第5章中和法5.1概述5.2基本原理5.3酸性廢水的中和處理5.4堿性廢水的中和處理

5.1概述

中和法是利用堿性藥劑或酸性藥劑將廢水從酸性或堿性調(diào)整到中性附近的一類(lèi)處理方法。在工業(yè)廢水處理中，中和處理既可以作為主要的處理單元，也可以作為預(yù)處理。酸性廢水的成分包括：無(wú)機(jī)酸：硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、磷酸等有機(jī)酸：醋酸、甲酸、檸檬酸等金屬鹽。堿性廢水的成分：苛性鈉、碳酸鈉、硫化鈉及胺類(lèi)等。5.1概述

不同酸(堿)含量工業(yè)廢水的處理方法：1、廢酸液和廢堿液酸含量大于5～10%的高濃度含酸廢水，常稱(chēng)為廢酸液；堿含量大于3～5%的高濃度含堿廢水，常稱(chēng)為廢堿液。對(duì)于這類(lèi)廢酸液、廢堿液，一般應(yīng)因地制宜地加以回收和利用，例如，用蒸發(fā)濃縮法回收苛性鈉；用擴(kuò)散滲析法回收鋼鐵酸洗廢液中的硫酸等。2、酸性廢水和堿性廢水對(duì)于酸含量小于5～10%或堿含量小于3～5%的低濃度酸性廢水或堿性廢水，由于其中酸、堿含量低，回收價(jià)值不大，常采用中和法處理，使其達(dá)到排放要求。此外，還有一種與中和處理法相類(lèi)似的處理操作，就是為了某種需要，將廢水的pH值調(diào)整到某一特定值(范圍)，這種處理操作叫pH調(diào)節(jié)。若將pH值由中性或酸性調(diào)至堿性，稱(chēng)為堿化；若將pH值由中性或堿性調(diào)至酸性，稱(chēng)為酸化。5.2基本原理

5.3酸性廢水的中和處理

一、藥劑中和法

二、過(guò)濾中和法

三、利用堿性廢水和廢渣的中和法

四、利用天然水體及土境中堿度的中和法

一、藥劑中和法

藥劑中和法最常采用的堿性藥劑是石灰(CaO)，有時(shí)也選用苛性鈉、碳酸鈉、石灰石、白云石、電石渣等。選擇堿性藥劑時(shí)，不僅要考慮它本身的溶解性、反應(yīng)速度、成本、二次污染、使用方便等因素，而且還要考慮中和產(chǎn)物的性狀、數(shù)量及處理費(fèi)用等因素。當(dāng)投石灰進(jìn)行中和處理時(shí)，Ca(OH)2還有凝聚作用，因此對(duì)雜質(zhì)多、濃度高的酸性廢水尤其適宜。

一、藥劑中和法

中和劑的投加量，可按實(shí)驗(yàn)繪制的中和曲線(xiàn)確定，也可根據(jù)水質(zhì)分析資料，按中和反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系確定。堿性藥劑用量Ga(kg／d)可按下式計(jì)算：

Q——廢水量，m3／d；Cl，C2——廢水酸的濃度和酸性鹽的濃度，kg／m3；a1，a2——中和每公斤酸和酸性鹽所需的堿性藥劑公斤數(shù)，即堿性藥劑比耗量kg／kg；K——考慮到反應(yīng)不均，部分堿性藥劑不能參加反應(yīng)的加大系數(shù)。如用石灰法中和硫酸時(shí)，取1.05～l.10(濕投)或1.4～1.5(干投)；中和硝酸和鹽酸時(shí)，取1.05；α

——堿性藥劑的純度，%。

一、藥劑中和法

中和產(chǎn)生的沉渣量(干基)G(kg／d)可按下式計(jì)算：Φ

——消耗單位重量藥劑所生成的難溶鹽及金屬氫氧化物量，kg／kg；e——單位重量藥劑中雜質(zhì)含量，kg／kg；c——中和后溶于廢水中的鹽量，kg／m3；S——中和前廢水中懸浮物含量，kg／m3；d——中和后出水挾走的懸浮物含量，kg／m3。

投藥中和法的工藝過(guò)程主要包括：廢水的預(yù)處理；藥劑的制備與投配；混合與反應(yīng)；中和產(chǎn)物的分離；泥渣的處理與利用。廢水的預(yù)處理包括懸浮雜質(zhì)的澄清，水質(zhì)及水量的均和。前者可以減少投藥量，后者可以創(chuàng)造穩(wěn)定的處理?xiàng)l件。

一、藥劑中和法

投加石灰有干法和濕法兩種方式。干投法設(shè)備簡(jiǎn)單，藥劑的制備與投配容易，但反應(yīng)緩慢，中和藥劑耗用量大(約為理論用量的1.4～１.5倍)。

