中和法

废水的化学处理方法----中和法学习内容1概述2基本原理3酸性废水的中和处理4碱性废水的中和处理1.概述1.1定义中和法---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。1.2酸性碱性废水成分1.酸性废水的成分包括：无机酸：硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等有机酸：醋酸、甲酸、柠檬酸等金属盐。2.碱性废水的成分：苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺类等。1.3不同酸(碱)含量工业废水的处理方法1、废酸液和废碱液酸含量5～10%的高浓度含酸废水，常称为废酸液。碱含量3～5%的高浓度含碱废水，常称为废碱液。一般应回收和利用，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等。2、酸性废水和碱性废水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。1.4pH调节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。2.基本原理主要反应是酸与碱生成盐和水的中和反应。在用碱进行中和处理时，还可生成难溶的金属氢氧化物。3.酸性废水的中和处理3.1药剂中和法3.2过滤中和法3.3利用碱性废水和废渣的中和法3.4利用天然水体及土境中碱度的中和法3.1药剂中和法3.1.1.药剂的选择最常碱性药剂:石灰(CaO)，苛性钠、碳酸钠、石灰石、白云石、电石渣等。选择碱性药剂时，要考虑其溶解性、反应速度、成本、二次污染、使用方便，中和产物的性状、数量及处理费用等因素。注1:当投石灰进行中和处理时，生成的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。注2:石灰乳中和H2SO4废水生成CaSO4.当用颗粒状石灰石时，导致药剂表面形成硫酸钙的覆盖层，影响和阻止中和反应的继续进行，所以当用石灰石做中和剂时，颗粒粒径应小于0.5mm。反应式为：H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O)(2211acacKQGa式中：Cl，C2——废水酸的浓度和酸性盐的浓度，kg／m3；a1，a2——中和每公斤酸和酸性盐所需的碱性药剂公斤数，即碱性药剂比耗量kg／kg；K——考虑到反应不均，部分碱性药剂不参加反应的加大系数。如用石灰法中和硫酸时，取1.05～l.10(湿投)或1.4～1.5(干投)；中和硝酸和盐酸时，取1.05；α——碱性药剂的纯度，%。3.1.2.中和剂的投加量：(1)可按实验绘制的中和曲线确定(2)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：3.1.3.沉渣量中和产生的沉渣量(干基)G(kg／d)可按下式计算：式中：Φ——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含量，kg／m3；d——中和后出水挟走的悬浮物含量，kg／m3。消耗药剂产生的沉渣量中和后悬浮物的沉渣量3.1.4投药中和法的工艺主要包括：废水的预处理药剂的制备与投配混合与反应中和产物的分离泥渣的处理与利用。3.1.4.1废水的预处理悬浮杂质的澄清，减少投药量水质及水量的均和,创造稳定的处理条件。石灰干投法示意图3.1.4.2药剂的配置与投加1.投加方式:投加石灰有干法和湿法两种方式。(1)干法干投法设备简单，药剂的制备与投配容易，反应缓慢，药剂量大(约为理论用量的1.4～１.5倍)。(2).湿法------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。（a）消解池石灰用量1t/d：在消解槽内人工搅拌消解，制成（40～50）%的乳浊液，其有效容积V1（m3）：V1=KVo式中：Vo——一次配制的药剂量，m3；K——容积系数，2～5。石灰用量1t/d：采用机械方法消解。消解机有立式和卧式二种。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。？？可否用空气搅拌式中：Ga——石灰消耗量，t/d；r——石灰的容重，0.9～1.1t/m3；C——石灰乳浓度，（5～10）%；n——每天搅拌次数。)