水的其它处理方法

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1、第十一章第十一章 水的其他处理方法水的其他处理方法第一节 吹脱、气提法第二节 萃取法第三节 沉淀法第一节第一节 吹脱、气提法吹脱、气提法吹脱和汽提都属于吹脱和汽提都属于气气- -液相转移分离法液相转移分离法。即将气体即将气体( (载气载气) )通入废水中，使之相互充分接触，通入废水中，使之相互充分接触，使废水中的溶解气体和易挥发的溶质穿过气液界面，使废水中的溶解气体和易挥发的溶质穿过气液界面， 向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气，习惯上把前者称为常用空气或水蒸气作载气，习惯上把前者称为吹脱法，后者称为汽提法。吹脱法，后者称为汽提法

2、。一、吹脱法一、吹脱法 n n 基本原理基本原理 : :气气- -液相平衡和传质速度理论。液相平衡和传质速度理论。在气在气- -液两相系统中，溶质气体在气相中的液两相系统中，溶质气体在气相中的分压与该气体在液相中的浓度成正比。当该组分压与该气体在液相中的浓度成正比。当该组 分的气相分压低于其溶液中该组分浓度对应的分的气相分压低于其溶液中该组分浓度对应的 气相平衡分压时，就会发生溶质组分从液相向气相平衡分压时，就会发生溶质组分从液相向 气相的传质。气相的传质。n n 吹脱设备吹脱设备一般包括一般包括吹脱池吹脱池( (也称曝气池也称曝气池) )和和吹脱塔吹脱塔。前者占。前者占地面积较大地面积较大,

3、 ,而且易污染大气而且易污染大气, ,对有毒气体常用塔式设备。对有毒气体常用塔式设备。1 1吹脱池吹脱池依靠池面液体与空气自然依靠池面液体与空气自然 接触而脱除溶解气体的吹接触而脱除溶解气体的吹脱池称脱池称自然吹脱池自然吹脱池，它适，它适 用于溶解气体极易挥发，用于溶解气体极易挥发， 水温较高，风速较大，有水温较高，风速较大，有 开阔地段和不产生二次污开阔地段和不产生二次污 染的场合。染的场合。此类吹脱池也兼作贮水池，其吹脱效果按下式计算：此类吹脱池也兼作贮水池，其吹脱效果按下式计算：式中式中 tt废水停留废水停留( (吹脱吹脱) )时间，时间，minmin；c c1 1、c c2 2分别为气

4、体初始浓度和经过分别为气体初始浓度和经过t t后的剩余后的剩余浓度，浓度，mg/Lmg/L；hh水层深度，水层深度，mmmm；DD气体在水中的扩散系数，气体在水中的扩散系数，cm2/mincm2/min。为强化吹脱过程，通常向池内鼓入空气或在池面为强化吹脱过程，通常向池内鼓入空气或在池面以上安装喷水管，构成以上安装喷水管，构成强化吹脱池强化吹脱池。2 2吹脱塔吹脱塔为提高吹脱效率，回收有用气体，防止二次污染，常为提高吹脱效率，回收有用气体，防止二次污染，常采用填料塔、板式塔等高效气液分离设备。采用填料塔、板式塔等高效气液分离设备。填料塔的主要特征是在填料塔的主要特征是在塔塔内装置一定高度的填料

5、层内装置一定高度的填料层，废，废 水从塔顶喷下，沿填料表面呈水从塔顶喷下，沿填料表面呈薄膜状向下流动。空气由塔底薄膜状向下流动。空气由塔底 鼓入，呈连续相由下而上同废鼓入，呈连续相由下而上同废 水逆流接触。塔内气相和水相水逆流接触。塔内气相和水相 组成沿塔高连续变化，系统如组成沿塔高连续变化，系统如图示。图示。板式塔板式塔的主要特征是在塔内装置一定数量的的主要特征是在塔内装置一定数量的塔板，废水水平流过塔板，经降液管流入下一层塔塔板，废水水平流过塔板，经降液管流入下一层塔板。空气以鼓泡或喷射方式穿过板上水层，相互接板。空气以鼓泡或喷射方式穿过板上水层，相互接触传质。塔内气相和水相组成沿塔高呈阶

