化学沉淀法的基本原理篇1

Fenton氧化法属于高级氧化技术（AdvancedOxidationTechnologies,AOTs），包括普通Fenton法、E-Fenton法（电Fenton法）等几种。简要介绍Fenton反应的机理和在木薯酒精有机废水领域的应用。

【关键词】

Fenton氧化法；机理；木薯酒精有机废水

1前言

随着国家经济的迅速发展，燃料乙醇、合成纤维、石油化工、焦化等行业随之发展迅猛，各化工行业产生含有大量难以生物降解的有机污染物的废水相应增多，易造成环境污染。环保工作者在探索高效、经济的该类废水的研究方面进行了各种探索，在诸多处理方法中，对有毒有害难降解废水的处理，芬顿氧化技术被认为是极具应用前景的[1]。木薯酒精废水主要来自生产工艺中蒸馏后排出的废水、车间洗涤废水以及生活污水等。属于“高浓度、高温度、高悬浮物”三高废水。本文将介绍芬顿强氧化技术在广西某木薯酒精厂废水处理中的应用，以及芬顿工艺在木薯酒精废水处理生产运行中的工艺流程、技术要点及运行费用等。

2芬顿技术概述

2.1芬顿技术发展简介1894年，H.HFenton首先提出了芬顿试剂，并发现采用Fe2+与H2O2体系能氧化多种有机物。1964年，加拿大学者H.R.Eisen-haner将芬顿试剂法成功地应用到处理苯酚废水和烷基废水中。近年来，芬顿技术成功地用于多种工业废水的处理，日益受到国内外的关注[2]。

2.2芬顿氧化原理Fenton反应即Fe2+和H2O2反应生成羟基自由基•OH，•OH具有高强氧化活性，可以降解大多数有机物，尤其是一般氧化剂难以降解的有机物，所以Fenton法在废水深度处理领域中得到广泛应用[3]。

3木薯酒精废水状况及排放标准

3.1废水状况本文介绍广西某污水处理厂Fenton处理工艺，该企业原废水处理设施采用“厌氧+好氧+气浮+砂滤”为主的工艺路线，不能满足废水排放标准要求，根据企业实际情况，确定芬顿处理能力为5000m3/d，废水进水指标设计详见表1。

3.2排放标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中对酒精行业的一级排放标准，详见表2。

4工艺设计

在保留原处理工艺基础上，增加芬顿深度处理，采用“絮凝沉淀系统+芬顿反应系统+污泥处理系统”为主的工艺路线。

4.1工艺流程芬顿深度处理段工艺流程详见图1。

4.2工艺简述芬顿深度处理系统由絮沉淀系统、芬顿反应系统、化学投药系统、污泥处理系统等部分组成。

4.2.1絮凝沉淀系统絮凝沉淀系统衔接原工艺系统与新增深度处理，在原二沉池出口引致混凝沉淀池，通过投加聚铁和PAM—去除部分有机污染物和悬浮物，先进性絮凝沉淀，以减轻芬顿氧化塔处理负荷，上清液通过溢流至出水池，供料泵将废水输送至芬顿反应系统。

4.2.2芬顿反应系统（1）芬顿氧化塔Fenton反应塔有效容积为380m3。Fenton试剂由硫酸亚铁和双氧水组成。其主要原理是外加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂，两者在适当的PH（3-5）下反应产生羟基自由基（OH.）。而羟基自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应，可分解氧化有机物，进而降低废水中生物难降解的COD、色度、泡沫等，Fenton反应塔的pH值将连续监控。向Fenton反应塔加入双氧水和硫酸亚铁，使废水中所含的难生物降解的COD被氧化去除。由于Fenton试剂会降低废水的pH值，随后需加入NaOH调节pH到6~9。最后加入PAM--将氧化反应形成的细小絮体凝聚成更大的絮体。（2）中和脱气系统氧化塔出水自流进入中和脱气池。因为废水进行Fenton反应的pH保持在3-5，所以氧化塔出水偏酸性，需要投加碱调节其pH值，达到国家排放标准；Fenton反应会产生较多的气体，通过鼓风机鼓风搅拌将废水中的气泡去除；由于Fe3+本身是非常好的混凝剂，在该池中同时投加PAM--，可使废水中的铁泥发生混凝反应。在这个过程中除了发生混凝反应，同时对色度、SS及胶体也具有非常好的去除功能。（3）终沉池终沉池采用化学凝聚沉淀法，沉淀池采用辐流式沉淀器。辐流式沉淀池，废水自池中心进水管进入池，沿半径方向向池周缓缓流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流出水渠。辐流式沉淀池采用回转式刮泥机收集污泥，刮泥机刮板将沉至池底的污泥刮至池中心的污泥斗，再利用污泥泵排走。运行经验表明经该设备处理后可以进一步降低COD浓度及较大降低污水色度。经过深度处理的污水，COD值达到100mg/l以下，满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中对酒精行业的一级排放标准。

4.2.3化学投药系统深度处理使用的化学药剂包括硫酸亚铁、双氧水、氢氧化钠、絮凝剂以及聚合氯化铁。（1）芬顿试剂：采用实时配置的方式，通过进水流量计、加药流量计以及调节阀的连锁，实现精准地控制芬顿反应器中硫酸亚铁和双氧水的投加量；（2）氢氧化钠：通过PH计投加30%的氢氧化钠溶液，使中和脱气池PH维持在6.0-7.0范围内；（3）絮凝剂：浓度为0.1%-0.2%的PAM--溶液，将其投加至混凝池，便于形成较大的絮凝体；（4）聚合氯化铁：浓度为11%的药剂，配合PAM-共同使用，形成较大的絮凝体，降低出水SS，便于后续处理。