石灰干投法示意圖一、藥劑中和法

混合反應(yīng)池中和反應(yīng)較快，廢水與藥劑邊混合，邊中和，池中常設(shè)置隔板將其分成多室，以利混合反應(yīng)。反應(yīng)池的容積通常按5～20min的停留時(shí)間設(shè)計(jì)。一、藥劑中和法

投藥中和法的優(yōu)點(diǎn)是可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水；廢水中容許有較多的懸浮雜質(zhì)，對(duì)水質(zhì)、水量的波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)；并且中和劑利用率高，中和過(guò)程容易調(diào)節(jié)。存在的缺點(diǎn)是勞動(dòng)條件差，藥劑配制及投加設(shè)備較多，基建投資大，泥渣多且脫水難。

二、過(guò)濾中和法

酸性廢水流過(guò)堿性濾料時(shí)，可使廢水中和，這種中和方式叫過(guò)濾中和法。

主要的堿性濾料有三種：石灰石、大理石、白云石。前兩種的主要成分是CaCO3，后一種的主要成分是CaCO3·MgCO3。

濾料的選擇和中和產(chǎn)物的溶解度有密切的關(guān)系。各種酸在中和后形成的鹽具有不同的溶解度，其順序大致為：Ca(NO3)2、CaCl2＞MgSO4＞

CaSO4＞CaCO3、MgCO3。

二、過(guò)濾中和法

濾料一般為30～50mm，硫酸允許濃度在1～1.2g／L

二、過(guò)濾中和法

濾料粒徑小(0.5～3mm)，濾速高(66～70m／k)

，硫酸允許濃度可提高到2.2～2.3g／L

。二、過(guò)濾中和法

直徑1m或更大，長(zhǎng)度約為直徑的6～7倍。滾筒轉(zhuǎn)速約每分鐘10轉(zhuǎn)。濾料的粒徑較大(達(dá)十幾毫米)，裝料體積約占轉(zhuǎn)筒體積的一半；這種裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)水的硫酸濃度可以超過(guò)允許濃度數(shù)倍，而濾料粒徑卻不必破碎得很小。其缺點(diǎn)是負(fù)荷率低、構(gòu)造復(fù)雜、動(dòng)力費(fèi)用較高、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音較大，同時(shí)對(duì)設(shè)備材料的耐蝕性能要求高。三、利用堿性廢水和廢渣的中和法

在同時(shí)存在酸性廢水和堿性廢水的情況下，可以以廢治廢，互相中和。兩種廢水互相中和時(shí)，若堿性不足，應(yīng)補(bǔ)充藥劑；若堿量過(guò)剩，則應(yīng)補(bǔ)充酸中和堿。由于廢水的水量和濃度均難于保持穩(wěn)定，因此，應(yīng)設(shè)置均和池及混和反應(yīng)池(中和池)。如果混合水需要水泵提升，或者有相當(dāng)長(zhǎng)的出水溝管可資利用，也可不設(shè)混合反應(yīng)池。

利用堿性廢渣中和酸性廢水也有一定的實(shí)際意義。例如，軟水站石灰軟化法的廢渣中含有大量CaCO3、鍋爐灰中含有2～20％的CaO，利用它們處理酸性廢水，均能獲得一定的中和效果。

四、利用天然水體及土境中堿度的中和法

天然水體及土壤中的重碳酸鹽可用來(lái)中和酸性廢水，如：Ca(HCO3)2+H2SO4＝CaSO4+2H2O+2CO2

利用土壤及天然水體中和酸性廢水，必須持慎重態(tài)度。允許排入水體的酸性廢水量，應(yīng)根據(jù)水體的中和能力來(lái)確定。在天然水體的pH值為7左右時(shí)，CO32-的量可忽略，只考慮一級(jí)解離平衡：(5℃)

則水體pH值為，

由于水體允許的pH界限值為6.5，則水體中游離CO2的極限濃度[H2CO3]或[CO2]可由下式求出：

則若已知天然水體中的[HCO3－]，并換算成相當(dāng)?shù)腃O2量A(mg／L)；游離CO2含量為B(mg／L)。設(shè)允許水中重碳酸鹽用于中和酸性廢水析出的CO2極限量為x(mg／L)，則：

(B+x)＝1.047(A-x)則于是就可進(jìn)一步算出尤許排入水體的酸性廢水量。

5.4堿性廢水的中和處理

一、投酸中和法

投酸中和法處理堿性廢水時(shí)，常用的酸性中和藥劑有硫酸、鹽酸及壓縮二氧化碳。用CO2氣體中和堿性廢水時(shí)，為使氣液充分接觸反應(yīng)，常采用逆流接觸的反應(yīng)塔(CO2氣體從塔底吹入，以微小氣泡上升；而廢水從塔頂噴淋而下)