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工業(yè)廢水處理基本方法——化學(xué)法（一）

文章出處：未知發(fā)表時間：2021-05-13 14:52:18
工業(yè)廢水處理基本方法——化學(xué)法
 
       工業(yè)廢水處理在基本方法，就是采用各種技術(shù)與手段，將廢水中所含的污染物質(zhì)分離去除、回收利用，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使水質(zhì)得到凈化。
      工業(yè)廢水處理技術(shù)，按原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物化學(xué)處理法等。
 
化學(xué)處理法
       化學(xué)處理法是通過化學(xué)反應(yīng)使廢水中呈溶解狀態(tài)的無機(jī)物和有機(jī)物被氧化或還原為微毒、無毒的無機(jī)物的物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化成容易與水分離的形態(tài)，從而達(dá)到處理的目的?；瘜W(xué)處理法是轉(zhuǎn)化廢水中污染物的有效方法，其實(shí)質(zhì)是通過采取不同的方法（包括投加藥劑法、電化學(xué)法和光化學(xué)法三大類）而實(shí)現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移。
 
廢水處理常用的化學(xué)處理方法
方法 應(yīng)用 主要設(shè)備
常溫 藥劑法 中和 控制水的pH值 投藥設(shè)備、混合設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、沉淀設(shè)備、清泥設(shè)備
混凝 去除水中懸浮物及膠體
化學(xué)沉淀 提高沉淀池中懸浮固體和BOD的去除率  脫氮、除磷，去除重金屬
化學(xué)還原 去除金屬離子
離子交換法 去除有害離子 離子交換設(shè)備
氧化法 空氣氧化法 去除有機(jī)物和氨氮 傳質(zhì)設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備
臭氧氧化法  
芬頓氧化載  
氯氧氧化法 去除有機(jī)物，消毒
光化學(xué)氧化 光化學(xué)氧化法   光發(fā)生器、反應(yīng)設(shè)備
光催化氧化法  
高溫 氧化 濕式氧化法 去除有機(jī)物和氨氮 高溫高壓反應(yīng)器
催化濕式氧化 去除有機(jī)物和氨氮
超臨界水氧化法 去除有機(jī)物和氨氮
焚燒法 去除有機(jī)物和氨氮
電化學(xué)法 電解（陰極）   電解槽
電解（陽極）  
 
1、中和
       當(dāng)廢水中存在游離酸或堿時，可利用添加堿或酸使酸和堿相互進(jìn)行中和反應(yīng)生成鹽和水，這種利用中和過程處理廢水的方法稱為中和法。中和處理的目的就是中和廢水中過量的酸和堿，以及調(diào)整廢水中的酸堿度，使中和后的廢水呈中性或接近中性，以適應(yīng)下一步處理和外排的要求。
     通常采用的廢水中和方法有均衡法和pH值直接控制法。均衡法是以廢治廢使酸性廢水和堿性廢水相互中和最理想的方法，它通過測定酸性廢水和堿性廢水相互作用的中和曲線求得兩者的適宜配比，多余部分則另行處理。pH值直接控制法是利用添加中和劑來控制廢水pH，使廢水中的有害離子（如重金屬離子）在此pH下以沉淀物的形式沉降，然后進(jìn)行分離使水得以凈化。
       酸性廢水的中和劑主要有石灰（CaO）、石灰石（CaCO3）、碳酸鈉（Na2CO3）、燒堿（NaOH）等。堿性廢水的中和劑通常采用硫酸、鹽酸、煙道氣。必須注意，中和處理和pH值調(diào)節(jié)有著本質(zhì)的區(qū)別。中和處理的目的是中和廢水中過量的酸和堿，以便使中和后的廢水呈中性或接近中性，以適應(yīng)下一步處理和外排的要求。而pH值調(diào)節(jié)的目的是為了某種特殊要求，把廢水的pH調(diào)整到某一特定值或某一范圍，如把pH值由中性或堿性調(diào)至酸性，稱為酸化；把pH值由中性或酸性調(diào)至堿性，稱為堿化。
 
