我国目前废水处理现状及技术分析
我国目前废水处理技术分析
（文章来源：巩义市大成水处理材料有限公司）
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一、水处理和水工业
目前，水资源短缺和水环境污染造成的水危机已经成为我国社会经济发展的重要制约因素，为此，必须采用保护和利用相协调的水资源开采利用模式，通过对污水的净化和水体保护，使水资源不再受到破坏并能实现良性的再生循环。没有水的可持续利用和保护，社会经济的可持续发展就不可能实现。
水工业是从事水的可持续利用和保护，并以满足社会经济可持续发展所需求的水量、水质为生产目标的特殊工业。它是随着水这种特殊产品的商品化和产业化生产而逐渐形成和完善的新兴工业。围绕水的开采、净化、供给、保护和再生等环节而产生的各种企业和部门构成了水工业的主体，水工业涉及众多学科领域，是科技、工程、装备及综合管理技术的集成，具有很强的综合性。
水处理是给水处理和废水处理的简称，它是水工业科学技术的一个重要组成部分。50年代以前，给水处理和废水处理涵义的划分是很清楚的。从天然水源取水，为供生活或工业的使用(特别是生活使用)而进行的处理，称为给水处理；为了安全排放的目的，对于使用过而废弃的水所进行的处理，称为废水处理。但自从水的污染日益严重，水源逐渐紧张以来，给水处理与废水处理的界限也就逐渐模糊起来。现在，废水也可以作为水源，经处理后以供工业用水甚至生活用水。为了废水的再生或再用所进行的处理，就其水质来说是废水处理，就其处理的目的来说则属给水处理。在这种新形势下，笼统地使用水处理或水质控制这样的术语，可能更为方便和贴切。
二、水处理内容
水处理的主要内容可概括为以下三种：（1）去除水中影响使用的杂质以及对污泥的处置，这是水处理的最主要内容；（2）为了满足用水的要求，在水中加入其他物质以改变水的性质，如食用水中加氟以防止龋齿病，循环冷却水中加缓蚀剂及阻垢剂以控制腐蚀及结垢等；（3）改变水的物理性质的处理，如水的冷却和加热等。本章只讨论去除水中杂质的方法。
三、水处理的方法分类
废水中所含污染物的种类是多种多样的，不能预期只用一种方法就可以将所有的污染物都去除干净，因此水处理的方法也多种多样。根据不同的分类原则，通常对废水处理方法可做如下分类。
1. 按废水处理的程度来分类
一般划分为一级处理、二级处理和三级处理( 深度处理、高级处理)。
一级处理主要是预处理，多采用物理方法或简单的化学方法（如初步中和酸碱度）去除废水中的悬浮固体、胶体、悬浮油类等污染物。一级处理的处理程度低，一般达不到规定的排放要求，尚须进行二级处理。
二级处理主要是清楚可分解或氧化的呈胶状或溶解状的有机污染物，多采用较为经济的生物化学处理法。废水经过二级处理之后，一般可达到排放标准，但可能会残存有微生物以及不能降解的有机物和氮、磷等无机盐类，它们数量不多，通常对水体的危害不大。
三级治理又称深度治理，只在有特殊要求时方才采用。它是将二级治理后的废水，再用物理化学技术做进一步的处理，以便去除可溶性的无机物和不能分解的有机物，去除各种病毒、病菌、磷、氮和其它物质，最后达到地面水、工业用水或接近生活用水的水质标准。
表8-1 废水的分级处理
处理级别污染物质处理方法
一级处理悬浮或胶态固体、悬浮油类、酸、
碱
格栅、沉淀、浮上、过滤、
混凝、中和
二级处理可生化降解的有机物生物化学处理
三级处理难生化降解的有机物、溶解态的
无机物、病毒、病菌、磷、氮等
吸附、离子交换、电渗析、
反渗透、超滤、化学处理
法
2. 按水中污染物的化学性质是否改变来分类
水处理方法可分为分离处理、转化处理和稀释处理三大类。
(1) 分离处理：是通过各种力的作用，使污染物从水中分离出来。一般来说，在分离过程中并不改变污染物的化学性质。
(2) 转化处理：是指通过化学的或生物化学的作用，将污染物转化为无害的物质，或转化为可分离的物质，然后再进行分离处理，在这一过程中污染物的化学性质发生了变化。
(3) 稀释处理：则既不把污染物分离出来，也不改变污染物的化学性质，而是通过稀释混合，降低污染物的浓度，从而使其达到无害的目的。
3. 按处理过程中发生的变化分类
可分为物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。物理法是利用物理作用来分离水中的悬浮物，处理过程中只发生物理变化。常用的物理处理方法有：格栅、筛滤、过滤、沉淀和浮上等。化学法是利用化学反应的作用来处理水中的溶解物质或胶体物质。处理过程中发生的是化学变化。常用的化学处理方法有：中和法、化学沉淀法、氧化还原法等。物理化学法是运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。物理化学法处理废水既可以是独立的处理系统，也可以是与其它方法组合在一起使用。其工艺的选择取决于废水的水质、排放或回收利用的水质要求、处理费用等。如为除去悬浮和溶解的污染物而采用的混凝法和吸附法就是比较典型的物理化学处理法。常用的物理化学处理方法有：吸附法、离子交换法以及膜技术(电渗析、反渗透、超滤等)。生物法则是利用微生物的作用去除水中胶体的和溶解的有机物质。常用的生物处理法有：好氧活性污泥法、生物膜法，厌氧消化池法等。本章将按后一种分类原则对各种主要的水处理方法加以介绍
第二节物理处理方法
物理处理方法主要用于分离废水中的悬浮物质，常用的方法有：重力分离法、离心分离法、过滤法以及蒸发结晶法等。该方法最大的优点是简单、易行，并且十分经济。
一、筛滤
筛滤是去除废水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。筛滤的构件包括平行的棒、条、金属网、格网或穿孔板。其中由平行的棒和条构成的称为格栅；由金属丝织物或穿孔板构成的称为筛网。其中格栅去除的是那些可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大的悬浮物；而筛网去除的是用格栅难以去除的呈悬浮状的细小纤维。
根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣或机械清渣两类。当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少工人劳动量。
1．格栅
