第十二章 工业废水的化学处理

第12章工业废水的化学处理

中和化学沉淀氧化还原药剂臭氧电解催化氧化112.1中和（一）概述

中和的基本原理：用化学法使废水的pH值达到适宜范围的过程。

对于高浓度（大于3%）的酸、碱废水的处理，应首先考虑回收其中的酸或碱以及综合利用，只有当废水无回收及综合利用的价值时，才采用中和法处理。2（1）酸碱废水的来源及危害

酸碱废水的来源：酸性废水：化工，化纤，电镀，电子，金属加工碱性废水：印染，金属加工，炼油，造纸酸碱废水的危害：破坏水体水质，影响水生动植物生存排水管道、设施腐蚀破坏影响污水处理效果（混凝，生物）3（2）中和方法的分类酸性废水的中和方法主要有：与碱性废水互相中和，药剂中和，过滤中和。碱性废水的中和方法主要有：与酸性废水互相中和以及药剂中和。4(3)中和方法的选择选择中和方法时应考虑的因素：酸、碱废水所含污染物的性质、浓度、水量变化规律以及中和后水质要求当地酸性或碱性废料来源当地中和药剂和滤料的供应情况受纳水体的性质、城市下水道能容纳废水的条件，后续处理对pH的要求等5（二）酸碱废水中和法⑴中和能力的计算根据当量定律计算:Q1C1=Q2C2等当点等当点的pH6当水质水量变化较小或后续处理对pH要求较宽时：可在集水井（或管道、混合槽）内进行连续混合反应。当水质水量变化不大或后续处理对pH值要求高时：可设连续流中和池。中和时间l~2h；有效容积V=（Q1+Q2)t当水质水量变化较大且水量较小时：多采用间歇式中和池。⑵中和设备7（三）药剂中和法⑴酸性废水的药剂中和法：向酸性废水中投加碱性药剂，使废水pH值升高的方法。常采用的中和剂为石灰、石灰石、大理石、白云石、碳酸钠、苛性纳和氧化镁等。选择中和剂时，尽可能使用一些工业废渣，如化学软水站排出的白垩（CaCO3）有机化工厂排放的电石废渣Ca(OH)2钢厂或电石厂筛下的废石灰热电厂的炉灰渣硼酸厂的硼泥8中和后生成的硫酸钙在水中的溶解度很小，此盐不仅形成沉淀，而且当硫酸浓度很高时，在药剂表面会产生硫酸钙的覆盖层．影响和阻止中和反应的继续进行。当采用石灰石，白垩或白云石做中和剂时，药剂颗物应在0.5mm以下。

中和法反应9由于药剂中常含有不参与中和反应的惰性杂质，而且废水中常含有影响中和反应的杂质以及中和反应混合不均匀等，因此中和剂的实际耗量比理论耗量高，应通过试验确定。中和剂的实际用量10药剂中和法投药量计算

式中：Q——废水流量(m3/h)C——废水中酸（碱）浓度(kg/m3)——换算（比重1）——药剂单位理论耗量(kg/kg)α——药剂纯度或浓度(0.6-0.98)K——反应不均匀系数(1.1-2.0)11向碱性废水投加酸性药剂，使废水的pH值降低的方法。常采用的中和剂有硫酸、盐酸、硝酸以及锅炉烟道气（CO2、SO2）等，还应尽可能使用一些工业废酸（工业硫酸）。⑵碱性废水的药剂中和法12据某厂经验，烟道气中和pH值10~12的废水，出水可降至中性优点：以废治废、投资省、运行费用低、节水且可回收烟灰及煤，把废水处理与消烟除尘结合起来缺点：出水的硫化物、色度、耗氧量、水温等指标都升高，还需进一步处理。中和法反应13（四）过滤中和法过滤中和法：指酸性废水流过碱性滤料时与滤料进行中和反应的方法。仅用于酸性废水的中和处理。碱性滤料：主要有石灰石、大理石和白云石等。中和滤池：有普通中和滤池、升流式中和滤池和过滤中和滤池三种。优点：操作简单，出水pH值较稳定，沉渣量少。缺点：废水的酸浓度不能太高，因为中和过程中生成的钙盐沉淀在水中溶解度很小，易在滤料表面形成覆盖层，阻碍滤料和酸的接触反应，需定期倒床，劳动强度较高。

1412.2化学沉淀化学沉淀法：指向工业废水中投加某种化学物质，使其和废水中溶解物质发生反应并生成难溶盐沉淀，从而去除废水中该溶解性物质的方法。用于处理含金属离子和某些阴离子的工业废水一般采用氢氧化物、硫化物和碳酸盐等作为沉淀剂（一）概述：15（二）氢氧化物沉淀法

大多数金属的氢氧化物在水中的溶度积很小，因此可以利用向水中投加某种化学药剂使水中金属阳离子生成氢氧化物沉淀而被去除。氢氧化物沉淀法最经济的化学药剂是石灰，适用于不准备回收重金属的低浓度废水处理。16（三）硫化物沉淀法大多数金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的要小很多，采用硫化物作沉淀剂可使废水中的金属得到更完全地去除。