2、化學(xué)混凝
      工業(yè)廢水中含有各種各樣的雜質(zhì)，如天然水體中含有大量的細(xì)小的黏土顆粒，廢水中含有的藻類、細(xì)菌、細(xì)小的顆粒物等，這些雜質(zhì)按其尺寸可分為三類：懸浮顆粒（﹥0.1μm）、膠體（0.001～0.1μm）以及分子和離子（﹤1nm）。對于基中大部分密度比水大的懸浮顆粒雜質(zhì)，可采用生力沉淀或離心沉淀的方法將其與水分離，但其中的膠體和部分細(xì)小懸浮物則不易沉降或上浮，這是因?yàn)榧?xì)小顆粒受到雙電層、表面活性劑等因素的保護(hù)，使其不易凝聚成大顆粒，這時可采用混凝沉降的辦法進(jìn)行處理。
     混凝沉降是工業(yè)廢水處理中的一種常用的方法，混凝的目的是通過向廢水中投加某種化學(xué)藥劑（常稱為混凝劑），使廢水中利用自然沉淀法難以除去的細(xì)小有膠體狀懸浮顆?；蛉闋钗廴疚镔|(zhì)失去穩(wěn)定后，由于互相碰撞以及集聚或聚合、搭接而形成較大的顆?；蛐鯛钗?，從而更易于自然下沉或上浮而被除去。
 
混凝法處理廢水的特點(diǎn)
       混凝法處理的對象是廢水中利用自然沉淀法難以除去的細(xì)小懸浮物及膠體微粒，可以采用降低廢水的濁度和色度，去除多種高分子有機(jī)物、某些重金屬毒物和放射性物質(zhì)。
     混凝法不僅可以去除廢水中呈膠體和微小懸浮物狀態(tài)的有機(jī)和無機(jī)污染物，還可以去除廢水中的某些溶解性物質(zhì)，如砷、汞等，以及導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的磷元素。因此，混凝在工業(yè)廢水處理中應(yīng)用非常廣泛，既可作為獨(dú)立的處理單元，也可以和其他處理法聯(lián)合使用，進(jìn)行預(yù)處理、中間處理或最終處理。近年來，由于污水回用的需要，混凝作為城市污水深度處理常用的一種技術(shù)得到了廣泛使用。此外，混凝法還可以改善污泥的脫水性能，在污泥脫水工藝中是一種不可缺少的前處理手段。
     混凝法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，操作易于掌握，處理效果好，間歇或連續(xù)運(yùn)行均可。缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用高，沉渣量大，且脫水困難。
     混凝過程涉及三個方面的問題：水中膠體（包括微小懸浮物）的性質(zhì)、混凝劑在水中的水解反應(yīng)及以膠體顆粒與混凝劑之間的相互作用。
 
3、化學(xué)沉淀法
      化學(xué)沉淀法是利用各物質(zhì)在水中的溶解度不同，向廢水中投加某種稱之為沉淀劑的化學(xué)藥劑，使其與廢水中的溶解性物質(zhì)發(fā)生互換反應(yīng)生成難溶于水的鹽類，形成沉淀物，然后進(jìn)行固液分離，從而除去廢水中的污染物的方法。
     采用化學(xué)沉淀法可以處理廢水中的重金屬離子（如汞、鉻、鎘、鉛、鋅等）、堿土金屬（如鈣、鎂）等和非金屬（如砷、氟、硫、硼等）。對于危害性很大的重金屬廢水，化學(xué)沉淀法是常采用的一種方法，多用于除去廢水中的重金屬離子，也可用于除去營養(yǎng)性物質(zhì)。
 