格栅是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在废水流经的管道上或泵站集水池的进口处，或取水口进口端部，用以截留水中粗大的悬浮物和漂浮物，以免堵塞水泵及沉淀池的排泥管。格栅通常是废水处理流程的第一道设施。
格栅本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条。一般当格栅的水头损失达到10～15cm时就该清洗。
截留在格栅上的污染物，可用手工清除或机械清除。目前许多废水处理厂，为了消除卫生条件恶劣的人工劳动，一般都改用机械自动清除式格栅。人工清除污物的格栅见图8-1。
图8-2所示为履带式机械格栅的一种。格栅链条作回转循环转动，齿耙固定在链条上，并伸入栅隙间。这种格栅设有水下导向滑轮，利用链条的自重自由下滑，齿耙在移动过程中将格栅上截留的悬浮物清除掉。
2．筛网
筛网主要用于截留尺寸在数毫米至数十毫米的细碎悬浮态杂物，尤其适用于分离和回收废水中的纤维类悬浮物和动植物残体碎屑。这类污染物容易堵塞管道、孔洞或缠绕于水泵叶轮。用筛网分离具有简单、高效、运行费用低廉等优点。
筛网过滤装置很多，有振动筛网、水力筛网、转鼓式筛网、转盘式筛网、微滤机等。不论何种形式，其结构既要截留污物，又要便于卸料及清理筛面。
图8-3为一种水力回转筛的结构示意图，它由锥筒回转筛和固定筛组成。回转筛的小头端用不透水的材料制成，内壁装设固定的导水叶片。当进水射向导水叶片时，便推动锥筒旋转，悬浮物被筛网截留，并沿斜面卸到固定筛上进一步脱水；水则穿过筛孔，流入集水槽。
3．筛余物的处置
可将收集的筛余物运至处置区填埋或与城市垃圾一起处理；当有回收利用价值时，可送至粉碎机或破碎机磨碎后再用；对于大型系统，也可采用焚烧的方法彻底处理。
二、沉淀与上浮
沉淀https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/html/Product319.html 与上浮是利用水中悬浮颗粒与水的密度差进行分离的基本方法。当悬浮物的密度大于水时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物；当悬浮物的密度小于水时，则上浮至水面形成浮渣(油)。通过收集沉淀物和浮渣可使水获得净化。沉淀法可以去除水中的砂粒、化学沉淀物、混凝处理所形成的絮体和生物处理的污泥，也可用于沉淀污泥的浓缩。上浮法主要用于分离水中轻质悬浮物，如油、苯等，也可以让悬浮物粘附气泡，使其视密度小于水，再用上浮法除去。
1．沉淀
沉淀是水处理中广泛应用的一种方法，主要用于去除粒径在20～100μm以上的可沉固体颗粒。对胶体粒子（粒径约为1～100nm）和粒径为100～10000nm的细微悬浮物来说，由于布朗运动、水合作用，尤其是微粒间的静电斥力等原因，它们能在水中长期保持悬浮状态，因此不能直接用重力沉降法分离，而必须首先投加混凝剂来破坏它们的稳定性，使其相互聚集为数百微米以至数毫米的絮凝体，才能用沉降、过滤和气浮等常规固液分离法予以去除。
(1)沉淀类型根据水中悬浮颗粒的浓度及絮凝特性(即彼此粘结、团聚的能力)，通常分为下述四种沉淀类型。
第一类是自由(或分离)沉淀：沉淀过程中，颗粒呈离散状态，彼此互不聚合、粘合或干扰，而是单独地进行沉降。因而，颗粒的物理性质(大小、形状、比重等)在此过程中均不发生任何变化。在废水中悬浮物的浓度不太高、颗粒多为无机物时常发生自由沉淀，如在沉砂池中，砂粒的沉降便是典型的自由沉淀。
第二类是絮凝或混凝沉淀：此种类型废水中的悬浮物浓度虽不很高，但沉淀过程中悬浮物的颗粒却具有附聚、凝聚的性能，造成了颗粒的相互粘合，结成较大的絮凝体或混凝体，导致悬浮物颗粒及其沉降速度随着沉降深度的增加而增加。例如，经絮凝的泥土在水中的沉淀，为了提高沉淀效率，常向废水中投加絮凝剂或
混凝剂，使水中的胶体悬浮物颗粒失去稳定性后，相互碰撞和附聚，搭接成为较大的颗粒或絮状物，从而使悬浮物更容易从水中沉淀分离出来。
混凝沉淀(有时也称混凝澄清)是水处理中的常规方法，多用于给水处理，但目前在废水处理中也得到了广泛应用。它既可以自成独立的处理系统，又可以与其它单元过程组合，作为预处理、中间处理和最终处理过程。由于需要投加化学药剂而产生絮凝作用，故此种沉淀属于化学处理的范畴。
第三类是拥挤沉淀https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/html/Product312.html 或浅层沉淀：当废水中悬浮物的浓度增加到一定程度时，由于悬浮物浓度较高而发生颗粒间的相互干扰，造成沉降速度减小，甚至互相拥挤在一起，使悬浮物颗粒形成绒体(毯状)状的大块面积的沉降，并在下沉的固体层与上部的清液层之间有明显的交界面。例如，高浊度水、活性污泥等。
第四类是压缩沉淀：当悬浮液中的悬浮固体浓度很高时，颗粒互相接触，互相支撑，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出，颗粒相对位置不断靠近，颗粒群体被压缩。压缩沉淀发生在沉淀池的底部，进行得很缓慢。
对于不同的工业废水，在不同的处理阶段中，上述四种沉淀现象都有发生。
(2)沉淀设备大部分工业废水含有的无机或有机悬浮物，可通过沉淀池实现沉淀。对沉淀池的要求是能最大限度地除去废水中的悬浮物，以减轻其它净化设备的负担。沉淀池的工作原理是让废水在池中缓慢地流动，使悬浮物在重力作用下沉降。根据其功能和结构的不同，可以建造出不同类型的沉淀池。
根据废水在池中的流动方向，可将沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式和旋流式四种基本型式，它们各具特点，可适用于不同的场合。如平流式池，构造简单，沉淀效果较好，但占地面积较大，排泥存在的问题较多，目前大、中、小型废水处理厂均有采用；竖流式池，占地面积小，排泥较方便，且便于管理，然而池深过大，施工困难，使池的直径受到了限制，因此一般仅适用于中小型废水处理厂使用；辐流式池，最适宜于大型水处理厂采用，有定型的排泥机械，运行效果较好，但要求较高的施工质量和管理水平。
一般，废水在沉淀池中的停留时间为1~3小时，悬浮物的去除率约为50~70%。
图8-4为设有链带式刮泥机械的平流式沉淀池。水通过进水槽和孔口流入池内，在池子澄清区的半高处均匀地分布在整个宽度上。水在澄清区内缓缓流动，
水中悬浮物逐渐沉向池底。沉淀池末端设有溢流堰和出水槽，澄清水溢过堰口，