4.2.4污泥处理系统芬顿氧化技术属化学处理法，污染物去除的过程中会产生化学沉淀污泥，经理论计算，深度处理每天产生绝干污泥约15吨。

4.3出水水质目前，根据项目运行数据显示，总排放口各项监测指标排放浓度均稳定达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中对酒精行业的一级排放标准。

4.4运行费用分析项目建成后，运行过程中产生的费用主要包括化学药剂费、电费。化学药剂主要包括，硫酸亚铁、双氧水、氢氧化钠、PAM-、聚合氯化铁。综上所述，原厂为达到达标排放污水处理费用为13.2元/吨水；改造后耗药量为6.96元/吨水，电耗为0.70元/m3，总费用为7.66元/m3，改造后污水处理费用减少4.60元/吨水。

5结语

芬顿氧化塔融合了流化床技术、异相氧化技术，过氧化氢分解速度快，因而氧化速率也较高，降解彻底【4】。芬顿氧化塔的主要优点表现在以下几个方面：（1）Fenton药剂不会给环境带来二次污染；（2）抗冲击负荷（COD浓度大幅度波动）的能力强；（3）启动快，操作控制简单，运行稳定；（4）系列化、标准化生产，产品质量可靠；（5）内部无运转部件，无需维修；（6）运行成本低；（7）出水水质可控。采用芬顿深度处理的工艺路线处理木薯酒精废水，处理后出水满足国家排水一级标准，装置运行后，降低药剂消耗，减少污染物排放，对提升企业的经济能力，提高产品竞争力有十分重要的作用。芬顿处理工艺是企业贯彻落实科学发展观、实现可持续发展、构建资源节约型和环境友好型社会的必然选择，对于维护环境利益具有重要意义[5]。

参考文献

[1]李剑,刘德钦.木薯酒精产业发展对策研究[J].山东农业科学,2010,(3):115-118.

[2]张金玲,于军亭,张帅.芬顿法深度处理废水[J].水资源与水工程学报,2011,2(3):154-156.

[3]黎华恒,张平,严丹燕.芬顿（Fenton）高级氧化技术在废水处理上的研究进展[J].能源与环境,2012,(3):73-74.

[4]潘涛,李安峰,杜兵.环境工程技术手册：废水污染控制技术手册[M].北京:化工工业出版社,2013.

化学沉淀法的基本原理篇2

一、沉淀成本和军费成本效益的概念及其关系

（一）沉淀成本的概念及其评价

沉淀成本（sunkcosts），又叫“沉没成本”（本文后面都叫沉淀成本），是经济学上的一个概念，是指业已发生或承诺而无法回收的成本支出。例如因失误造成的不可收回的投资等等。沉淀成本，有时又称为不可补偿成本（irrecoverablecosts），是指投资承诺之后不能通过打捞价值回收的那部分成本。而承诺之后可以通过自身打捞价值回收的成本，则称为可补偿成本。沉淀成本是企业在以前经营活动中已经支付现金,而在现在或将来经营期间摊入成本费用的支出。因此，固定资产、无形资产、递延资产等均属于企业的沉淀成本。从成本的可追溯性来说，沉淀成本可以是直接成本，也可能是间接成本；从成本的形态看，沉淀成本可以是固定成本，也可能是变动成本；从数量角度看，沉淀成本可以是整体成本，也可以是部分成本。“沉淀成本”是经济界最棘手的难题之一，处理不好很容易导致两种误区：害怕走向没有效益产出的“沉淀成本”而不敢投入；对“沉淀成本”过分眷恋，继续原来的错误，造成更大的亏损。认识沉淀成本对军费投入成本效益影响研究亦有很强的借鉴意义。

由于现代军事科学技术发展的不断加速，在军费投入过程中，无可避免地要面对在现有军事设备依然可用的情况下需要更新换代的问题。实际工作中，人们往往会对因为过去的决策造成大量设备积压、闲置、“大马拉小车”现象产生一定的“心理负担”，随之而来的相关决策，总是希望“能多少挽回点损失”。这种心情是可以理解的，但最终的结果可能会事与愿违，甚至在错误决策的道路上越走越远。实际上，在“是否继续使用”的决策上，过去的采购成本已经作为“沉淀成本”的形式“固定下来”了，不会随未来决策的改变而改变，在制定决策时可以不予考虑。但在这些资产是否继续使用的决策里，必须注意到相关的成本仍会发生，如运营费用、维护费用等等。因此，事关“未来”的决策一定要“向前看”，而不是“向后看”。在谈到“沉淀成本”时，美国学者罗纳博·w·希尔顿在其为mba编著的《管理会计》教材中指出，准确的成本计算，在企业决策过程中具有重要的参考作用，是判断方案是否可行的重要原则之一。2001年诺贝尔经济学奖得主斯蒂格利茨教授说，普通人（非经济学家）常常不计算“机会成本”，而经济学家则往往忽略“沉淀成本”———这是一种睿智。他在《经济学》一书中说：“如果一项开支已经付出并且不管作出何种选择都不能收回，一个理性的人就会忽略它。这类支出称为沉淀成本（sunkcost）。”

