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第 3章废水的化学处理
Chemical Treatment
2
第三章 废水的化学处理本章的问题：
废水中最容易除去的污染物如何除去？
酸碱废水如何处理？在工业上是如何实现的？
3
第三章 废水的化学处理
1 中和
1,1 概述 连
1,2 酸碱中和过程 连
1,3 酸碱废水的中和处理 连
1）酸性废水的处理方法
（ 1）药剂中和 连
（ 2）过滤中和 连
2）碱性废水的处理方法 连
4
1 中和
1,1概述
1） 定义：
（ 1） 酸含量大于 3％ –5％ 的高浓度含酸废水,常称为 废酸液 ；
酸性废水有的含无机酸 (如硫酸,硝酸,盐酸,
磷酸,氢氟酸,氢氰酸等 ),有的含有机酸 (如醋酸,甲酸,柠檬酸等 )。
（ 2） 碱含量大于 1％ – 3％ 的高浓度含碱废水,
常称为 废碱液 。
碱性废水中含有碱性物质,如苛性钠,碳酸钠,
硫化钠及胺类等 。
酸性废水的危害程度比碱性废水要大 。
5
2）酸碱废水的来源,
酸性废水主要来源于化工厂、化纤厂、
电镀厂、煤加工厂及金属酸洗车间等。
碱性废水主要来源于印染厂、造纸厂、
炼油厂和金属加工厂等。
6
3） 酸碱废水的分类酸碱废水按 pH值的不同可分为以下几类,
强酸性废水 pH<4.5
弱酸性废水 pH=4.5－ 6.5
中性废水 pH=6.5－ 8.5
弱碱性废水 pH=8.5－ 10.0
强碱性废水 pH>l0
废水排放的 PH值应在 6～ 9之间 。
7
4）酸碱废水的处理
高浓度 的废酸液、废碱液往往要采用特殊的方法 回收 其中的酸和碱。
酸含量小于 3％ – 5％或碱含量小于 l％ – 3％的低浓度酸性废水与碱性废水常采用 中和 法处理 。
除中和处理之外，还有一种与此类似的处理操作，就是为了某种特殊要求，将废水的 PH值调节到某一特定值（范围），这种处理操作叫做 PH调节 。如将 PH值由中性或酸性调节至碱性，称为 碱化 ；有中性或碱性调节至酸性成为酸化 。
8
5）中和处理适用于废水处理中的下列情况：
（ 1） 废水排入受纳水体前,其 pH值指标超过排放标准 。 这时应采用中和处理,以减少对水生生物的影响；
（ 2） 工业废水排入城市下水道系统前,为避免对管道系统造成腐蚀；
（ 3） 废水在排放前进行 中和,要比与其它废水混合后的大量废水进行中和经济的多 。
（ 4） 化学处理或生物处理之前 。对生物处理而言，
需将处理系统的 pH维持在 6.5－ 8.5范围内，以确保最佳的生物活力。对化学处理而言，也需要在一定的 pH范围内才能取得好的处理效果。
返回目录
9
1.2 酸碱中和过程酸＋碱＝盐＋水或 H＋ ＋ OH- ＝ H2O
返回目录实际废水的成分比较复杂，干扰酸碱平衡的因素很多，中和时 PH的变化也比较复杂。这时,应通过实验绘制出中和曲线,以确定中和剂投加量。
反应生成的盐可能是 中性 （强酸与强碱中和），也可能呈 酸性 （强酸与弱碱中和），也可能呈 碱性 （
强碱与弱酸中和）。
10
1.3酸碱废水的中和处理
1）酸性废水的中和处理
（ 1）药剂中和法
i） 特点,药剂中和法能处理任何浓度、任何性质的酸性废水，对水质和水量波动适应性强，药剂利用率高。
ii） 主要的药剂：
石灰、苛性钠、碳酸钠、石灰石 。
此外，作为综合利用，也可以用碱性废渣、废液作为中和剂，如电石渣液、废碱液等。
最常用的是石灰 (CaO ) 或其水溶液石灰乳
（ Ca(OH)2）
石灰乳对水中杂质有凝聚作用，因此适于处理含杂质多的酸性废水。
11
iii） 中和方式,干法中和湿法中和：
a 干法中和定义,干法中和是把药剂直接加入到需中和的水中。
特点：
① 设备简单，（带电磁振荡装置的石灰投配器）；
② 反应较慢，而且不易彻底，投药量大 (需为理论量的 1.4-1.5倍 )；
③ 当石灰成块状时需要破碎，劳动强度大；
④ 干法投加时工作条件不好，劳动强度大 。
12
b 湿法中和定义,把药剂配成一定浓度的溶液添加。
一般石灰制备成石灰乳添加。
特点：需要设备多；
反应迅速、彻底；
投药量少，为理论值的 1.05～ 1.10
倍 。
需要指出的是，药剂的制备在工业上的实现并不是一件很容易的事，下面看工业上如何实现。
13
石灰湿法添加时石灰乳制备流程示意图石灰消解槽，浓度为 40%-50%
石灰乳液槽，制成
