废水综合处理

废水综合处理中和处理的应用：废水排入水体之前，防止对水生生物的影响；废水排入城市排水管道之前，防止对管道的腐蚀；化学处理或生物处理之前，防止对药剂或微生物的抑制作用。

中和处理的方法：酸碱废水互相中和法，药剂中和法和过滤中和法等。

选择中和方法的依据：含酸或含碱废水所含酸类或碱类的性质、浓度、水量及其变化规律；首先应寻找能就地取材的酸性或碱性废料，并尽可能加以利用；本地区中和药剂和滤料的供应情况；接纳废水水体性质、城市下水道能容纳废水的条件，后续处理对PH值的要求等。

中和药剂：酸性废水中和处理采用的中和药剂有石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等；碱性废水中和处理采用的中和药剂有盐酸和硫酸。

酸性废水的数量和危害比碱性废水大得多，因此处理出水应呈中性或弱碱性。

即∑Q Z B Z≥∑Q S B S aK式中：Q Z——碱性废水流量；B Z——碱性废水浓度；Q S——酸性废水流量；B S——酸性废水浓度；a——药剂消耗比，即中和单位重量酸所需的碱量，见表12-1；K——反应不完全系数，一般取K=1.5~2.0。

当酸碱废水的流量与浓度变化较大时，一般应先分别设水质调节池进行均化，均化后的酸碱废水再进入中和池。

中和池的容积V为：V=（Q1+Q2）t式中：Q1、Q2——酸性、碱性废水设计流量，m3/h；t ——中和时间，一般取1~2h。

为反应完全，池内应设搅拌器进行混合搅拌。

当水质水量较稳定或后续处理对PH值要求较宽时，可直接在集水井、管道或混合槽进行中和。

（1）酸性废水的加碱中和石灰中和酸性废水的装置，主要有石灰乳制备与投加设备，混合反应池与中和池。

（见P476图12-1、2）先将生石灰在消解槽内消解成40%~50%浓度后，流入乳液槽，经搅拌配成5%~10%浓度，然后投加。

消解槽和乳液槽需用机械搅拌或水泵循环搅拌，以防止沉淀。

混合反应池可采用隔板式或设搅拌器，容积按水力停留时间5分钟设计。

中和沉淀池容积按水力停留时间1~2小时设计。

中和沉淀产生的污泥体积为废水量的10%~15%，含水率90%~95%，必须设置污泥脱水系统。

药剂总耗量的计算：G a=KQ（C1a1+C2a2）/a式中：G a——药剂总耗量，kg/d；Q——酸性废水量，m3/d；C1——废水含酸浓度，kg/m3；C2——废水中需中和的酸性盐浓度，kg/m3；a1——中和剂理论比耗量，即中和1kg酸所需的碱量，kg/kg，见表12-2；a2——中和1kg酸性盐类所需碱性药剂量，kg/kg，见表12-2；K——不均匀系数；a——中和剂的纯度，%。

沉渣量的计算：G=G a（B+e）+Q（S-c-d）式中：G——沉渣量，KG/D；G a——药剂总耗量，kg/d；Q——酸性废水量，m3/d；B——消耗单位药剂所产生的盐量，kg/kg，见表12-3；e——单位药剂中杂质含量，kg/kg；S——原水悬浮物浓度，kg/m3；c——中和后溶于废水中的盐量，kg/m3；d——中和后出水悬浮物浓度，kg/m3。

消解槽的有效容积计算：V1=KV0式中：V1——消解槽的有效容积，m3；V0——一次配制的药剂量，m3；K——容积系数，一般取2~5。

溶液槽（乳液槽）的有效容积计算：V2=100G a/（γCn）式中：V2——溶液槽的有效容积，m3；G a——石灰消耗量，T/D；γ——石灰的容重，一般取0.9~1.1T/M3；C——石灰乳的浓度，一般取5%~10%（含有效氧化钙）；n——每天搅拌的次数，用人工搅拌时按3次，用机械搅拌时按6次计算。

