第三章_水的化学处理

1、废水的化学处理3-1 混凝3-2中和法3-3 氧化还原法 3-4 化学沉淀3-5 消毒中和法3.2.1 概述 3.2.2 中和方法 中和法概述一、中和的概念 二、酸碱废水的来源三、中和法与pH调节的区别 四、常用中和剂 中和的概念 用化学方法去除废水中过量的酸或碱以及调整废水的酸、碱度，使其pH值达到中性左右的过程即为中和。 酸碱废水的来源1、来源酸性废水：化工厂、化纤厂、电镀厂、金属酸洗车间；（无机酸和有机酸）碱性废水：印染厂、炼油厂、造纸厂等。 （苛性钠、碳酸钠、硫化钠、胺类）酸碱废水的来源工业废水中，当含酸量35时，称为废酸液；当含碱量13时，称为废碱液。应尽量回收利用和考虑综合利用的可

2、能性； 低温度的含酸、碱废水，回收价值不大，可采用中和法进行处理。 中和法与pH调节的区别1、中和法的目的是使废水呈中性；2、pH调节的目的是为某种特殊要求，把废水的pH值调整到特定范围。 碱化把pH值由中性或酸性调到碱性； 酸化把pH值由中性或碱性调到酸性。常用中和剂1、酸性废水中和剂石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等2、碱性废水中和剂盐酸、硫酸等中和方法常用三种方法：酸碱废水相互中和、投药中和、过滤中和一、酸碱废水的相互中和 二、投药中和 三、过滤中和法 酸碱废水相互中和1、适用条件 2、中和设备 适用条件不同工艺过程中分别产生含酸和碱的废水 中和设备应根据排放规律及水质变化确定、水质水

3、量变化小时：在集水井、管道、混合槽内混合；、水质水量变化小、但对pH值要求高时：设连续流中和池，一般取水力停留时间12h， V=（Q1+Q2）T 、水质水量变化大：间歇中和（常设两格，交替使用） 药剂中和1、酸性废水的中和 2、碱性废水的中和 酸性废水的中和（1）中和反应 （2）中和处理工艺（见图）（3）异常问题与解决对策 中和反应 常用石灰、电石渣、碳石等，有时还采用苛性纳和苏打。石灰价廉且Ca（OH）2对水中杂质有凝聚作用，故适用于杂质含量高的废水。中和方程式为： H+ + OH- H2O 中和反应若为硫酸废水，则 H2SO4 + Ca（OH）2 CaSO4 + 2H2O CaSO4微溶，

4、故可降低硫酸根的含量。若废水中含有其它金属离子，中和过程实际包含有氢氧化物沉淀，如： Fe2+ + 2OH- Fe（OH）2 中和处理工艺药剂投加方法：干法直接将药剂投入水中，计量（设备简单，反应彻底，速度慢，投量大要求药剂清洁、干燥） 湿法配制溶液（如配制成石灰乳，见石灰乳投配图），计量投放，设备多，但反应迅速，投量省。 中和处理工艺反应设备： 混合反应合二为一，采用隔板式或机械搅拌（见图），沉淀池分离形成的沉淀物。 优点：可以处理任何性质、浓度的酸性废水。若采用石灰，价格低，具有凝聚作用，但配药设备多，管理复杂；石灰质量不保证，沉渣多、体积大，可达2。 异常问题与解决对策1.中和处理原水p

5、H值波动大，仍按每日平均投碱量投加，导致出水pH值不达标。通过pH值检测仪或人工pH试纸测试后，及时调整碱液/碱性中和剂的投加量。2.采用工业液碱（碱浓度30）作中和剂时，发现投加很多液碱后，废水处理效果仍不明显。 应先稀释液碱并混合均匀，使工作液的浓度为5-15，再投加到废水中。3.中和过程中形成的各种沉渣（石膏和铁矾等）未及时清除，造成管道堵塞。 及时清渣。可采用砂泵或静水压力。通常静水压力需1-1.5m,含水率低于95%时，所需静水压力更大。 沉渣可采用干化厂自然脱水或机械脱水。碱性废水的中和 常用药剂为： 工业硫酸； 实际中还采用烟道气（含CO2、SO2等），通过水膜除尘器用碱性废水做

