19 铁氧体沉淀法处理含铬废水
2、工艺过程
投加亚铁盐 为了形成铁氧体，需要有足量的Fe2+和Fe3+。投加亚铁盐(FeSO4或FeCl2)的作用有3个：①补充Fe2+；②通过氧化，补充Fe3+；③如水中含Cr6+，则将其还原为Cr3+，作为形成铁氧体的原料之一。如在含铬废水所形成的铬铁氧体中，Fe2+和Fe3+，+Cr3+的摩尔比为1：2，而在还原Cr6+时Fe2+的耗量为3molFe2+：lmol Cr6+。因此，废水含1mol Cr6+，理论需要加亚铁盐为5mol，实际投加量稍大于理论值，约1.15倍。
2) 加碱沉淀 pH值控制在8-9时，各种难溶金属氢氧化物可同时沉淀析出。含重金属的废水常呈酸性，投加亚铁盐后，由于水解使pH进一步下降，应用NaOH调整pH值，但不可用石灰姻pH，因右灰的溶解度小和杂质多，未溶解的颗粒及杂质混人沉淀中，会影响铁氧体质量。
3）充氧加热，转化坏淀 为了调整2价和3价金属离子的比例，遍常向废水中通入空气；使部分Fe(II)转化为Fe(III)。此外。加热可促进反应的进行，同时使氢氧化物胶体破坏和脱水分解，逐渐转化为具有尖晶石结构的铁氧体：
废水中的其他金属氢氧化物的反应大致与此相同。2价金属离子占据部分Fe（II）的位置，3价金属离子占据部分Fe（III）的位置，从而使其他金属离子均匀地混杂到铁氧体晶格结构中去，形成特性各异的铁氧体。
加热温度60-80℃，时间20min，比较合适。
充氧加热的方式有2种：一种对全部废水加热充氧，二是先充氧，然后将组成调整好的氢氧化物沉淀分离出来，再对沉淀物加热。
4)固液分离 分离铁氧体沉渣的方法有3种：①沉淀过滤；②离心分离；③磁分离。由于铁氧体的密度较大(4.4-5.2)，采用沉淀过滤和离心分离都能迅速分离。铁氧体微粒多少带点磁性，也可以采用磁力分离机(如高梯磁分离机)进行分离
5)沉渣处理 根据沉渣组成、性能及用途的不同夕，处理方式，谗不同。若废水成分单纯，浓度稳定，则沉渣可作铁淦氧磁体的原料，此时，沉渣应进行水洗，除去硫酸钠等杂质。
§3.4 氧化还原法
§3.4.1氧化法
药剂氧化法
氧化剂：a、活泼非金属中性分子，如O2、O3、Cl2
b、含氧酸根阴离子及高价金属离子，ClO-、Fe3+、MnO4-；
2、处理对象：废水中的CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等离子。
3、空气氧化法
定义：就是把空气鼓入废水中，利用空气中的氧气氧化废水中的污染物。
特点：
A、电对O2/O2-的半反应中有H+或OH-离子参加，因而氧化还原电位与pH
有关。降低pH值，有利于空气氧化。
在强碱性溶液中，半反应为：O2+2H2O+4e=4OH-
强碱性（pH=14） E0=0.401v
在中性和强酸性溶液中，半反应为：O2+4H++4e=2H2O
中性（pH=7） E0=0.815v
强酸性（pH=0） E0=1.229v
提高温度和氧分压，可以增大电极电位；添加催化剂，反应活化能降低，
都有利于氧化反应的进行。
（3）应用
A、地下水除铁、锰
在缺氧的地下水中，常出现二价铁和锰。通过曝气，可以分别氧化为Fe(OH)3和MnO2沉淀物。
由上式可知，氧化速度与羟离子浓度平方成正比。即pH值每升高1单位，氧化速度将加快100倍。
地下水除锰比除铁困难。实践证明，Mn2+在pH=7左右的水中很难被溶解氧氧化成MnO2，要使Mn2+氧化，需将水的pH值提高到9.5以上。在pH=9.5，氧分压为0.1MPa，水温25℃时，欲使Mn2+去除90％，需要反应50min.若利用空气代替氧气，即使总压力相同，反应时间需增加5倍。可见，在相似条件下，二价锰的氧化速度明显慢于二价铁。为了有效除锰，需要寻找催化剂或更强的氧化剂。研究指出MnO2对Mn2+的氧化具有催化作用，大致历程为：
