12工业废水的化学处理 一，教学内容及学时分配(4学时) 12.1中和 12.2化学沉淀 12.3臭氧氧化 二，教学目的及要求 了解各种化学处理法的原理及在水处理工程中的应用 本章重点： 中和、化学沉淀和臭氧氧化。 12.1中和 一、概述 1.酸碱废水的来源及其危害 ①酸碱废水的来源 酸性工业废水和碱性工业废水来源广泛，如化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加 工厂及金属酸洗车间等都排出酸性废水。有的废水含无机酸，有的含有机酸，有 的同时含有机酸和无机酸。含酸废水浓度差别很大，从小于1%到10%以上。 印染厂、金屈加工厂、炼油厂、造纸厂等排出碱性废水。其中有有机碱，也 有无机碱。浓度可高达百分之几。 废水中除含酸或碱外，还可能含有酸式盐、碱式盐，以及其他的无机和有机 等物质。 ②酸碱废水的危害 ·酸碱具有腐蚀性 酸能够腐蚀钢管、混凝土、纺织品、烧灼皮肤：碱所造成的危害程度较小。 ·改变环境介质的pH值 毁坏农作物，危害渔业生产，破坏生物处理系统的正常运行。 对酸或碱废水首先应当考虑回收和综合利用。当必须排放时，需要进行无害 化处理。当酸或碱废水的浓度很高时，例如在3%5%以上，应考虑回用和综合 利用的可能性，例如用其制造硫酸亚铁、硫酸铁、石膏、化肥，也可以考虑供其 他工厂使用等。当浓度不高（例如小于3%），回收或综合利用经济意义不大时， 才考虑中和处理
③中和处理及适用情况 用化学法处理废水中的酸或碱，使其pH值达到中性左右的过程称为中和。 处理含酸废水以碱为中和剂，处理碱性废水以酸作中和剂。被处理的酸与碱主要 是无机酸或无机碱。 在工业废水处理中，中和处理常用于以下几种情况： 废水排人水体之前，因为水生生物对pH值的变化非常敏感，即使pH值与 7略有偏离，也会产生不良彭响。 废水排入城市排水管道之前，因为酸或碱会对排水管道产生腐蚀作用，废水 的pH值应符合排放标准。 化学处理或生物处理前，因为有的化学处理法（例如混凝）要求废水的pH值 升高或降低到某一个最佳值，生物处理要求废水的pH值应在某一范围内 ④中和方法 ·酸性废水的中和方法可分为 司酸性废水与碱性废水互相中和 自药剂中和 过滤中和 ·碱性废水的中和方法可分为 自碱性废水与酸性废水互相中和 药剂中和等 ·选择中和方法时应考虑下列因素 自含酸或含碱废水所含酸类或碱类的性质、浓度、水量及其变化规律： 自首先应寻找能就地取材的酸性或碱性废料，并尽可能加以利用： 自本地区中和药剂和滤料（如石灰石、白云石等）的供应情况： 自接纳废水水体性质、城市下水道能容纳废水的条件，后续处理（如生物 处理)对pH值的要求等。 ④中和剂 酸性废水中和处理采用的中和剂有石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等。 碱性废水中和处理则通常采用盐酸和硫酸。 中和剂比较 二、酸碱废水互相中和法 1.酸性或碱性废水需要量 中和时两种废水的酸和碱的当量数应相等，即按当量定律来计算，公式如下： Q:Cu=Q2C2
解释当量浓度 在中和时程中酸碱双方的当量恰年相等时称为中和反应的等当点，强酸猫 碱互相中和时，由于生成的强酸强碱盐不发生水解，因此等当点即中性点，溶液的 pH值等于7.0。但中和的一方若为弱酸或弱碱时，由于中和过程中所生成的盐的 水解，尽管达到等当点，但溶液并非中性，H值大小取決于所生成盐的水解度。 2.中和设备 ·集水井、管道、混合槽 适于水质水量变化较小或后续处理对pH要求较宽时： ·连续流中和池 当水质水量变化不大或后续处理对H值要求高时 ●间歇式中和池 当水质水量变化较大，且水量较小时，连续流无法保证出水pH要求，或出 水中还含有其他杂质或重金属离子时，多采用间歇式中和池。 三、药剂中和法 1.