5%-10%的石灰乳投配槽，有溢流堰，保持液面恒定，并调节流量泵，输送流量要大于需要量投加器提板闸停止投加时
，石灰乳在系统内循环
，不易堵塞机械搅拌装置
14
iv）实际废水中和不易取得满意的效果的原因：
① 对于强酸或强碱的中和,特别是接近中性点时,pH值与中和剂用量之间的关系是非线性的 。 因此较难控制 。 L
② 使少量的中和剂与大量的废水在短时间内彻底混合很困难；
③ 废水流量有时变化较大；
④ 废水的 pH值也随时间的变化而变化 。
实际中常采用分步中和法,L
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强酸和强碱的中和曲线
0
2
4
6
8
10
12
14
0 50 100 150 200
中和度 / ％
pH
16
分步中和工艺示意图进水出水石灰乳搅拌
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（ v）酸性废水投药中和流程酸性废水 混合反应 沉淀池脱水或干化床出渣出水中和剂制备投药搅拌 泵返回目录
18
（ 2）过滤中和
i） 定 义：
过滤中和是指使废水通过具有中和能力的滤料进行中和反应 。 L
ii） 适用范围：
适用于含酸浓度不大于 2–3mg/L,并生成易溶盐的各种酸性废水的中和处理 。
当废水含大量悬浮物,油脂,重金属盐和其他毒物时,不宜采用 。
19
iii）常用滤料：
石灰石 (CaCO3)、白云石、大理石等，最常用的是石灰石。
滤料的选择：
滤料的选择与废水中 含何种酸 和 含酸浓度密切相关 。 以处理含硫酸废水为例 。
a 当采用石灰石为滤料时,硫酸浓度不应超过 1－ 2mg/L,否则就会生成硫酸钙外壳,
使中和反应停止 。
20
b 当采用白云石 (CaCO3?MgCO3)为滤料时，
由于 MgSO4溶解度很大，故产生的沉淀仅为石灰石的一半，因此废水含硫酸浓度可以适当提高，但缺点是反应速度比石灰石慢。
c 当处理含盐酸或硝酸的废水时，因生成的盐溶解度都很大，则采用石灰石、大理石、
白云石作滤料均可。
注,过滤中和均产生 CO2,CO2溶于水即为碳酸，使出水 pH值在 5左右，需用曝气或吹脱的方法脱掉 CO2，提高 pH值。
21
iv）过滤中和设备：
分类,常用设备为 中和滤池 。
水平流向普通中和滤池 升流式滤池 竖流向升流式膨胀中和滤池 降流式
22
a）普通中和滤池升流式 降流式
23
① 普通中和滤池的工艺参数：
滤料粒径,一般为 30–50mm，
当废水中含有可能堵塞滤料的物质时，应进行预处理。
过滤速度,指单位面积的滤池在单位时间内所通过的废水体积，不大于 5 m/h。
接触时间,不小于 l0min；
滤床厚度,一般为 l–1.5m
② 缺点：
表面易结垢； 易堵塞； 过滤速度低（不大于
5m/h ）。
24
b）升流式膨胀滤池为克服上述缺点，出现了升流式膨胀滤池。
① 分类：可分为 等速 升流式膨胀滤池 和 变速升流式膨胀滤池 。
② 特点：
水流由下向上流动，流速高达 30–70m/h，再加上生成的 CO2气体的作用，使滤料互相碰撞摩擦，表面不断更新，因此中和效果较好。
③优缺点：
优点,滤速高，中和效果好。
缺点,要求布水均匀，因此池子直径不能太大，并常采用大阻力配水系统。滤料易流失，也使出水浑浊。
25
等速升流式膨胀中和滤池示意图配水系统卵石垫层石灰石滤料清水区集水槽配水系统 作用是使废水沿整个滤池截面均匀分布卵石垫层 作用是支撑滤料和使水进一步分配均匀清水区 滤料与中和后水在此分离集水槽 中和后的水由此排出石灰石滤料 由下向上
，粒径逐渐减小缓冲层 高度 0.5m，
水和滤料分离，在此区内水流速逐渐减慢进水设备缓冲层
26
等速升流式膨胀中和滤池的配水系统
27
变速升流膨胀式中和滤池示意图特点,滤料层截面面积是变化的。 下部流速大,可使大颗粒滤料处于悬浮状态，可防止滤料表面形成 CaSO4覆盖层 ； 上部流速小,保持上部微小滤料不致流失。
可以 提高滤料的利用率,还可提高进水含酸浓度，同时不产生堵塞。
这种滤池可大大 提高滤速,
下部滤速可达 130～ 150m/h
，上部滤速可达 40～ 60m/h
28
变速升流膨胀式中和滤池处理酸性废水的实用装置流程
29
c）中 和滤池运行中的注意事项：
① 滤池出水中的 CO2一般由脱气池去除，方法有空气曝气、出水跌落、自然曝气等。
