工业废水.docx

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工业废水

考试重点：

名词解释10×3分、简答题10×7分

工业废水定义、特点及分类

地表水环境质量标准

过滤及分类

有效直径和不均匀系数

过滤机理、工艺过程

工业废水处理步骤及目的、物理/化学处理有哪些方法

废水中油类污染分类

凝聚、絮凝和混凝的区别

混凝法

胶体的结构（用图）和特性

混凝的机理

助凝剂、作用、分类

混凝工艺流程、目的、要求

混凝的影响因素

气浮法、过程、应用

接触角

吸附、原理、本质

吸附过程的三个步骤、分类及特点

吸附平衡、吸附速度、吸附等温线（一句话）

影响吸附的因素

离子交换法

离子交换的实质

离子交换树脂分类及特点

离子交换树脂的有效酸度范围

交换容量、交联度、交换势

离子交换规律

离子交换树脂的选择性

水质对树脂交换能力的影响

静态交换、动态交换

萃取、步骤、对萃取剂的要求

膜分离法

电渗析法、过程

离子交换膜及分类

反渗透法及条件

超滤、与反渗透不同之处

微滤、纳滤

浓差极化、现象及消除

膜污染（什么容易引起膜污染）

1、工业废水

工业企业各行业生产过程中排出的废水，统称为工业废水，其中包括生产污水、冷却水和生活污水。

2、工业废水的特点及分类

3、地表水环境质量标准

4、过滤及分类

过滤是利用过滤材料分离废水中杂质的一种技术。

根据过滤材料的不同，过滤可分为颗粒材料过滤和多孔材料过滤。

5、有效直径和不均匀系数

有效直径是指能使10％的滤料通过的筛孔直径，以D10表示，单位是mm。

不均匀系数：

D80与D10的比值就称为滤料的不均匀系数，以K80表示。

D80表示能使80％的滤料通过的筛孔直径。

6、过滤机理

过滤的机理可分为阻力截留、重力沉降和接触絮凝三种

阻力截留：

当废水流过滤料层时，粒径较大的悬浮物颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高，结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。

这种作用属于阻力截留或筛滤作用。

重力沉降：

废水通过滤料层时，众多的滤料介质表面提供了巨大的沉降面积。

据估计，1m3粒径为0.5mm的滤料中就拥有400m2不受水力冲刷而可供悬浮物沉降的有效面积，形成无数的小“沉淀池”，悬浮物极易在此沉降下来。

重力沉降强度主要取决于滤料直径和过滤速度。

滤料直径越小，沉降面积越大；滤速越小则水流越平稳，这些都有利于悬浮物的沉降。

接触絮凝：

由于滤料有较大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。

砂粒在水中表面常带有负电荷，能吸附带有正电的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电的薄膜，进而又吸附带负电荷的粘土及多种有机胶体，在砂粒上发生接触絮凝。