酸性废水的药剂中和处理 ①中和剂 酸性废水中和剂有石灰、石灰石、大理石、白云石、碳酸钠、苛性钠、氧化 镁等。常用者为石灰。当投加石灰乳时，氢氧化钙对废水中杂质有凝聚作用，因 此适用于处理杂质多浓度高的酸性废水。在选择中和剂时，还应尽可能使用一些 工业废渣，如化学软水站排出的废渣（白垩），其主要成分为碳酸钙：有机化工厂 或乙决发生站排放的电石废渣，其主要成分为氢氧化钙：钢厂或电石厂筛下的废 石灰：热电厂的炉灰渣或硼酸厂的硼泥。 ②中和反应 石灰可以中和不同浓度的酸性废水，采用石灰乳 在采用石灰乳时，中和反应方程式如下： H2SO.+Ca(OH)2-CaSO.+2H2O 2HNO+Ca(oH-CanO+2HO 2HCI+Ca(OH=CaCh+2h20 2HjPO+3Ca(OH)2=Cas(PO4)2+6H2O 2CH2COOH+Ca(OH)2-Ca(CH2COO)2+2H2O 废水中含有的其他金属盐类，如铁、铅、锌、钥、镍等也消耗石灰乳，反应 如下： FeCI2+Ca(OH)2 ③中和剂用量
惰性杂质（如砂土、粘土），以ā表示药剂的纯度(%)，α值确定方法： 影响中和反应的杂质（如金属离子等）及中和反应混合不均匀，用不均匀系数 K来表示。如无试验资料时，用石灰乳中和硫酸时，K采用1.05~1.10，以干投 或石灰浆投加时，K值采用1.4-1.5：中和硝酸、盐酸时，K值采用1.05。 因此，药剂总耗量可按下式计算： G=KQ(Cia+C:a,) ④药剂中和处理工艺流程 ·投药装置 采用石灰作中和剂时，药剂投配方法分干投和湿投。一般采用湿法投配。 消解制石灰乳→溶液槽→投配器 自消解槽 石灰用量在1td以内时，可用人工方法在消解槽内进行搅井和消解。一般在 消解槽内剖成40%50%的乳浊液。 立式消解机 立式消解机适用于石灰耗量在4-8/时，但排渣比较麻烦 自卧式消解机 卧式消解机适用于石灰用量在8/d以上时 可根据石灰用量，按设备产品样本进行选择。设计时应有防止粉尘飞扬的措 施。 经消解后的石灰乳排至溶液槽。溶液槽的有效容积计算： 溶液槽最少采用2个，轮换使用。为防止石灰的沉积，应设搅拌装置。采用 机械搅拌时，搅拌机的转速一般为20-40r/min:如用压缩空气搅拌，其强度采用 810L(s-m),亦可用水泵搅拌。 投药量大时，可设单独的投配器。一般情况下由溶液槽直接用管道投药。如 有条件可设自动酸度计，将调节阀安装在投药管上，由浸在处理后废水中的酸度 发送器进行控制，以保证处理效果和提高管理工作水平。 ·混合反应装置 自在管道中进行反应 当废水量较少和浓度较低且不产生大量沉渣时，可不设混合反应池，中和剂 可直接投加在水泵吸水井中，在管道中进行反应。但必须满足混合反应时间的要 求
自设混合反应池 当废水量大时，一般须设混合反应池，混合反应可在同一池内进行，石灰乳在 池前投入。池内需要搅拌。 用石灰中和酸性废水时，混合反应时间一般采用2~5min,但废水含金属盐类 或其他毒物时，还应考虑除金属及毒物的要求。采用其他中和剂时，混合反应时 间采用5-20min。 ·沉淀池 当沉渣量少，且重力排渣时，可采用竖流式沉淀池： 当沉渣量大，重力排泥困难时，可采用平流式沉淀池，沉渣用污泥泵排出。 ·沉渣脱水装置 可采用机械脱水或干化场脱水。 以石灰中和含硫酸废水为例，一般沉淀时间为1-2h,沉渣体积约为废水体 积的10%~15%，含水率约为95%。 2.碱性废水的药剂中和处理 ①中和剂 碱性废水中和剂有硫酸、盐酸、硝酸等。常用的药剂为工业硫酸，工业废酸 更经济。有条件时，也可以采取向碱性废水中通入烟道气（含C02、S0,等）的办法 加以中和。 ②中和反应 四、过滤中和法 过滤中和法仅用于酸性废水的中和处理。酸性废水流过碱性滤料时与滤料进 行中和反应的方法称为过滤中和法。 碱性滤料主要有石灰石、大理石、白云石等。 中和滤池分3类： 自普通中和滤池： 自升流式膨胀中和滤池 自滚筒中和滤池