第十六章 水的其他物理化学处理方法

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1、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）gα——分离因素粒径为d(m)的颗粒的分离速度Uc(m/s)：接下页式中：ρ、ρo——分别为颗粒和水的密度，kg/m3μ——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。离心分离1.原理离心机：高速离心机（α>3000）中速离心机（α=1000

2、～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、水力旋流器压力式水力旋流器（1）构造与原理压力式水力旋流器（1）构造与原理压力式水力旋流器（1）构造与原理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

3、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)do2)处理水量Q（L/min）Q=KDdo（g△p）1/2式中：K——流量系数，K=5.5d1/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·sQ——处理水量，cm3/sH——中心流束高度，cm，约为锥体高度的

4、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压力式水力旋流器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Ho1)按停留时间t=15～20min计算：Ho=Qt/A2)按结构尺寸确定：Ho=(0.7～1.2)DD——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

5、V=0.9～1.1m/s。（5）所需水头h（水头差）。重力式旋流分离器——水力旋流沉淀池接下页式中：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%，出水可循环使用重力式旋流分离器——水力旋流沉淀池1.电解槽的结构形式1）、结构形式：回流式、翻腾式如图16-2。采用直流电源电解2）、极

6、板电路：单极性电解槽双极性电解槽电解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，gE——物质的化学当量，g/molQ——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/mol2）、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EE=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电解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）

7、（主要的）Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2OCrO42-+3Fe2++8H+Cr3++4H2O+3Fe在阴级：2H++2eH2↑（次要的）Cr2O72-+6e+14H+2Cr3++7H2OCrO42-+3e+8H+Cr3++4H2OH+减少，废水中碱性增强，使Cr3+、Fe3+产生氢氧化物沉淀Cr3++3OHCr(OH)3↓Fe3++3OHFe(OH)3↓电解接下页阳极起氧化剂作用阴极起还原剂作用电解接下页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