滤料表面对尚未凝聚的胶体还能起到接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过程。

7、过滤的工艺过程

过滤工艺包括过滤和反洗两个阶段：

过滤：

即截留污染物；

反洗：

即把污染物从滤料层中冲走，使之恢复过滤能力。

过滤周期：

从过滤开始到结束延续的时间（又称工作周期）。

过滤循环：

从过滤开始到反洗结束称为一个过滤循环。

9、工业废水处理步骤及目的

工业废水第一个步骤是调节。

调节的目的是：

减少和控制废水水质（污染物浓度）及流量的波动，以便为后续处理提供最佳条件。

即：

为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。

主要作用：

①调节水量；②均和水质。

其他作用：

①调整pH值；②降低水温；③临时贮存事故排水；④生物预处理（如预曝气）

10、工业废水的物理处理有哪些方法

调节、离心分离、沉淀、除油、过滤

11、废水中油类污染分类

浮油：

油珠粒径较大，一般大于100μm，易浮于水面，形成油膜或油层；

分散油：

油珠粒径一般为10—100μm，以微小油珠悬浮于水中，不稳定，静置一定时间后往往形成浮油；

乳化油：

油珠粒径小于10μm；一般为0.1—2μm，往往因水中含有表面活性剂使油珠成为稳定的乳化液；

溶解油：

油珠粒径比乳化油还小，有的可小到几nm，是溶于水的油微粒。

12、工业废水的化学处理有哪些方法

中和、化学沉淀、氧化还原

13、凝聚、絮凝和混凝的区别

凝聚：

投加混凝剂后水中的胶体失去稳定性，胶体颗粒互相凝聚，结果形成众多的“小矾花”。

（胶体被压缩双电层而脱稳的过程）

絮凝：

凝聚过程中形成的“小矾花”通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒较大絮凝体的过程。

（胶体由于高分子聚合物的吸附架桥作用聚结成大粒絮体的过程）

混凝：

是凝聚、絮凝两个过程的总称。

是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。

14、混凝法

混凝法：

向水中投加药剂（混凝剂），使水中的微小悬浮物和胶体聚集成沉速较大的颗粒而去除的方法。

15、胶体的结构和特性

特性：

电泳现象、丁达尔效应、光学特性

结构：

胶核：

胶体的中心

电位离子：

其表面选择性地吸附了一层带有同号电荷的离子（可以是胶核的组成物直接电离产生的，也可以是从水中选择吸附的H+或OH-造成的）

反离子：

（由于电位离子的静电引力）电位离子所吸附了大量的异号离子，“双电层（吸附层）”：

电位离子层+反离子层（紧靠电位离子层的一部分）。

吸附层：

反离子中紧靠电位离子的部分被牢固的吸引着，当胶核运动时，它也随着一起运动，和电位离子形成固定的离子层。

扩散层：

反离子中距离电位离子较远，受到的引力较弱，不随胶核一起运动，并有向水中扩散的趋势，形成了扩散层。

滑动面：

吸附层与扩散层之间的交界面。

16、混凝的机理

双电层压缩机理、吸附电中和机理、吸附架桥机理、沉淀物网捕机理

17、助凝剂、作用、分类

当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。

作用：

改善絮粒结构，增大颗粒粒度及比重。

调整废水的pH值，使其达到最佳的混凝条件

分类：

pH调节剂：

调节废水的pH符合混凝处理工艺要求。

常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。

絮凝结构改良剂：

投加絮体结构改良剂以增大絮体的粒径、密度。

常用骨胶、活化硅酸、海藻酸钠、粘土、水玻璃、PAM等。

氧化剂：

有机物含量高，易起泡沫，絮凝体不易沉降。

投加氯气、次氯酸、臭氧等分解有机物，使胶体脱稳，还可将Fe2+转化成Fe3+,以提高混凝效果。

18、混凝工艺流程、目的、要求

混凝工艺流程由药剂投加、混合、反应及沉淀分离等单元组成。

19、混凝的影响因素

絮凝作用是复杂的物理化学过程，影响混凝效果因素主要包括：

1.浊度

浊度过高或过低都不利于絮凝，浊度不同，所需的絮凝剂用量也不同。

低浊水缺少凝聚核心，可将部分沉渣连续回流到混合池入口，以促进反应过程。

2.水温

水温会影响无机盐类的水解。

水温低，水解反应慢；水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。

另外，水温也影响反应后的沉降过程。

3.pH值—影响混凝效果的重要因素

（1）pH值影响胶体颗粒表面电荷及ξ电位

对于带正电胶体，pH降低，H+吸附量增加，胶粒电荷增大，电泳速度加快；pH升高，结果与上相反。

（2）pH值对混凝剂作用的影响

pH影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的pH，混凝剂水解产物不同，所起的混凝作用各异。

工程上应充分考虑混凝剂水解而引起水pH值的变化，必要时进行适当调节，使其满足混凝作用的要求。

４共存杂质

（1）有利成分:

可促进混凝过程。

除硫、磷化合物以外的其他各种无机金属盐，均能压缩胶体粒子的扩散层厚度，促进胶体凝聚，且浓度越高，促进能力越强。

（2）不利成分:

不利于混凝过程的进行。

磷酸离子、亚硫酸离子、高级有机酸离子影响高分子絮凝作用。

氯、螯合物、水溶性高分子物质和表面活性物质不利于混凝。

5.混凝剂（重要因素）

①混凝剂种类

混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、及浓度。

胶体ξ电位高，应投加无机混凝剂使其脱稳凝聚；絮体细小，须投加高分子混凝剂或配合使用助凝剂。

②混凝剂投加量

投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。

废水的混凝处理，最佳混凝剂和最佳投药量的选择应通过试验确定。

③混凝剂的投加顺序

当使用多种混凝剂时，其最佳投药顺序可通过试验来确定。

一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂混用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。

但当处理的胶粒在50um以上时，常先投加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层使胶体脱稳。

20、气浮法、过程、应用

气浮法：

利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中与水密度接近的固体或液体污染物，使之密度小于水而上浮到水面实现分离的过程。