B、工业废水脱硫
石油炼制厂、石油化工厂、皮革厂、制药厂等都排出大量含硫废水。硫化物一般以钠盐或铵盐形式存在于废水中，如NaS、NaHS 、(NH4)2S、NH4HS。
由此可见，在酸性溶液中，各电对具有较弱的氧化能力；而在碱性溶液中，各电对具有较强的还原能力。所以利用分子氧氧化硫化物，以碱性条件较好。
向废水中注入空气．和蒸汽(加热)，硫化物按下式转化为无毒的硫代硫酸盐或硫酸盐：
湿式氧化：
湿式氧化是在较高的温度和压力下，用空气中的氧来氧化废水中溶解和悬浮的有机物和还原性无机物的一种方法。因氧化过程在液相中进行，故称湿式氧化。与一般方法相比，湿式氧化法具有适用范围广(包括对污染物种类和浓度的适应性)、处理效率高、二次污染低二氧化速度快、装置小、可回收能量和有用物料等优点。
湿式氧化工艺最初由美国的Zimmermann研究提出，20世纪70年代以前主要用于城市污水处理的污泥和造纸黑液的处理。70年代以后，湿式氧化技术发展很快，应用范围扩大，装置数目和规模增大，并开始了催化湿式氧化的研究与应用。80年代中期以后，湿式氧化技术向三个方向发展，第一，继续开发适于湿式氧化的高效催化剂，使反应能在比较温和的条件下，在更短的时间内完成：第二，将反应温度和压力进一步提高至水的临界点以上，进行超临界湿式氧化。第三，回收系统的能量和物料。目前湿式氧化法在国外已广泛用于各类高浓度废水及污泥处理，尤其是毒性大，难以用生化方法处理的农药废水、染料废水、制药废水、煤气洗涤废水、造纸废水、合成纤维废水及其他有机合成工业废水的处理，也用于还原性无机物(如CN-、SCN-、S2-)和放射性废物的处理。
图3-20 湿式氧化法基本流程 图3-21 湿式氧化处理浓废液流程
图3-20为基本的湿式氧化系统。废水和空气分别由高压泵和压缩机打入热交换器，与已氧化液体换热，使温度上升到接近反应温度。进入反应器后，废水有机物与空气中氧气反应，反应热使温度升高，并维持在较高的温度下反应。反应后，液相和气相经分离器分离，液相进热交换器预热进料，废气排放。在反应器中维持液相是该工艺的特征，因此需要控制合适的操作压力。在装置初开车或需要附加热量的情况下，直接用蒸汽或燃油作热源。由基本流程出发，可得多种改进流程，以回收反应尾气的热能和压力能。用于处理浓废液(浓度≥10％)，并回收能量的湿式氧化流程如图3-21所示。图3-20与图3-21不同在于对反应尾气的能量进行二次回收。首先由废热锅炉回收尾气的热能产生蒸汽或经热交换器预热锅炉进水，尾气冷凝水由第二分离器分离后送回反应器
以维持反应器中液相平衡，以防止浓废液氧化时释放的大量反应热将水分蒸干。第二分离器后的尾气送入透平产生机械能和电能。该系统对能量实行逐级利用，减少了有效能损失。
臭氧氧化法
臭氧的性质
A、不稳定性：在常温下容易自行分解成为氧气并放出热量。
B、溶解性：臭氧在水中溶解度要比纯氧高10倍，比空气高25倍。
C、毒性：高浓度臭氧，对眼及呼吸器官有强烈的刺激作用。
氧化性：臭氧为一种强氧化剂，其氧化还原电位与pH值有关，在酸性
溶液中，E0=2.07V，在碱性溶液中，E0=1.36V
腐蚀性：用耐腐蚀材料。
臭氧的制备：工业上一般用无声放电法制取。其原理及装置如图3-22所示。在一对高压交流电极之间（1-3mm）形成放电电场，由于介电体的阻碍，只有极小的电流通过电场，即在介电体表面的凸点上发生局部放电，形成均匀的蓝紫色电晕，因不能形成电弧，故称之为无声放电。当氧气或空气通过此间隙时，在高速电子流的轰击下，一部分氧分子转变为臭氧，其反应如下：