（二）军费成本效益的概念及其评价

“军费成本效益”理论认为，任何一项军事建设计划，从经济角度都意味着耗费一定的军费资源，产出一定的军事能力。虽然“投入”与“产出”是军费分配、使用和管理过程中密切相关的两个方面，但由于“投入”转化为“产出”的过程中存在着很多中间环节，如项目安排、组织管理、费效分析等等，使得“投入量”与“产出量”不具有必然的联系，一定量的军费不一定产出等量的效果。而对于投入一定量的沉淀成本的军费，效益的好坏主要取决于对军费“投入量”转化为“产出量”环节的管理控制。因此，“军费成本效益”包括两个方面的内涵：一是军费成本投入总量与军费运行所取得的成果之间的比较关系；二是为了追求军费产出成效的最大化进行的“军费成本”管理控制活动。军费成本效益研究的重点是如何加强“军费成本”的管理控制。“军费成本”是投入到军事领域用来生产国家安全的物质和非物质耗费之和。从物质耗费来看（既包括物力投资，也包括人力投资），由于国家向军队的投资渠道是多元的，“军费成本”既包括国家财政部门对军事建设的投资总额（直接投资和间接投资之和），又包括国民经济的其他部门对军事建设的间接投资；从非物质消耗来看，“军费成本”还包括由于军事物质消耗带来国家经济建设投资的减少，即“军费机会成本”，因为一个国家每个年度的国民生产总值和财政收入是一定的，国家既要发展经济，又要保证国家安全，其加大对军事领域的投入必然会减少对经济建设的投入，由此产生了军费机会成本。依据上述观点，我们得出：

军费成本=物质消耗+非物质消耗；

物质消耗=直接投资成本+间接投资（包括物力和人力）成本=沉淀成本+直接生产成本+间接成本；

非物质消耗=物质消耗的机会成本（包括物力和人力）

因此，可以认为：军费成本=沉淀成本+直接生产成本+间接成本+（直接投资生产成本+间接投资成本）的机会成本

军费成本效益＝军费耗费取得的成果/[沉淀成本+直接成本+间接成本+（直接投资生产成本+间接投资成本）的机会成本]

（三）两者的关系及其意义

从上述公式得知，在其他要素不变的情况下，沉淀成本越大，军费成本效益就越低；沉淀成本越小，军费成本效益就越高。通过分析沉淀成本和军费成本效益的关系，一是可以为决策层对军费中的沉淀成本进行宏观分析的相关决策提供参考；二是针对目前我国军费沉淀成本较大的现实，总后财务部门可借鉴此研究，实现军费资源的优化配置，追求军费使用的经济性（economy）、效率性（efficiency）、效益性（effectiveness）；三是为今后军费结构优化的研究提供了一个新的思路，可以使军费结构达到一个相对比较科学完善的地步，提高军费的整体使用效益。

二、沉淀成本对军费投入成本效益影响的背景分析

人类社会进入2l世纪以来，国防和军队建设面临的安全形势和客观环境发生了深刻的变化。以信息技术为核心的高新技术突飞猛进的发展，有力地促进了世界军事变革。现代战争形态正由机械化战争向信息化战争转变，信息化战争又将牵引武器装备、作战手段、作战样式、军队建设、编制体制、训练方式、条例条令、后勤保障、作战理论等各个方面的全面变革，必将全面影响国防和军队现代化建设需求，这对军费保障提出了全新的要求。研究沉淀成本对军费投入的影响与要求，把握其内在联系，科学确定军费规模，优化军费结构，加强军费宏观管理，对于做好新时期军事斗争准备，实现军队建设跨越式发展具有重要意义。

三、沉淀成本对军费投入成本效益影响的研究状况

目前国内外、军内外对军费投入的沉淀成本研究还完全是空白，即使最基本的研究也没有。

现阶段我军对军费投入成本效益的研究主要集中在：一是将军费与军队建设规划有机结合，军费预算能够体现军事战略的要求，把握推进中国特色军事变革与军费保障的内在联系，使军费投入达到预定保障目标；二是注重军费对战略的约束作用，把握好军费需求与财力可能之间的平衡，军队现代化建设实现跨越式发展不能超越经费保障条件；三是注重投入产出比较，广泛开展效费比分析，发挥军费在促进经济力向战斗力转化过程中的媒介作用，使军费投入能够产生相应的战斗力；四是理顺军费管理体制机制，运用现代管理方法和经济手段管理经费，确保军费运行质量，不断提高军费管理效益。军费规模和投向投量的确定，通常是根据国家安全压力和军事需要对军费数额提出需求，即应该要多少经费；国家经济和财力的基本状况则决定可以给多少经费；军事战略和国防政策取向则决定最高决策层准备在国家财力中拿多少份额用于国防建设。还有一个问题，就是国防经济的宏观管理水平会影响军费使用效益。这是一个极为复杂的问题。对于这个问题的理解和把握，必须从动态角度去分析。一个国家用于国防的投入，目的是形成军事实力，产出国防安全；然而军费投入与安全产出并不是一个简单的对应关系，不一定军费投入多，产出就一定会多。军费用于国防，产出安全效益，要通过在国防系统内完成由经济力向战斗力的一系列转化。沉淀成本转化效率高低，直接影响战斗力的形成，影响军费使用效益。转化效率取决于国防经济的宏观管理水平。管理水平高，可能少花钱，多办事；反之，则多花钱，少办事。我军对沉淀成本管理中比较突出的问题是：军费投入管理机构设置、职责分工和权限划分不够科学；建设性经费的规划、计划和预算的衔接还不够紧密；军队重大项目决策的程序还不够严密；维持性经费的标准化程度还不到位，使得军费向军事实力的有效转化还不够理想。

观念更新是强化沉淀成本管理的前提。必须从维护国家的安全稳定和统一出发，高度重视推进中国特色军事变革的紧迫性、必要性，要充分认识完成军事变革所赋予的任务必须以相应的沉淀成本投入为基础。同时，坚持国防建设与经济建设协调发展的方针，必须充分发挥沉淀成本的杠杆作用。要进一步增强战略意识和创新意识，更新沉淀成本管理理念，创新军事管理理论。

