污水的化学处理-3.1-中和法

H 2 SO4 + Ca(OH ) 2 CaSO4 + 2 H 2O 2 HNO4 + Ca(OH ) 2 Ca( NO3 ) 2 + 2 H 2O 当污水中含有重金属离子时，加入石灰，碱性增大 使水中重金属离子积大于溶度积产生沉淀。
Fe 2+ + Ca(OH ) 2 Fe(OH ) 2 + Ca 2+ Pb 2+ + Ca(OH ) 2 Pb(OH ) 2 + Ca 2+
即将生石灰在消解槽内消解为浓度40～50%的乳液，排入石灰 乳贮槽，并配成浓度为5～10%的工作液，然后投加。 工作液用泵送到投配槽，经过投配器投入到混合设备。 投配系统采用溢流循环方式，即石灰乳输运 到投配槽中的量大于投加量，剩余量沿溢流 管流回石灰乳贮槽，这样可维持投配槽内液 面稳定不变，投加量只由孔口或阀门开度大 小控制，还可以防止沉淀和堵塞。
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中和后形成的盐具有不同的溶解度，其顺序大致为：
但是，白云石的来源少、成本高，反应速度慢，所以，如能正确控 制硫酸浓度，使中和产物(CaSO4)的生成量不超过其溶解度，则也可 以采句石灰石或大理石。
根据硫酸钙的溶解度数据可以算出， 以石灰石为滤料时，硫酸允许浓度在 1～1.2g／L。如硫酸浓度超过上述允 许值，可使处理后的出水回流，用以 稀释原水；或改用白云石滤料。
2．碱性污水－印染厂、造纸厂、炼油厂的碱 性污水PH＝10－14，腐蚀危害小于酸性水，影响 水生植物。
酸碱污水在浓度高时(3%－5％以上)，应考 虑回收和综合利用，制造硫酸亚铁、硫酸铁、在浓 度不高时方可采用处理的方法。
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二、中和剂
1．酸性污水的中和剂：
苏打 NaCO3和苛性钠NaOH具有组成均匀，易于贮 存，反应迅速，易溶于水，但价格较高。
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混合反应装置
中和槽有两种类型，应用广泛的是机械搅拌混合反应池。 池中常设置隔板将其分成多室，以利混合反应。反应池的容积 通常按5～20min的停留时间设计。
另一种是带折流板的管式反应器，器中混和搅拌的时间很 短，仅适用于中和产物溶解度大、反应速度快的中和过程。
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混合反应装置
投药中和法：间歇处理方式和连续处理方式
投配器
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石灰乳投加量可用手动提板闸式投配器的孔口开度来控制，亦 可通过投加阀的开度来控制(pH计自动控制或手动控制)。 石灰乳贮槽及消解槽可用机械搅拌或水泵循环搅拌，以防止沉 淀。搅拌不宜采用压缩空气，因其中的CO2易与CaO反应生成 CaCO3沉淀，既浪费中和药剂，又易引起堵塞。
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加药间
采用石灰中和酸性废水时， 混合反应时间一般为2-5min，但 是废水如果含有金属盐类或者其 他的毒物时，还应该考虑去除金 属及其毒物的要求。
通常，水量少时(例如每小时几立 方米到十几立方米)采用间歇式处理。 水量再大时，就采用连续式处理。 此时，欲获得稳出可靠的中和效果， 应采用多级式pH自动控制系统。
中和过程中形成的各种泥渣(如石膏、铁矾等)应及时分离， 以防止堵塞管道。分离设备可采用沉淀池或浮上池。分离出 来的沉淀(或浮渣)尚需进一步浓缩、脱水。
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一、滤料的选择
滤料的选择和中和产物的溶解度有密切的关系。滤料的中和反应 发生在颗粒表面上，如果中和产物的溶解度很小，就在滤料颗粒表 面形成不溶性的硬壳，阻止中和反应的继续进行，使中和处理失败。
中和后形成的盐具有不同的溶解度，其顺序大致为：
由此可知：中和处理硝酸、盐酸时，滤料选用石灰石，大理石或 白云石都行；中和处理碳酸时，含钙或镁的中和剂都不行，不宜 采用过滤中和法；中和硫酸时，最好选用含镁的中和滤料(白云石)。
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三、中和设备
中和设备有集水井、混合槽、连续流中和池以及间 歇式中和池。
（1）水质水量变化不大或者废水的缓冲 能力较好，后续构筑物对水质pH要求不 是很严格情况下：
不单独设置中和池 管道混合 槽内连续式反应
（2）水质水量变化较大，但是水量较 小，或废水中还含有其他杂质的金属离 子，出水水质要求较高情况下：
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升流式膨胀中和滤池 （恒速）
升流式膨胀中和滤的特点是滤 料粒径小(0.5～3mm)、滤速高 (66～70m／k)、废水由下向上 流动。
由于粒径小，就增大了反应面积，缩短中和时间；由于流速大，滤科可以悬浮 起来，通过互相碰撞，使表面形成的硬壳容易剥离下来，从而可以适当增大进 水中硫酸的允许含量；由于是升流运动，剥离的硬壳容易随水流走，CO2气体易 排出，不致造成滤床堵塞。滤料层厚度在运行初期为1～1.2m，最终换料时为2m， 滤料膨胀率保持50％。池底设0.15～0.2m的卵石垫层，池项保持0.5m的清水区。 采用升流式膨胀中和滤池处理合硫酸废水，硫酸允许浓度可提高到2.2～2.3g／L。