6、喷淋水以达到中和的目的。 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即为过滤中和法。采用粒状滤料，以过滤形式使酸性废水与中和剂充分接触中和。 常用滤料：石灰石、大理石、白云石，前两者主要含CaCO3，后者CaCO3MgCO3。采用的滤池有三类：普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池、滚筒中和滤池。 过滤中和法1、普通中和滤池 2、升流式膨胀中和滤池 普通中和滤池 适用范围不适用于处理浓度高的酸性废水，处理的极限浓度见表10-1。 滤料 硫酸废水 硝酸、盐酸废水 石灰石 2g/L 20g/L 白云石 5g/L 原因 CaSO4可覆盖在滤料表面，阻止中和过程 浓度太高

7、使滤料消耗过快 普通中和滤池普通中和滤池的形式常为固定床，按水流方向可分为平流式和竖流式，多用竖流式。竖流式又可分为升流式与降流式，见图10-1-4。设计常用设计参数：滤料粒径3050mm；滤速11.5m/h，不大于5m/h；接触时间大于10min；床厚11.5m。 升流式膨胀中和滤池适用范围 废水的硫酸浓度亦不能太高滤池的形式有恒速升流式与变速升流式两种高滤速8.319.4mm/s小粒径0.53 mm平均1.5mm升流式膨胀中和滤池 水流自下而上，加上产生CO2气体的作用，使滤料互相碰撞摩擦，表面不断更新，效果较好。变速升流式形式可防止小颗粒滤料不致被高流速冲走，膨胀率1220，后接吹脱设备

8、。 出水 pH 4.24.5吹脱后66.5 优点：操作管理简单，出水pH稳定，不影响环境，沉渣少缺点：浓度限制，滤料要求高控制进水硫酸浓度2000mg/l，防止表面生成覆盖物 ，并适当增加过滤速度和水温，消除硬壳。排除情况后出水pH值低于正常控制值，应定时补充滤料，维持有效滤料层高 。当滤料层高度达允许装料高度后，须倒床更新，清除无效成分（先降低滤速，充分反应，用抓斗排渣）中和滤池的运行问题采用碳酸盐为滤料时，发现滤料表面由气膜阻碍反应进行，出水水质变差。酸的浓度过大，产生的CO2气体过多，在滤料表面形成气膜。控制酸的浓度。过滤速度过小，不能把生成的气体及时随水流带出。加大过滤速度；采用升流过

9、滤方式。中和滤池的运行问题化学沉淀4.4.1 概述 4.4.2 氢氧化物沉淀法 4.4.3 硫化物沉淀法 4.4.4 钡盐沉淀法 概述 一、定义向水中投加化学药剂，使它与废水中某些溶解性物质发生反应，生成难溶沉淀物并进行固液分离的方法称为化学沉淀法。一般用于处理含金属离子的工业废水。去除对象：重金属离子：Hg Cu Pb Zn Cr；碱土金属：钙、镁；某些金属：砷、氟、硫、硼等。氢氧化物沉淀法向废水中投加碱（工业液碱、CaO、Ca（OH）2等），使废水pH值升高，同时OH-与废水中金属离子结合生成氢氧化物沉淀并从废水中分离的方法。金属离子的价数越高，其浓度随pH值的变化越大。 对两性化合物（Z

