污水的化學(xué)處理31中和法

1、第一節(jié) 中和法第二節(jié) 化學(xué)混凝法第三節(jié) 化學(xué)沉淀法第四節(jié) 氧化還原法第五節(jié) 吸附法第六節(jié) 離子交換法第七節(jié) 萃取法第八節(jié) 膜析法第九節(jié) 超臨界處理技術(shù)第一節(jié) 中和法定義：酸和堿反應(yīng)生成鹽和水稱為。天津王穩(wěn)莊鎮(zhèn)污水橫流 水塘蓄滿酸性黑水 早在2005年，天津市就被評為“國家環(huán)境保護(hù)模范城市”。而西青區(qū)王穩(wěn)莊鎮(zhèn)是天津市遠(yuǎn)近聞名的魚米之鄉(xiāng)，過去因盛產(chǎn)小站稻而馳名，還是天津市最大的魚、肉、蛋無公害生產(chǎn)基地，但這里的河流基本上都因?yàn)楸姸嘈∥褰饛S嚴(yán)重的污染變成了黃色或者黑色。 獨(dú)流減河王穩(wěn)莊段堤北側(cè)的巨大黃色污水河獨(dú)流減河王穩(wěn)莊段堤北側(cè)的巨大黃色污水河 唐津高速下西蘭坨村農(nóng)田邊上的污水溝唐津高速下西蘭坨村

2、農(nóng)田邊上的污水溝 王穩(wěn)莊村里上百畝污水塘，蓄滿強(qiáng)酸性黑色污水王穩(wěn)莊村里上百畝污水塘，蓄滿強(qiáng)酸性黑色污水 小金莊村一家無名小五金廠正向八路河內(nèi)排放強(qiáng)酸性污水小金莊村一家無名小五金廠正向八路河內(nèi)排放強(qiáng)酸性污水 小泊揚(yáng)水站長年向獨(dú)流減河排放污水留下的黃色印跡小泊揚(yáng)水站長年向獨(dú)流減河排放污水留下的黃色印跡 為什么要中和？定義：酸和堿反應(yīng)生成鹽和水稱為。中和處理適用于廢水處理中的下列情況：（1）廢水排入受納水體受納水體前，pH超標(biāo)，此時(shí)應(yīng)該采取中和處理，減少水生生物的影響；（2）工業(yè)廢水排入排水管網(wǎng)前，避免對管道造成腐蝕管道造成腐蝕；（3）在生物處理法之前，調(diào)節(jié)廢水pH在6.58.5范圍，確保最佳的確保

3、最佳的生物活性生物活性。為什么要中和？酸性廢水酸性廢水利用堿性廢水中和，向酸性廢水中投加堿性廢渣，以及通過堿性濾料層過濾中和等。堿性廢水堿性廢水可利用酸性廢水中和，向堿性廢水投加中和劑，以及利用煙道氣中和等。60年代中國發(fā)展了高速率石灰石濾料中和濾塔高速率石灰石濾料中和濾塔，用來處理低濃度酸性廢水，效果很好。在進(jìn)行中和處理時(shí)，要借助pH值自動(dòng)測定儀進(jìn)行監(jiān)測和控制。 中和處理首先考慮以廢治廢的原則。 其次考慮采用中和劑。 常用的堿性中和劑有石灰(CaO)、電石渣Ca(OH)2和石灰石CaCO3、白云石 。 常用的酸性中和劑有廢酸、粗制酸和煙道氣。概述 指在廢水中投加化學(xué)藥劑，使廢水的pH值達(dá)到中

4、性或接近中性狀態(tài)的方法。 33MgCOCaCO 一、酸堿污水的產(chǎn)生1酸性污水化工廠、化纖廠、電鍍廠，金屬加工廠等酸性污水pH14，腐蝕性強(qiáng)，改變水體的PH值，影響水生植物。2堿性污水印染廠、造紙廠、煉油廠的堿性污水PH1014，腐蝕危害小于酸性水，影響水生植物。酸堿污水在濃度高時(shí)(3%5以上)，應(yīng)考慮回收和綜合利用，制造硫酸亞鐵、硫酸鐵、在濃度不高時(shí)方可采用處理的方法。二、中和劑1酸性污水的中和劑：蘇打 NaCO3和苛性鈉NaOH具有組成均勻，易于貯存，反應(yīng)迅速，易溶于水，但價(jià)格較高。石灰 Ca(OH)2 來源廣泛，價(jià)格便宜，但產(chǎn)生雜質(zhì)多，浮渣多，難處理，一般用于水量較小的水廠。沉淀量大，運(yùn)輸