通过出水槽排出池外。如水中https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/html/Product299.html
有浮渣，堰口前需设挡板及浮渣收集设备。在沉淀池前端设有污泥斗，池底污泥
在刮泥机的缓慢推动下刮入污泥斗内。污泥斗内设有排泥管，开启排泥阀时，泥
渣便由排泥管排出池外。
图8-5为圆形竖流式沉淀池。水由中心管的下口进入池中，由于反射板的拦阻而流向四周分布于整个水平断面上，缓缓向上流动。当沉降速度超过水的上升
流速时，颗粒就向下沉降到污泥斗，澄清后的水由池四周的堰口溢出池外。竖流
式沉淀池也可做成方形，相邻池子可合用池壁以使布置紧凑。
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图8-6为辐流式沉淀池的结构示意图。原水经进水管进入中心筒后，通过筒壁上的孔口和外围的环形穿孔挡板，沿径向呈辐射状流向沉淀池周边，由于过水断面的不断增大，因此，流速逐渐变小，颗粒沉降下来，澄清水经溢流堰或淹没孔口汇入集水槽排出。沉于池底的泥渣，由安装于衍架底部的刮板刮入泥斗，再借静压或污泥泵排出。
斜板(斜管)沉淀池：为了提高沉淀
池处理能力，缩小体积和占地面积，设
计了斜板(斜管)沉淀池，如图8-7所示。
它是将一组平行板或平行管，相互平行
地重迭在一起，以一定的角度安装在平
流沉淀池中，水流从平行板或平行管的
一端流到另一端，致使每两块板间或每
一根方管，都相当于一个很浅的小沉淀
池。其优点是：利用了层流原理，水流
在板间或管内流动具有较大的湿润周
边，较小的水力半径，所以雷诺数较低，对沉淀极为有利。此外，斜板或斜管大大地增加了沉淀面积，提高了沉淀效率，缩短了颗粒的沉降距离，减少了沉淀时间。研究表明，斜板沉淀池能使处理能力提高3~7倍，甚至在10倍以上。因此，斜板沉淀池是一种很有发展前途的高效能的沉淀设备。
废水经过沉淀池处理以后得到了一定程度的净化，但同时却产生了污泥或沉渣，因此，从控制污染的需要出发，尚须对这些污泥或沉渣进行妥善的处理或处置。
2.上浮与气浮法
在石油开采、炼制及石油化工，炼焦、煤炭气化和其副产品的回收，食品及其它工业中都排放含油和低密度固体的废水。在这种废水治理中，常利用密度差以上浮或气浮法分离废水中低密度的固体或油类污染物。此法，可以去除废水中60μm以上的油粒，以及大部分固体颗粒污染物。
（1）基本原理
废水中的油类污染物质，除重质焦油的比重大于1.1外，其余的油类物质的比重均小于1，并以四种状态存在于水中。直径大于60μm的分散性颗粒，是易从废水中分离出来的可浮油，漂浮在水面而被除去，石油类废水中这种状态的油含量约占60~80%；细分散的油和乳化油，粒径约在l0~60μm之间，不易上浮，且难以从废水中除去，通常采用强制气浮的办法除去；溶解油，一
般油品的溶解度都很小，约为5~15mg/L，难于用物理法分离出来。
气浮法就是在废水中通入细小而均匀的气泡使难沉降的固体颗粒或细小的
油粒等乳状物粘附上许多气泡，成为一种絮凝体，借气泡上浮之力带到水面上来，形成浮渣或浮油而被除去。气浮法可以从废水中分离出脂肪、油类、纤维和其它低密度的固体污染物，可用于浓缩活性污泥处理法排出的污泥以及化学混凝处理过程中产生的絮状化学污泥等。
气浮法按气泡产生的不同方式，分为鼓气气浮、加压气浮和电解气浮。产生气泡的方法一般分两种：一是溶气法，将气体压入盛有废水的溶气罐中，在水－气充分接触下，使气在水中溶解并达到饱和，故又称加压溶气气浮。此种气泡的直径一般小于80μm；二是散气法，主要采用多孔的扩散板曝气和叶轮搅拌产生气泡，因此气泡直径较大，约在1000μm左右。试验表明，气泡的直径越小，能除去的污染物颗粒就越细，净化效率也越高。故目前工业废水处理中，多采用溶气法。
(2)设备
对于含油类物质的工业废水，常先采用隔油池去除可浮油，再采用气浮法除去乳化油，然后根据需要再采取其它处理方法，使其进一步净化。
隔油池：隔油池的型式较多，主要有平流式隔油池(API)、平行板式隔油池(PPI)、波纹斜板隔油池(CPI)等。
图8-8所示为平流式隔油池(API)，其构造与平流式沉淀池相仿，在澄清区中油类上浮与水分离，同时其它固体杂质沉淀。截留下来的油类产品，由可以自由转动的集油管定期排除。这种隔油池占地面积较大，水流停滞时间较长(1.5~2.0小时)，水平流速大约为2~5mm/s。由于操作与维护容易，使用比较广泛，但除油的效率较低。
若在平流式隔油池内安装许多倾斜的平行板，便成了平行板式隔油池(PPI)。斜板的间距为100mm。这种隔油池的特点是油水分离迅速，占地面积小(只为API的1/2)。但结构复杂，维护和清理都比较困难。倾斜板式隔油池的结构示于图8-9中。
若将PPI隔油池内的平行板改换成波纹斜板，就变成了波纹板隔油池(CPI)。其内板的间距为20~40mm，倾角为45°。水流沿板面向下，油滴沿板的下表面向上流动，汇集于https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/product/jingshui02.htm 集油区内用集油管排出，处理后的水从溢流堰排出。这种隔油池的分离效率更高，池内水的停留时间约为3Omin，占地面积只有PPI式的2/3。
气浮池：根据水流方向的不同，分为平流式和竖流式两种气浮池。通常，废水在分离室的停留时间不少于60min。平流式气浮池的长宽比应大于3，水平流
速约为4~10mm/s，工作区水深1.5~2.5m。竖流式气浮池为圆形或方形池，废水
从下部进入，向上流动，油渣聚集于水面，借助上部的刮渣机将油渣收集到池外。
竖流式气浮池的高度一般为4~5m，长、宽或直径在9~l0m以内，与竖式沉淀池
类似。
加压气浮工艺流程，按加压情况分为部分废水加压、全部废水加压和部分回流水加压三种。加压气浮装置由加压水泵、空气压缩机、溶气罐、溶气释放器和
气浮池等组成。
部分回流加压气浮是将处理后的部分废水加压溶气，回流量一般为20~50%。
通常认为这种流程治理的效果较好，不会打碎絮凝体，出水的水质稳定，加压泵
及溶气罐的容量及能耗等都较小，但气浮池的体积则相应增大。目前国内较多采
用这种部分回流加压气浮工艺流程，其流程示于图8-10。
三、过滤
1. 过滤的类型
过滤是去除悬浮物，待别是去除浓度比较低的悬浊液小微小颗粒的一种有效力法。过滤时，含悬浮物的水流过具有一定孔隙率的过滤介质，水中的悬浮物被
截留在介质表面或内部而除去。根据所采用的过滤介质不同，可将过滤分为下列
几类。