四、认识沉淀成本对军费投入成本效益影响研究的意义

（一）敢于面对“沉淀成本”

事实表明，由于军费资源的稀缺性、军费投资的风险性，军费投入具有国防性、专用性、防御性、战略性、沉淀性的特点，军费投资中产生的无法继续利用的先期投入，往往会形成“沉淀成本”，吸收和转化起来非常困难。为避免得不偿失，许多时候不得不任其流失，造成相应的损失。但纵观军事变革史，军费投入若没有一定的成本投入，就难以实现军事系统的革命性跨越。比如，如果为节省成本而对原有的科技系统修修补补，技术上就难以实现质的突破和提升。因而长期以来，即便是有“沉淀成本”的风险存在，世界多数国家在国防和军队建设，包括一些新领域的投入上，并未止步，有时还在不断加强。以美国为例，长期以来，其国防建设中的高投入固然与其强大的经济实力分不开，但其决策者对可能导致的“沉淀成本”有正确的认识，也是一个十分重要的原因。为了谋求无可匹敌的力量，他们鼓励创新，也允许失败。据统计，美军为启动军事转型，军人人均资金投入达到22万美元。尽管有些项目投入中途夭折，形成巨大的“沉淀成本”，但其它投入还是形成了较高回报，使其军队的信息化水平在世界上变成一枝独秀，成了新军事变革的领头羊。相比之下，我国在综合国力仍不是很强、供需矛盾仍很大、启动军事变革需要大量投入的情况下，一些同志容易在“沉淀成本”上患得患失。但为了确保国家安全，在一些核心领域和项目上，如微电子芯片、计算机软件系统中的操作系统和核心路由器等技术上，一定要敢于冒险，舍得投入，以此促进国防和军队建设的快速发展。

（二）善于降低“沉淀成本”

现代经济学认为，投资者总是追求以最小的投入取得最大的收益，即实现资源使用边际效益的最大化。因而，“沉淀成本”既是经济学领域力求避免的，也应是军事领域应当尽量降低的。以此目的，就要在投入时做好风险决策，科学预测投入可能转变成“沉淀成本”的概率与预期值、产出的预期效用值等。在资金使用过程中，应强化责任约束机制，防止投入隐性消失和持续膨胀。以美国为例，其国防投入无论多少，都严格按照法定程序进行，而且一些要求比大多数其他行政部门的预算编制工作还要严格，以此保证其庞大的军费开支尽可能地避免转向“沉淀成本”，实现最优化使用的目的。同样，我军在跨越式发展道路上，对于军费投入资源的决策和使用，也应建立降低“沉淀成本”的责任约束机制，做到责权利的有机结合。

（三）勇于放弃“沉淀成本”

由于现代技术发展的不断加快，在军队现代化建设过程中，不可避免地要面对在现有装备依然可用的情况下，需要更新换代的问题。从节约成本考虑，人们通常会从“物尽其用”，“减少损失”出发，在相关决策中“尽可能挽回损失”。这样，前期的投入就像万能胶一样，把决策者粘在原来的道路上，无法作出新的选择，而且投入越大，付出者反悔的意愿性就越小。其结果往往会因“舍不得孩子”而“套不住狼”，使整个现代化的步伐慢下来。因此，在是否更新换代的决策上，一定要“向前看”，而不是“向后看”。因为，过去的采购和研制成本已经作为“沉淀成本”固定下来，不会随未来决策的改变而改变。只要发展有需要，就应果断抛弃。比如，美国为将陆军转型成更轻型、更灵敏，更快速、更方便的“目标部队”，先于2002年5月砍掉了价值达110亿美元的陆军“十字军战士”自行榴弹炮合同，后于2004年2月终止了已耗费390亿美元、研制时间长达21年的“科曼奇”直升机的发展计划。这点就值得我们借鉴和汲取。

化学沉淀法的基本原理篇3

关键字：电镀重金属；废水治理技术；现状及展望

中图分类号：X702文献标识码：A

引言

电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料表面镀上各种金属。电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业。电镀废水水质较复杂，电镀废水中含有铬、锌、铜、镍、镉等重金属离子以及酸、碱、氰化物等具有很大毒性的杂物。电镀废水成分复杂，污染物可分为无机污染物和有机污染物两大类,水质变化幅度大，且电镀废水毒性大，含有大量的重金属离子，若不经处理直接排放会对周边水体造成极大的污染。

1.电镀重金属废水治理技术的现状

1.1传统的电镀废水处理方法有：化学法，离子交换法，电解法等。但传统方法处理电镀废水存在如下问题：

1.1.1成本过高——水无法循环利用，水费与污水处理费占总生产成本的15%~20%;

1.1.2资源浪费——贵重金属排放到水体中，无法回收利用;

1.1.3环境污染——电镀废水中的重金属为“永远性污染物”，在生物链中转移和积累，最终危害人类健康。

1.1.4化学沉淀法

化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法,包括中和沉淀和硫化物沉淀等、该法是一种较为成熟实用的电镀废水处理技术,且处理成本低,便于管理,处理后废水可达标排放。

1.1.5中和沉淀法、在含重金属的废水中加入碱进行中和反应,使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离、中和沉淀法操作简单,是常用的处理废水方法。

