文档介绍：第四篇污染物的化学转化技术
第十一章中和法
第一节慨述
中和法是利用碱性药剂或酸性药剂将废水从酸性或碱性调整到中性附近的一类处理方法。在工业废水处理中,中和处理既可以作为主要的处理单元,也可以作为预处理。
酸性废水中常见的酸性物质有硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等无机酸及醋酸、甲酸、柠檬酸等有机酸,并常溶解有金属盐。碱性废水中常见的碱性物质有苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺类等。
  工业废水中所含酸(碱)的量往往相差很大,因而有不同的处理方法。酸合量大于5~10%的高浓度合酸废水,常称为废酸液;碱含量大于3~5%的高浓度含碱废水,常称为废碱液。对于这类废酸液、废碱液,可因地制宜采用特殊的方法回收其中的酸和碱,或者进行综合利用,例如,用蒸发浓缩法回收苛性钠;用扩散渗析法回收钢铁酸洗废液中的硫酸;利用钢铁酸洗废液作为制造硫酸亚铁、氧化铁红、聚合硫酸铁的原料等。对于酸含量小于5~10%或碱含量小于3~5%的低浓度酸性废水或碱性废水,由于其中酸、碱含量低,回收价值不大,常采用中和法处理,使其达到排放要求。
  此外,还有一种与中和处理法相类似的处理操作,就是为了某种需要,将废水的pH值调整到某一特定值(范围),这种处理操作叫pH调节。若将pH值由中性或酸性调至碱性,称为碱化;若将pH值由中性或碱性调至酸性,称为酸化。
 第二节基本原理
中和处理发生的主要反应是酸与碱生成盐和水的中和反应。由于酸性废水中常溶解有重金属盐,在用碱进行中和处理时,还可生成难溶的金属氢氧化物。
中和药剂的理论投量,可按等当量反应的原则进行计算。对于成份单一的酸和碱的中和过程,可按照酸碱平衡关系的计算结果,绘制溶液pH值随中和药剂投加量而变化的中和曲线,则可方便地确定投药量。图11-1为投加苛性钠中和不同强度的几种酸的中和曲线。实际废水的成分比较复杂,干扰酸碱平衡的因素较多。例如酸性废水中往往含有重金属离子,在用碱进行中和时,由于生成难溶的金属氢氧化物而消耗部分碱性药剂,使中和曲线向右发生位移(图11-2)。达时,可通过实验绘制
中和曲线,以确定中和药剂投药量。
第三节酸性废水的中和处理
一、投药中和法
投药中和法最常采用的碱性药剂是石灰(CaO),有时也选用苛性钠、碳酸钠、石灰石、白云石、电石渣等。选择碱性药剂时,不仅要考虑它本身的溶解性、反应速度、成本、二次污染、使用方便等因素,而且还要考虑中和产物的性状、数量及处理费用等因素。当投石灰进行中和处理时,Ca(OH)2还有凝聚作用,因此对杂质多、浓度高的酸性废水尤其适宜。
  中和剂的投加量,可按实验绘制的中和曲线确定,也可根据水质分析资料,按中和反应的化学计量关系确定。碱性药剂用量Ga(kg/d)可按下式计算:
                                                  (11-1)
  式中 Q--废水量,m3/d;
  Cl--废水含酸量,kg/m3;
  a1--中和每公斤酸所需碱性药剂公斤数,即碱性药剂比耗量kg/kg;
  C2--废水中需中和的酸性盐量,kg/m3;
  a2--中和每公斤酸性盐类所需碱性药剂的公斤数;
  K--考虑到反应不均,部分碱性药剂不能参加反应的加大系数。如用石灰法中和硫酸时,~(湿投)~(干投);中和硝酸和盐酸时,;
P--碱性药剂有效成分百分含量。
  中和产生的沉渣量(干基)G(kg/d)可按下式计算:
                                                 (11-2)
  式中 B--消耗单位重量药剂所生成的难溶盐及金属氢氧化物量,kg/kg;
  e--单位重量药剂中杂质含量,kg/kg;
  S--中和前废水中悬浮物合量,kg/m3;
  d--中和后出水挟走的悬浮物含量,kg/m3。
  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。
投加石灰有干法和湿法两种方式。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(~)。现在多采用湿投法,即将生石灰在消解槽内消解为浓度40~50%的乳液,排人石灰乳贮槽,并配成浓度为5~10%的工作液,然后投加。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(图11-3);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