(1)格筛过滤过滤介质为栅条或滤网，用以去除粗大的悬浮物，如杂草、
破布、纤维、纸浆等，其典型设备有格栅、筛网和微滤机。
(2)微孔过滤采用成型滤材，如滤布、滤片、烧结滤管、蜂房滤芯等，也
可在过滤介质上预先涂上一层助滤别(如硅藻土)形成孔隙细小的滤饼，用以去除
粒径细微的颗粒。其定型的商品设备很多。
(3)膜过滤采用特别的半透膜作过滤介质在一定的推动力(如压力、电场力
等)下进行过滤，由于滤膜孔隙极小且具选择性，可以除去水中细菌、病毒、有
机物和溶解性溶质。其主要设备有反渗透、超过滤和电渗析等。
(4)深层过滤采用颗粒状滤料，如石英砂、无烟煤等。由于滤料颗粒之间
存在孔隙，原水穿过一定深度的滤层，水中的悬浮物即被截留。为区别于上述三
类表面或浅层过滤过程，将这类过滤称之为深层过滤，简称过滤。在给水处理户，
常用过滤处理沉淀或https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/product/lvliao05.htm 澄清
池出水，使滤后出水浑浊度满足用水要求。在废水处理中，过滤常作为吸附、离
子交换、膜分离法等的预处理手段，也作为生化处理后的深度处理，使滤后水达
到回用的要求。
2. 过滤的原理
快滤池分离悬浮颗粒涉及多种因素和过程，一般分为三类，即迁移机理、附着机理和脱落机理。
(1)迁移机理
悬浮颗粒脱离流线而与滤料接触的过程，就是迁移过程。引起颗粒迁移的原因主要有如下几种。
1)筛滤颗粒比滤层孔隙大的被机械筛分，截留于过滤表面上，然后这些被截
留的颗粒形成孔隙更小的滤饼层，使过滤水头增加，甚至发生堵塞。这种表面筛PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,
滤没能发挥整个滤层的作https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/product/lvliao06.htm 用。在普通快滤池中，悬浮颗粒一般都比滤层孔隙小，因而筛滤对总去除率贡献不大。当悬浮颗粒浓度过高时，很多颗粒有可能同时到达二个孔隙，互相拱接而被机械截留。
2)拦截小颗粒随流线流动在流线上与滤料表面接触。其去除概率与颗粒直径的平方成正比，与滤料粒径的立方成反比。
3)惯性当流线绕过滤料表面时，具有较大动量和密度的颗粒因惯性冲击而脱离流线碰撞到滤料表面上。
4)沉淀如果悬浮物的粒径和密度较大，将存在一个沿重力方向的相对沉淀速度。在力作用下，颗粒偏离流线沉淀到滤料表面上。沉淀效率取决于颗粒沉速和过滤水速的相对大小和方向。
5)布朗运动对于微小悬浮颗粒，由于布朗运动而扩散到滤料表面。
6)水力作用由于滤层中的孔隙和悬浮颗粒的形状是极不规则的，在不均匀的剪切流场中，颗粒受到不平衡力的作用不断地转动而偏离流线。
实际过滤中，悬浮颗粒的迁移将受到上述各种机理的作用，它们的相对重要性取决于水流状况、滤层孔隙形状及颗粒本身的性质(粒度、形状、密度等)。
(2)附着机理
1)接触凝聚在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮凝体时，立即进行过滤。此时水中脱稳的胶体很容易与滤料表面凝聚，"即发生接触凝聚作用。快滤池操作通常投加凝聚剂，因此接触凝聚是主要附着机理。
2)静电引力由于颗粒表面上的电荷和由此形成的双电层产生静电引力和斥力。当悬浮颗粒和滤料颗粒带异号电荷则相吸，反之，则相斥。
3)吸附悬浮颗粒细小，具有很强的吸附趋势，吸附作用也可能通过絮凝剂的架桥作用实现。絮凝物的一端附着在滤料表面，而另一端附着在悬浮颗粒上。某些聚合电解质能降低双电层的排斥力或者在两表面活性点间起键的作用而改
善附着性能。
4)分子引力原子、分子间的引力在颗粒附着时起重要作用。万有引力可以迭加，其作用范围有限(通常小于50μm)，与两分子的间距的6次方成反比。
(3)脱落机理
普通快滤池通常用水进行反冲洗，有时先用或同时用压缩空气进行辅助表面冲洗。在反冲洗时，滤层膨胀一定高度，滤科处于流化状态。截留和附着于滤料上的悬浮物受到高速反洗水的冲刷而脱落;滤料颗粒在水流中旋转，碰撞和摩擦，也使悬浮物脱落。反冲洗效果主要取决于冲洗强度和时间。当采用同向流冲洗时，还与冲洗流速的变动有关。
3. 过滤装置
通常，过滤装置(filter)包括快滤池和慢滤池，两者的过滤机理是不同的。
慢滤池(slow filter)也称表层过滤，主要利用顶部的滤膜截留悬浮固体，同时发挥微生物对水质的净化作用。这种滤池生产水量少、滤速慢(<10m/d)、占地大；特别是在污水处理过程中．需要从污水中去除并积存在滤床中的污泥量十分庞大；而且污泥粘而易碎，很快就会在滤料表面出现泥封；而当加大过滤水头
时，则容易发生污染物穿透现象。目前慢滤池方式在水处理，特别是污水处理中应用较少。
快滤池(rapid filter)也称深层过滤池，滤速较快(>100m/d)，其构造如图8-11所示。
图8-11 快滤池构造
在过滤过程中，悬浮颗粒能吸附在滤料表面，即“接触絮凝”起了主要作用，而其它作用如截留和沉降处于次要地位。由于滤料表面通常带负电，要使也带负电的悬浮颗粒附着在滤料表面，必须对滤前水进行预处理，通常是化学混凝处理(如果去除对象是生物污泥絮体，则不需化学混凝)，以改变悬浮颗粒所带电荷。因此，快滤池可以定义为：利用滤层中粒状材料所提供的表面积截留水中已经过混凝处理的悬浮固体的设备。
滤料https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/product/lvliao06.htm 的最基本功能是提供粘着水中悬浮固体所需要的面积，至于悬浮团体的可粘着性可以由絮凝过程来实现。因此，在某种意义上，滤料本身的性质有时并不重要，一般除了长期使用的天然石英砂以外，还有加工成合乎规格的颗较材料，如无烟煤、大理石、白云石、花岗石、石榴石、磁铁矿
https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/product/lvliao08.html 和钛铁矿等；一些无机材料经烧结、破碎后也可以做滤料，如陶粒滤料和陶瓷油料；同样，也可以用人工合成的粒状材料，如纤维球、塑料珠等。在选择滤料时应满足：足够的机械强度；足够的化学稳定性；合适的颗粒粒径级配和空隙率；较低的成本。当处理废水时，由于废水水质复杂，悬浮物浓度高、粘度大，油料要求粒径更大些，机械强度更高些，更耐腐蚀.