1.1.6硫化物沉淀法、加入硫化物使废水中重金属离子生成硫化物沉淀而除去的方法、与中和沉淀法相比,硫化物沉淀法的优点是:重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低,反应PH值在7-9之间,处理后的废水一般不用中和,处理效果更好、但硫化物沉淀法的缺点是:硫化物沉淀颗粒小,易形成胶体,硫化物沉淀在水中残留,遇酸生成气体,可能造成二次污染。

1.2氧化还原处理

1.2.1化学还原法

电镀废水中的Cr主要以Cr6+离子形态存在，因此向废水中投加还原剂将Cr6+还原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH产生Cr(OH)3沉淀分离去除。化学还原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一，在我国有着广泛的应用，其治理原理简单、操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还原剂的不同，可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。

应用化学还原法处理含Cr废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，则污泥少，但药剂费用高，处理成本大，这是化学还原法的缺点。

1.2.2铁氧体法

铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含Cr废水中加入过量的FeSO4，使Cr6+还原成Cr3+,Fe2+氧化成Fe3+，调节pH值至8左右，使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应，形成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高，易于固液分离和脱水。铁氧体法除能处理含Cr废水外，特别适用于含重金属离子的电镀混合废水。我国应用铁氧体法已经有几十年历史，处理后的废水能达到排放标准，在国内电镀工业中应用较多。

铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热(约70oC)，能耗较高，处理后盐度高，而且有不能处理含Hg和络合物废水的缺点。

1.2.3电解法

电解法处理含Cr废水在我国已经有二十多年的历史，具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有30多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术，能减少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金属，已应用于废水的治理。不过电解法成本比较高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。

近年来，电解法迅速发展，并对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。

另外，高压脉冲电凝系统(HighVoltageElectrocagulationSystem)为当今世界新一代电化学水处理设备，对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%—30%；电解时间缩短30%—40%；节省电能达到30%—40%；污泥产生量少；对重金属去除率可达96%一99%[3]。

2.电镀重金属废水治理技术展望

随着全球可持续发展战略的实施，循环经济和清洁生产技术越来越受到人们关注。电镀重金属废水治理从末端治理已向清洁生产工艺、物质循环利用、废水回用等综合防治阶段发展。未来电镀重金属废水治理将突出以下几个方面：

2.1贯彻循环经济、重视清洁生产技术的开发与应用；提高电镀物质、资源的转化率和循环使用率；从源头上削减重金属污染物的产生量，并采用全过程控制、结合废水综合治理、最终实现废水零排放。

2.2电镀重金属废水的处理技术很多，其中生物技术是具有较大发展潜力的技术，具有成本低、效益高、不造成二次污染等优点。随着基因工程、分子生物学等技术的发展和应用，具有高效、耐毒性的菌种不断培育成功，为生物技术的广泛应用提供了有利条件。对于已经污染的、范围大的外环境，可采用植物修复技术治理，在治污的同时，不仅美化了环境，还可以获得一定的经济效益。

2.3综合一体化技术是未来电镀废水治理技术的热点。电镀废水种类繁多，各种电镀工艺差异很大，仅使用一种废水治理方法往往有其局限性，达不到理想的效果。因此，综合多种治理技术特点的一体化技术应运而生。

3.结语

综上所述，虽然化学法、物理化学法、生物化学法都可以治理和回收废水中的重金属，但通过生物化学法处理重金属污水成本低、效益高、容易管理、不给环境造成二次污染、有利于生态环境的改善。但生物化学法也有一定的局限性，无论是植物还是微生物，一般都具有选择性，只吸取或吸附一种或几种金属，有的在重金属浓度较高时会导致中毒，从而限制其应用。尽管如此生物化学法的研究和发展仍有广阔前景，许多学者通过基因工程、分子生物学等技术应用，使生物具有更强的吸附、絮凝、整治修复能力。我们应该充分利用自然界中的微生物与植物的协同净化作用，并辅之以物理或化学方法，寻找净化重金属的有效途径。

参考文献：

[1]何升霞，姬相艳。利用废铁屑处理含铬废水试验研究[J]。油气田环境保护，2002，10(2)：36—37。

[2]苏海佳，贺小进，谭天伟。球形壳聚糖树脂对含重金属离子废水的吸附性能研究[J]。北京大学学报，2003，30(2)：19—22。

化学沉淀法的基本原理篇4

关键词：废水除砷；沉淀；吸附剂

中图分类号：C35文献标识码：A

1.引言

大自然中的砷分布广泛，一般在有色金属矿物中，它会伴随着有色金属精矿而进入冶炼厂。伴随着冶金工业、化工的发展，尤其是有色金属的开采与冶炼，产生大量含砷废水、废气、废渣。据了解，砷在进入冶金工业后，最后大部分留在废水中被排出来。含砷废水又可以分成酸性和碱性，前者是冶炼厂在制酸生产净化过程中产生的，含砷量高达10mg/L，大大高出国家的排放标准――0.5mg/L，故而必须进行相应的除砷处理才能排放。

由于砷进入人体后会进入血液和组织中，排放较慢，逐渐在人体内聚集，进而破坏人体细胞的氧化还原能力，影响细胞的正常新陈代谢，严重时会引起中毒死亡。因此，水体中的含砷量一直为世界各国所关注。随着工业的发展，大量含砷的污染物被排放到水体中，严重威胁生态系统的平衡，影响人的安全，必须加强含砷废水的治理以及技术研究，开发出高效且经济的废水除砷技术十分必要，具有重大社会经济价值和环境价值。目前国内常用的技术有吸附法、沉淀法、活性污泥法、离子交换法等。