上述可逆反应表示生成的臭氧又会分解为氧气，分解反应也可能按下式进行：
分解速度随臭氧浓度增大和温度提高而加快，在一定浓度和温度下，生成和分解达到动态平衡。
图3-22 臭氧的制备原理与装置
（3）水经臭氧处理，可达到降低COD、杀菌、增加溶解氧、脱色除臭、降低浊度几个目的。
光化学氧化
1、光氧化的基本原理
水溶液中，很多有机物可以通过直接吸收光而变为激发态分子或直接与O2
作用或裂解成自由基再与O2作用，这种氧化称为光氧化作用。
光氧化与化学氧化的区别
光氧化与化学氧化的区别为，光氧化速率决定于要光解的有机物在水中直
接吸收光的吸收系数，量子产率及所吸收光的光通量大小；而化学氧化的氧化速率决定于水中存在天然物或人工化学物质吸光所产生的自由基，如RO2·，HO·及O3的浓度。
光氧化与化学氧化的区别用下式表示：
光氧化：
AY+hυ→AY*
AY*→A·+Y·
AY*+O2→产物（若干步）
反应速率=吸光速率×量子产率
化学氧化：
AY+OX→产物（若干步）
光氧化机理
废水中的有机物直接在水中光解（光氧化）过程常涉及到O2分子的参加。由光诱导有机物分子产生自由基则是光氧化最简单的机理之一。目前只对那些涉及到第一步生成自由基的机理比较清楚。比如，酮类在阳光作用下可进行C-C键的断裂形成自由基对，即
R1C（O）R2 hυ R1C（O）·+R2·
后继的反应途径为自由基与O2结合形成RO2·，其产物则可按自由基化学的知识来预测，不再直接受光影响了。
光催化氧化
光催化氧化是在水中加入一定量的半半导体催化剂（TiO2或CdS），催化剂在紫外光辐射下产生自由基，氧化有机物，见图3-23
图3-23 半导体光催化氧化有机物示意图
光催化作用能有效地将有机污染物转化为H2O、CO2、PO43-、SO42-、NO3-、卤素离子等无机小分子，达到完全无机化的目的，许多难降解的或其它方法难以去除的物质，如氯仿、多氯连苯、有机磷化合物、多环芳烃等也可以用此法有效去除。此外，还可以用于无机污染废水的处理。
( 光催化氧化的影响因素
A、催化剂：N型半导体（TiO2、ZnO、CdS、WO3等）
TiO2：金红石型、锐钛型（催化活性高）；
颗粒尺寸：粒径((比表面积( 活性(
B、光源和光强：
光源：只有波长小于387nm的光子才能激发它；
光强：
低光强：有机物降解速率与光强呈线性关系；
高光强：降解速率与光强平方根呈线性关系；
C、pH值：影响有机物的降解；
D、 外加氧化剂：H2O2、K2S2O8（电子浮获剂）
E、 盐
Mn2+、Fe2+抑制四氯乙烯的光催化降解；
HCO3-对三氯甲烷降解有明显的干扰作用；
光催化活性的提高
A、贵金属的表面沉积：
电子从TiO2向金属上扩散，电子在金属上的富集，
从而抑制了电子和空穴的复合；
B、半导体中掺杂影响
对TiO2 进行Cr6+、Cu2+、Fe3+、V4+、Ru3+、Mn2+、
Pb2+、W6+等离子的掺杂，将激发光的波长范围扩大到可见光区促进TiO2微粒光生电子-空穴对的有效分离；
C、 TiO2光敏化
有机染料，叶绿素，腐殖酸，富里酸等都可吸收可见
光作敏化剂，吸附于光催化剂表面，从而扩大激发波长
范围，增加光催化反应的效率；
D、TiO2与其它半导体复合 能使电荷与空穴有效分离，形成更有效的光催化剂。 CdS/TiO2、SnO2/TiO2、WO3/TiO2、TiO2/Fe2O3、
TiO2/PbS、CdS/ZnO、SiO2/TiO2
（4）光敏化氧化 某种物质M在某一波长光照射下往往不起光化学反应，如加入另一种物质S，则M可发生反应，称S为光敏化剂。S首先吸收光能而激发，再将激发能量传递给M或氧，使M起反应；或者S吸收光能后，起光化学反应生成自由基，自由基再与M作用，还原成敏化剂。
