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工业废水处理基本方法——化学法（一）

文章出处：未知发表时间：2021-05-13 14:52:18

工业废水处理基本方法——化学法

工业废水处理在基本方法，就是采用各种技术与手段，将废水中所含的污染物质分离去除、回收利用，或将其转化为无害物质，使水质得到净化。
工业废水处理技术，按原理可分为物理处理法、化学处理法和生物化学处理法等。

化学处理法
化学处理法是通过化学反应使废水中呈溶解状态的无机物和有机物被氧化或还原为微毒、无毒的无机物的物质，或者转化成容易与水分离的形态，从而达到处理的目的。化学处理法是转化废水中污染物的有效方法，其实质是通过采取不同的方法（包括投加药剂法、电化学法和光化学法三大类）而实现电子的转移。

废水处理常用的化学处理方法

方法			应用	主要设备
常温	药剂法	中和	控制水的pH值	投药设备、混合设备、反应设备、沉淀设备、清泥设备
		混凝	去除水中悬浮物及胶体
		化学沉淀	提高沉淀池中悬浮固体和BOD的去除率脱氮、除磷，去除重金属
		化学还原	去除金属离子
	离子交换法		去除有害离子	离子交换设备
	氧化法	空气氧化法	去除有机物和氨氮	传质设备、反应设备
		臭氧氧化法
		芬顿氧化载
		氯氧氧化法	去除有机物，消毒
	光化学氧化	光化学氧化法		光发生器、反应设备
	光化学氧化	光催化氧化法		光发生器、反应设备
高温	氧化	湿式氧化法	去除有机物和氨氮	高温高压反应器
		催化湿式氧化	去除有机物和氨氮
		超临界水氧化法	去除有机物和氨氮
		焚烧法	去除有机物和氨氮
	电化学法	电解（阴极）		电解槽
	电化学法	电解（阳极）		电解槽

1、中和
当废水中存在游离酸或碱时，可利用添加碱或酸使酸和碱相互进行中和反应生成盐和水，这种利用中和过程处理废水的方法称为中和法。中和处理的目的就是中和废水中过量的酸和碱，以及调整废水中的酸碱度，使中和后的废水呈中性或接近中性，以适应下一步处理和外排的要求。
通常采用的废水中和方法有均衡法和pH值直接控制法。均衡法是以废治废使酸性废水和碱性废水相互中和最理想的方法，它通过测定酸性废水和碱性废水相互作用的中和曲线求得两者的适宜配比，多余部分则另行处理。pH值直接控制法是利用添加中和剂来控制废水pH，使废水中的有害离子（如重金属离子）在此pH下以沉淀物的形式沉降，然后进行分离使水得以净化。
酸性废水的中和剂主要有石灰（CaO）、石灰石（CaCO₃）、碳酸钠（Na₂CO₃）、烧碱（NaOH）等。碱性废水的中和剂通常采用硫酸、盐酸、烟道气。必须注意，中和处理和pH值调节有着本质的区别。中和处理的目的是中和废水中过量的酸和碱，以便使中和后的废水呈中性或接近中性，以适应下一步处理和外排的要求。而pH值调节的目的是为了某种特殊要求，把废水的pH调整到某一特定值或某一范围，如把pH值由中性或碱性调至酸性，称为酸化；把pH值由中性或酸性调至碱性，称为碱化。

2、化学混凝
工业废水中含有各种各样的杂质，如天然水体中含有大量的细小的黏土颗粒，废水中含有的藻类、细菌、细小的颗粒物等，这些杂质按其尺寸可分为三类：悬浮颗粒（﹥0.1μm）、胶体（0.001～0.1μm）以及分子和离子（﹤1nm）。对于基中大部分密度比水大的悬浮颗粒杂质，可采用生力沉淀或离心沉淀的方法将其与水分离，但其中的胶体和部分细小悬浮物则不易沉降或上浮，这是因为细小颗粒受到双电层、表面活性剂等因素的保护，使其不易凝聚成大颗粒，这时可采用混凝沉降的办法进行处理。
混凝沉降是工业废水处理中的一种常用的方法，混凝的目的是通过向废水中投加某种化学药剂（常称为混凝剂），使废水中利用自然沉淀法难以除去的细小有胶体状悬浮颗粒或乳状污染物质失去稳定后，由于互相碰撞以及集聚或聚合、搭接而形成较大的颗粒或絮状物，从而更易于自然下沉或上浮而被除去。