2.几种常见含砷废水处理技术及其应用概述

2.1吸附法

吸附法是一种简单易行的废水处理技术，其适合处理量大但浓度较低的废水。其原理为：用具有高比表面积、不溶性的固体材料作为吸附剂，然后通过吸附作用将废水中的砷固定在吸附剂表面，达到除砷的目的。该技术最大的优点就在于其高效经济。其中，天然的吸附剂有天然珊瑚、膨润土、沸石、椰子壳等，价格低廉，能取得较好的经济效果。但是，吸附法也还存在许多缺陷，如：一般的吸附剂很难有效吸附As（V），不能有效脱除As（Ⅲ），这使得除砷工艺变得

较为复杂。

邓书平等人对粉煤灰这个吸附剂进行改良，运用聚二甲基烯丙基氯化铵对粉煤灰进行改良，然后研究了改良后粉煤灰在去除废水中砷的最佳适宜条件为：当废水pH值=7时，投加质量浓度为0.048g/mL的改良粉煤灰，然后吸附60min，温度控制为25℃，最后砷的去除率能达到90.3%。

梁美娜等人研究氢氧化铁和氢氧化铝对砷的吸附作用，结果表明其吸附作用与溶液的pH值有关，当砷的浓度为10-3mol/L时，氢氧化铁在溶液pH值=3-10范围内时，吸附砷的效率可达99.9%，将溶液中的砷降到0.05mg/L以下。

2.2化学沉淀法

沉淀法在除砷过程中较为常用，主要有石灰中和沉淀法、混凝共沉淀法和硫化沉淀法。由于砷酸根和亚砷酸能与多种金属离子形成难溶盐，经过滤后即可除去液相中的砷，且在较高pH值条件下，金属离子本身也会形成氢氧化物沉淀，大量的砷酸根离子可与金属氢氧化物形成共沉淀，从而提高砷去除效率。由于亚砷酸盐的溶解度一般都比砷酸盐高，因此在许多的实际操作中都需预先将As(Ⅲ)氧化为As(V)。

刘琦等研究了葫芦岛锌厂高浓度含砷废水的处理，提出了一种联合工艺：一级石灰乳中和，二级NaOH中和，三级活性炭催化氧化铁砷体系共沉淀的除砷工艺。经过3级处理后，溶液中的砷浓度

彭云辉对湖北金山店硫酸厂的生产废水进行处理，在原有工艺上进行改造，采用石灰中和-鼓风氧化-铁盐共沉淀-晶种循环法对砷进行处理。处理后砷的去除率均>99％，出水中砷的浓度

聂静以湖北大冶有色金属公司冶炼厂排放的酸性含砷废水为研究对象，分别考察了石灰中和法、硫化法、石灰中和-铝盐共沉淀法、石灰中和-铁盐共沉淀法和石灰中和-曝气氧化-铁盐共沉淀法处理该厂废水的工艺条件和处理效果。结果表明，采用石灰中和-曝气氧化-铁盐共沉淀法处理该厂废水的效果最好，出水砷浓度

某生产硫酸及磷肥的化工厂，其废水量为2000m³／d，其中ρ(As)及ρ(F)分别为100-200和35mg／L，pH=1.0。原先采用加石灰处理的简单方法，出水中砷质量浓度严重超标。后采用曝气氧化条件下加石灰和硫酸亚铁以两段法处理(图1)，效果较好。

图1两段法除砷工艺流程图

工程中采用膜片式可变微孔曝气器，这是确保获得良好处理结果的关键。另外，强化了石灰乳制备过程，以减少进入系统的石灰渣的量，而且在加石灰量大的一级曝气反应池中配有机械搅拌，有助于避免因可能进入的较大颗粒石灰渣的沉淀而淹没曝气头。该装置已运行多年，效果良好，出水达一级外排标准：pH为7～9，有害物质量浓度分别为：ρ(As)

3含砷废水处理技术的发展趋势

随着冶金、化工等产业的日益发展，以及含砷制品市场的日益拓大，含砷废水的排放和污染问题，必将影响到人们的生活水平的提高，影响到人类生存环境的改善，所以解决含砷废水的污染问题已迫在眉睫。而各种含砷废水处理工艺具有一定适用性，效果还有待提高。基于现实的思考，笔者认为：以下几个方向是含砷废水处理技术的未来发展趋势：

第一，开发稳定的化合物沉淀技术，减少二次污染。传统沉淀技术产生的含砷化合物不稳定，容易造成二次污染，对此研发出稳定的化合物沉淀技术势在必行，而FeAsS就是一种较为稳定的化合物，如何将其应用到含砷废水的处理中是未来的研究热点。

第二，多种处理技术的联合使用，取长补短，有效提高含砷废水的处理效果，比如说：将投加药剂技术与膜技术结合起来，进行含砷废水的处理，提高砷污染物的去除率。

第三，开发廉价且容易脱洗的吸附材料，将废水中的砷转化为可回收利用的资源，取得良好的经济效果。比如说，在吸附法中，pH值是一个重要影响因素，那么如何确定pH值，改良吸附材料，强化吸附材料吸附砷的功能，使吸附材料能在一定条件下吸附砷，并在另外一种条件下使砷脱附，实现砷的富集，实现资源的循环利用。

第四，研发生物除砷技术，将水体中的砷经过氧化、吸收、转化等反应变成无毒的化合物，起到除砷的效果。比如说：提高生物耐砷特定，使砷富集逐步达到可回收的程度。通过基因改造和自然选择使物种的某些特性得到遗传和强化，增强生物物种对砷的适应性，使砷在进入生物体中或者以沉淀物形式从水体中去除，达到水体净化的砷资源化目的。

4.结束语

不同的除砷技术有各自优缺点，应对不同的含砷废水采用不同的除砷技术。沉淀法是目前国内最常用的的废水除砷技术，其需要投入大量的化合物，会产生大量废渣，容易出现二次污染。而吸附法中，吸附剂与砷的吸附作用会造成吸附剂的再生、回收问题。随着冶金工业的发展，含砷制品的市场前景越来越好，含砷废水也就越来越多，为改善生活环境，必须加大除砷技术研究力度，开发出新的技术工艺，或对现有技术工艺进行改良。

参考文献：

[1]吴妍.工业含砷废水的处理技术进展[J].电大理工,2012,(4):7-8.