很多废水中有机物吸收可见光后并不能降解，可是当有敏化荆(如染料)存在时染料吸收可见光导致有机物氧化、分解。
光氧化反应器
水处理用光氧化反应器有两种基本形式，即环形内管式（如图3-24）、同轴外管式（如图3-25）。
图3-24 环形内管式UV装置 图3-25 UV-O3氧化试验反应器
特点
氧化能力强，可有效分解难生物降解的有毒有机物和微生物；
利用光照射可以加强某些氧化剂的氧化能力；
通常不产生二次污染；
工艺简单，操作方便；
投资大，适于小规模深度处理
§3.4.2药剂还原法
常用的还原剂：有SO2、硫化钠、硫化氢、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、硫酸亚铁、NaBH4或甲醛等。
还原法除铬
电镀、冶炼、制革、化工等工业废水中常含有剧毒的Cr6+，以CrO42-或形式存在。在酸性条件（pH<4.2）下，只有Cr2O72-存在，在碱性条件(pH>7.6)下，只有CrO42-存在。利用还原剂把Cr6+还原成毒性较低的Cr3+，是最早采用的一种治理方法。采用的还原剂有SO2、H2SO3、NaHSO3、Na2SO3、FeSO4等。
还原除铬通常包括二步。首先，废水中的Cr2O72-在酸性条件下（pH<4.2）下与还原剂反应生成Cr2(SO4)3，再加碱（石灰）生成Cr(OH)3沉淀，在pH=8-9时，Cr(OH)3的溶解度最小。亚硫酸-石灰法的反应式如下：
H2Cr2O7+3H2SO4=Cr2(SO4)3+4H2O
Cr2(SO4)3+3Ca(OH)= Cr(OH)3↓+3CaSO4↓
化学还原法出铬的工艺参数见表3-2。
表3-2 化学还原法处理铬酸废水的工艺参数
还原法除汞
常用的还原剂为比汞活泼的金属（铁屑、锌粒、铝粉、铜屑等）和硼氢化钠、醛类等。
金属还原除汞（II）时，将含汞废水通过金属屑滤床，或与金属粉混合反应，置换出金属汞。废水中的有机汞通常先用氧化剂将其破坏，转化为无机汞后，再用金属置换。
硼氢化钠在碱性条件(pH=9-11)下可将汞离子还原成金属汞，其反应为：
Hg2++BH4-+2OH-=Hg↓+3H2↑+BO2-
还原剂一般配成含量为12%的碱性溶液，与废水一起加入混合反应器进行反应。
§3.5 电化学法
§3.5.1概述
§3.5电解：电解质溶液在电流作用下，进行电化学反应的过程；
阳极：得电子，使阴离子失去电子而被氧化；
阴极：失电子，使阳离子得电子而被还原；
作用类型：电化学氧化、电化学还原、电解上浮、电解凝聚
法拉第电解定律
例3-1 一台600mm(180mm (38mm石墨板为阳极，有10组双电极串联的电解食盐水发生NaOCl装置。阳极的电流密度i为50mA/cm2，如以40%的电流效率计算，则电解装置每昼夜可处理含氰10mg/L的废水多少吨。
解：
（1）依据法拉第定律，理论上电解产生的Cl2为：
（2）实际Cl2的产量为：17141.7 (40%=6856.68g
Cl2 + 2OH-=OCl- + Cl- + H2O
（3）实际产生的OCl -的量为：
6856.68 ( 51.45/(2 (35.45)=4975.69g
（4）处理含氰废水的量：
2 CN- + 5OCl-=CO2 + N2 +5Cl- + CO32-
(2/5) ( (4975.69/51.45) (26=1005.77g
废水含氰为10g/m3，
则一昼夜可处理废水1005.77/10=100.6 m3
(2)（2）分解电压
使电解正常进行时所需的最小外加电压；
电解槽本身就是某种原电池；
原电池的电动势同外加电压的方向相反；