单一油料新装入滤池时，沿滤层高度的级配是均匀的，滤料颗粒所形成的空隙率分布也是均匀的，即沿着滤层高度的每一点都具有容纳同样多的悬浮固体的能力。但是，当滤池进行反冲洗后．由于水力分级的作用，原来的均匀滤层就变
成了分级滤料滤层，即滤料按从小到大的顺序排列。这样，在过滤时就出现了两个缺点：上部滤料空隙小，因此能容纳的悬浮固体就比下部滤层少，整个滤层的容纳能力不均匀；水流通过上部滤层的阻力比下部大，在截留悬浮固体后变得更严重，从而影响了整个滤层的发挥。理想的滤层应该是，沿着过滤的水流方向，滤层中滤料的粒径从大到小排列，同时空隙率也从大到小排列。此时，进入滤池的水先接触到的那部分滤层能够比后接触到的那部分滤层多容纳悬浮固体，而且这部分的空隙率本来较大，容纳了更多的悬浮固体后仍然保留了一定的空隙大小，允许水中的悬浮颗粒进入滤层内部，从而当过滤水头损失达到最大允许值的时候，整个滤层截留的能力都得到了充分的发挥。为了这个目的，人们对普通的滤池作了改进：改变过滤的水流方向，如上升流、双向流、辐向流等；选用适当的粒度和密度的滤料配合，如粗粒深层过滤、均匀滤料过滤和多层过滤等。
滤池本身包括滤料层、承托层、配水系统、集水渠和洗砂排水槽五个部分。快滤池管廊内有原水进水、清水出水、冲洗排水等主要管道和与其相配的控制闸阀。
快滤池的运行过程主要是过滤和冲洗两个过程的交替循环。过滤是生产清水过程，待过滤进水经来水干管和洗砂排水槽流入滤池，经滤料层过滤截留水中悬浮物质，清水则经配水系统收集，由清水干管流出滤池。在过滤中，由于滤层不断截污，滤层孔隙逐渐减小，水流阻力不断增大，当滤层的水头损失达到最大允许值时，或当过滤出水水质接近超标时，则应停止滤池运行，进行反冲洗。一般滤池一个工作周期应大于8～12h。
滤池反冲洗时，水流逆向通过滤科层，使随层膨胀、悬浮，借水流剪切力和颗粒碰撞摩擦力清洗滤料层并将滤层内污物排出。反冲洗水一般由冲洗水箱或冲洗水泵供给，经滤池配水系统进入滤池底部反冲洗；冲洗废水由洗砂排水槽、废水渠和排污管排出。
4. 滤料的选择
滤料https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/product/lvliao06.htm 的种类、性质、形状和级配等是决定油层截留杂质能力的重要因素。油料的选择应满足以下要求。
①滤料必须具有足够的机械强度，以免在反冲洗过程中很快地磨损和破碎。一般磨损率应小于4％，破碎率应小于1％，磨损破碎率之和应小于5％。
②滤料化学稳定性要好，不少国家对滤料盐酸可溶率上限值有所规定，如日本规定不大于3．5％，美国规定不大于测，法国规定不大于2％，并且对不同滤料，其值有所不同。
?滤料应不含有对人体健康有害及有毒物质，不含对生产有害、影响生产的物质。
④滤料的选择应尽量采用吸附能力强、截污能力大、产水量高、过滤出水水质好的滤料，以利于提高水处理厂的技术经济效益。
此外，滤料宜价廉、货源充足和就地取材。
具有足够的机械强度、化学稳定性好和对人体无害的分散颗粒材料均可作为水处理滤科，如石英砂、无烟煤粒
https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/product/lvliao05.htm 、矿石粒以及人工生产的陶粒滤科、瓷料、纤维球、塑料颗粒、聚苯乙烯泡沫珠等，目前应用最为广泛的是石英砂和无烟煤。
第三节化学处理方法
废水的化学处理是利用化学反应的原理及方法来分离回收废水中的污染物，或是改变它们的性质，使其无害化的一种处理方法。化学法处理的对象主要是废水中可溶解的无机物和难以生物降解的有机物或胶体物质。
本章主要介绍化学处理法中常用的化学混凝法、中和法、化学沉淀法、氧化还原法和电化学法。
一、混凝
（一）化学混凝法
化学混凝法简称混凝法，在废水处理中可以用于预处理、中间处理和深度处理的各个阶段。它除了除浊、除色之外，对高分子化合物、动植物纤维物质、部分有机物质、油类物质、微生物、某些表面活性物质、农药，汞、镉、铅等重金屑都有一定的清除作用．所以它在废水处理中的应用十分广泛。
混凝法的优点是：设备费用低、处理效果好，操作管理简单。缺点是要不断向废水中投加温暖刑，运行费用较高。
1. 混凝法的基本原理
废水中的微小悬浮物和胶体粒子很难用沉淀方法除去，它们在水中能够长期保持分散的悬浮状态而不自然沉降，具有一定的稳定性。混凝法就是向水中加入混凝剂来破坏这些细小粒子的稳定性．首先使其互相接触而聚集在一起，然后形成絮状物并下沉分离的处理方法。前者称为凝聚，后者称为絮凝
https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/product/jingshui01.htm ，一般将这二个过程通称为混凝。具体地说，凝聚是指使胶体脱稳并聚集为微小絮粒的过程，而絮凝则是使微絮粒通过吸附、卷带和架桥而形成更大的聚体的过程。
影响混凝效果的因素
(1)废水的pH值水的pH值能影响颗粒表面的电荷和絮体的沉淀过程，它是一个很重要的参数。经验表明，对某一种废水，每一种混凝剂都有一个合适的pH值范围，在此范围内，经混合凝聚后废水的残余浊度最小。所以pH值对混凝的影响视混凝剂品种而异。例如，以硫酸铝
https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/showproduct.asp?id=34 为混凝剂时，当pH在5.7~7.8范围内时，形成带正电荷的离子和胶体，如Al(OH)2+、Al(OH)+和Al(OH)
3等，有较好的混凝效果。若pH值>8.2时，则会使Al(OH)3胶体溶解，产生负离子，Al(OH)3++OH-＝AlO2-+2H2O，对含有负电荷胶体的废水则不起凝聚作用，影响处理效果。而用三价铁盐时，pH值在6.0~8.4之间都有较好的处理效果。