[2]陈锋,关中杰,兰尧中等.含砷废水处理研究现状[J].云南冶金,2010,39(4):63-66,28.

化学沉淀法的基本原理篇5

一容量瓶的有关操作

1.容量瓶的查漏

具体操作方法是：向容量瓶内注入少量水，塞紧瓶塞，用右手食指按住瓶塞、大拇指和中指夹住瓶颈，另一只手五指托住容量瓶底，将其倒立（瓶口朝下），观察容量瓶是否漏水。若不漏水，将瓶正立后把瓶塞旋转180°，再次倒立，检查是否漏水，若两次操作，容量瓶瓶塞周围均无水漏出，即表明容量瓶不漏水。经检查不漏水的容量瓶才能用于溶液的配制。基本过程可概括如下：加水倒立观察正立，瓶塞旋转180°倒立观察。

2.容量瓶的定容

向容量瓶中注入蒸馏水，至离刻度线1～2cm时改用胶头滴管逐滴加入，直至溶液凹液面恰好与刻度线水平相切。

二酸式（碱式）滴定管的有关操作

1.酸式（碱式）滴定管的洗涤及润洗

先用自来水冲洗，然后再用纯水洗涤3次，每次约5～10mL。用纯水洗涤的方法是：每次加入纯水后，边转动边将管口倾斜，使水布满全管内壁，然后将酸管竖起，打开旋塞，使水流出一部分以冲洗滴定管的下端，关闭旋塞，将其余的水从管口倒出。最后用待盛液润洗3次，每次用量约为5～10mL，其洗法同纯水洗涤。

2.酸式（碱式）滴定管的装液及调零

先向酸式（碱式）滴定管中注入待盛液至液面以上，然后排出尖嘴处的气泡，将酸式（碱式）滴定管垂直放于滴定管夹上，调整液面至零刻度或零刻度以下并记录读数。

3.滴定终点的判断

例如：用已知浓度的酸性高锰酸钾标准液滴定未知浓度的Na2SO3溶液，判断滴定终点的方法是：当滴加最后一滴酸性高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为紫红色，且半分钟（或30秒）不恢复至原色，则说明达到了滴定终点。

4.滴定过程的基本操作

滴定过程中左手控制活塞，右手不断振荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内液体颜色的变化。另外在滴定过程中标准液的滴加速度为先快后慢、然后逐滴加入，直至达到滴定终点。

三关于沉淀的基本操作

以碳酸钠溶液中加入氯化钡溶液的反应为例：Na2CO3+BaCl2=BaCO3+2NaCl对于该反应来说，加入BaCl2溶液的量并不确定，所以反应后溶液中Na2CO3可能反应完全，也可能剩余；若加入BaCl2溶液过量，则CO32-离子沉淀完全，此时溶液中会有过量的Ba2+存在。

1.沉淀是否完全

沉淀是否完全可以鉴别溶液中有无CO32-，具体操作为：充分反应后、静止，取上层清液少许于试管中，然后加入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，则说明CO32-沉淀不完全；若无明显现象，则说明沉淀完全。对于该反应沉淀是否完全也可以鉴别溶液中有无Ba2+，具体操作为：充分反应后、静止，取上层清液少许于试管中，然后加入碳酸钠溶液，若产生白色沉淀，则说明Ba2+过量，CO32-沉淀完全。

2.沉淀的洗涤

将沉淀置于过滤器中，沿玻璃棒向过滤器中注入蒸馏水直至恰好浸没沉淀，待水流尽，重复2～3次。

3.沉淀洗涤是否干净

对于上述反应产生的沉淀进行洗涤目的是为了除去表面的杂质NaCl，因此检验是否洗涤干净的实质就是鉴别洗涤液中有无Na+或Cl-的存在。具体操作为：取最后一次洗涤液少许于试管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则说明未洗涤干净；若无明显现象，则说明洗涤干净。

四其他实验的基本操作

1.用pH试纸测溶液的pH值

取一小片试纸放于表面皿（或点滴板）上，用洁净的玻璃杯蘸取待测液，点在pH试纸中央，待试纸变色后，与标准比色卡对比。

2.焰色反应

用洁净的铂丝蘸取待测液放在酒精灯火焰上灼烧，观察火焰颜色，注意若要鉴别K+需通过蓝色钴玻璃观察火焰颜色。

3.结晶的基本过程

由溶液获得晶体的基本过程为：蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤干燥。

4.装置气密性的检查

装置气密性的检验，原理通常是想办法造成装置不同部位气体有压强差，并产生某种明显的现象。

化学沉淀法的基本原理篇6

【关键词】CFD;数值模拟;沉淀池

引言

沉淀池作为水厂的常规水处理构筑物，在水处理厂中发挥重要的作用。沉淀即利用水中悬浮颗粒的沉降性能，在重力场的作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。一直以来，对沉淀池的设计主要是依据设计手册和规范，对沉淀池的研究主要采用实验测定的方法。在设计过程中，存在选取参数略有差异的问题，无法通过经验公式精确预测沉淀池处理效果。沉淀池中某些条件的变化（如进出口形状和大小、挡板尺寸等），对沉淀池的处理效果可能会有较大影响，而这些影响难以通过试验测定来逐一检验。