分解电压必须大于原电池的电动势（极化）；
极化作用：
浓差极化：电极表面和溶液内部离子浓度的不同；
化学极化：两极析出的产物构成原电池；
(（3） 电解槽的结构形式和极板电路
A、电解槽的结构形式
回流式：
翻腾式：
B、极板电路
单极性板电路
双极性板电路
(4) 电解槽的工艺设计计算
电解槽容积
电流强度
极板面积电压
U=nU1+U2
U-计算电压；
U1 –极板间电压降；
U2 –导线电压，极板间电压降
U1=a+biF
a-电极表面分解电压；
b-板间电压计算系数；
iF-极板电流密度； 电能消耗
§3.5.2电化学氧化法
电解槽的阳极能接受电子，相当于氧化剂，可氧化水中污染物。阳极既可通过直接的电极反应过程，使污染物氧化破坏(如CN-的阳极氧化)，也可通过某些阳极反应产物(如C12、C1O-、O2、H2O2等)间接地氧化破坏污染物(例如阳极产物C12除氰、除色)。实际上，为了强化阳极的氧化作用，往往投加一定量的食盐，进行所谓电氯化，此时阳极的直接氧化作用和间接氧化作用往往同时起作用。
电化学氧化法主要用于去除水中氰、酚，以及COD、S2-、有机农药(如马拉硫磷)等，亦有利用阳极产物Ag+离子进行消毒处理的。
电化学氧化法处理含氰废水
电解含氰废水时，一般采用石墨作阳极，普通钢板作阴极，CN-可在阳极直接被氧化，其电极反应分两步进行：
CN-的阳极氧化需在碱性条件下进行，这是因为酸性条件下形成的HCN在阳极上放电十分困难，而碱性条件下形成的CN-易于在阳极放电；，同时阳极反应也需要有OH-离子参加。反应式(3)为CNO-的水解反应，当pH较高时，这个反应进行得十分缓慢。，反应式(4)为氧放电析出的副反应，与氰的氧化无关，却使电流效率降低。
当废水中含氰浓度低时，副反应的比例增大，使电流效率降低；同时，溶液中电解质少，电阻增大，使电压效率亦低。因此，通常要往废水中添加一定量韵食盐，食盐的加入；不仅使溶液导电性增加，而且Cl-离子在阳极放电产生氯氧化剂，强化了阳极的氧化作用。这种借电解食盐溶液产生氯氧化剂氧化破坏CN-的方法亦称作“电氯化法”。
二、电化学氧化法处理含酚废水
电解除酚的效果较好厂通常都钭加食盐，以强化氧化过程，并降低电耗。
电解除酚时，以石墨作阳极，电极附近的反应十分复杂，既有直接的阳极氧化作用，使酚氧化为如邻苯二酚、邻苯二醌，进而氧化为顺丁烯二酸；也有间接的氧化作用，即阳极产物OCl-，与酚反应，开始有氯代酚生成，接着使酚氧化降解。
三、电化学氧化法在处理中的其它应用
电化学氧化法还可用以去除废水中的COD、含硫化合物(S2-，有机硫化合物)、有机磷化合物等污染物。某含有机硫忙合物废本，用电解体氧化处理，电流密度2安培／分米2，电解30分钟，COD从3248毫克／升降至832毫克／升。有人试验电解海水，产生OCl-，然后与废水混合，进行氧化处理，认为在特定条件下十分经济。
据国外试验，在废水中投加一定量食盐，可对废水进行电解氧化脱色，若同时采用对Cl-离子有专属吸附作用的多孔炭电极，可提高脱色效果。
§3.5.2电化学还原法
电解槽的阴级可以给出电子，相当于还原剂，可使废水中的重金属离子还原出来，沉积于阴极，加以回收利用，还可将五价砷（AsO3-或AsO43-）及六价铬（CrO42-或Cr2O72）分别还原为砷化氢AsH3及Cr3+，予以去除或回收。
一、电化学还原法处理含铬（VI）废水
电化学处理含铬(Ⅵ)废水时，以铁为阳极及阴极。铬(VI)通常以CrO42-和Cr2O72
的形态存在于废水中，在直流电的作用下；它们向阳极迁移，被铁阳极溶蚀产物Fe2+离子所还原。以外，阴极还直接还原斗部分六价铬。由于H+离子在反应中的消耗及阴极放电，使废水的pH值逐渐提高，Cr3+及Fe3+便形成Cr（OH）3及Fe(OH)3沉淀。主要反应如下：