(2)水温水温对混凝效果有明显的影响，无机盐类混凝剂的水解是吸热反应，水温低不利于水解进行，特别是硫酸铝，当水温低于5℃时，水解速度极慢。同时水温低，粘度大，也不利于脱稳胶粒的相互絮凝，影响处理效果。这时可投加高分子助凝剂以改善处理效果，或用气浮法代替沉淀法作为后续处理过程。
(3)废水中杂质成分、性质、浓度例如天然水中含粘土类杂质为主，需投加混凝剂量较小，而废水中含大量的有机物时，需加入较多的混凝剂才有混凝效果。废水中杂质的影响较为复杂，实际应用时，还应以实验结果为依据来选择混凝剂和确定投加量。
(4)搅拌搅拌对混合、反应、凝聚几个阶段都有影响，因此，搅拌—定要适度。一般在混凝剂混合阶段，要求快速、剧烈的搅拌，以使混凝剂迅速、均匀地扩散到全部水中，创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借助颗粒的布朗运动和湍动的水流凝聚，此阶段不要求形成大的絮凝体。在混凝反应阶段，要求
形成大而具有良好沉淀性能的絮凝体，此时过于激烈的搅拌反而会打碎已凝聚的絮状沉淀物，不利于混凝沉淀，所以此阶段搅拌的强度和水流速度应随絮凝体的结大而降低。
2. 混凝剂
(1) 混凝剂的分类
混凝剂https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/showproduct.asp?id=37可分为无机混凝剂、有机混凝剂和高分子混凝剂三类。国内多采用铝、铁盐类无机混凝剂。有机和高分子混凝剂近年来也有很大发展，作用远比无机混凝剂优越，特别是高分子混凝剂由于具有以下优点而日益受到重视。
①生成的絮凝物大、易沉降分离；
②生成的絮凝物强度大、不易被破坏；
?生成的污泥量少，污泥的沉降、脱水性能良好；
…用量小(为无机凝聚剂的1/30～1/200)；
…不易受pH、温度、共同存在的其它盐类的影响；
?和无机混凝剂并用,可取得更好的效果。
(2) 混凝剂的选择及应用条件
混凝剂的选择及使用量要根据废水的具体性质而定，总的原则是所用的混凝剂必须价廉、易得，使用量少，效率高。生成的混凝物易沉降分离。使用无机混凝剂时要注意其适用的pH值范围，一般在投加无机盐混凝剂后再添加pH值调节剂。对高分子混凝剂，为了充分发挥其在水中的化学架桥作用，应选用能在水中均匀分散；溶解，具有吸附活性基因(非离子型、阳离子型和阴离子型三类)的高分子化合物、水溶性高分子化合物。为了使其在水中处于较大的分散状态．一般先用纯水或软水溶解配成一定浓度的溶液，然后再加到待处理废水中去。因为这些高分子化合物往往会受到水质(如含有钙、铁盐和氧化剂的废水)的影响。使分子的扩散和离子基的离解受到抑制，处理效果下降。
铝盐、铁盐和聚丙烯酰胺是常用的几种混凝剂。
3. 助凝剂
有时当单用混凝剂https://www.wendangku.net/doc/0516398541.html,/showproduct.asp?id=51不能取得较好的效果时，可以投加某种称为助凝剂的辅助药剂来调节、改善混凝条件，提高处理效果。助凝剂主要起以下几个作用：①通过投加酸性或碱性物质来调整pH值；②投加活化硅胶、骨胶、PAM等改善絮凝体结构．利用高分子助凝剂的吸附架桥作用以增强絮凝体的密实性和沉降性能。?投加氯、臭氧
时，可将Fe2+氧化为Fe3+，当废水中有机物过高时，也等氧化剂，在采用FeSO
4
可使其氧化分解，破坏其干扰或使胶体脱稳，以提高混凝效果。
常用的助凝剂有PAM、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠、氯气、氧化钙等。二、氧化还原
通过化学药剂与废水中的污染物进行氧化还原反应，从而将废水中的有毒有害污染物转化为无毒或者低毒物质的方法称为氧化还原法。
在氧化还原反应中，参加化学反应的原子或离子有电子得失，因而引起化合价的升高或降低。失去电子的过程叫氧化，得到电子的过程叫还原。
根据有毒有害物质在氧化还原反应中被氧化或还原的不同，废水中的氧化还原法又可分为药剂氧化法和药剂还原法两大类。在废水处理中常采用的氧化剂
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有：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氮酸钠、三氯化铁等。常用的 还原剂有：硫酸亚铁、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫等。 药剂氧化法中常用的方法有臭氧氧化法、氯氧化法、高锰酸钾氧化法等。 臭氧的氧化性在天然元素中仅次于氟，可分解一般氧化剂难于破坏的有机 物，并且不产生二次污染。因此广泛地用于消毒、除臭、脱色以及除酚、氰、铁、 锰等。臭氧氧化处理系统中的主要设备是臭氧接触反应器。 在氯氧化法中的氯系氧化剂包括氯气、氯的含氧酸及其钠盐、钙盐和二氧化 氯。 除了用于消毒外， 氯氧化法还可用于氧化废水中的某些有机物和还原性物质， 如氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类，以及用于废水的脱色、除臭等。例如氧 化氰化物。在 pH 值大于 8.5 的碱性条件下用氯气进行氧化，可将氰化物氧化成 无毒物质。化学反应式如下：