石灰石与硫酸反应 2HCl + CaCO3 CaCl2 + H 2O + CO2
H 2 SO4 + CaCO3 CaSO4 + H 2O + CO2 白云石与硫酸反应
2H2 SO4 + CaCO3 MgC3O CaSO4 +MgSO +4 H2O + CO 2
白云石中含有 MgCO3 ，可生成溶解度较大的 MgSO4 不会造成反 应中滤池的堵塞，产生的 CaSO4 是石灰石中和产生的50％，影响小 一些，可以适当提高进水硫酸浓度。
间歇式中和池，先后 完成混合、反应、沉 淀、排泥工序
（3）水质水量变化不大，废水有一定 的缓冲能力，但是出水pH要求很严格 情况下：
连续流中和池
管道混合槽内连续式反应
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四、中和方法分类
1．酸碱污水相互中和法 2、药剂中和法 3．过滤中和法（多用于原料所在地） 4、烟道气中和法
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1．酸碱污水相互中和法 电镀厂的酸性污水和印染厂的碱性污水相
但是，当进水的硫酸浓度较大时，这种滤池极易在滤料表面结垢， 并且不易冲掉，从而中断中和反应进程。实践表明，这种滤池的中 和效果很差。
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计算：石灰石与硫酸反应生成硫酸钙。
H 2 SO4 + CaCO3 CaSO4 + H 2O
98
100
136
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生成硫酸钙微溶于水，18℃时溶解度为1.6g/L，采用石灰石能中 和硫酸浓度为：
投加装置 ：干投、湿投
干投法－用机械将药剂粉碎，直径＜ 0.5mm，然后直接投入水中。干投时， 为了保证均匀投加，可用具有电磁振荡 装置的石灰投配器将石灰扮直接投入废 水中。干投法设备简单，药剂的制备与 投配容易，但反应缓慢，中和药剂耗用 量大(约为理论用量的1.4～１.5倍)。
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现在多采用湿投法。
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投药中和法的工艺流程
投药中和法的工艺过程主要包括： 废水的预处理；中和药剂的制合与投配、混合与反应；中和 产物的分离；泥渣的处理与利用。 废水的预处理包括悬浮杂质的澄清，水质及水量的均和。前 者可以减少投药量，后者可以创造稳定的处理条件。
酸性废水投药中和流程图
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药剂中和在混合池中进行，其后需设沉淀池和污泥 干化，污水在混合反应池停留时间5分钟（给水反应池的 停留时间是8-10分钟），在沉淀池停留时间 1－2小时， 污泥是污水的体积 2%－5％，污泥需脱水干化。
硫酸、盐酸、烟道气（含CO2，SO2)。
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二、中和剂
3、选择中和剂的标准： （1）反应速率； （2）污泥产量和污泥处理方法； （3）加药和储存安全方便； （4）化学进料和存放总设备的总费用； （5）副反应的发生：盐的溶解、水沟产生和热； （6）加药过量； （7）中和剂选取的粒径大小是否会阻塞滤床等等；
（1）废水排入受纳水体前，pH超标，此时应该采取中和处理，减 少水生生物的影响； （2）工业废水排入排水管网前，避免对管道造成腐蚀； （3）在生物处理法之前，调节废水pH在6.5~8.5范围，确保最佳的 生物活性。
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为什么要中和？
酸性废水利用碱性废水中和，向酸性废水中投加碱 性废渣，以及通过碱性滤料层过滤中和等。
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投药中和法特点
投药中和法： 优点： 1、可处理任何浓度、任何性质的酸性废水； 2、废水中容许有较多的悬浮杂质，对水质、水量的波 动适应性强； 3、并且中和剂利用率高； 4、中和过程容易调节。 缺点： 劳动条件差，药剂配制及投加设备较多，基建投资大， 泥渣多且脱水难。
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三、中和方法分类
3．过滤中和法（多用于原料所在地）
• 其次考虑采用中和剂。 • 常用的碱性中和剂有石灰(CaO)、电石渣Ca(OH)2和石
灰石CaCO3、白云石CaC3OMgC。3O • 常用的酸性中和剂有废酸、粗制酸和烟道气。
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一、酸碱污水的产生
1．酸性污水－化工厂、化纤厂、电镀厂， 金属加工厂等酸性污水pH＝1－4，腐蚀性强，改 变水体的PH值，影响水生植物。
互混合，达到中和目的。 根 据 化 学 反 应 等 当 量 原 理 ，Q1C1=Q2C2