因此，利用计算流体力学（ComputationalFluidDynamics，缩写为CFD）方法研究沉淀池的水力特性，结合沉淀池基本原理建立沉淀池模拟和分析的数学模型，对沉淀池的设计和运行状况进行分析，将为沉淀池的优化设计和运行开辟一条新的思路和方法。

1.CFD模型

应用于沉淀池设计的计算流体力学（CFD）模型以基本流体力学原理为基础，是一种较为成熟的数值模拟技术。它把沉淀池几何体分成许多小单元，以网格形式描述问题，并对网格内的每个单元建立质量、能量、动量和固体浓度方程，包括一些化学或生物反应，

利用计算机进行数值求解，最终通过数值模拟获得流体在特定条件下的有关信息（如速度分布、能量分布等），兼有理论性和实践性的双重特点[1]。目前CFD软件包较多，包括Phoenics、CFX、Fluent、Start-CD等。其中Fluent的应用最为广泛，占美国市场的60%左右[2]。

沉淀池中的流体流速相对其它处理工艺单元来说较小，但有时雷诺数很高，属于湍流。沉淀池内湍流流主要是由进水和池内流体混合、固体边界的影响和水面的风剪切力引起的。沉淀池数值模拟中使用大量的CFD紊流模型，主要包括零方程模型、单方程模型、双方程模型、雷诺应力模型（RSM）、代数应力模型（ASM）等等[3]。

2.CFD技术在沉淀池中的应用

沉淀池可分为普通沉淀池和斜板（管）沉淀池。按池内水流方向的不同，普通沉淀池可分为平流式、竖流式和辐流式3种;沉淀池按其在水处理流程中的位置，主要分为初沉池和二沉池。

CFD技术在沉淀池中的应用主要是在模拟水流的速度分布以及悬浮物浓度分布的基础上，分析不同形状及尺寸的沉淀池的沉淀效果，分析进出口尺寸、挡板位置等边界条件对流态以及悬浮物浓度分布的影响，进而对沉淀池的设计和运行提出优化方案，以提高沉淀池的处理能力和出流水质。沉淀池中的模型主要是二维或三维的两相模型。近年来，CFD技术在沉淀池中广泛应用。

2.1在平流式沉淀池中的应用

Krebs等对平流式沉淀池的进口几何形状进行了研究。发现进口孔径位置的设计改进与折合进口流速有关。利用数值模型，改进的进口结构可以提高流体进入进口后的动能耗散，改善进口区内的絮凝性能，提高沉淀池内的总固体去除率。

王晓玲等[4]建立了平流式沉淀池三维欧拉两相流模型，并通过与Imam的实验结果进行比较，验证了数值模拟求解的可行性。发现沉淀池内水流的流速并不是均匀分布的，沉淀池内沿宽度方向的顶部水流由中心面分别向两边壁流动，底部水流流向中心面，中心面上速度较小。

2.2在辐流式式沉淀池中的应用

Fan等采用双流体模型对一城市废水处理系统中的辐流式二沉池内两相流场进行了模拟，重点仿真了沉淀池内挡板位置和挡板高度的变化对池内流场和颗粒物浓度分布的影响。

王磊磊等[5]为改善超大型周边进水、周边出水沉淀池的水力性能，利用计算流体力学的方法对工程初步设计方案进行水力性能模拟。结果表明，周进周出式沉淀池采用竖向流的进水方式较优，有利于提高沉淀池纵断面不同深度的流速分布，增大沉淀池内部的环流区域。

2.3在其它沉淀池中的应用

屈强等[6]对回流比为零和75%情况下折流式沉淀池内流态进行了数值模拟，发现均存在严重的短流和较大的死区。将池型改成尺寸相同的平流式沉淀池后重新进行计算，发现改型后的流态较为合理，短流和死区均较小。

刘强等[7]用Fluent对新型气浮-沉淀池运行沉淀工艺时的固液两相流进行数值模拟。结果通过数值模拟计算得到颗粒的运动轨迹，及粒径、密度值与去除率的关系曲线。

展望

CFD技术应用于沉淀池设计和运行中，不仅丰富了沉淀池领域研究的手段，而且能够利用数值模拟的方法，分析沉淀池的运行状况，对于减少物理模拟必要性，节约研究资金和时间，都有着重要的价值;同时还有助于解决某些由于实验技术手段限制，难以进行测试的问题。

今后CFD模型的发展应根据情况适当的增加模型的维度与相数，应适当考虑沉淀池内的生化反应，加强对不同沉降类型模型的研究，更加充分的考虑沉淀池内的影响因素。这样可以真正实现CFD技术在沉淀池的有效应用，精确模拟沉淀过程，为优化沉淀池设计和运行，强化沉淀池的处理效果提供有利的支持。

参考文献

[1]江帆，黄鹏.Fluent进阶教程[M].北京：清华大学出版社，2008.

[2]王福军.计算流体动力学分析――CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

[3]华祖林.湍流模型在环境水力学研究中的应用[J].水科学发展，2001，12（3）.

[4]王晓玲，杨丽丽，张明星，曹月波.平流式沉淀池水流三维CFD模拟[J].天津大学学报，2007，40（8）：921-930.

[5]王磊磊，许光明，陈俊等.超大型周进周出沉淀池优化设计中的水力性能数值模拟[J].河海大学学报（自然科学版），2012，40（2）：168-172.