高锰酸钾氧化法主要用于去除废水中的酚、二氧化硫、H2S 等。在饮用水的 处理中，这种方法主要用来杀灭藻类、除臭、除味、除铁、除锰等。该法的优点 是处理后的水没有异味，氧化剂容易投配。主要缺点是处理成本高。 药剂还原法主要用于处理含铬、含汞废水。 通过还原可将六价铬转化为三价铬，大大减小了铬的毒性。还原过程是，在 酸性条件下，向含铬废水中投加亚硫酸氢钠，将六价铬还原为三价铬。随后投加 石灰或氢氧化钠，生成氢氧化铬沉淀。将沉淀物从废水中分离出来，达到处理的 目的。化学反应如下：
实际中常用金属还原剂来处理含汞废水，废水中的汞离子被还原为金属汞而 析出,金属本身被氧化为离子而进入水中。可用于还原汞的金属有铁粉、锌粉、 铜粉和铝粉等。以铁粉为例，发生如下化学反应： 三、化学中和 1. 废水的中和处理 中和法就是使废水进行酸碱的中和反应， 调节废水的酸碱度(pH 值)， 使其呈 中性或接近中性或适宜于下步处理的 pH 值范围。如，以生物处理而言，需将处 理系统中废水的 pH 值维持在 6.5～8.5 之间，以便确保最佳的生物活力。 酸碱废水的来源很广，化工厂、化学纤维厂、金属酸洗与电镀厂等及制酸或 用酸过程中，都排出大量的酸性废水。有的含无机酸如硫酸、盐酸等；有的含有 机酸如醋酸等； 也有的是几种酸并存的情况。 酸具有强腐蚀性， 碱危害程度较小， 但在排至水体或进入其它处理设施前，均须对酸碱废液先进行必要的回收， 再对 低浓度的酸碱废水进行适当地中和处理。通常废水中除含有酸或碱以外， 往往还 含有悬浮物、金属盐类、有机物等杂质，影响了酸、碱废水的回收与处理。 2. 处理方法与设备 通常采用的废水中和方法有均衡法和 pH 值直接控制法。
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（1）均衡法 以酸性废水和碱性废水混合中和为目的，即在均衡池中将酸 性和碱性废水相混合。由于工业废水的水量和水质一般是不均衡的， 往往随生产 的变化而变化。为了进行水量的调节和水质的均和， 减小高峰流量和高浓度废水 的影响，需设置足够容积的均衡池作为预处理的一种设施或中和设备。 若废水中 和后达不到规定的 pH 值时，还需稍加废酸或废碱进行适当的调节。 （2）pH 值直接控制法 常用的方法有酸碱废水相互中和、投药中和和过滤 中和法等。 酸性废水的中和：对于酸性废水，常用药剂法和过滤法进行中和。 投药中和法所采用的药剂有石灰、废碱、石灰石和电石渣等，但最常用的是 将石灰制成乳液湿投，石灰石粉碎成细粒后干投。处理流程中包括废水调节池、 石灰乳配制槽或石灰石粉碎机、投药装置、混合反应池、沉淀池以及污泥干化床 等。在混合反应池中，应进行必要的搅拌，防止石灰渣的沉淀。同时，废水在其 中的停留时间一般不大于 5min。沉淀池中的废水，可停留 1～2h，产生的沉渣容 积约为废水量的 10～15%，沉渣含水率为 90～95%，故应在干化床上脱水干化。 投药中和法，因其劳动条件较差、处理成本高、污泥较多、脱水麻烦等原因，故 只在酸性废水中含有重金属盐类、有机物或有廉价的中和剂时方才采用。 过滤中和法常以粒状的石灰石、 大理石、 白云石或电石渣等作为中和的滤料， 酸性废水通过滤料进行中和过滤。中和硫酸废水时，宜采用白云石滤料。主要设 备有： 普通中和滤池， 有升流式和降流式两种， 滤层厚 1.0～1.5m， 滤料粒径 3～ 8cm;等速升流式膨胀中和滤池，石灰石滤料及废水分别从池的顶部和底部进入， 滤料粒径为 0.5～3mm；高滤速(60～70m/h)或高速变速升流膨胀中和滤池，滤料 粒径 0.5～6mm，可以做到大颗粒不结垢，小颗粒不流失，加之废水升流式流动 与产生二氧化碳气体的作用，使滤料膨胀，并互相碰撞及磨擦表面的不断更新， 对酸性废水处理的效果很好；滚筒式中和器， 石灰石滤料置于旋转滚筒中与酸性 废水进行中和。 碱性废水的中和：碱性废水常用废酸或酸性废水中和或与烟道气中和。 投酸中和法是采用废强酸或酸性废水进行中和处理，所用设备和中和程序与 酸性废水中和法相同。 烟道气中和法是利用烟道气中的二氧化碳与二氧化硫溶于水中形成的酸中 和碱性废水。 方法是将烟道气通入碱性废水， 或利用碱性废水作为除尘的喷淋水， 两者均可得到良好的处理效果。 但处理后废水中的悬浮物含量大为增加， 硫化物、 耗氧量和色度也都有所增加，还需对废水进行补充处理。 第四节 物理化学处理方法 一、离子交换 离子交换法是水质软化和去除水中盐的主要方法。在废水处理中用来去除金 属离子和一些非金属离子。例如，可去除废水中的钙、镁、钾、钠离子以及氯离 子、硫酸根离子等。这种方法的实质是利用不可溶解的离子化合物(称为离子交 换树脂)上的可交换离子或基团与水中其它同性离子进行离子交换反应，类似化 学中的置换反应。 这种离子交换过程是可逆的。 当离子交换树脂工作一段时间后， 树脂被废水中的离子所饱和， 不能继续交换时， 可利用树脂交换过程可逆的性质， 对树脂进行再生以恢复交换的能力。
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离子交换树脂是采用高分子聚合物制成的，外观呈不透明或半透明的多孔状 小球颗粒。其颜色有乳白、淡黄或棕褐色，树脂粒径一般为 0.3～1.2 毫米。离 子交换树脂含有大量可以离解的活性基团， 在水中这些活性基团离解后可与水中 的其它离子进行等当量的交换。 离子交换树脂根据活性基团的性质可分为阳离子 交换树脂和阴离子交换树脂两大类。 阳离子交换树脂的活性基团一般是酸性的，用于交换废水中的阳离子，如果 + + 以 R 来表示离子交换树脂的母体，H 表示树脂上可置换的离子，M 表示废水中的 阳离子，阳离子的交换过程可表示为： 阴离子交换树脂的活性基团是碱性的，用于阴离子交换，这类树脂的母体若 用 R 来表示，OH 表示树脂上可置换的离子，如废水中的阴离子为 N ，其交换过 程可表示为： 当离子交换树脂达到饱和时，可向树脂中通入某种电解质，将被吸附的离子 交换下来，使树脂得到再生。 