第3章 废水的化学处理

若以M(OH)n表示金属氢氧化物，则 M(OH)n=Mn++nOHLM(OH)n=[ Mn+][OH-]n
三、氢氧化物沉淀法
氢氧化物沉淀与pH值有很大的关系，金属氢氧化物的生成条件
和存在状态与溶液的pH值有直接关系。 根据水的离子积KH2O=[H+][OH-]=1×10-14 pH=14－1/n(㏒[ Mn+]－㏒LM(OH)n) 用氢氧化物法分离废水中的重金属时，废水的pH值是操作的一 个重要条件。 此外，有些金属如 Zn、Pb、Cr、Al等的氢氧化物为两性化合 物，如pH值过高，它们会重新溶解。如： 则得到：
1、酸性废水中和法
⑶ 过滤中和法 仅适用于含硫酸浓度不大于2—3g/L和生成易溶盐
的各种酸性废水的中和处理。滤料常采用石灰石、白云 石、大理石等。
过滤中和时，废水中不宜有浓度过高的重金属离子 或惰性物质，要求重金属离子含量小于50mg/L，以免 在滤料表面生成覆盖物，使滤料失效，或堵塞滤层。
1、酸性废水中和法 ⑶ 过滤中和法
⑵ 药剂中和法
中和药剂要求：
价廉易得、来源广泛； 组成均匀、易于贮存和投加； 易溶于水、反应迅速。
中和反应：除考察对pH的影响外，更应注意中 和反应快慢和反应前后的生成物及溶解度。
CaCO3与弱酸作用慢，一般不使用； CaCO3与强酸作用产生CO2，进一步反应生成 CaHCO3而影响pH值； 含Ca试剂与H2SO4废水生成难溶物，阻碍中和。
当大量废水排入后使水体的pH值变得偏酸或偏碱时，会产生不良
影响； （2）在废水排入城市排水管道之前，由于酸、碱对排水管道产生 腐蚀作用，一般城市排水管道对排入工业废水的pH值都有明确的 规定； （3）在废水需要进行化学或生物处理之前，对于化学处理（如混 凝、除磷等），要求废水pH值升高或降低到某一需要的最佳值。
⑵ 药剂中和法
石灰作中和剂能够处理任何浓度的酸性废水；氢氧 化钙（石灰乳）对废水杂质具有混凝作用，适用于含杂 质多的酸性废水。 最常采用的是石灰乳法。石灰不仅能够中和酸，同 时还可以与废水中的金属盐类（如铁盐、铅盐、锌盐、 铜盐等）生成沉淀。 有时也采用苛性钠、碳酸钠。
优点：性能好 缺点：价格贵
优点：是操作管理简单，出水pH值较稳定，不
影响环境卫生，沉渣少，一般少于废水
体积的0.1%； 缺点：进水酸的浓度受到限制,需定期换床。
中和滤池的运行问题
①控制进水硫酸浓度不大于2—3g/L ，防止表面生成覆 盖物 ，并适当增加过滤速度和水温，消除硬壳。 ②排除①情况后出水pH值低于正常控制值，应定时补 充滤料，维持有效滤料层高 。 ③当滤料层高度达允许装料高度后，须倒床更新，清
连续流中和池：V池＝（Q1+Q2）t；t=1～2h 间歇中和池：适于水量小、水质变化大；水中含较多 杂质或重金属而混合后易沉淀，需排泥/渣。
习题一
某车间A排出含NaOH浓度为1.4%的酸碱废 水8m3/h，B车间排出含HCl浓度为0.639%的 酸性废水16.3m3/h,计算中和结果。设计中和 池容积（停留时间取1.5h）。
向废水中投加某种化学物质，使它和其中某些溶解物 质发生化学反应，生成难溶的盐或氢氧化物而沉淀下来， 这种方法称之为化学沉淀法。
化学沉淀法经常用于处理含汞、铅、铜、锌、六价铬、
硫、氰、氟、砷等有毒化合物的废水。
根据使用的沉Leabharlann 剂的不同，通常使用的化学沉淀法主要有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉淀法和钡
习题 将0.05mol/L盐酸和未知浓度的NaOH溶液 以1：2的体积比混合，所得溶液的PH=12.用 上述NaOH溶液滴定PH=3的某一弱酸溶液 20mL,达到终点时消耗NaOH溶液12.620mL ， 试求 （1）NaOH溶液的物质的量浓度 （2）此一元弱酸的物质的量浓度
(1)因为混合后溶液呈碱性，设NaOH的浓度为C，所以 C*2V-0.05*V=0.01*(V+2V) C=0.04mol/L (2)PH=3是一个迷惑条件。因为是弱酸所以这个条件没 有用。达到滴定终点就是氢离子和氢氧根离子完全中 和。氢氧根的浓度就是氢氧化钠的浓度，所以 12.6*0.04=C(H+)*20 C(H+)=0.0252mol/L 那么该一元酸的 浓度就是0.0252mol/L
（1）药剂中和
若处理水量较小时，可用盐酸中和。
药剂中和，通常采用93%—96%的工业浓硫酸。 在投加酸之前，一般先将酸稀释成10%左右，
然后按设计要求的投量经计量泵计量后加入。酸 稀释时应考虑腐蚀。
2、碱性废水的中和处理
（2）烟道气中和
烟道气中含有CO2和SO2，溶于水中 形成H2CO3、H2SO3，可中和碱性废水。 用烟道气中和的方法有两种，一是 将碱性废水作为湿式除尘器的喷淋水，
设备简单，速度慢，投量大
要求药剂清洁、干燥。
湿法 —— 配制溶液（如配制成石灰乳），计量投放。
设备多，但反应迅速，投量省。