化學(xué)沉淀法的基本原理 
     化學(xué)沉淀法是向水中投加某種易溶的化學(xué)藥劑，使之與廢水中的某此溶解物質(zhì)發(fā)生直接的化學(xué)反應(yīng)，形成難溶的固體物（沉淀物，如鹽、氫氧化物和絡(luò)合物），然后進(jìn)行固液分離，從而除去水中污染物的一種化學(xué)方法。物質(zhì)在水中的溶解能力用溶解度表面，溶解度的大小主要取決于物質(zhì)和溶劑的本性，也和溫度、鹽效應(yīng)、晶體的結(jié)構(gòu)和大小等有關(guān)。習(xí)慣上將溶解度大于1g/100gH2O的物質(zhì)稱為易溶物，而將溶解度小于0.1g/100gH2O的物質(zhì)稱為難溶物，介于二者之間的物質(zhì)稱為微溶物?；瘜W(xué)沉淀法主要用于處理廢水之中能形成難溶物的雜質(zhì)。
 
化學(xué)沉淀法的分類 
      廢水處理中常用的化學(xué)沉淀法按其所用的沉淀劑的不同，可分為氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸鹽沉淀法、鐵氧體沉淀法、鋇鹽沉淀法、鹵化物沉淀法、磷酸鹽沉淀法、磷酸銨鎂沉淀法、有機(jī)試劑沉淀法等。最常用的沉淀劑是石灰，其他如氫氧化鈉、碳酸鈉、硫化氫和碳酸鋇等也有應(yīng)用。
      化學(xué)沉淀法的工藝流程和設(shè)備與混凝法相類似，主要步驟包括：選擇相應(yīng)的沉淀劑并進(jìn)行配制和投加；沉淀劑與原水充分混合，進(jìn)行反應(yīng)；進(jìn)行固液分離；泥渣處理與利用。
    化學(xué)沉淀法所用的設(shè)備有加藥泵、反應(yīng)器、沉淀池、氣浮池、刮泥機(jī)等。
 
4、化學(xué)還原法
     通過投加還原劑，將廢水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒或毒性較小的物質(zhì)的方法稱為還原法。常用的還原劑有鐵鐵屑、鋅粉、硼氫化鈉、亞硫酸鈉、水合肼（N2H4.H2O）、硫酸亞鐵、氯化亞鐵、硫化氫、二氧化硫等。
      因?yàn)榛瘜W(xué)還原過程中往往產(chǎn)生不溶性沉淀物，因此也稱其為還原沉淀法，也可將其歸屬于化學(xué)沉淀過程。
 
化學(xué)還原法的分類
       在工業(yè)廢水處理中，化學(xué)原還法主要用于含鉻廢水和含汞廢水的處理，經(jīng)常使用的還原劑有金屬還原劑和鹽類還原劑。
  金屬還原法
      金屬還原法是以固體金屬為還原劑，用于還原廢水中的污染物，特別是汞、鉻、鎘等重金屬離子。常用的金屬還原劑有鐵、鋅、銅、鎂等，其中鐵、鋅因其價格便宜而作為首選的藥劑。
      用鐵屑、鐵粉處理廢水主要利用鐵的還原性、電化學(xué)性和鐵離子的絮凝吸附作用。一般認(rèn)為鐵在處理廢水過程中所能達(dá)到的處理效果是這三種性質(zhì)共同作用的結(jié)果。鐵在廢水處理工程上的應(yīng)用形式有鐵屑過濾法、鐵曝法、鐵碳法等，其中鐵碳法在處理高濃度COD、生物難降解廢水方面應(yīng)用廣。 
   鹽類還原法
      鹽類還原法是利用一些化學(xué)藥劑作為還原劑，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒或低毒物質(zhì)，并進(jìn)一點(diǎn)將其除去，使廢水得到凈化。
      在實(shí)際應(yīng)用中，采用鹽類還原法處理六價鉻時，一般常選用硫酸亞鐵作為還原劑和石灰作為堿性藥劑，這是因?yàn)槠鋬r廉易得，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但石灰中雜質(zhì)含量較多，產(chǎn)生的泥渣也多。當(dāng)水量小時，也可以采用氫氧化鈉和亞硫酸氫鈉，其價格較貴，但泥渣量少。如果二氧化硫和硫化氫廢氣時，也可以利用尾氣還原法，其特點(diǎn)是以廢治廢，費(fèi)用低，設(shè)備也簡單。