10、n、Pb、Cr、Sn、Al等），采用氢氧化物沉淀时，应注意pH的上限，以防止沉淀再溶解。 硫化物沉淀法向废水中投加硫化物（Na2S、NaHS、H2S等），使废水中的重金属离子与S2-反应生成硫化物沉淀的方法。通常金属硫化物的溶度积远小于金属氢氧化物的溶度积，因而硫化物沉淀比氢氧化物沉淀更完全。 但：硫化物沉淀法的处理费用比氢氧化物沉淀法的费用高，且生成的沉淀非常细小，需经混凝才能去除。故硫化物沉淀法的应用不如氢氧化物沉淀法广泛。 钡盐沉淀法钡盐沉淀法主要用于含Cr6+的废水，沉淀剂为BaCO3、BaCl2、Ba（OH）2等。Ba2+与废水中CrO42-发生反应，生成难溶的铬酸钡沉淀： BaCO

11、3 + CrO42- BaCrO4 + CO32- BaCO3与BaCrO4均为沉淀，但BaCrO4的溶度积比BaCO3小得多，属于沉淀转化。 化学沉淀法的反应设备同混凝所用的设备，包括溶药、配药、投配及反应等设备。 氧化还原法投加氧化剂或还原剂，将废水中一些溶解性的无机和有机杂质，氧化或还原成无害物质、气体或固体从水中分离的方法称为氧化还原法。3.3.1 氧化法3.3.2 还原法 化学氧化法常用药剂：活泼的非金属中性分子：O2,O3；含氧酸根阴离子、高价金属离子：OCl-,Fe3+等；电解槽的阳极；某些化学反应产生新生态原子（氧原子）。选择因素： 对污染物由良好的氧化作用；反应生成物无害，不

12、产生二次污染；价格合理，来源易得；常温下反应迅速；反应所需pH值不太高或太低；操作简便氧化法一、臭氧氧化法二、氯氧化法三、空气氧化法 四、光氧化法 氯氧化法1、适用范围用于氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类的氧化处理及脱色、除臭、杀菌、防腐等。2、作用去除COD、色度、气味和氰化物等。3.常用药剂液氯、次氯酸钠、二氧化氯、漂白粉等液氯：把黄绿色有毒氯气，加压液化后注入钢瓶。便于贮藏合运输。防止搬运和使用过程中氯气泄漏和氯瓶受热爆炸。次氯酸钠：现场制取或购买市售次氯酸钠溶液。应用方便。二氧化氯：氧化能力比氯强，尤其在氧化酚时不产生有毒氯酚。较优秀的氧化消毒剂。漂白粉：含70的Ca(OCl)2，实际

13、有效氯为35。保存时易散失，只在简易氯化条件下使用。漂粉精Ca(OCl)2是精制品，有效氯为70-80，且较稳定。空气氧化法空气氧化除铁：Fe2+ Fe3+ 曝气后过滤(普通石英砂，锰砂)可去除水中的铁（地下水作为水源水的给水处理） 空气氧化除硫： S2- S2O32- SO42- 对含硫离子的废水进行曝气或采用空气氧化脱硫塔可将废水中的硫离子氧化成硫代硫酸盐或硫酸盐而去除其毒性。 臭氧氧化法1、臭氧的性质 分子式O3，无色气体，有特殊臭味。氧化能力很强，在天然元素中仅次于氟，强于O2、Cl2及KMnO4等氧化剂，空气中允许浓度为0.1mg/L；具有强烈的腐蚀作用，生产上常采用不含碳的铬铁合金

14、（含Cr 25%，不锈钢）作材料。 臭氧氧化法2.特点优点强氧化剂，使有机物、无机物迅速反应，氧化能力强； 不产生污泥； 不产生氯酚臭味； 空气与电现场制备，没有原料运输与贮存问题； 不易受水温和pH值的影响。缺点整个设备需防腐，设备费用高； 发生O3设备效率低、能耗高； 臭氧对人体有害，需由通风和安全措施。应用范围：脱色、除臭、除味；杀菌、消毒；除氨、除酚、除铁；除洗涤剂；去除有机物。臭氧氧化法3、臭氧接触反应设备 促进气水扩散混合 使气、水充分接触，迅速反应。混合方式：微孔扩散方式 射流喷射器臭氧氧化法4、尾气处理由于O3有毒，故处理后的残余尾气中所含有的臭氧应加以处理，常用的方法有活性炭