5、不便，石灰的粉末極易飄散，勞動(dòng)衛(wèi)生條件差。石灰石 CaCO3，白云石 CaCO3MgCO3是開發(fā)的石料，在產(chǎn)地價(jià)格便宜，可以作為一種中和材料，主要用于濾床使用。2堿性污水的中和劑：硫酸、鹽酸、煙道氣（含CO2，SO2)。二、中和劑3、選擇中和劑的標(biāo)準(zhǔn)：（1）反應(yīng)速率；（2）污泥產(chǎn)量和污泥處理方法；（3）加藥和儲存安全方便；（4）化學(xué)進(jìn)料和存放總設(shè)備的總費(fèi)用；（5）副反應(yīng)的發(fā)生：鹽的溶解、水溝產(chǎn)生和熱副反應(yīng)的發(fā)生：鹽的溶解、水溝產(chǎn)生和熱；（6）加藥過量；（7）中和劑選取的粒徑大小是否會(huì)阻塞濾床中和劑選取的粒徑大小是否會(huì)阻塞濾床等等；三、中和設(shè)備中和設(shè)備有集水井、混合槽、連續(xù)流中和池以及間歇式中和

6、池。（1）水質(zhì)水量變化不大或者廢水的緩沖能力較好，后續(xù)構(gòu)筑物對水質(zhì)pH要求不是很嚴(yán)格情況下：（2）水質(zhì)水量變化較大，但是水量較小，或廢水中還含有其他雜質(zhì)的金屬離子，出水水質(zhì)要求較高情況下：（3）水質(zhì)水量變化不大，廢水有一定的緩沖能力，但是出水pH要求很嚴(yán)格情況下：不單獨(dú)設(shè)置中和池不單獨(dú)設(shè)置中和池管道混合管道混合槽內(nèi)連續(xù)式反應(yīng)槽內(nèi)連續(xù)式反應(yīng)間歇式中和池，先后間歇式中和池，先后完成混合、反應(yīng)、沉完成混合、反應(yīng)、沉淀、排泥工序淀、排泥工序連續(xù)流中和池連續(xù)流中和池管道混合槽內(nèi)連續(xù)式反應(yīng)管道混合槽內(nèi)連續(xù)式反應(yīng)四、中和方法分類1酸堿污水相互中和法2、藥劑中和法3過濾中和法（多用于原料所在地多用于原料所在地

7、）4、煙道氣中和法1酸堿污水相互中和法電鍍廠的酸性污水和印染廠的堿性污水相互混合，達(dá)到中和目的。根 據(jù) 化 學(xué) 反 應(yīng) 等 當(dāng) 量 原 理 ，Q1C1=Q2C2計(jì)算污水中酸堿的含量及污水量，使酸堿污水等當(dāng)量混合，達(dá)到等當(dāng)量中和并略偏于堿性。2藥劑中和法用堿性、酸性物質(zhì)為中和劑處理，常采用石灰處理酸性污水，石灰還是混凝劑，可凝聚水中的雜質(zhì)，對于含雜質(zhì)多的酸性污水有利。當(dāng)污水中含有重金屬離子時(shí)，加入石灰，堿性增大使水中重金屬離子積大于溶度積產(chǎn)生沉淀。H 2 SO4 + Ca(OH ) 2 CaSO4 + 2 H 2O2 HNO4 + Ca(OH ) 2 Ca( NO3 ) 2 + 2 H 2OFe

8、 2+ + Ca(OH ) 2 Fe(OH ) 2 + Ca 2+Pb 2+ + Ca(OH ) 2 Pb(OH ) 2 + Ca 2+投藥中和法的工藝過程主要包括：投藥中和法的工藝過程主要包括：廢水的預(yù)處理；中和藥劑的制合與投配、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。 投藥中和法的工藝流程酸性廢水投藥中和流程圖酸性廢水投藥中和流程圖投加裝置 ：干投、濕投藥劑中和在混合池中進(jìn)行，其后需設(shè)沉淀池和污泥干化，污水在混合反應(yīng)池停留時(shí)間5分鐘（給水反應(yīng)池的停留時(shí)間是分鐘），在沉淀池停留時(shí)間 12小

9、時(shí)，污泥是污水的體積 2%5，污泥需脫水干化。干投法用機(jī)械將藥劑粉碎，直徑直徑0.5mm0.5mm，然后直接投入水中。干投時(shí)，為了保證均勻投加，可用具有電磁振蕩裝置的石灰投配器將石灰扮直接投入廢水中。干投法設(shè)備簡單，藥劑的制備與投配容易，但反應(yīng)緩慢，中和藥劑耗用中和藥劑耗用量大量大(約為理論用量的約為理論用量的1.4.5倍倍)。 即將生石灰在消解槽內(nèi)消解為濃度404050%50%的乳液的乳液，排入石灰乳貯槽，并配成濃度為5 510%10%的工作液的工作液，然后投加。工作液用泵送到投配槽，經(jīng)過投配器投入到混合設(shè)備。投配系統(tǒng)采用溢流循環(huán)方式溢流循環(huán)方式，即石灰乳輸運(yùn)到投配槽中的量大于投加量，剩余量

