水污染控制工程课件10

2．含硫废水处理 处理流程如图10 所示。 10处理流程如图10-5所示。 含硫废水经隔油、 含硫废水经隔油、预热后从顶 部进入汽提塔， 部进入汽提塔，蒸汽则从底部 进入。在蒸汽上升过程中， 进入。在蒸汽上升过程中，不 断带走H 断带走H2S和NH3。脱硫后的废 利用其余热预热进水， 水，利用其余热预热进水，然 后送出进行后续处理。 后送出进行后续处理。从塔顶 排出的含H 的蒸汽， 排出的含H2S及NH3的蒸汽，经 冷凝后回流至汽提塔中， 冷凝后回流至汽提塔中，不冷 凝的H 进入回收系统， 凝的H2S和NH3，进入回收系统， 制取硫磺或硫化钠。 制取硫磺或硫化钠。
板式塔的主要特征是在塔内装置一定数量的塔板，废 板式塔的主要特征是在塔内装置一定数量的塔板， 水水平流过塔板，经降液管流入下一层塔板。 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，相互接触传质。 或喷射方式穿过板上水层，相互接触传质。塔内气相和水 相组成沿塔高呈阶梯变化。 相组成沿塔高呈阶梯变化。泡罩塔和浮阀塔的构造示意见 10图10-3。
吹脱塔的设计计算同吸收塔相仿，单位时间吹脱的气体量， 吹脱塔的设计计算同吸收塔相仿，单位时间吹脱的气体量， 正比于气液两相的浓度差(或分压差)和两相接触面积， 正比于气液两相的浓度差(或分压差)和两相接触面积，即
G = K • A• ∆c
式中 ——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， G——单位时间内由水中吹脱的气体量，
吹脱设备一般包括吹脱池(也称曝气池)和吹脱塔。 吹脱设备一般包括吹脱池(也称曝气池)和吹脱塔。前者 占地面积较大，而且易污染大气， 占地面积较大，而且易污染大气，对有毒气体常用塔式设 备。 1．吹脱池 依靠池面液体与空气自然接触而脱除溶解气体的吹脱池 称自然吹脱池，它适用于溶解气体极易挥发，水温较高， 称自然吹脱池，它适用于溶解气体极易挥发，水温较高， 风速较大，有开阔地段和不产生二次污染的场合。 风速较大，有开阔地段和不产生二次污染的场合。
Q(c0 − c) Qc0 =k V Q
(10— (10—7) (10— (10—8)
V0 =
V c0 − c = Q kc0
式中，k为汽液平衡时溶质在蒸汽冷凝液与废水中的 式中， 浓度之比，或称分配系数。 浓度之比，或称分配系数。
1．含酚废水处理 废水经换热器预热至1OO℃ 1OO℃后 废水经换热器预热至1OO℃后，由 汽提塔的顶部淋下， 汽提塔的顶部淋下，在汽提段内与上 升的蒸汽逆流接触， 升的蒸汽逆流接触，在填料层中或塔 板上进行传质。 板上进行传质。净化的废水通过预热 器排走。 器排走。含酚蒸汽用鼓风机送到再生 相继与循环碱液和新碱液( 段，相继与循环碱液和新碱液(含 NaOH10%)接触 接触， NaOH10%)接触，经化学吸收生成酚钠 盐回收其中的酚， 盐回收其中的酚，净化后的蒸汽进入 汽提段循环使用。 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， 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。 心法分离酚钠盐晶体，加以回收。
二、汽提法
汽提法用以脱除废水中挥发性溶解物质。其实质是废 汽提法用以脱除废水中挥发性溶解物质。 水与水蒸气直接接触， 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，从而达到从废水中分离污染物的目的。 散到气相中去，从而达到从废水中分离污染物的目的。 单位体积废水所需蒸汽量称为汽水比， 表示。 单位体积废水所需蒸汽量称为汽水比，用V0表示。假 定在废水进口处气液两相传质已达平衡，可得如下关系： 定在废水进口处气液两相传质已达平衡，可得如下关系：
二、萃取剂
萃取的效果和所需的费用主要取决于所用的萃取剂。 萃取的效果和所需的费用主要取决于所用的萃取剂。 选择萃取剂时主要考虑以下几点： 选择萃取剂时主要考虑以下几点： 萃取能力大，即分配系数要大。 ①萃取能力大，即分配系数要大。 分离性能好，萃取过程中不乳化、不随水流失， ②分离性能好，萃取过程中不乳化、不随水流失，要 求粘度小，与废水比重差大，表面张力适中。 求粘度小，与废水比重差大，表面张力适中。 化学稳定性好，难燃爆，毒性小，腐蚀性低， ③化学稳定性好，难燃爆，毒性小，腐蚀性低，闪点 高凝固点低，蒸汽压小，便于室温下贮存和使用。 高凝固点低，蒸汽压小，便于室温下贮存和使用。 来源较广，价格便宜。 ④来源较广，价格便宜。 容易再生和回收溶质。将萃取相分离， ⑤容易再生和回收溶质。将萃取相分离，可同时回收 溶剂和溶质，具有重大的经济意义。 溶剂和溶质，具有重大的经济意义。
第二节 萃取法
• 概述 • 萃取剂 • 萃取工艺设备 • 萃取法应用举例
一、概述
向废水中投加一种与水互不相溶、 向废水中投加一种与水互不相溶、但能良好溶解污染 物的溶剂，使大部分污染物转移到溶剂相。 物的溶剂，使大部分污染物转移到溶剂相。然后分离废水 和溶剂，即可使废水得到净化。 和溶剂，即可使废水得到净化。若再将溶剂与其中的污染 物分离，即可使溶剂再生，而分离的污染物可回收利用， 物分离，即可使溶剂再生，而分离的污染物可回收利用， 这种分离工艺称为萃取。 这种分离工艺称为萃取。 萃取过程达到平衡时， 萃取过程达到平衡时，污染物在萃取相中的浓度cs与 在萃余相中的浓度ce之比称为分配系数Ex，即 (10(10-9) E =c / c