②滤池在运行中，滤料有消耗，应定期补充。
③ 运行中应防止高浓度酸性废水进入滤池。否则会使滤料表面结垢失去作用。
④滤池运行一定时期后，由于沉淀物积累过多导致中和效果下降，应进行倒床，更换新滤料。
返回目录
30
2）碱性废水的中和处理
（ 1）处理方法,
（ a）利用酸性废水中和；
（ b）加酸中和；
（ c）利用烟道气进行中和。
烟道气中的 CO2含量可高达 24％，此外有时还含有 SO2和 H2S，故可用来中和碱性废水。用烟道气中和碱性废水一般在喷淋塔中进行 。
（ 2）常用设备喷淋塔
31
喷淋塔示意图
该法的 优点 是以废治废，投资省，运行费用低；
缺点 是出水中的硫化物、耗氧量和色度都会明显增加，
还需进一步处理。
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第 3章废水的化学处理
Chemical Treatment
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第三章 废水的化学处理本章的问题：
废水中最容易除去的污染物如何除去？
酸碱废水如何处理？在工业上是如何实现的？
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第三章 废水的化学处理
1 中和
1,1 概述 连
1,2 酸碱中和过程 连
1,3 酸碱废水的中和处理 连
1）酸性废水的处理方法
（ 1）药剂中和 连
（ 2）过滤中和 连
2）碱性废水的处理方法 连
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1 中和
1,1概述
1） 定义：
（ 1） 酸含量大于 3％ –5％ 的高浓度含酸废水,常称为 废酸液 ；
酸性废水有的含无机酸 (如硫酸,硝酸,盐酸,
磷酸,氢氟酸,氢氰酸等 ),有的含有机酸 (如醋酸,甲酸,柠檬酸等 )。
（ 2） 碱含量大于 1％ – 3％ 的高浓度含碱废水,
常称为 废碱液 。
碱性废水中含有碱性物质,如苛性钠,碳酸钠,
硫化钠及胺类等 。
酸性废水的危害程度比碱性废水要大 。
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2）酸碱废水的来源,
酸性废水主要来源于化工厂、化纤厂、
电镀厂、煤加工厂及金属酸洗车间等。
碱性废水主要来源于印染厂、造纸厂、
炼油厂和金属加工厂等。
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3） 酸碱废水的分类酸碱废水按 pH值的不同可分为以下几类,
强酸性废水 pH<4.5
弱酸性废水 pH=4.5－ 6.5
中性废水 pH=6.5－ 8.5
弱碱性废水 pH=8.5－ 10.0
强碱性废水 pH>l0
废水排放的 PH值应在 6～ 9之间 。
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4）酸碱废水的处理
高浓度 的废酸液、废碱液往往要采用特殊的方法 回收 其中的酸和碱。
酸含量小于 3％ – 5％或碱含量小于 l％ – 3％的低浓度酸性废水与碱性废水常采用 中和 法处理 。
除中和处理之外，还有一种与此类似的处理操作，就是为了某种特殊要求，将废水的 PH值调节到某一特定值（范围），这种处理操作叫做 PH调节 。如将 PH值由中性或酸性调节至碱性，称为 碱化 ；有中性或碱性调节至酸性成为酸化 。
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5）中和处理适用于废水处理中的下列情况：
（ 1） 废水排入受纳水体前,其 pH值指标超过排放标准 。 这时应采用中和处理,以减少对水生生物的影响；
（ 2） 工业废水排入城市下水道系统前,为避免对管道系统造成腐蚀；
（ 3） 废水在排放前进行 中和,要比与其它废水混合后的大量废水进行中和经济的多 。
（ 4） 化学处理或生物处理之前 。对生物处理而言，
需将处理系统的 pH维持在 6.5－ 8.5范围内，以确保最佳的生物活力。对化学处理而言，也需要在一定的 pH范围内才能取得好的处理效果。
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1.2 酸碱中和过程酸＋碱＝盐＋水或 H＋ ＋ OH- ＝ H2O