C、药剂中和处理工艺流程
2）混合反应装置
废水量较少和浓度较低且不产生大量沉
渣时，可不设混合反应池，中和剂可直接投加在
水泵吸水井中，在管道中进行反应（注意校核反
应时间）。
废水量大时，一般须设混合反应池，混合反应
可在同一池内进行，石灰乳池前投入。
D、药剂中和法的优缺点
1）优点： 适用于任何浓度、性质的酸性废水；对水 质水量的波动适应性强，中和剂利用率高， 中和过程容易调节。 2）缺点： 劳动条件差，药剂配制和投加设备多，基 建投资大，泥渣多且脱水困难。
1、酸性废水中和法
⑶ 过滤中和法
酸性废水流过碱性滤料时与滤料进行 中和反应的方法称为过滤中和法。
K sp
4 室温时Ag2CrO4的溶解度为1.3×10-4 mol· L-1
s / c
3
1 . 3 10 4
【例8-3】 取5 mL 0.002 mol· L-1的BaCl2溶液, -1的Na SO 向此溶液中加入 5 mL 0.02 mol· L 2 4 【例8-3 溶液，问是否有 】BaSO4沉淀生成？ （已知：Kspθ= 1.08×10-10）
酸性废水：化工厂、火电厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂几
金属酸洗车间等；
碱性废水：火电厂、印染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂 等。
（2）处置
当酸或碱废水的浓度很高时，如在3%—5%以上时，应考 虑回用和综合利用（如硫酸制硫酸亚铁；含氨的碱性废水 生产肥料）； 当浓度不高，如小于3%时，才考虑中和处理。
第一节 中和 中和的概念
第三章 废水的化学处理
废水的化学处理方法是借助化学反应来 去除水中污染物，从而达到改善水质、控制 污染的目的。
处理对象主要是污水中无机的或有机的(难于生 物降解的)溶解物质或胶体物质。
第一节 中和法
第三节 氧化与还原法
第二节 化学沉淀法
第四节 电解法
第五节 消毒
第一节 中和
一.酸碱废水的概述
（1）来源
C、药剂中和处理工艺流程
1）投药装置 采用石灰作中和剂时，药剂投配方法分干
投和湿投。
干投是将石灰粉直接计量投入水中。投加
时，使用具有电磁振荡装置的石灰投配器。
湿投法
湿投法设备较多，反应迅速彻底，投药 量少，仅为理论值的1.05-1.10倍。
⑵ 药剂中和法
投加方法比较：
干法——直接将药剂投入水中，计量。
对于生物处理，废水的pH值通常应维持在6.5—8.5范围内，以保
证处理构筑物内的微生物维持最佳活性。
三.中和方法
酸性废水的中和方法：有酸性废水与碱性废 水相互中和、药剂中和、过滤中和3种方法； 碱性废水的中和方法：有碱性废水与酸性废
水相互中和、投酸中和、烟道气中和3种方法。 酸性废水相对碱性废水来说危害更大，且 更常见，作主要介绍。
AgCl饱和溶液中 c(Ag+) = c(Cl- ) = s = 1.25×10-5 mol· L-1 Kspθ= c(Ag+) ×c (Cl-) = s2 = ( 1.25×10-5 )2=1.56×10-10
【例 8-2 】已知Ag2CrO4在室温时， Kspθ= 9.0×10-12，求室温时Ag2CrO4的溶解度。 解：设Ag2CrO4的溶解度为s（相对浓度） Ag2CrO4(s) 2Ag+ + CrO42ceq / mol· L-1 2s s Kspθ= (2s)2×s = 4( s /cθ)3
用化学方法去除废水中过量的酸或碱以及调整废水
的酸、碱度，使其pH值达到中性左右的过程即为中和。
中和法与pH调节的区别
A、中和法的目的是使废水呈中性； B 、 pH 调节的目的是为某种特殊要求，把废
水的pH值调整到特定范围。
二. 在工业废水处理中，中和法应用以下情况
（1）在废水排入水体之前，因为水生生物对pH值的变化极其敏感，
1、酸性废水中和法
A、药剂中和法中和反应
石灰可以中和不同的酸性废水，在采用石
灰乳时，中和反应式如下：
H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O
2HNO3+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+2H2O
2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O 2H3PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+6H2O
除无效成分（先降低滤速，充分反应，用抓斗排渣）
中和滤池的运行问题
④采用碳酸盐为滤料时，发现滤料表面由气膜阻
碍反应进行，出水水质变差。
——酸的浓度过大，产生的CO2气体过多，在滤料
表面形成气膜。控制酸的浓度。 ——过滤速度过小，不能把生成的气体及时随水 流带出。加大过滤速度；采用升流过滤方式。
2、碱性废水的中和处理