硫化物沉淀法处理费用较高，且硫化物固液分离困难，常需投加凝聚剂，此法的应用不太广泛，有时作为氢氧化物沉淀法的补充法。常用沉淀剂：硫化氢、硫化钠和硫化钾等。17（四）碳酸盐沉淀法锌和铅等金属离子的碳酸盐的溶度积较小，可投加碳酸钠到高浓度的含锌或含铅废水中，形成锌或铅的碳酸盐沉淀，从而回收重金属。18（五）其他沉淀处理法钡盐沉淀法：主要用于含六价铬的废水处理铁氧体沉淀法：用于金属废水的处理与回收利用。其特点是易沉淀分离。19（六）化学沉淀法处理废水实例

⑴碱性锌酸盐镀锌废水处理碱性锌酸盐镀锌工艺应用比较广泛。锌的氢氧化物兼有弱碱性和弱酸性，氢氧化锌不溶于水，但由于呈两性，在强酸或强碱中都能溶解。其处理工艺为：在反应池中用硫酸将废水的pH值调8.5～9.0，废水的锌很快转化为氢氧化锌白色沉淀，而分离出的氢氧化锌再遇到氢氧化钠溶液又溶解，可返回到镀槽再利用。20例如某化工厂需去除所排废液中的铅和镉污染，将含铅和镉废水调至微酸性，以符合质量要求的硫化锰固体为沉淀剂，通过反应生成硫化铅和硫化镉沉淀，用过滤法去除沉淀物后，将滤液蒸发和结晶，可获得工厂制备氯化锰和硫酸锰的原料。⑵硫化物沉淀法处理重金属废水2112.3氧化还原法

氧化还原法原理：利用氧化还原反应，将废水中的有害物质氧化或还原，使其变成无害或危害较小的新物质化学反应中，失去电子的过程叫氧化，失去电子的物质称还原剂；得到电子的过程叫还原，得到电子的物质叫氧化剂，在反应中被还原。每个物质都有各自的氧化态和还原态，其氧化还原电位的高低决定了该物质的氧化还原能力。废水的氧化还原处理法：分为氧化法和还原法两类22氯氧化法：氰化物，硫化物，消毒臭氧氧化法：酚，氰化物，染料，有机物，消毒Fenton试剂法：过氧化氢＋硫酸亚铁，难降解有机物光催化氧化法：UV＋氧化剂，难降解有机物电解氧化还原法：电镀废水，含酚废水常用氧化还原法及其应用23（1）氯氧化法氯氧化法采用氯系氧化剂，如次氯酸钠、漂白粉和液氯等主要用于去除废水中的氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类以及对废水进行脱色、脱臭、杀菌等处理主要处理设备：反应池及沉淀池（一）氧化法常用的氧化剂：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯、三氯化铁、过氧化氢和电解槽的阳极等24（2）臭氧氧化法

(§12.4)

臭氧（O3）：由3个氧原子组成，常温下为无色气体，具有特殊的臭味，是一种强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高锰酸盐等常用的氧化剂都高。在理想的反应条件下，臭氧可以把水溶液中大多数单质和化合物氧化到它们的最高氧化态，对水中有机物有强烈的氧化降解作用，还有强烈的消毒杀菌作用。25氧化性：氧化能力强（仅次于氟，强于常用氧化剂）溶解性：溶解度低（3－7mg/L）不稳定性：易分解，在水中分解速度快于空气，半衰期5－30min随温度升高而加快，随pH值提高而加快，不易贮存，现场制备使用有毒性，腐蚀性强臭氧的物理化学性质26臭氧的制备：空气，氧气——无声放电法臭氧接触反应设备：气泡式臭氧接触反应器（曝气产生气泡）水膜式臭氧接触反应器（填料形成水膜）水滴式臭氧接触反应器（喷雾产生水珠）废水的臭氧处理是在接触反应器中进行，为了使臭氧与水中充分反应，应尽可能使臭氧化空气在水中形成微小气泡，并采用气液两相逆流操作，以强化传质过程。

常用的臭氧化空气投加设备：多孔扩散器、乳化搅拌器、射流器等。27主要是使污染物氧化分解，用于降低BOD5、CODcr，脱色，除臭、除味、杀菌、杀藻、除铁、锰、氰、酚等。印染废水处理（脱色）含氰废水处理（破氰）含酚废水处理（除酚）游泳池循环水处理（消毒）臭氧在废水处理中的应用28臭氧氧化法的优缺点臭氧氧化法的优点：氧化能力强，处理效果好（除臭，脱色，杀菌，去除有机或无机污染物）处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染现场制备使用，操作管理较方便处理过程中泥渣量少臭氧氧化法的缺点：造价高（臭氧发生器）处理成本高（臭氧制备，电耗）29（3）过氧化氢氧化法过氧化氢价格较高，单独使用时氧化反应过程过于缓慢，多利用投加催化剂的方法以促进氧化过程。常用的催化剂：硫酸亚铁、络合铁、铜、锰、天然酶等。H2O2与Fe2+作用（Fenton试剂），能产生羟基自由基，其氧化能力极强，能使许多难于生物降解及一般化学氧化法难于氧化的有机物氧化分解。30（4）光氧化法光分解和化学分解组合成的光催化氧化法已成为废水处理领域中的一项重要技术。常用光源：紫外光或具有特定波长的光源常用氧化剂：臭氧、过氧化氢、氯、空气等。

O3-UV是光催化氧化法中比较成功的一种，能有效地去除水中卤代烃、苯、醇类、酚类、醛类、硝基苯、农药和腐殖酸等有机物以及细菌和病毒等（氧化能力提高