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反应生成的盐可能是 中性 （强酸与强碱中和），也可能呈 酸性 （强酸与弱碱中和），也可能呈 碱性 （
强碱与弱酸中和）。
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1.3酸碱废水的中和处理
1）酸性废水的中和处理
（ 1）药剂中和法
i） 特点,药剂中和法能处理任何浓度、任何性质的酸性废水，对水质和水量波动适应性强，药剂利用率高。
ii） 主要的药剂：
石灰、苛性钠、碳酸钠、石灰石 。
此外，作为综合利用，也可以用碱性废渣、废液作为中和剂，如电石渣液、废碱液等。
最常用的是石灰 (CaO ) 或其水溶液石灰乳
（ Ca(OH)2）
石灰乳对水中杂质有凝聚作用，因此适于处理含杂质多的酸性废水。
11
iii） 中和方式,干法中和湿法中和：
a 干法中和定义,干法中和是把药剂直接加入到需中和的水中。
特点：
① 设备简单，（带电磁振荡装置的石灰投配器）；
② 反应较慢，而且不易彻底，投药量大 (需为理论量的 1.4-1.5倍 )；
③ 当石灰成块状时需要破碎，劳动强度大；
④ 干法投加时工作条件不好，劳动强度大 。
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b 湿法中和定义,把药剂配成一定浓度的溶液添加。
一般石灰制备成石灰乳添加。
特点：需要设备多；
反应迅速、彻底；
投药量少，为理论值的 1.05～ 1.10
倍 。
需要指出的是，药剂的制备在工业上的实现并不是一件很容易的事，下面看工业上如何实现。
13
石灰湿法添加时石灰乳制备流程示意图石灰消解槽，浓度为 40%-50%
石灰乳液槽，制成
5%-10%的石灰乳投配槽，有溢流堰，保持液面恒定，并调节流量泵，输送流量要大于需要量投加器提板闸停止投加时
，石灰乳在系统内循环
，不易堵塞机械搅拌装置
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iv）实际废水中和不易取得满意的效果的原因：
① 对于强酸或强碱的中和,特别是接近中性点时,pH值与中和剂用量之间的关系是非线性的 。 因此较难控制 。 L
② 使少量的中和剂与大量的废水在短时间内彻底混合很困难；
③ 废水流量有时变化较大；
④ 废水的 pH值也随时间的变化而变化 。
实际中常采用分步中和法,L
15
强酸和强碱的中和曲线
0
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8
10
12
14
0 50 100 150 200
中和度 / ％
pH
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分步中和工艺示意图进水出水石灰乳搅拌
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（ v）酸性废水投药中和流程酸性废水 混合反应 沉淀池脱水或干化床出渣出水中和剂制备投药搅拌 泵返回目录
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（ 2）过滤中和
i） 定 义：
过滤中和是指使废水通过具有中和能力的滤料进行中和反应 。 L
ii） 适用范围：
适用于含酸浓度不大于 2–3mg/L,并生成易溶盐的各种酸性废水的中和处理 。
当废水含大量悬浮物,油脂,重金属盐和其他毒物时,不宜采用 。
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iii）常用滤料：
石灰石 (CaCO3)、白云石、大理石等，最常用的是石灰石。
滤料的选择：
滤料的选择与废水中 含何种酸 和 含酸浓度密切相关 。 以处理含硫酸废水为例 。
a 当采用石灰石为滤料时,硫酸浓度不应超过 1－ 2mg/L,否则就会生成硫酸钙外壳,
使中和反应停止 。
20
b 当采用白云石 (CaCO3?MgCO3)为滤料时，
由于 MgSO4溶解度很大，故产生的沉淀仅为石灰石的一半，因此废水含硫酸浓度可以适当提高，但缺点是反应速度比石灰石慢。
c 当处理含盐酸或硝酸的废水时，因生成的盐溶解度都很大，则采用石灰石、大理石、