一般用强酸性(或电解质)溶液对阳离子交换树脂进 行再生，用强碱溶液对阴离子交换树脂进行再生。例如，用 HCl 和 NaOH 分别对 阳阴树脂进行再生，其过程可表示为： 阳离子树脂再生 RM+HCl → RH+MCl 阴离子树脂再生 RN+NaOH → R(OH)+NaN 在再生过程中，被树脂吸附的废水中的离子转移到再生液中，因此用离子交 换法时，还必须考虑再生液的处置。 离子交换法的主要设备是离子交换柱，它是用耐腐蚀的金属材料制造的密闭 容器，离子交换柱中放有离子交换树脂。 目前离子交换法广泛地用于去除废水中的有害离子。如水质软化中就用钠型 阳离子交换柱来去除水中的钙、镁离子。 当要求既去除废水中的阳离子又去除废 水中的阴离子时，则要用阳离子交换柱和阴离子交换柱串联工艺。 二、吸附 固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能，当某些物质碰撞 固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上，这就是吸附。这里 的固体称吸附剂。被固体吸附的物质称吸附质。 吸附的结果是吸附质在吸附剂上 浓集，吸附剂的表面能降低。 利用吸附作用进行物质分离已有漫长的历史。在水处理领域，吸附法主要用 以脱除水中的微量污染物，应用范围包括脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解 性有机物、放射性元素等。在处理流程中。吸附法可作为离子交换、膜分离等方 法的预处理，以去除有机物、胶体物及余氯等；也可以作为二级处理后的深度处 理手段，以保证回用水的质量。 利用吸附法进行水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料、 吸附剂可重复使用等优点， 但对进水预处理要求较高， 运转费用较高， 系统庞大， 操作较麻烦。 （一）、吸附机理及分类
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溶质从水中移向固体颗粒表面，发生吸附，是水、溶质和固体颗粒三者相互 作用的结果。 引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的 高度亲合力。 溶质的溶解程度是确定第一种原因的重要因素。 溶质的溶解度越大， 则向表面运动的可能性越小。相反，溶质的憎水性越大，向吸附接口移动的可能 性越大。吸附作用的第二种原因主要由溶质与吸附剂之间的静电引力、 范德华引 力或化学键力所引起。与此相对应，可将吸附分为三种基本类型。 (1)交换吸附 指溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点 上，并置换出原先固定在这些带电点上的其它离子。通常离子交换属此范围(见 第八章)。影响交换吸附势的重要因素是离子电荷数和水合半径的大小。 (2)物理吸附 指溶质与吸附剂之间由于分子间力(范德华力)而产生的吸 附。其特点是没有选择性，吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上，而多少 能在接口范围内自由移动，因而其吸附的牢固程度不如化学吸附。 物理吸附主要 发生在低温状态下，过程放热较小，约 42kJ/mol 或更少，可以是单分子层或多 分子层吸附。影响物理吸附的主要因素是吸附剂的比表面积和细孔分布。 (3)化学吸附 指溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固的吸附化学键和表 面络合物，吸附质分于不能在表面自由移动。吸附时放热量较大，与化学反应的 反应热相近，约 84～420kJ/mol。化学吸附有选择性，即一种吸附剂只对某种或 特定几种物质有吸附作用，一般为单分子层吸附。通常需要一定的话化能，在低 温时，吸附速度较小。 这种吸附与吸附剂的表面化学性质和吸附质的化学性质有 密切的关系。 物理吸附后再生容易， 且能回收吸附质。 化学吸附因结合牢固， 再生较因难， 必须在高温下才能脱附，脱附下来的可能还是原吸附质，也可能是新的物质。利 用化学吸附处理毒性很强的污染物更安全。 在实际的吸附过程中，上述几类吸附往往同时存在，难于明确区分。例如某 些物质分子在物理吸附后，其化学键被拉长， 甚至拉长到改变这个分子的化学性 质。物理吸附和化学吸附在一定条件下也是可以互相转化的。同一物质，可能在 较低温度下进行物理吸附，而在较高温度下所经历的往往又是化学吸附。 （二）、吸附平衡与吸附等温式 1. 吸附平衡 吸附过程中，固液两相经过充分的接触后，最终将达到吸附与脱附的动态平 衡。 达到平衡时， 单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸附量， 常用 qc(mg/g) 表示。对一定的吸附体系，平衡吸附量是吸附质浓度和温度的函数。为了确定吸 附剂对某种物质的吸附能力，需进行吸附试验： 将一组不同数量的吸附剂与一定 容积的已知溶质初始浓度的溶液相混合，在选定温度下使之达到平衡。 分离吸附 剂后， 测定液相的最终溶质浓度。 根据其浓度变化， 分别按下式算出平衡吸附量： （8-1） V—溶液体积，L； C0 ，Ce-分别为溶质的初始和平衡浓度，mg/L； W－吸附剂量，g。 显然，平衡吸附量越大，单位吸附剂处理的水量越大。将平衡吸附量 qc 与相 应的平衡浓度 C e 作图，得吸附等温线。 式中
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