6、梯变化。触传质。塔内气相和水相组成沿塔高呈阶梯变化。吹脱塔的设计计算吹脱塔的设计计算: : 单位时间吹脱的气体量，正比于气单位时间吹脱的气体量，正比于气液两相的浓度差液两相的浓度差( (或分压差或分压差) )和两相接触面积，即和两相接触面积，即式中式中 G G单位时间内由水中吹脱的气体量，单位时间内由水中吹脱的气体量， Q Q废水流量，废水流量，m3/hm3/h；c0c0、c c分别为原水和出水中的气体浓度，分别为原水和出水中的气体浓度，mg/Lmg/L；c c吹脱过程的平均推动力，近似取吹脱过程的平均推动力，近似取c0c0和和c c的对数平均值；的对数平均值；A A气液两相接触面积，气液两相

7、接触面积，m m2 2，由填料体积和特性参数确定；，由填料体积和特性参数确定；K K吹脱系数，与气体性质，温度等因素有关，吹脱系数，与气体性质，温度等因素有关，m/hm/h。 在吹脱过程中，影响因素在吹脱过程中，影响因素很多，主要有以下几点。很多，主要有以下几点。(1)(1)温度温度 在一定压力下，气体在水中的溶解度随温在一定压力下，气体在水中的溶解度随温度升高而降低，因此，升湿对吹脱有利。度升高而降低，因此，升湿对吹脱有利。(2)(2)气水比气水比 空气量过小，气液两相接触不够；空气空气量过小，气液两相接触不够；空气量过大，不仅不经济，还会发生液泛，使废水被气流量过大，不仅不经济，还会发生液

8、泛，使废水被气流 带走，破坏操作。为使传质效率较高，工程上常采用带走，破坏操作。为使传质效率较高，工程上常采用 液泛时的极限气水比的液泛时的极限气水比的8080作为设计气水比。作为设计气水比。(3)pH(3)pH值值 在不同在不同pHpH值条件下，气体的存在状态不同值条件下，气体的存在状态不同。 二、汽提法二、汽提法汽提法用以汽提法用以脱除废水中挥发性溶解物质脱除废水中挥发性溶解物质。其实质是废水与水蒸气直接接触，使其中。其实质是废水与水蒸气直接接触，使其中的挥发性物质按一定比例扩散到气相中去，的挥发性物质按一定比例扩散到气相中去， 从而达到从废水中分离污染物的目的。从而达到从废水中分离污染物

9、的目的。1 1含酚废水处理含酚废水处理废水经换热器预热至1OO后，由汽提塔的顶部淋下，在汽提段内与上 升的蒸汽逆流接触，在填料层中或塔 板上进行传质。净化的废水通过预热 器排走。含酚蒸汽用鼓风机送到再生 段，相继与循环碱液和新碱液(含 NaOH10%)接触，经化学吸收生成酚钠 盐回收其中的酚，净化后的蒸汽进入 汽提段循环使用。碱液循环在于提高 酚钠盐的浓度，待饱和后排出，用离 心法分离酚钠盐晶体，加以回收。2 2含硫废水处理含硫废水处理含硫废水经隔油、预热后从含硫废水经隔油、预热后从顶部进入汽提塔，蒸汽则从底部顶部进入汽提塔，蒸汽则从底部 进入。在蒸汽上升过程中，不断进入。在蒸汽上升过程中，不

10、断 带走带走H H2 2S S和和NHNH3 3。脱硫后的废水，。脱硫后的废水，利用其余热预热进水，然后送出利用其余热预热进水，然后送出 进行后续处理。从塔顶排出的含进行后续处理。从塔顶排出的含H H2 2S S及及NHNH3 3的蒸汽，经冷凝后回流的蒸汽，经冷凝后回流 至汽提塔中，不冷凝的至汽提塔中，不冷凝的H H2 2S S和和NHNH3 3，进入回收系统，制取硫磺或硫，进入回收系统，制取硫磺或硫 化钠。化钠。国外某公司采用国外某公司采用两段汽提法处理含硫废水，工艺流程如处理含硫废水，工艺流程如图图10-610-6所示。所示。 国内也有多家炼油厂采国内也有多家炼油厂采用类似的双塔汽提流程处

11、理用类似的双塔汽提流程处理 含硫废水，将含含硫废水，将含H H2 2S 290S 290 2170mg2170mgL L，含，含NHNH3 3365 3651300mg/L1300mg/L的原废水净化至含的原废水净化至含H H2 2S 0.95S 0.9512mg/L12mg/L，含，含NHNH3 3 444455mg/L55mg/L。运转表明，该。运转表明，该系统操作方便，能耗低。系统操作方便，能耗低。第二节第二节 萃取法萃取法 概述概述 萃取剂萃取剂 萃取工艺设备萃取工艺设备 萃取法应用举例萃取法应用举例萃取：用适当的溶剂分离混合物的过程。步骤把萃取剂加入废水，并使它们充分接触， 有害物质