10、沿溢流管流回石灰乳貯槽石灰乳貯槽，這樣可維持投配槽內(nèi)液面穩(wěn)定不變，投加量只由孔口或閥門開度大小控制，還可以防止沉淀和堵塞。 投配器投配器石灰乳投加量可用手動(dòng)提板閘式投配器的孔口開度來控制，亦可通過投加閥的開度來控制(pH計(jì)自動(dòng)控制或手動(dòng)控制)。石灰乳貯槽及消解槽可用機(jī)械攪拌或水泵循環(huán)攪拌，以防止沉淀。攪拌不宜采用壓縮空氣，因其中的CO2易與CaO反應(yīng)生成CaCO3沉淀，既浪費(fèi)中和藥劑，又易引起堵塞。加藥間加藥間 采用石灰中和酸性廢水時(shí)，采用石灰中和酸性廢水時(shí)，混合反應(yīng)時(shí)間一般為混合反應(yīng)時(shí)間一般為2-5min，但是廢水如果含有金屬鹽類或者但是廢水如果含有金屬鹽類或者其他的毒物時(shí)，還應(yīng)該考慮去除其

11、他的毒物時(shí)，還應(yīng)該考慮去除金屬及其毒物的要求。金屬及其毒物的要求。 中和槽有兩種類型，應(yīng)用廣泛的是。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520min的停留時(shí)間設(shè)計(jì)。 另一種是，器中混和攪拌的時(shí)間很短，僅適用于中和產(chǎn)物溶解度大、反應(yīng)速度快的中和過程。 中和過程中形成的各種泥渣(如石膏、鐵礬等)應(yīng)及時(shí)分離，以防止堵塞管道。分離設(shè)備可采用沉淀池或浮上池。分離出來的沉淀(或浮渣)尚需進(jìn)一步濃縮、脫水。 投藥中和法：和 通常，水量少時(shí)(例如每小時(shí)幾立方米到十幾立方米)采用間歇式處理。水量再大時(shí)，就采用連續(xù)式處理。此時(shí)，欲獲得穩(wěn)出可靠的中和效果，應(yīng)采用多級式pH自動(dòng)控制系統(tǒng)。 投藥

12、中和法：1、可處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水；2、廢水中容許有較多的懸浮雜質(zhì)，對水質(zhì)、水量的波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)；3、并且中和劑利用率高；4、中和過程容易調(diào)節(jié)。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。 3過濾中和法（多用于原料所在地）酸性廢水流過堿性濾料時(shí)，可使廢水中和，這種中和方式叫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CaCO3MgCO3。三、中和方法分類白云石與硫酸反應(yīng)H 2 SO4 + CaCO3 CaSO4 + H 2O + CO2 3 3 4 4 22H2 SO4 + CaCO MgCO CaSO +MgSO

13、 + H2O + CO 白云石中含有 MgCO3 ，可生成溶解度較大的 MgSO4 不會(huì)造成反應(yīng)中濾池的堵塞，產(chǎn)生的 CaSO4 是石灰石中和產(chǎn)生的50，影響小一些，可以適當(dāng)提高進(jìn)水硫酸濃度。3過濾中和法（多用于原料所在地）使污水流經(jīng)具有中和能力的濾池，例如石灰石、白云石、大理石等，產(chǎn)生中和作用。石灰石與硫酸反應(yīng)2HCl + CaCO3 CaCl2 + H 2O + CO2 一、濾料的選擇 濾料的選擇和中和產(chǎn)物的溶解度有密切的關(guān)系。濾料的中和反應(yīng)發(fā)生在顆粒表面上，如果中和產(chǎn)物的溶解度很小，就在濾料顆粒表面形成不溶性的硬殼，阻止中和反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，使中和處理失敗。 由此可知：中和處理硝酸、鹽酸時(shí)

14、，濾料選用石灰石，大理石或白云石都行；中和處理碳酸時(shí)，含鈣或鎂的中和劑都不行，不宜采用過濾中和法；中和硫酸時(shí)，最好選用含鎂的中和濾料(白云石)。 但是，白云石的來源少、成本高，反應(yīng)速度慢，所以，如能正確控制硫酸濃度，使中和產(chǎn)物(CaSO4)的生成量不超過其溶解度，則也可以采句石灰石或大理石。 根據(jù)硫酸鈣的溶解度數(shù)據(jù)可以算出，以石灰石為濾料時(shí)，硫酸允許濃度在。如硫酸濃度超過上述允許值，可使處理后的出水回流，用以稀釋原水；或改用白云石濾料。 另外，過濾中和產(chǎn)物CO2溶于水使出水pH值約為5，經(jīng)曝氣吹脫CO2，則pH值可上升到6左右。脫氣方式可用穿孔管曝氣吹脫、多級跌落自然脫氣，板條填料淋水脫氣等。

