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化學(xué)氧化與還原
一,、反應(yīng)原理
利用某些溶解于廢水中的有毒有害物質(zhì)在氧化還原反應(yīng)中能被氧化或還原的性質(zhì),，把它們轉(zhuǎn)化成為無(wú)毒無(wú)害的新物質(zhì),，或者轉(zhuǎn)化成容易從水中分離排除的形態(tài)(氣體或固體),，從而達(dá)到處理的目的，這種方法稱為廢水處理中的氧化還原法-氯濃度在線監(jiān)測(cè)儀,。
氧化還原法的實(shí)質(zhì)是：在氧化還原反應(yīng)中．參加化學(xué)反應(yīng)的原子或離子有電子的得失,，
因而引起化合價(jià)的升高或降低。失去電子的過(guò)程叫氧化,，得到電子的過(guò)程叫還原,。在氧化還原反應(yīng)中，若有得到電子的物質(zhì)就必然有失去電子的物質(zhì),，因而氧化還原總是同時(shí)發(fā)生的,。得到電子的物質(zhì)稱氧化劑，因?yàn)樗沽硪晃镔|(zhì)失去電子受到氧化,。失去電子的物質(zhì)稱還原劑,，因?yàn)樗沽硪晃镔|(zhì)得到電子受到還原。
氧化還原反應(yīng)是一種可逆反應(yīng),，其過(guò)程可寫成下列通式：
氧化劑 + 還原劑====還原劑 + 氧化劑
(氧化態(tài)1)(還原態(tài)2) (還原態(tài)1)(氧化態(tài)2)氯濃度在線監(jiān)測(cè)儀
向廢水中投加氧化劑,，氧化廢水中的有害物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害的或毒性小的新物質(zhì)的方法稱為氧化法,。氧化法又可分為氯氧化法,、空氣氧化法、臭氧氧化法,、光氧化法等。
向廢水中投加還原劑,，還原廢水中的有毒物質(zhì),，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒的或毒性小的新物質(zhì)這種方法稱為還原法,。還原法目前主要用于含鉻、汞等廢水的處理-余氯控制器,。
還原法可分為金屬還原法,、硼H化鈉法、硫酸亞鐵石灰法和亞硫酸氫鈉法等,。
二,、設(shè)備和裝置
(一)氯氧化法設(shè)備和裝置-余氯控制器
處理構(gòu)筑物主要是反應(yīng)池和沉淀池。反應(yīng)池常采用壓縮空氣攪拌或水泵循環(huán)攪拌,。
當(dāng)采用氯氧化法處理含氰廢水時(shí),，可以同時(shí)考慮間歇式處理或連續(xù)式處理兩種形式。當(dāng)含氰廢水量較小,，濃度變化較大,，要求處理程度較高時(shí)，一般采用間歇式處理法,。這種方法多數(shù)設(shè)兩個(gè)反應(yīng)池,，交替地進(jìn)行間歇處理。
當(dāng)水量較大,，含氰濃度變化較小時(shí),，采用連續(xù)式處理法，其流程如圖4-24所示,。調(diào)節(jié)池用以調(diào)節(jié)水量和濃度,，流程中沉淀池和干化場(chǎng)的設(shè)置與否應(yīng)根據(jù)反應(yīng)生成的污泥量的多少而定。當(dāng)采用漂白粉或氯加石灰時(shí),，應(yīng)設(shè)置沉淀池和污泥干化場(chǎng),。如果用氯和NaoH可不設(shè)沉淀池。
圖4-24 含氰電鍍廢水堿性氯性氯化法處理流程
（PH：10-11,，停留時(shí)間：10min以上 PH：8-9,，停留時(shí)間：30min以上）
(二)空氣氧化法設(shè)備和裝置
當(dāng)采用空氣氧化法處理含硫廢水時(shí)，空氣氧化脫硫設(shè)備多采用脫硫塔,。脫硫的工藝流程如圖4-25所示,。處理中廢水、空氣及蒸汽經(jīng)射流混合器混合后,，送至空氣氧化脫硫塔,。混入蒸汽的目的是為了提高溫度,，加快反應(yīng)速度,。脫硫塔用拱板分為數(shù)段，拱板上安裝噴嘴。當(dāng)廢水和空氣以較高的速度沖出噴嘴時(shí),，空氣被粉碎為細(xì)小的氣泡,，增大氣液兩相的接觸面積，使氧化速度加快,，在氣液并流上升的過(guò)程中,，氣泡的上升速度較快，并不斷產(chǎn)生破裂與合并,，當(dāng)氣泡上升到段頂板時(shí),，就會(huì)產(chǎn)生氣液分離現(xiàn)象。噴嘴底部縫隙的作用就是使氣體能夠再度均勻地分布在廢水中,，然后經(jīng)過(guò)噴嘴進(jìn)一步混合,，這樣就消除了氣阻現(xiàn)象，使塔內(nèi)壓力穩(wěn)定,。