白云石作滤料均可。
注,过滤中和均产生 CO2,CO2溶于水即为碳酸，使出水 pH值在 5左右，需用曝气或吹脱的方法脱掉 CO2，提高 pH值。
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iv）过滤中和设备：
分类,常用设备为 中和滤池 。
水平流向普通中和滤池 升流式滤池 竖流向升流式膨胀中和滤池 降流式
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a）普通中和滤池升流式 降流式
23
① 普通中和滤池的工艺参数：
滤料粒径,一般为 30–50mm，
当废水中含有可能堵塞滤料的物质时，应进行预处理。
过滤速度,指单位面积的滤池在单位时间内所通过的废水体积，不大于 5 m/h。
接触时间,不小于 l0min；
滤床厚度,一般为 l–1.5m
② 缺点：
表面易结垢； 易堵塞； 过滤速度低（不大于
5m/h ）。
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b）升流式膨胀滤池为克服上述缺点，出现了升流式膨胀滤池。
① 分类：可分为 等速 升流式膨胀滤池 和 变速升流式膨胀滤池 。
② 特点：
水流由下向上流动，流速高达 30–70m/h，再加上生成的 CO2气体的作用，使滤料互相碰撞摩擦，表面不断更新，因此中和效果较好。
③优缺点：
优点,滤速高，中和效果好。
缺点,要求布水均匀，因此池子直径不能太大，并常采用大阻力配水系统。滤料易流失，也使出水浑浊。
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等速升流式膨胀中和滤池示意图配水系统卵石垫层石灰石滤料清水区集水槽配水系统 作用是使废水沿整个滤池截面均匀分布卵石垫层 作用是支撑滤料和使水进一步分配均匀清水区 滤料与中和后水在此分离集水槽 中和后的水由此排出石灰石滤料 由下向上
，粒径逐渐减小缓冲层 高度 0.5m，
水和滤料分离，在此区内水流速逐渐减慢进水设备缓冲层
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等速升流式膨胀中和滤池的配水系统
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变速升流膨胀式中和滤池示意图特点,滤料层截面面积是变化的。 下部流速大,可使大颗粒滤料处于悬浮状态，可防止滤料表面形成 CaSO4覆盖层 ； 上部流速小,保持上部微小滤料不致流失。
可以 提高滤料的利用率,还可提高进水含酸浓度，同时不产生堵塞。
这种滤池可大大 提高滤速,
下部滤速可达 130～ 150m/h
，上部滤速可达 40～ 60m/h
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变速升流膨胀式中和滤池处理酸性废水的实用装置流程
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c）中 和滤池运行中的注意事项：
① 滤池出水中的 CO2一般由脱气池去除，方法有空气曝气、出水跌落、自然曝气等。
②滤池在运行中，滤料有消耗，应定期补充。
③ 运行中应防止高浓度酸性废水进入滤池。否则会使滤料表面结垢失去作用。
④滤池运行一定时期后，由于沉淀物积累过多导致中和效果下降，应进行倒床，更换新滤料。
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2）碱性废水的中和处理
（ 1）处理方法,
（ a）利用酸性废水中和；
（ b）加酸中和；
（ c）利用烟道气进行中和。
烟道气中的 CO2含量可高达 24％，此外有时还含有 SO2和 H2S，故可用来中和碱性废水。用烟道气中和碱性废水一般在喷淋塔中进行 。
（ 2）常用设备喷淋塔
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喷淋塔示意图
该法的 优点 是以废治废，投资省，运行费用低；
缺点 是出水中的硫化物、耗氧量和色度都会明显增加，
还需进一步处理。
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