12、作为萃取物从废水中转移到萃取 剂中把萃取剂和废水分离开了，废水就得到了 处理把萃取物从萃取剂中分离出来，使有害物 成为有用的副产品，而萃取剂则再用于萃 取过程一 概述萃取过程达到平衡时，污染物在萃取相中的浓萃取过程达到平衡时，污染物在萃取相中的浓度度c cs s与在萃余相中的浓度与在萃余相中的浓度c ce e之比称为之比称为分配系数分配系数E Ex x，即即(10-(10-9)9)实验表明，实验表明，分配系数不是常数分配系数不是常数，随物系、温度和浓度的变，随物系、温度和浓度的变 化而异。对实际废水处理，分配定律具有如下曲线形式：化而异。对实际废水处理，分配定律具有如下曲线形式：(10-10)

13、(10-10) 液-液萃取过程的推动力是实际浓度与平衡浓度之差。要提高萃取速度和设备生产能力， 其途径如下： 1）增大两相接触界面积。2）增大传质系数。3）增大传质推动力。二、萃取剂萃取剂对被萃取物的溶解度要高，对水中其他物质 的溶解度要低，而萃取剂本身在水中的溶解度要低。分配系数表征萃取剂的溶解性能：萃取剂在废水中不会乳化，容易同废水分离。萃取剂要易于再生。萃取剂价格要低廉，供应要充沛。萃取剂再生萃取剂再生的方法：的方法： 物理法物理法( (蒸馏或蒸发蒸馏或蒸发) ) 当萃取相中各组分当萃取相中各组分沸点相差较大时，最宜采用蒸馏法分离。沸点相差较大时，最宜采用蒸馏法分离。化学法化学法 投加某

14、种化学药剂使其与溶质形成投加某种化学药剂使其与溶质形成 不溶于溶剂的盐类。例如，用碱液反萃取萃不溶于溶剂的盐类。例如，用碱液反萃取萃 取相中的酚，形成酚钠盐结晶析出，从而达取相中的酚，形成酚钠盐结晶析出，从而达 到二者分离的目的。到二者分离的目的。三、萃取工艺设备三、萃取工艺设备萃取工艺萃取工艺包括包括混合、分离和回收混合、分离和回收三个主要工序。三个主要工序。连续逆流连续逆流萃取设备萃取设备常用的有常用的有填料塔、筛板塔、脉冲塔、填料塔、筛板塔、脉冲塔、 转盘塔和离心萃取机。转盘塔和离心萃取机。 1 1脉冲筛板塔脉冲筛板塔脉冲筛板塔分为三段废水与萃取脉冲筛板塔分为三段废水与萃取剂在塔中逆流接

15、触。在萃取段内有一剂在塔中逆流接触。在萃取段内有一 纵轴，由塔顶的偏心轮装置带动，作纵轴，由塔顶的偏心轮装置带动，作 上下往复运动。上下两分离段断面较上下往复运动。上下两分离段断面较 大，轻、重两液相靠密度差在此段平大，轻、重两液相靠密度差在此段平 稳分层，轻液稳分层，轻液( (萃取相萃取相) )由塔顶流出，由塔顶流出，重液重液( (萃余相萃余相) )则由塔底流出。则由塔底流出。2 2转盘萃取塔转盘萃取塔在中部萃取段的塔壁上安装有一组在中部萃取段的塔壁上安装有一组等间距的固定环形挡板，构成多个萃等间距的固定环形挡板，构成多个萃取单元。在每一对环形挡板的中间位取单元。在每一对环形挡板的中间位 置，均有一块固定在中心旋转轴上的置，均有一块固定在中心旋转轴上的 圆盘。废水和萃取剂分别从塔上、下圆盘。废水和萃取剂分别从塔上、下 部切线引入，逆流接触。在圆盘的转部切线引入，逆流接触。在圆盘的转动作用下，液体被剪切分散，其液滴动作用下，液体被剪切分散，其液滴 的大小同圆盘直径与转速有关。调整的大小同圆盘直径与转速有关。调整 转速，可以得到最佳的萃取条件。转速，可以得到最佳的萃取条件。 3 3离心萃取机离心萃取机其外形为圆形卧式转鼓，转鼓内有许多其外形为圆形卧式转鼓，转鼓内有许多层同心圆筒，每层都有许多孔口相通。轻液由层同心圆筒，每层都有许多孔口相通。轻液由 外层的同心圆筒进入，重液