(三)臭氧氧化法
臭氧處理工藝流程有兩種：①以空氣或富氧空氣為原料氣的開路系統(tǒng),；②以純氧或富氧空氣為原料的閉路系統(tǒng)。
開路系統(tǒng)的特點(diǎn)是將用過(guò)的廢水放掉,。閉路系統(tǒng)與開路系統(tǒng)相反,，廢水回到臭氧制取設(shè)備．這樣可提高原料氣的含氧率，降低成本,。但在廢氣循環(huán)過(guò)程中,，氮含量愈來(lái)愈高，可用壓力轉(zhuǎn)換氯分離器來(lái)降低含氯量,。在分離器內(nèi)裝分子篩．高壓時(shí)吸附氮?dú)?，低壓時(shí)放氮?dú)狻７蛛x器設(shè)兩個(gè),，一個(gè)吸附,，另一個(gè)再生，交替使用,。
圖4-25 空氣氧化脫硫
臭氧處理系統(tǒng)中主要的設(shè)備是混合反應(yīng)器,。其作用為：①促進(jìn)氣水?dāng)U散混合；②使氣水充分接觸,，加快反應(yīng),。混合反應(yīng)器有多種型式,，常用者如圖4-26所示,。
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的水質(zhì)及處理目標(biāo)所決定的反應(yīng)類型來(lái)選擇適宜的混合裝置。當(dāng)反應(yīng)速度較慢,，完成全部反應(yīng)所需的時(shí)間較長(zhǎng)(反應(yīng)控制過(guò)程)時(shí),，混合器的型式相對(duì)不重要,。
這時(shí)應(yīng)主要選擇臭氧利用率較高的投配混合裝置。當(dāng)反應(yīng)完成速度很快,，臭氧能否更快地溶解擴(kuò)散到水中成為制約因素(傳質(zhì)控制過(guò)程)時(shí),，則應(yīng)著重考慮選用擴(kuò)散速度較快的混合裝置,，例如固定混合器和渦輪注入器等,。目前，使用多的還是微孔擴(kuò)散氣泡反應(yīng)塔,。在這種反應(yīng)塔中,，廢水一般由上向下流動(dòng)，臭氧則由塔底的微孔擴(kuò)散板噴出,，在塔內(nèi)氣,、水成逆向流接觸，這樣既有利于反應(yīng)進(jìn)行*,，又有利于提高臭氧的利用率,。微孔材料以前曾較多使用燒結(jié)微孔塑料板(管)，但近年來(lái)多為粉末冶金制成的微孔鈦板所代替,。當(dāng)處理水量較大時(shí)．為了節(jié)省投資和占地,，可以參考上述反應(yīng)塔的原理用鋼筋洞凝上建造反應(yīng)池，這在合成洗滌劑廢水處理中已有成功的使用實(shí)例,。
臭氧具有強(qiáng)腐蝕性,，因此設(shè)備管路及反應(yīng)池中與臭氧接觸的部分均應(yīng)采用耐腐蝕材料或做防腐處理。
圖4-26 臭氧接觸方式
（a）順流式氣泡塔,；（b）逆流式氣泡塔,；（c）水射器接觸塔
（d）填料接觸塔；（e）渦輪注入器,；（f）固定混合器
(四)光氧化法
光氧化法的處理流程如圖4-27所示,。廢水經(jīng)過(guò)濾器去除懸浮物后進(jìn)入光氧化池。廢水在反應(yīng)池內(nèi)的停留時(shí)間隨水質(zhì)而異,，一股為0.5~2.0h,。
(五)金屬還原法
鐵屑過(guò)濾還原法除汞的處理裝置如圖4-28所示。池中填以鐵屑,。廢水以一定的速度自下而上通過(guò)鐵屑濾池,，經(jīng)一定的接觸時(shí)間后從濾池流出。鐵屑還原產(chǎn)生的鐵汞渣可定期排放,。鐵汞渣可用焙燒爐加熱回收金屬汞,。
(六)硫酸亞鐵石灰法
采用硫酸亞鐵石灰法處理含鉻廢水，處理構(gòu)筑物有間歇式和連續(xù)式兩種,。其工藝流程如圖4-29所示,。間歇式適用于含鉻濃度變化大,、水量小、排放要求嚴(yán)格的含鉻廢水,。連續(xù)式適用于濃度變化小,、水量較大的含鉻廢水。反應(yīng)池一般為矩形,，當(dāng)采用連續(xù)處理時(shí),，反應(yīng)池宜分為酸性反應(yīng)池和堿性反應(yīng)池兩部分，反應(yīng)池中應(yīng)設(shè)攪拌設(shè)備,。
圖4-29 硫酸亞鐵石灰法處理含鉻酸廢水流程示意圖