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工業廢水處理基本方法——化學法（一）

文章出處：未知發表時間：2021-05-13 14:52:18

工業廢水處理基本方法——化學法

工業廢水處理在基本方法，就是采用各種技術與手段，將廢水中所含的污染物質分離去除、回收利用，或將其轉化為無害物質，使水質得到凈化。
工業廢水處理技術，按原理可分為物理處理法、化學處理法和生物化學處理法等。

化學處理法
化學處理法是通過化學反應使廢水中呈溶解狀態的無機物和有機物被氧化或還原為微毒、無毒的無機物的物質，或者轉化成容易與水分離的形態，從而達到處理的目的?；瘜W處理法是轉化廢水中污染物的有效方法，其實質是通過采取不同的方法（包括投加藥劑法、電化學法和光化學法三大類）而實現電子的轉移。

廢水處理常用的化學處理方法

方法			應用	主要設備
常溫	藥劑法	中和	控制水的pH值	投藥設備、混合設備、反應設備、沉淀設備、清泥設備
		混凝	去除水中懸浮物及膠體
		化學沉淀	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
		化學還原	去除金屬離子
	離子交換法		去除有害離子	離子交換設備
	氧化法	空氣氧化法	去除有機物和氨氮	傳質設備、反應設備
		臭氧氧化法
		芬頓氧化載
		氯氧氧化法	去除有機物，消毒
	光化學氧化	光化學氧化法		光發生器、反應設備
	光化學氧化	光催化氧化法		光發生器、反應設備
高溫	氧化	濕式氧化法	去除有機物和氨氮	高溫高壓反應器
		催化濕式氧化	去除有機物和氨氮
		超臨界水氧化法	去除有機物和氨氮
		焚燒法	去除有機物和氨氮
	電化學法	電解（陰極）		電解槽
	電化學法	電解（陽極）		電解槽

1、中和
當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行中和反應生成鹽和水，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值調節有著本質的區別。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，以適應下一步處理和外排的要求。而pH值調節的目的是為了某種特殊要求，把廢水的pH調整到某一特定值或某一范圍，如把pH值由中性或堿性調至酸性，稱為酸化；把pH值由中性或酸性調至堿性，稱為堿化。

2、化學混凝
工業廢水中含有各種各樣的雜質，如天然水體中含有大量的細小的黏土顆粒，廢水中含有的藻類、細菌、細小的顆粒物等，這些雜質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，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小懸浮物則不易沉降或上浮，這是因為細小顆粒受到雙電層、表面活性劑等因素的保護，使其不易凝聚成大顆粒，這時可采用混凝沉降的辦法進行處理。
混凝沉降是工業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小有膠體狀懸浮顆?；蛉闋钗廴疚镔|失去穩定后，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
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物、某些重金屬毒物和放射性物質。
混凝法不僅可以去除廢水中呈膠體和微小懸浮物狀態的有機和無機污染物，還可以去除廢水中的某些溶解性物質，如砷、汞等，以及導致水體富營養化的磷元素。因此，混凝在工業廢水處理中應用非常廣泛，既可作為獨立的處理單元，也可以和其他處理法聯合使用，進行預處理、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。
混凝法的優點是設備簡單，操作易于掌握，處理效果好，間歇或連續運行均可。缺點是運行費用高，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、混凝劑在水中的水解反應及以膠體顆粒與混凝劑之間的相互作用。

3、化學沉淀法
化學沉淀法是利用各物質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藥劑，使其與廢水中的溶解性物質發生互換反應生成難溶于水的鹽類，形成沉淀物，然后進行固液分離，從而除去廢水中的污染物的方法。
采用化學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，也可用于除去營養性物質。

化學沉淀法的基本原理
化學沉淀法是向水中投加某種易溶的化學藥劑，使之與廢水中的某此溶解物質發生直接的化學反應，形成難溶的固體物（沉淀物，如鹽、氫氧化物和絡合物），然后進行固液分離，從而除去水中污染物的一種化學方法。物質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和溶劑的本性，也和溫度、鹽效應、晶體的結構和大小等有關。習慣上將溶解度大于1g/100gH₂O的物質稱為易溶物，而將溶解度小于0.1g/100gH₂O的物質稱為難溶物，介于二者之間的物質稱為微溶物?；瘜W沉淀法主要用于處理廢水之中能形成難溶物的雜質。

化學沉淀法的分類
廢水處理中常用的化學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用。
化學沉淀法的工藝流程和設備與混凝法相類似，主要步驟包括：選擇相應的沉淀劑并進行配制和投加；沉淀劑與原水充分混合，進行反應；進行固液分離；泥渣處理與利用。
化學沉淀法所用的設備有加藥泵、反應器、沉淀池、氣浮池、刮泥機等。

4、化學還原法
通過投加還原劑，將廢水中的有毒物質轉化為無毒或毒性較小的物質的方法稱為還原法。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。
因為化學還原過程中往往產生不溶性沉淀物，因此也稱其為還原沉淀法，也可將其歸屬于化學沉淀過程。

化學還原法的分類
在工業廢水處理中，化學原還法主要用于含鉻廢水和含汞廢水的處理，經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、電化學性和鐵離子的絮凝吸附作用。一般認為鐵在處理廢水過程中所能達到的處理效果是這三種性質共同作用的結果。鐵在廢水處理工程上的應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用廣。
鹽類還原法
鹽類還原法是利用一些化學藥劑作為還原劑，將有毒物質轉化為無毒或低毒物質，并進一點將其除去，使廢水得到凈化。
在實際應用中，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，這是因為其價廉易得，經濟實用，但石灰中雜質含量較多，產生的泥渣也多。當水量小時，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，其特點是以廢治廢，費用低，設備也簡單。

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