m(rcn100GV32溶液槽：（b）溶液槽消解后石灰乳排至溶液槽，配制成5-10％，其有效容积V2（m3）２）投配系统溢流循环方式－－输运到投配槽中的量大于投加量，剩余量沿溢流管流回乳贮槽，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。3.1.4.3混合与反应(1)混合反应装置---中和槽应用广泛的是带搅拌的混合反应池。池中常设置隔板将其分成多室，以利混合反应，称隔板混合反应池。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。3.1.4.4产物分离和沉渣处理（1)沉淀池浮上池(2)沉渣处理：浓缩,脱水等.废水的自动化中和处理3.1.5投药中和法特点优点可处理任何浓度、任何性质的酸性废水；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；并且中和剂利用率高，中和过程容易调节。缺点劳动条件差;设备较多，基建投资大;泥渣多且脱水难。3.2过滤中和法3.2.1概述1.定义-----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。3.2过滤中和法3.2.1概述2.滤料的选择（1）滤料的选择和中和产物的溶解度有密切的关系。各种酸中和后形成的盐具有不同的溶解度，其顺序大致为：Ca(NO3)2、CaCl2＞MgSO4＞＞CaSO4＞CaCO3、MgCO3。（2）主要的碱性滤料有三种：石灰石、大理石、白云石。CaCO3CaCO3·MgCO3思考：硝酸、硫酸、盐酸、碳酸处理选择什么样滤料？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)。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。3.2.2滤池类型（1）普通滤池普通中和滤池为固定床。按水流方向可分为平流式和竖流式，竖流式又可分为升流式和降流式。缺点:颗粒表面容易形成硬壳,不适于中、高浓度的酸性废水，硫酸允许浓度在1～1.2g／L；滤料一般为30～50mm；（2）升流式膨胀中和滤池废水由下向上流动，滤科悬浮，通过互相碰撞，使表面形成的硬壳容易剥离下来。粒径小,0.5～3mm，滤层高度1～1.2m（新滤料），最终换料时的滤层高度≥2m；U=60～80m/h膨胀率50%±，上部清水区高度为0.5m硫酸允许浓度可提高到2.2～2.3g／L。恒滤速--下部滤料膨胀不起来，上部带出小颗粒滤料。变速-U下=60～70m/h，U上=15～20m/h（3）滚筒式中和滤池装于滚筒中的滤料随滚筒一起转动，使滤科互相碰撞，及时剥离由中和产物形成的覆盖层，可以加快中和反应速度。废水由滚筒的一端流入，由另一端流出。直径=1m，长度约为直径的6～7倍。滚筒转速约每分钟10转。滤料的粒径较大(达十几毫米)，装料体积约占转筒体积的一半；优点：进水的硫酸浓度可以很大，滤料粒径却不必破碎得很小。缺点：负荷率低、构造复杂、动力费高、噪音大，同时对设备材料的耐蚀性能要求高。3.3利用碱性废水和废渣的中和法1.酸性废水与碱性废水的中和处理-----在同时存在酸性废水和碱性废水的情况下，可以以废治废，互相中和。量：中和时，若碱性不足，应补充药剂；若碱量过剩，则应补充酸中和碱。均和稳定：废水的水量和浓度均难于保持稳定，故应设置均和池及混和反应池(中和池)。如果混合水需要水泵提升，或者有相当长的出水沟管可资利用，也可不设混合反应池。2.利用碱性废渣中和酸性废水例如，软水站石灰软化法的废渣中含有大量CaCO3、锅炉灰中含有2～20％的CaO，利用它们处理酸性废水，均能获得一定的中和效果。3.4利用天然水体及土境中碱度的中和法天然水体及土壤中的重碳酸盐可用来中和酸性废水，如：Ca(HCO3)2+H2SO4＝CaSO4+2H2O+2CO2利用土壤及天然水体中和酸性废水，必须持慎重态度。允许排入水体的酸性废水量，应根据水体的中和能力来确定。4碱性废水的中和处理（1）投酸中和法---常用硫酸、盐酸及压缩CO2。流程和投药中和酸性废水相同.注1:用CO2做中和剂的优点在于：由于pH值不会低于6左右，因此不需要pH值控制装置。方法：(1)投酸中和法；(2)利用酸性废水及废气的中和法。（2）废酸/气中和法烟道气中含有高达24％的CO2，有时还含有少量SO2及H2S，故可用来中和碱性废水.中和产物Na2CO3、Na2SO4、Na2S均为弱酸强碱盐，具有一定的碱性，因此酸性物质必须超量供应。装置:喷林塔优点:以废治废缺点:处理后的水色度,好氧量,硫化物都有增加.思考题1.如何确定不同浓度酸碱性废水的处理方法？2.试述过滤中和法处理酸性废水时，选择滤料的原则？并讨论升流式膨胀中和滤池及变截面升流式滤池的特点？