混凝法处理废水的特点
混凝法处理的对象是废水中利用自然沉淀法难以除去的细小悬浮物及胶体微粒，可以采用降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重金属毒物和放射性物质。
混凝法不仅可以去除废水中呈胶体和微小悬浮物状态的有机和无机污染物，还可以去除废水中的某些溶解性物质，如砷、汞等，以及导致水体富营养化的磷元素。因此，混凝在工业废水处理中应用非常广泛，既可作为独立的处理单元，也可以和其他处理法联合使用，进行预处理、中间处理或最终处理。近年来，由于污水回用的需要，混凝作为城市污水深度处理常用的一种技术得到了广泛使用。此外，混凝法还可以改善污泥的脱水性能，在污泥脱水工艺中是一种不可缺少的前处理手段。
混凝法的优点是设备简单，操作易于掌握，处理效果好，间歇或连续运行均可。缺点是运行费用高，沉渣量大，且脱水困难。
混凝过程涉及三个方面的问题：水中胶体（包括微小悬浮物）的性质、混凝剂在水中的水解反应及以胶体颗粒与混凝剂之间的相互作用。

3、化学沉淀法
化学沉淀法是利用各物质在水中的溶解度不同，向废水中投加某种称之为沉淀剂的化学药剂，使其与废水中的溶解性物质发生互换反应生成难溶于水的盐类，形成沉淀物，然后进行固液分离，从而除去废水中的污染物的方法。
采用化学沉淀法可以处理废水中的重金属离子（如汞、铬、镉、铅、锌等）、碱土金属（如钙、镁）等和非金属（如砷、氟、硫、硼等）。对于危害性很大的重金属废水，化学沉淀法是常采用的一种方法，多用于除去废水中的重金属离子，也可用于除去营养性物质。

化学沉淀法的基本原理
化学沉淀法是向水中投加某种易溶的化学药剂，使之与废水中的某此溶解物质发生直接的化学反应，形成难溶的固体物（沉淀物，如盐、氢氧化物和络合物），然后进行固液分离，从而除去水中污染物的一种化学方法。物质在水中的溶解能力用溶解度表面，溶解度的大小主要取决于物质和溶剂的本性，也和温度、盐效应、晶体的结构和大小等有关。习惯上将溶解度大于1g/100gH₂O的物质称为易溶物，而将溶解度小于0.1g/100gH₂O的物质称为难溶物，介于二者之间的物质称为微溶物。化学沉淀法主要用于处理废水之中能形成难溶物的杂质。

化学沉淀法的分类
废水处理中常用的化学沉淀法按其所用的沉淀剂的不同，可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉淀法、铁氧体沉淀法、钡盐沉淀法、卤化物沉淀法、磷酸盐沉淀法、磷酸铵镁沉淀法、有机试剂沉淀法等。最常用的沉淀剂是石灰，其他如氢氧化钠、碳酸钠、硫化氢和碳酸钡等也有应用。
化学沉淀法的工艺流程和设备与混凝法相类似，主要步骤包括：选择相应的沉淀剂并进行配制和投加；沉淀剂与原水充分混合，进行反应；进行固液分离；泥渣处理与利用。
化学沉淀法所用的设备有加药泵、反应器、沉淀池、气浮池、刮泥机等。

4、化学还原法
通过投加还原剂，将废水中的有毒物质转化为无毒或毒性较小的物质的方法称为还原法。常用的还原剂有铁铁屑、锌粉、硼氢化钠、亚硫酸钠、水合肼（N₂H₄.H₂O）、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫化氢、二氧化硫等。
因为化学还原过程中往往产生不溶性沉淀物，因此也称其为还原沉淀法，也可将其归属于化学沉淀过程。

化学还原法的分类
在工业废水处理中，化学原还法主要用于含铬废水和含汞废水的处理，经常使用的还原剂有金属还原剂和盐类还原剂。
金属还原法
金属还原法是以固体金属为还原剂，用于还原废水中的污染物，特别是汞、铬、镉等重金属离子。常用的金属还原剂有铁、锌、铜、镁等，其中铁、锌因其价格便宜而作为首选的药剂。
用铁屑、铁粉处理废水主要利用铁的还原性、电化学性和铁离子的絮凝吸附作用。一般认为铁在处理废水过程中所能达到的处理效果是这三种性质共同作用的结果。铁在废水处理工程上的应用形式有铁屑过滤法、铁曝法、铁碳法等，其中铁碳法在处理高浓度COD、生物难降解废水方面应用广。
盐类还原法
盐类还原法是利用一些化学药剂作为还原剂，将有毒物质转化为无毒或低毒物质，并进一点将其除去，使废水得到净化。
在实际应用中，采用盐类还原法处理六价铬时，一般常选用硫酸亚铁作为还原剂和石灰作为碱性药剂，这是因为其价廉易得，经济实用，但石灰中杂质含量较多，产生的泥渣也多。当水量小时，也可以采用氢氧化钠和亚硫酸氢钠，其价格较贵，但泥渣量少。如果二氧化硫和硫化氢废气时，也可以利用尾气还原法，其特点是以废治废，费用低，设备也简单。

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