2.括弧中记入的药剂量，表示不建议采用的药剂，因其反应很慢。

中和各种碱性废水所需各种不同浓度（%）酸的比耗量见表12-4。

过滤中和法仅用于酸性废水的中和处理。

酸性废水流经碱性滤料时与滤料进行中和反应的方法称为过滤中和法。

碱性滤料主要有石灰石、大理石、白云石等。

中和滤池分为普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池和滚筒中和滤池。

普通中和滤池：（见P479图12-4）为固定床式，按水流方向分平流式和竖流式，竖流式又分为升流式和降流式。

中和滤池滤料粒径一般为30~80毫米，不能混有粉料。

空塔滤速一般小于5m/h。

进水酸浓度大时滤料表面易结垢。

已不多用。

升流式膨胀中和滤池：分为恒速式和变速式，滤池构造如P481图12-5，图12-7。

恒速式升流式膨胀中和滤池采用高滤速（30~70 m/h）、细滤料（0.3~3.0mm，平均1.5mm）。

废水自下而上流动，滤层膨胀，滤料呈悬浮状态，加之反应产生的CO2上升时的搅拌作用，或通入压缩空气搅拌，使滤料不断碰撞，CaSO4不易形成垢层，中和效果好。

池底金属区为大阻力或小阻力配水系统，卵石垫层厚0.4~0.6m，滤料层1.0~1.5 m，清水区高0.5 m，滤层膨胀率15%~30%。

变速式升流式膨胀中和滤池下部横截面面积小，上部大。

滤速下部为130~150 m/h，上部为40~60 m/h，使滤层全部都能膨胀，上部出水可少带料，克服了恒速式膨胀滤池下部膨胀不起来，上部带出小颗粒滤料的缺点。

滤池出水中的CO2用除气塔去除。

化学沉淀法是指向水投加某种化学药剂，使之与水中的某些溶解物质发生直接的化学反应，形成难溶的固体物（沉淀物），然后进行固液分离，从而除去水中污染物的一种处理方法。

适用于处理废水中的重金属离子（如Hg、Pb、Zn、Ni、Cr、Cu）及某些非金属（As、F、S、B）；用于水质软化，去除碱土金属（如Ca、Mg）盐和二氧化硅；废水除磷。

在一定温度下，难溶化合物A m B n的饱和溶液中，其沉淀—溶解平衡可表示为：A mB n=mA n++nB m-K sp=[ A n+]m[B m-]n式中K sp称为溶度积常数。

根据溶度积可以判断沉淀的生成与溶解，判断水中离子是否能用化学沉淀法处理以及分离的程度：[ A n+]m[B m-]n＜K sp，溶液为不饱和溶液，无沉淀析出，难溶物继续溶解；[ A n+]m[B m-]n ＝K sp，溶液为饱和溶液，无沉淀产生，溶解与沉淀之间建立了多相离子动态平衡；[ A n+]m[B m-]n ＞K sp，沉淀从溶液中析出，沉淀后溶液中所余离子浓度仍保持[ A n+]m[B m-]n＝K sp关系。