计算污水中酸碱的含量及污水量，使酸碱污 水等当量混合，达到等当量中和并略偏于碱 性。
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2．药剂中和法 用碱性、酸性物质为中和剂处理，常采用石灰处
理酸性污水，石灰还是混凝剂，可凝聚水中的杂质，对 于含杂质多的酸性污水有利。
独流减河王稳庄段堤北侧的巨大黄色污水河
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唐津高速下西兰坨村农田边上的污水沟
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王稳庄村里上百亩污水塘，蓄满强酸性黑色污水
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小金庄村一家无名小五金厂正向八路河内排放强酸性污水
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小泊扬水站长年向独流减河排放污水留下的黄色印迹
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为什么要中和？
定义：酸和碱反应生成盐和水称为中和反应。
中和处理适用于废水处理中的下列情况：
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二、中和滤池
普通中和滤池
普通中和滤池一般是为固定床重力式，水的流向分平流式和竖流 式（又分升流式和降流式），滤料粒径一般为30-50mm，不得混有 粉料杂质，当废水中含有可能堵塞滤料的物质时，应进行预处理， 过滤速度一般不大于5 m/h，接触时间不小于10min，滤床厚度一般 为1-1.5m。
1.6:136＝x:98 x=1.15g/L
分析：
1）当进水硫酸浓度大于1.15g/L，中和反应生成的CaSO4浓度大 于1.6g/L，超过浓度积，会析出CaSO4沉淀。
2）由于存在盐效应的过饱和现象，一般进水的硫酸浓度可提 高到2.0-2.4g/L。
3）应用中要注意进水的硫酸浓度，不使滤池堵塞。
4）采用升流式膨胀床可以减少硫酸钙结壳
大家好
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目录
第一节 中和法 第二节 化学混凝法 第三节 化学沉淀法 第四节 氧化还原法 第五节 吸附法 第六节 离子交换法 第七节 萃取法 第八节 膜析法 第九节 超临界处理技术
化学法 物理法
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第一节 中和法
定义：酸和碱反应生成 盐和水称为中和反应。
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பைடு நூலகம்
天津王稳庄镇污水横流 水塘蓄满酸性黑水
早在2005年，天津市就被评为“国家环境保护模范城市”。而西青区王稳庄镇是 天津市远近闻名的鱼米之乡，过去因盛产小站稻而驰名，还是天津市最大的鱼、肉、 蛋无公害生产基地，但这里的河流基本上都因为众多小五金厂严重的污染变成了黄色 或者黑色。
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采用碳酸盐做中和滤料，均有CO2气体产生， 它能附着在滤料表面，形成气体薄膜，阻碍反 应的进行。酸的浓度愈大，产生的气体就愈多， 阻碍作用也就越严重。
采用升流过滤方式和较大的过滤速度，有利 于消除气体的阻碍作用。
另外，过滤中和产物CO2溶于水使出水pH值约为5，经曝气 吹脱CO2，则pH值可上升到6左右。脱气方式可用穿孔管曝 气吹脱、多级跌落自然脱气，板条填料淋水脱气等。 为了进行有效的过滤，还必须限制进水中悬浮杂质的浓度， 以防堵塞滤料。滤料的粒径也不宜过大。另外，失效的滤渣 应及时清除，并随时补加滤料，直至例床换料。
石灰 Ca(OH)2 来源广泛，价格便宜，但产生杂质 多，浮渣多，难处理，一般用于水量较小的水厂。沉淀量 大，运输不便，石灰的粉末极易飘散，劳动卫生条件差。
石灰石 CaCO3，白云石 CaCO3＋MgCO3是开发的 石料，在产地价格便宜，可以作为一种中和材料，主要用 于滤床使用。
2．碱性污水的中和剂：
酸性废水流过碱性滤料时，可使废水中和，这种中和方式叫过滤 中和法。过滤中和法仅用于中和酸性废水。 主要的碱性滤料有三种：石灰石、大理石、白云石。前两种的主 要成分是CaCO3，后一种的主要成分是CaCO3·MgCO3。
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3．过滤中和法（多用于原料所在地）
使污水流经具有中和能力的滤池，例如石灰石、白云石、大理石 等，产生中和作用。
碱性废水可利用酸性废水中和，向碱性废水投加中 和剂，以及利用烟道气中和等。
60年代中国发展了高速率石灰石滤料中和滤塔，用 来处理低浓度酸性废水，效果很好。在进行中和处理时， 要借助pH值自动测定仪进行监测和控制。
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概述
• 指在废水中投加化学药剂，使废水的pH值达到 中性或接近中性状态的方法。
• 中和处理首先考虑以废治废的原则。