是一种固－液或液－液分离的方法；

过程：

通入空气→产生微细气泡→污染物附着在气泡上→上浮

应用：

自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及比重接近1的固体颗粒：

（l）分离地表水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；

（2）回收工业废水中的有用物质（纸浆、填料等）；

（3）代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥；

（4）分离回收含油废水中的悬浮油和乳化油；

（5）分离回收以分子或离子状态存在的目的物（表面活性剂、金属离子等）

21、接触角

接触角：

在静止状态下，当气液固三相接触时，气-液界面张力线与固液界面张力线之间的夹角

22、吸附、原理、本质

吸附：

一种或几种物质（吸附质）在另一种物质（吸附剂）表面上自动发生变化（累积或浓集）的过程；

吸附原理：

吸附剂表面上的分子受力不平衡---表面能

表面能有自动变小的趋势，吸附质达到吸附剂表面时，界面上的分子受力变得均衡，降低表面能。

界面能的最小化是吸附过程自动发生的推动力；

吸附的本质：

物质从液相（或气相）到固相表面的一种传质现象。

23、吸附过程的三个步骤

（1）外表面扩散（或膜扩散）：

吸附质从流体的主体，通过溶液扩散到吸附剂颗粒的表面。

流体与固体接触时，在紧贴固体表面处有一层滞流膜，速率主要取决于吸附质滞流膜的速率。

（2）内扩散：

是吸附质从外表面扩散进入颗粒内部，达到颗粒的内部表面的过程。

（3）吸附：

吸附剂的内表面，发生吸附质被吸附的过程。

24、吸附过程的分类及特点

（1）物理吸附：

范德华力引起的；

吸附热较小，42KJ/MOL以下,低温下有利；

吸附速度快，几乎不要活化能；

可逆过程，容易解吸附；

几乎没有选择性，分子量越大、吸附量就越大；

可形成单分子吸附层或多分子吸附层；

吸附剂的比表面积和细孔分布对吸附的影响大。

（2）化学吸附：

化学键力引起的；

吸附热大，84-420KJ/MOL，较高温度下进行;

吸附速度慢，需要活化能；

当化学键力大时，是不可逆过程，不易解吸;

具有选择性；

单分子吸附层；

吸附剂表面的化学性质对吸附过程影响大。

（3）离子交换吸附：

静电引力引起；

溶质的离子受静电引力聚集在吸附剂表面的带电点上，置换出原先的离子，离子的置换过程；

离子电荷越多，吸附越强；

离子水化半径越小，越易产生吸附。

吸附平衡

25、吸附速度

吸附速度：

单位质量的吸附剂在单位时间内所吸附的吸附质的数量。

取决于吸附剂和吸附质的性质，

实际废水处理，成分复杂，由实验来确定。

决定了废水和吸附剂的接触时间。

26、吸附等温线

一定的吸附剂所吸附物质的量与该物质的性质、浓度和温度有关。

温度一定时，吸附量与压力（或浓度）的关系曲线：

吸附等温线。

是描述吸附过程最常用的基础数据。

测出吸附等温线，就可以了解吸附剂的静态吸附机理，是设计吸附过程的重要条件。

27、影响吸附的因素

吸附剂的性质：

物理性质、孔的大小、比表面积、表面化学特性（活化能、表面的极性）；

吸附质的性质：

溶解度、分子量、分子极性、吸附质的浓度

吸附剂性质的影响

（1）比表面积：

单位重量吸附剂的表面积。

比表面积越大，则吸附能力越强。

2）孔结构：

内孔的大小和分布影响吸附性能；3）孔径大小：

过大OR过小

操作条件：

28、离子交换法

借助于离子交换剂上的离子和废水中的离子进行交换反应，而除去废水中有害离子的方法。

可以看成是一种特殊吸附过程，所以在许多方面都与吸附过程相似。

特点：

它主要吸附水中以离子态存在的物质，并进行等当量的离子交换。

在废水处理中，离子交换用于回收和去除废水中金属离子，对于净化放射性废水及有机废水也有应用。

29、离子交换的实质

离子交换的实质：

不溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换离子与溶液中的其它同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆化学吸附。

