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化學氧化與還原
一、反應原理
利用某些溶解于廢水中的有毒有害物質在氧化還原反應中能被氧化或還原的性質，把它們轉化成為無毒無害的新物質，或者轉化成容易從水中分離排除的形態(氣體或固體)，從而達到處理的目的，這種方法稱為廢水處理中的氧化還原法-氯濃度在線監測儀。
氧化還原法的實質是：在氧化還原反應中．參加化學反應的原子或離子有電子的得失，
因而引起化合價的升高或降低。失去電子的過程叫氧化，得到電子的過程叫還原。在氧化還原反應中，若有得到電子的物質就必然有失去電子的物質，因而氧化還原總是同時發生的。得到電子的物質稱氧化劑，因為它使另一物質失去電子受到氧化。失去電子的物質稱還原劑，因為它使另一物質得到電子受到還原。
氧化還原反應是一種可逆反應，其過程可寫成下列通式：
氧化劑 + 還原劑====還原劑 + 氧化劑
(氧化態1)(還原態2) (還原態1)(氧化態2)氯濃度在線監測儀
向廢水中投加氧化劑，氧化廢水中的有害物質，使其轉變為無毒無害的或毒性小的新物質的方法稱為氧化法。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，使其轉變為無毒的或毒性小的新物質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、設備和裝置
(一)氯氧化法設備和裝置-余氯控制器
處理構筑物主要是反應池和沉淀池。反應池常采用壓縮空氣攪拌或水泵循環攪拌。
當采用氯氧化法處理含氰廢水時，可以同時考慮間歇式處理或連續式處理兩種形式。當含氰廢水量較小，濃度變化較大，要求處理程度較高時，一般采用間歇式處理法。這種方法多數設兩個反應池，交替地進行間歇處理。
當水量較大，含氰濃度變化較小時，采用連續式處理法，其流程如圖4-24所示。調節池用以調節水量和濃度，流程中沉淀池和干化場的設置與否應根據反應生成的污泥量的多少而定。當采用漂白粉或氯加石灰時，應設置沉淀池和污泥干化場。如果用氯和NaoH可不設沉淀池。
圖4-24 含氰電鍍廢水堿性氯性氯化法處理流程
（PH：10-11，停留時間：10min以上 PH：8-9，停留時間：30min以上）
(二)空氣氧化法設備和裝置
當采用空氣氧化法處理含硫廢水時，空氣氧化脫硫設備多采用脫硫塔。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，加快反應速度。脫硫塔用拱板分為數段，拱板上安裝噴嘴。當廢水和空氣以較高的速度沖出噴嘴時，空氣被粉碎為細小的氣泡，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程中，氣泡的上升速度較快，并不斷產生破裂與合并，當氣泡上升到段頂板時，就會產生氣液分離現象。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，然后經過噴嘴進一步混合，這樣就消除了氣阻現象，使塔內壓力穩定。
(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；②以純氧或富氧空氣為原料的閉路系統。
開路系統的特點是將用過的廢水放掉。閉路系統與開路系統相反，廢水回到臭氧制取設備．這樣可提高原料氣的含氧率，降低成本。但在廢氣循環過程中，氮含量愈來愈高，可用壓力轉換氯分離器來降低含氯量。在分離器內裝分子篩．高壓時吸附氮氣，低壓時放氮氣。分離器設兩個，一個吸附，另一個再生，交替使用。
圖4-25 空氣氧化脫硫
臭氧處理系統中主要的設備是混合反應器。其作用為：①促進氣水擴散混合；②使氣水充分接觸，加快反應。混合反應器有多種型式，常用者如圖4-26所示。
設計時應根據不同的水質及處理目標所決定的反應類型來選擇適宜的混合裝置。當反應速度較慢，完成全部反應所需的時間較長(反應控制過程)時，混合器的型式相對不重要。
這時應主要選擇臭氧利用率較高的投配混合裝置。當反應完成速度很快，臭氧能否更快地溶解擴散到水中成為制約因素(傳質控制過程)時，則應著重考慮選用擴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散氣泡反應塔。在這種反應塔中，廢水一般由上向下流動，臭氧則由塔底的微孔擴散板噴出，在塔內氣、水成逆向流接觸，這樣既有利于反應進行*，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微孔塑料板(管)，但近年來多為粉末冶金制成的微孔鈦板所代替。當處理水量較大時．為了節省投資和占地，可以參考上述反應塔的原理用鋼筋洞凝上建造反應池，這在合成洗滌劑廢水處理中已有成功的使用實例。
臭氧具有強腐蝕性，因此設備管路及反應池中與臭氧接觸的部分均應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。廢水經過濾器去除懸浮物后進入光氧化池。廢水在反應池內的停留時間隨水質而異，一股為0.5~2.0h。
(五)金屬還原法
鐵屑過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鐵屑濾池，經一定的接觸時間后從濾池流出。鐵屑還原產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，處理構筑物有間歇式和連續式兩種。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、排放要求嚴格的含鉻廢水。連續式適用于濃度變化小、水量較大的含鉻廢水。反應池一般為矩形，當采用連續處理時，反應池宜分為酸性反應池和堿性反應池兩部分，反應池中應設攪拌設備。
圖4-29 硫酸亞鐵石灰法處理含鉻酸廢水流程示意圖