G=Q(c0 −c) ×10−3
——废水流量 m3/h； 废水流量， Q——废水流量，m3/h； c0、 ——分别为原水和出水中的气体浓度 mg/L； 分别为原水和出水中的气体浓度， c0、c——分别为原水和出水中的气体浓度，mg/L； ——吹脱过程的平均推动力 近似取c0 吹脱过程的平均推动力， c0和 的对数平均值； Δc——吹脱过程的平均推动力，近似取c0和c的对数平均值； ——气液两相接触面积 气液两相接触面积， 由填料体积和特性参数确定； A——气液两相接触面积，m2，由填料体积和特性参数确定； ——吹脱系数 与气体性质，温度等因素有关，m/h。 吹脱系数， K——吹脱系数，与气体性质，温度等因素有关，m/h。
一、吹脱法
吹脱法的基本原理是气液相平衡相传质速度理论。在气 吹脱法的基本原理是气液相平衡相传质速度理论。 液两相系统中， 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。 中的浓度成正比。当该组分的气相分压低于其溶液中该组 分浓度对应的气相平衡分压时， 分浓度对应的气相平衡分压时，就会发生溶质组分从液相 向气相的传质。 向气相的传质。
第十章 其他相转移分离法
吹脱、 第一节 吹脱、气提法 第二节 萃取法 第三节 蒸发法 第四节 结晶法
第一节 吹脱、气提法 吹脱、
吹脱和汽提都属于气-液相转移分离法。即将将气体(载 通入废水中，使之相互充分接触， 气)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，向气相转移， 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。常用空气或水蒸气作载气，习惯上把前 除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气， 者称为吹脱法，后者称为汽提法。 者称为吹脱法，后者称为汽提法。
吹脱不同气体时的k只不同从废水中吹脱出来的气体， 吹脱不同气体时的k只不同从废水中吹脱出来的气体，可 以经过吸收或吸附回收利用。 以经过吸收或吸附回收利用。 在吹脱过程中，影响因素很多，主要有以下几点。 在吹脱过程中，影响因素很多，主要有以下几点。 (1)温度 在一定压力下， (1)温度 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。 升高而降低，因此，升湿对吹脱有利。 (2)气水比 空气量过小，气液两相接触不够； (2)气水比 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，使废水被气流带走， 过大，不仅不经济，还会发生液泛，使废水被气流带走， 破坏操作。为使传质效率较高， 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80 作为设计气水比。 80％ 限气水比的80％作为设计气水比。 (3)pH值 (3)pH值 在不同pH值条件下，气体的存在状态不同。 在不同pH值条件下，气体的存在状态不同。 pH值条件下
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：
c π 0.43lg 1 = D t − 0.207 c2 2h
2
式中
t————废水停留(吹脱)时间，min； ————废水停留 吹脱)时间，min； 废水停留( ——分别为气体初始浓度和经过 分别为气体初始浓度和经过t c1、c2——分别为气体初始浓度和经过t后的剩余浓 mg/L； 度，mg/L；
2．吹脱塔 为提高吹脱效率，回收有用气体，防止二次污染， 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 塔内装置一定高度的填料层， 塔内装置一定高度的填料层， 废水从塔顶喷下，沿填料表 废水从塔顶喷下， 面呈薄膜状向下流动。 面呈薄膜状向下流动。空气 由塔底鼓入， 由塔底鼓入，呈连续相由下 而上同废水逆流接触。 而上同废水逆流接触。塔内 气相和水相组成沿塔高连续 变化，系统如图10 所示。 10变化，系统如图10-2所示。
h————水层深度，mm； ————水层深度 mm； 水层深度， ————气体在水中的扩散系数 cm2/min。 气体在水中的扩散系数， D————气体在水中的扩散系数，cm2/min。 为强化吹脱过程， 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，构成强化吹脱池。 水管，构成强化吹脱池。其吹脱效果按下式计算 c1 S lg = 0.43β •t • c2 V
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实验表明，分配系数不是常数，随物系、温度和浓度的变 实验表明，分配系数不是常数，随物系、 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：
Ex = cs / ce