30、离子交换树脂分类及特点

离子交换树脂分为阳离子和阴离子交换树脂。

酸性基团上的H+可以电离，能与其它阳离子进行等当量的离子交换。

R-NH2活性基团水合后形成含有可离解的OH-离子：

OH-可以和其它阴离子交换。

（1）强酸性阳离子交换树脂，活性基团一般为-SO3H,又称为磺酸型树脂。

（2）弱酸性阳离子交换树脂，活性基团一般为-COOH，又称为羧酸型树脂。

（3）强碱性阴离子交换树脂，活性基团一般为≡NOH，又称为季胺型树脂。

（4）弱碱性阴离子交换树脂，活性基团一般有-NH3OH、=NH2OH和≡NHOH之分，所以分别称为伯胺型、仲胺型和叔胺型离子交换树脂。

31、离子交换树脂的有效酸度范围

32、交换容量、交联度、交换势

交换容量：

定量的表示树脂交换能力的大小

交联度：

又称交联指数，通常用交联密度或两个相邻交联点之间的平均分子量或每立方厘米交联点的摩尔数来表示

交换势：

交换离子与树脂之间的亲和力

33、离子交换规律

（1）离子交换的交换势，除了和它本身和离子交换树脂的化学性质有关外，温度和浓度的影响都很大。

（2）在常温和低浓度水溶液中，阳离子的价态越高，它的交换势越大；

（3）在常温和低浓度水溶液中，同价阳离子的交换势大致上是原子序数越高，交换势越大，但是对于稀土元素，结论正好相反；

（4）H+对阳离子交换树脂的交换势，取决于树脂的性质。

（5）在常温和低浓度水溶液中，对弱碱性阴离子交换树脂来说，阴离子的交换顺序是：

（6）对强碱性阴离子交换树脂，离子的交换势随树脂的性质而有差异，没有一般性的规律；

（7）OH-对阴离子交换树脂的交换势决定于树脂类型；

（8）离子量高的有机离子和金属络合离子的交换势特别大；

（9）大孔型树脂具有很强的吸附性能，往往可以吸附废水中的非离子型杂质。

34、离子交换树脂的选择性

一些离子很容易被吸附，而另一些离子却很难吸附，被树脂吸附的离子在再生时，有的离子很容易被置换下来，而有的却很难被置换。

离子交换树脂所具有的这种性能就称为选择性。

树脂对各种离子的交换能力不同，交换能力大小主要取决于各种离子对该树脂的亲和力。

强酸性阳离子交换树脂的选择顺序为：

35、水质对树脂交换能力的影响

（1）悬浮物和油脂：

对原水进行预处理。

预处理的方法有过滤、吸附等。

（2）有机物:

降低了树脂的再生率和交换能力。

（3）高价金属离子：

引起树脂中毒;

比如：

当树脂受铁中毒时，会使树脂颜色变深。

从阳离子树脂的选择性可看出，高价金属离子容易被树脂吸附,会降低树脂的交换能力,需要长时间放在高浓度酸中浸泡。

（4）酸度—pH值：

强酸和强碱树脂交换能力基本上和pH值无关；

弱酸性树脂在碱性条件下，才能得到较高的交换能力；

弱碱性树脂在酸性溶液中才能得到较大的交换能力；

螯合树脂对金属的结合与pH值有很大的关系，每种金属都有适宜的pH值；

（5）水温：

高的水温虽然可以加速离子交换的扩散，但是各种离子交换树脂都有一定的允许使用温度范围；

（6）氧化剂：

废水中如果含有氧化剂，会使树脂被氧化分解。

36、静态交换、动态交换

静态交换：

将废水和交换剂一起放置在一个耐腐蚀的容器中，使它们充分接触直至交换反应达到平衡状态

动态交换：

指废水与树脂发生相对移动，分为塔柱式和连续式，在离子交换系统中，一般更多采用的是柱式交换法。

37、萃取

向水中加入不溶于水的溶剂（萃取剂），与水充分接触，使水中的溶质转溶于萃取剂中，直到溶质在两个液相中达到平衡，然后静置，靠重力差把萃取剂与水分离，萃取剂再生后重复使用，废水得到净化并回收了有用物质。

38、萃取的步骤

1、把萃取剂投放入废水，并使它们充分接触，有害物质作为萃取物，从废水中转移到萃取剂中；

2、然后把萃取剂和废水分离，废水中的有害物质减少，废水就得到了处理；

3、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，而萃取剂还可继续用于萃取过程。

39、对萃取剂的要求

不会乳化，不随水流失，容易和废水分离，粘度小，与废水的密度差大，表面张力合适；

容易再生利用，将萃取相分离，可同时回收溶剂和溶质；

价格低、丰富易得；

无毒，理化性能稳定，

方便在室温下储存和使用，对被萃取组分有较大的分配系数。

40、膜分离法

利用一种特殊的薄膜来分离水溶液中某些物质的方法的总称。

以具有选择通过功能的薄膜为分离介质，通过在膜的两侧施加一种或多种推动力，使原料中的某组分选择性的优先透过膜，从而达到混合物分离和产物提取、浓缩、纯化的目的。

41、电渗析法、过程

电渗析是在渗析法的基础上发展起来的，在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。

过程：

1、电解质解离2、阴阳离子迁移3、电极反应

42、离子交换膜及分类

离子交换膜具有与离子交换树脂相同的组成，含有活性基团和能使离子通过的细孔。

常用的离子交换膜，如果按选择透过性，可分为阳膜、阴膜、复合膜等。

43、反渗透法及条件

反渗透法：

在膜的一侧，施加比溶液渗透压高的外界压力，当原水透过半透膜时，只允许水透过，其他物质不能透过，而被截留在膜表面的过程

44、超滤、与反渗透不同之处

膜的性质、机理不同、工作压力不同

45、微滤、纳滤

46、浓差极化

浓差极化：

由于膜的选择透过性，大部分的溶质被膜截留，积累在膜高压侧表面，造成膜表面到主体溶液间的浓度梯度；

47、膜污染

膜污染：

被处理料液中的某些组分吸附、沉积到膜面上，或进入膜孔中，甚至将膜孔堵死，使膜的渗透阻力大大增加。