生成的 Fe(OH)3有凝聚作用，能促进氢氧化铬的迅速沉淀。
§3.5.3电解上浮和电解凝聚
电解浮上法：
1．定义：废水电解时，由于水的电解氧化，在电极上会有气体（如H2、O2及CO2（电解有机物）、Cl2（电解氯化物）等）析出。借助于电极上析出的微小气泡而浮上分离疏水杂质微粒的技术称为电解浮上法。
废水在直流电场作用下，水被电解，在阳极析出氧气，而在阴极析出氢气。
阳极 4OH--4e=O2↑+2H2O
阴极 2H++2e=H2↑
进行电解浮上法时，阳极还具有降低BOD和COD、脱色、脱臭、消毒的能力，阴极还具有沉积重金属离子的能力。
2、电解浮上法的优点：去除污染物范围广、泥渣量少、工艺简单、设备小等；
缺点：电耗大；
3、适用范围：去除细分散悬浮固体和油状物；
（2）电解凝聚：采用铁、铝阳极电解时，在外电流和溶液作用下，阳极溶解出Fe3+、Fe2+或Al3+它们分别与溶液中的OH-结合成不溶于水的Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3这些微粒对水中胶体粒子的凝聚和吸附活性很强。利用这种凝聚作用处理废水中的有机或无机胶体的过程叫电解凝聚。
废水进行电解凝聚处理时，不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用，而且由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物，如许多可溶性有机物可通过阳极氧化而去除，二价铁可氧化为三价铁再沉淀去除。
利用电解凝聚和浮上，可以处理多种含有机物、重金属废水。表3-3列出制革废水和毛皮废水的处理效果。
表3-3 电解凝聚法净化水的某些质量指标/（mg/L）
§3.6.消毒
§3.6.1 概述
病原体： 病原性细菌：伤寒杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌、结核杆菌；
肠道病毒：脊髓灰质炎病毒、肝炎病毒、口蹄疫病毒等；
蠕虫卵：蛔虫卵、钩虫卵、蛲虫卵；
我国《生活饮用水卫生标准》要求：
细菌总数不超过100个／mL；
大肠茵群数不超过3个/L；
(((消毒:杀灭水中病原细菌和其它对人体健康有害微生物;
灭菌:杀灭水中的一切微生物;
方法
氯及氯化物消毒（液氯/次氯酸钠/漂白粉/二氧化氯）；
臭氧消毒；
重金属消毒；
物理消毒（紫外线、加热）； 影响消毒效果的因素
温度；
pH值；
水质；
混合和接触方式；
§3.6.2 氯消毒
（1）氯消毒原理
Cl2 + H2O = HOCl + HCl HOCl =H+ + OCl-
消毒机制：HOCl穿透到细菌内部破坏细菌酶系统；
消毒效果：pH越低，消毒越好（细菌带负电）；
消毒副反应（水中有氨氮）
NH3 + HOCl = NH2Cl + H2O
NH2Cl + HOCl = NHCl2 + H2O
NHCl2 + HOCl = NCl3 + H2O
（2）加氯量
加氯量=需氯量 + 余氯（实验确定）
I、需氯量：
(用于灭活水中微生物；
(氧化有机物和还原性物质；
II、余氯：
抑制病原微生物的再度繁殖，
确保持续的杀菌能力；
余氯在接触30min后不低于0.3mg/L；
管网末梢不应低于0.05mg/L；
III、加氯曲线（如图）
((无微生物、有机物、还原性无机物时，加氯量=余氯
(第1区OA段：余氯为零，消毒效果不可靠；
第2区AH段：氯与氨反应，有余氯存在，余氯为化合性
余氯（ NH2Cl ）有一定消毒效果；
(第3区HB段：仍然是化合性余氯，加氯量增加，氯氨被