15、 為了進(jìn)行有效的過濾，還必須限制進(jìn)水中懸浮雜質(zhì)的濃度，為了進(jìn)行有效的過濾，還必須限制進(jìn)水中懸浮雜質(zhì)的濃度，以防堵塞濾料。濾料的粒徑也不宜過大。另外，失效的濾渣以防堵塞濾料。濾料的粒徑也不宜過大。另外，失效的濾渣應(yīng)及時(shí)清除，并隨時(shí)補(bǔ)加濾料，直至例床換料。應(yīng)及時(shí)清除，并隨時(shí)補(bǔ)加濾料，直至例床換料。 采用碳酸鹽做中和濾料，均有CO2氣體產(chǎn)生，它能附著在濾料表面，形成氣體薄膜，阻礙反應(yīng)的進(jìn)行。酸的濃度愈大，產(chǎn)生的氣體就愈多，阻礙作用也就越嚴(yán)重。二、中和濾池普通中和濾池普通中和濾池 普通中和濾池一般是為固定床重力式，水的流向分平流式和豎流式（又分升流式和降流式），濾料粒徑一般為30-50mm，不得混有粉

16、料雜質(zhì)，當(dāng)廢水中含有可能堵塞濾料的物質(zhì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，過濾速度一般不大于5 m/h，接觸時(shí)間不小于10min，濾床厚度一般為1-1.5m。 98 100136 18生成硫酸鈣微溶于水，18時(shí)溶解度為1.6g/L，采用石灰石能中和硫酸濃度為：1.6:136x:98 x=1.15g/L分析：1）當(dāng)進(jìn)水硫酸濃度大于1.15g/L，中和反應(yīng)生成的CaSO4濃度大于1.6g/L，超過濃度積，。2）由于存在鹽效應(yīng)的過飽和現(xiàn)象，一般進(jìn)水的硫酸濃度可提高到2.0-2.4g/L。3）應(yīng)用中要注意進(jìn)水的硫酸濃度，不使濾池堵塞。4）計(jì)算：石灰石與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣。H 2 SO4 + CaCO3 CaSO4 +

17、H 2O升流式膨脹中和濾池（恒速）由于粒徑小，就；由于流速大，濾科可以懸浮起來，通過互相碰撞，使，從而可以適當(dāng)增大進(jìn)水中硫酸的允許含量；由于是升流運(yùn)動(dòng)，剝離的硬殼容易隨水流走，CO2氣體易排出，。濾料層厚度在運(yùn)行初期為11.2m，最終換料時(shí)為2m，濾料膨脹率保持50。池底設(shè)0.150.2m的卵石墊層，池項(xiàng)保持0.5m的清水區(qū)。 升流式膨脹中和濾的特點(diǎn)是濾料粒徑小(0.53mm)、濾速高(6670mk)、廢水由下向上流動(dòng)。變速升流式膨脹中和濾池如果改變升流式濾池的結(jié)構(gòu)，采用變截面中和濾池，使下部濾速仍保持6070mh，而上部濾速減為1520mh，則可獲雙重好處：既保持較高的過濾速度，又不致于使細(xì)

18、小濾料隨水流失，使濾抖尺寸的適用范圍增大。 升流式濾池要求布水均勻，因此常采用大阻力配水系統(tǒng)和比較均勻的集水系統(tǒng)。此外，要求池子直徑不能太大，一般不大于1.52.0m。 滾筒可用鋼板制成，內(nèi)襯防腐層，直徑lm或更大，長度約為直徑的67倍。筒內(nèi)壁有不高的縱向隔條，推動(dòng)濾料旋轉(zhuǎn)。滾筒轉(zhuǎn)速約每分鐘10轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸傾斜0.5010。濾料的粒徑較大(達(dá)十幾毫米)，裝科體積約占轉(zhuǎn)簡體積的一半； 這種裝置的是進(jìn)水的硫酸濃度可以超過允許濃度數(shù)倍，而濾料粒徑卻不必破碎得很小，硫酸質(zhì)量濃度可以達(dá)到 其是負(fù)荷率低、(約為36m3m2h)、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)對設(shè)備材料的耐蝕性能要求高。滾筒式中和濾池 裝于滾筒中的濾料隨滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使濾科互相碰撞，及時(shí)剝離由中和產(chǎn)物形成的覆蓋層，可以加快中