15、法、药剂法及燃烧法。臭氧处理工艺系统1.以空气或富氧空气为原料气的开路系统；2.以纯氧或富氧空气为原料气的闭路系统。光氧化法 利用光和氧化剂产生很强的氧化作用光催化作用来氧化分解废水中的有机物和无机物的。氧化剂可以是O2、Cl2、HClO等，常用氯气，比单独氯化效率提高10倍。光源多用紫外光，但应注意不同波长的光对特定物质有效。举例：教材P41。 还原法还原法主要用于金属离子（Cr、Hg等）的去除。 Cr在废水中常以Cr6+形式存在，提高pH后不会生成沉淀。因此若要采用化学沉淀法除铬，必须先将其还原为Cr3+。常用的还原剂为亚硫酸盐、硫酸亚铁、水合肼（N2H4H2O）等，在电镀废水处理中经常应

16、用。还原时主要控制废水的pH值，pH应控制在13之间。 还原法 Hg在废水中主要以Hg2+形式存在，当它与金属还原剂接触时，被还原成金属汞析出，金属还原剂本身被氧化成离子而进入水中。可用来还原汞的金属有铁、锌、铋、锡、锰、镁、铜、锑等。 还原法废水处理中常采用的还原法有：1、铁屑过滤（见图10-3-11）：处理含Hg、Cr等金属的废水2、硫酸亚铁石灰法：含铬废水3、亚硫酸氢钠：含铬废水 4、硼氢化钠：除Hg 4.5电解法 电解质溶液在电流的作用下发生电化学反应的过程称为电解。废水中的有毒物质在阳极和阴极分别被氧化和还原，生成沉淀或气体从水中分离的方法称为电解法。电解过程中，阳极发生氧化反应，阴

17、极为还原反应。电解法可去除水中的Cr、Cd、硫、氰、有机磷和脱色。电解法常采用电解槽，其极板电路见图10-3-12。 电解法例如：电解法除铬阳极（铁板）反应为： Fe - 2e Fe2+ Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2OCr2O42- + 3Fe2+ + 8H+ Cr3+ + 3Fe3+ + 4H2O阴极（惰性电极）反应为：2H+ + 2e H2 Cr2O72- + 6e +14H+ 2Cr3+ + 7H2O在此电解反应中，Fe2+是Cr6+Cr3+的主要因素 消毒3.5.1 目的 3.5.2 氯消毒 3.5.3 其它消毒法 目的给水处理中

18、的目的是杀灭致病菌，废水处理中消毒的目的是防止致病菌传播。常用消毒方法有：物理法（加热、紫外线、辐射） 化学法投加化学药剂：氯、臭氧、二氧化氯等） 氯消毒最常用的消毒方法优点：成本低、操作管理方便，有保护性含氯。 缺点：可能产生CHCl3致癌物。一、基本原理 二、加氯消毒法 三、接触池 基本原理氯气易溶于水，根据水质条件可分为两种情况讨论1、水中无氨时Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl-HOCl OCl- + H+HOCl，OCl-都具氧化能力，称为自由性（游离）有效氯。消毒的主要有效成分是HOCl。基本原理2、水中含有氨Cl2水解产生的HOCl与NH3化合生成胺，其成分视水的pH值及Cl2和氨含量的比值等而定。NH3 + HOCl NH2Cl + H2O NH3 + 2HOCl NHCl2 + 2H2ONH3 + 3HOCl NCl3 + 3H2O 折点加氯法。适用于严重污染的原水，可除色、味、臭、有机物、酚、铁和锰等，效果好；能促进混凝，减少混凝剂用量，可控制藻类生长。名