氧化成不起消毒作用的化合物，余氯减少； ((第4区BC段：没有氯的消耗，出现游离性余氯，消毒最好；
折点加氯：加氯量超过折点需要量；
（3）余氯脱除
目的:
降低处理水对后续处理系统的危害;
降低对受纳水体生物的毒性;
方法: 二氧化硫脱余氯
SO2 + HOCl + H2O = HCl + H2SO4
活性炭脱除余氯；
C + Cl2 +2 H2O = 4HCl + CO2
（4）氯消毒优缺点
优点:
具持续的消毒作用；
成本低；
操作简单，不需要庞大的设备；
缺点：
有机物含量高会产生有机氯化物；
处理出水有氯和氯酚味；
§3.6.3 二氧化氯消毒
（1）二氧化氯的性质
常温下为一种具刺激性气味的黄氯色气体；
极不稳定；
气态和液态均易爆炸； 易溶于水；
（2）二氧化氯的制备
亚氯酸钠和氯制取：
Cl2 + 2NaClO2=2ClO2 + 2NaCl
用酸与亚氯酸钠制取：
5NaClO2 + 4HCl=4ClO2 + 5NaCl + 2H2O（3）二氧化氯在水中与某些物质的反应
与无机物反应
2ClO2 + 5Mn2+ + 6H2O =5MnO2 + 2Cl- +12H+
2ClO2 + 5Fe(HCO3)2 +6H2O =5Fe(OH)3 + 10CO2 + HCl
与有机物反应
（3）二氧化氯消毒的特点
对细菌的细胞具有较强的吸附和穿透能力；
消毒能力比氯强；
不会与水中有机物作用生成有机氯化物：
ClO2余量能在管网中保持很长的停留时间；
ClO2不水解，消毒受pH影响较小；
操作管理要求高，成本较高； ClO2本身人体血红细胞、神经系统及生殖系统有害； §3.6.4 漂白粉消毒
Ca(OCl)2 + 2H2O = 2HOCl + Ca(OH)2 + CaCl2
§3.6.5 次氯酸钠消毒
NaOCl + H2O = HOCl + NaOH
§3.6.6 给水消毒（消毒副产物）
强化混凝、沉淀、过滤效果：减少悬浮物和有机物量；
预处理和深度处理：去除水中微量有机物；
预处理：臭氧氧化和高锰酸钾氧化；
深度处理：活性碳吸附、臭氧化、光氧化；
§3.6.7 臭氧消毒
消毒机制仍是氧化作用；
不会产生三卤甲烷，杀菌和氧化能力比氯强；
出水中增加溶解氧;
不能在配水管网中继续保持杀菌能力；
设备复杂，投资大，耗电较高；
§3.6.8 其它消毒法
（1）紫外线消毒：
A、作用机理：细菌核酸对紫外线的吸收后发生突变，其
复制、转录受阻碍，从而引起体内蛋白质
和酶的合成障碍；
B、消毒效果：260nm的紫外线杀菌能力最强；
C、优点：
消毒速度快，效率高；
不影响水的物理性质和化学成分；
操作简单，便于管理，易于实现自动化；
D、缺点：
不能解决消毒后在管网中的再污染问题；
电耗高；
水中悬浮物妨碍光线透射；
（2）加热消毒：细菌蛋白质变性；
（3）微电解消毒：氧化剂、电场效应；
（4）高锰酸钾消毒：氧化剂
（5）重金属离子：凝固细菌蛋白质
§3.7 水的软化处理
目的：降低水中Ca2+、Mg2+的含量，防止在管道和设备中结垢。
方法：
加热软化：借助加热把碳酸盐硬度转化为溶解度很小的CaCO3和Mg (OH)2沉淀出来；
药剂软化法：借助药剂把水中Ca2+、Mg2+的盐类转化为CaCO3和Mg(OH)2沉淀出来
a、石灰软化法
b、石灰—苏打软化法
离子交换法
§3.8 水垢控制及防腐
§3.8.1 水垢控制
(1)从水中去除成垢离子;
(2)加酸或通CO2,降低pH值,稳定重碳酸盐;
(3)投加阻垢剂:螯合剂、抑制剂
§3.8.2 防腐
（1）电镀或浸涂防腐层；
（2）电化学保护法；
（3）无机和有机缓蚀剂（保护膜）
——氧化膜、沉淀膜、吸附型膜