常用的沉淀剂有石灰、氢氧化钠、碳酸钠、硫化氢、碳酸钡等。

根据使用的沉淀剂不同，化学沉淀法可分为石灰法、氢氧化物法、硫化物法、钡盐法等。

化学沉淀法的工艺流程主要步骤有：化学沉淀剂的配制与投加；沉淀剂与原水混合反应；固液分离，设备有沉淀池、气浮池等；泥渣处理与利用。

工业废水中的许多金属离子可以生成氢氧化物沉淀而得以去除。

氢氧化物的沉淀与PH 值有很大关系。

实际水处理中，共存离子体系复杂，影响氢氧化物沉淀的因素很多，必须控制PH值，使其保持在最优沉淀区域内。

表12-5给出了某些金属氢氧化物沉淀析出的最佳PH值范围，对具体废水最好通过试验确定。

当水中存在CN-、NH3、S2-及Cl-等配位体时，能与金属离子结合成可溶性络合物，增大金属氢氧化物的溶解度，对沉淀不利，应通过预处理去除。

采用氢氧化物沉淀法去除金属离子时，沉淀剂为各种碱性物料，常用石灰、碳酸钠、氢氧化钠、石灰石、白云石、电石渣等。

可根据金属离子的种类、废水性质、PH值、处理水量等因素来选用。

氢氧化物沉淀法在废水处理中的应用：矿山废水处理工艺，P485见图12-10；铅锌冶炼厂废水处理，P486见图12-11。

许多金属能形成硫化物沉淀。

由于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，采用硫化物可使金属得到更完全地去除。

通常采用的沉淀剂有H2S、Na2S、NaHS、CaS X、（NH4）2S、MnS、FeS等。

H2S有恶臭，又是一种无色剧毒气体，因此使用时必须注意安全。

采用硫化物产生法处理重金属废水，去除率高，可分步沉淀，泥渣中金属品位高，便于回收利用，适用PH值范围大。

但过量S2-造成二次污染；当PH值降低时，可产生H2S。

有时金属硫化物的颗粒很小，分离困难，此时可投加适量絮凝剂（如聚丙烯酰胺）进行共沉。

钡盐沉淀法仅限于含六价铬废水处理，采用的沉淀剂有BaCO3、BaCl2和BaS等，生成铬酸钡（BaCrO4）。

铬酸钡的溶度积K sp=1.2×10-10。

钡盐法处理含铬废水要准确控制PH值。

铬酸钡的溶解度与PH值有关，PH愈低，溶解度愈大，对去除铬不利，而PH值太高，CO2气体难于析出，也不利于除铬反应进行。

采用BaCO3做沉淀剂时，用硫酸或乙酸调PH4.5~5.0，反应速度快，除铬效果好，药剂用量少，而不用HCl，防止残氯影响。

采用BaCl2作沉淀剂，生成的HCl会使PH值降低，PH值应控制高些（6.5~7.5）。

为了促进沉淀，沉淀剂常加过量，而出水中含过量的钡，也不能排放，一般通过一个以石膏碎块为滤料的滤池，使石膏的钙离子置换水中的钡离子生成硫酸钡沉淀。

钡盐法形成的沉渣中，主要含铬酸钡，最好回收利用。

可向泥渣中投加硝酸和硫酸，反应产物有硫酸钡和铬酸，铬酸的比例约为沉渣：硝酸：硫酸=1：0.3：0.08。

利用溶解于废水中的有毒有害物质，在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它转化为无毒无害的新物质的方法称为氧化还原法。

向废水中投加氧化剂，氧化废水中的有毒有害物质，使其转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法称为氧化法；向废水中投加还原剂，使废水中的有毒有害物质转变为无毒无害的或毒性小的新物质的方法称为氧化法。

在废水处理中常用的氧化剂有：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、三氯化铁等；常用的还原剂有：硫酸亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。

药剂氧化还原法的应用：在废水处理中氯氧化法主要用于氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类的氧化去除及脱色、脱臭、杀菌、防腐等；药剂还原法处理含铬废水等。

臭氧是氧的同素异构体。

臭氧在水中的分解很快，能与废水中大多数有机物及微生物迅速作用，因此在废水处理中对除臭、脱色、杀菌、除酚、氰、铁、锰，降低COD和BOD 等具有显著的效果，剩余的臭氧很容易分解为氧，一般那来说不产生二次污染。

臭氧氧化适用于废水的三级处理。

臭氧氧化处理废水的装置是一些气液接触装置，有气泡塔，筛板塔、填料塔、湍流塔等。

臭氧的投配装置一般采用多孔扩散器、乳化搅拌器、文丘里水射器等。

臭氧与废水的接触时间一般不大于30分钟。

臭氧具有强腐蚀性，与之接触的设备和管路均采用耐腐蚀材料或防腐处理。

臭氧是有毒气体，生产和使用场合中的空气最高容许浓度为0.1mg/L。

臭氧氧化法的特点：氧化能力强，对除臭、脱色、杀菌、去除有机物和无机物都有显著的效果；处理后废水中的臭氧易分解，不产生二次污染；制备臭氧用的空气和电不必贮存和运输，操作管理也较方便；处理过程中一般不产生污泥；但造价高，处理成本高。