工業廢水的化學處理第一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日12.1中和（一）概述中和的基本原理：用化學法使廢水的pH值達到適宜范圍的過程。

對于高濃度（大于3%）的酸、堿廢水的處理，應首先考慮回收其中的酸或堿以及綜合利用，只有當廢水無回收及綜合利用的價值時，才采用中和法處理。第二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（1）酸堿廢水的來源及危害

酸堿廢水的來源：酸性廢水：化工，化纖，電鍍，電子，金屬加工堿性廢水：印染，金屬加工，煉油，造紙酸堿廢水的危害：破壞水體水質，影響水生動植物生存排水管道、設施腐蝕破壞影響污水處理效果（混凝，生物）第三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（2）中和方法的分類酸性廢水的中和方法主要有：與堿性廢水互相中和，藥劑中和，過濾中和。堿性廢水的中和方法主要有：與酸性廢水互相中和以及藥劑中和。第四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日⑶中和方法的選擇選擇中和方法時應考慮的因素：酸、堿廢水所含污染物的性質、濃度、水量變化規律以及中和后水質要求當地酸性或堿性廢料來源當地中和藥劑和濾料的供應情況受納水體的性質、城市下水道能容納廢水的條件，后續處理對pH的要求等第五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（二）酸堿廢水中和法⑴中和能力的計算根據當量定律計算:Q1C1=Q2C2等當點等當點的pH第六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日當水質水量變化較小或后續處理對PH要求較寬時：可在集水井（或管道、混合槽）內進行連續混合反應。當水質水量變化不大或后續處理對pH值要求高時：可設連續流中和池。中和時間l~2h；有效容積V=（Q1+Q2)t當水質水量變化較大且水量較小時：多采用間歇式中和池。⑵中和設備第七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（三）藥劑中和法⑴酸性廢水的藥劑中和法：向酸性廢水中投加堿性藥劑，使廢水pH值升高的方法。常采用的中和劑為石灰、石灰石、大理石、白云石、碳酸鈉、苛性納和氧化鎂等。選擇中和劑時，盡可能使用一些工業廢渣，如化學軟水站排出的白堊（CaCO3）有機化工廠排放的電石廢渣Ca(OH)2鋼廠或電石廠篩下的廢石灰熱電廠的爐灰渣硼酸廠的硼泥第八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日中和后生成的硫酸鈣在水中的溶解度很小，此鹽不僅形成沉淀，而且當硫酸濃度很高時，在藥劑表面會產生硫酸鈣的覆蓋層．影響和阻止中和反應的繼續進行。當采用石灰石，白堊或白云石做中和劑時，藥劑顆物應在0.5mm以下。

中和法反應第九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日由于藥劑中常含有不參與中和反應的惰性雜質，而且廢水中常含有影響中和反應的雜質以及中和反應混合不均勻等，因此中和劑的實際耗量比理論耗量高，應通過試驗確定。中和劑的實際用量第十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日藥劑中和法投藥量計算

式中：Q——廢水流量(m3/h)C——廢水中酸（堿）濃度(kg/m3)——換算（比重1）a——藥劑單位理論耗量(kg/kg)α

——藥劑純度或濃度(0.6-0.98)K——反應不均勻系數(1.1-2.0)第十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日向堿性廢水投加酸性藥劑，使廢水的pH值降低的方法。常采用的中和劑有硫酸、鹽酸、硝酸以及鍋爐煙道氣（CO2、SO2）等，還應盡可能使用一些工業廢酸（工業硫酸）。⑵堿性廢水的藥劑中和法第十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日據某廠經驗，煙道氣中和PH值10~12的廢水，出水可降至中性優點：以廢治廢、投資省、運行費用低、節水且可回收煙灰及煤，把廢水處理與消煙除塵結合起來缺點：出水的硫化物、色度、耗氧量、水溫等指標都升高，還需進一步處理。中和法反應第十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（四）過濾中和法過濾中和法：指酸性廢水流過堿性濾料時與濾料進行中和反應的方法。僅用于酸性廢水的中和處理。堿性濾料：主要有石灰石、大理石和白云石等。中和濾池：有普通中和濾池、升流式中和濾池和過濾中和濾池三種。優點：操作簡單，出水pH值較穩定，沉渣量少。缺點：廢水的酸濃度不能太高，因為中和過程中生成的鈣鹽沉淀在水中溶解度很小，易在濾料表面形成覆蓋層，阻礙濾料和酸的接觸反應，需定期倒床，勞動強度較高。

第十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日12.2化學沉淀（一）概述：化學沉淀法：指向工業廢水中投加某種化學物質，使其和廢水中溶解物質發生反應并生成難溶鹽沉淀，從而去除廢水中該溶解性物質的方法。用于處理含金屬離子和某些陰離子的工業廢水一般采用氫氧化物、硫化物和碳酸鹽等作為沉淀劑第十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（二）氫氧化物沉淀法大多數金屬的氫氧化物在水中的溶度積很小，因此可以利用向水中投加某種化學藥劑使水中金屬陽離子生成氫氧化物沉淀而被去除。氫氧化物沉淀法最經濟的化學藥劑是石灰，適用于不準備回收重金屬的低濃度廢水處理。第十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（三）硫化物沉淀法大多數金屬硫化物的溶解度一般比其氫氧化物的要小很多，采用硫化物作沉淀劑可使廢水中的金屬得到更完全地去除。硫化物沉淀法處理費用較高，且硫化物固液分離困難，常需投加凝聚劑，此法的應用不太廣泛，有時作為氫氧化物沉淀法的補充法。常用沉淀劑：硫化氫、硫化鈉和硫化鉀等。第十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（四）碳酸鹽沉淀法鋅和鉛等金屬離子的碳酸鹽的溶度積較小，可投加碳酸鈉到高濃度的含鋅或含鉛廢水中，形成鋅或鉛的碳酸鹽沉淀，從而回收重金屬。第十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（五）其他沉淀處理法鋇鹽沉淀法：主要用于含六價鉻的廢水處理鐵氧體沉淀法：用于金屬廢水的處理與回收利用。其特點是易沉淀分離。第十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（六）化學沉淀法處理廢水⑴堿性鋅酸鹽鍍鋅廢水處理堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝應用比較廣泛。鋅的氫氧化物兼有弱堿性和弱酸性，氫氧化鋅不溶于水，但由于呈兩性，在強酸或強堿中都能溶解。其處理工藝為：在反應池中用硫酸將廢水的pH值調8.5～9.0，廢水的鋅很快轉化為氫氧化鋅白色沉淀，而分離出的氫氧化鋅再遇到氫氧化鈉溶液又溶解，可返回到鍍槽再利用。第二十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日⑵硫化物沉淀法處理重金屬廢水例如某化工廠需去除所排廢液中的鉛和鎘污染，將含鉛和鎘廢水調至微酸性，以符合質量要求的硫化錳固體為沉淀劑，通過反應生成硫化鉛和硫化鎘沉淀，用過濾法去除沉淀物后，將濾液蒸發和結晶，可獲得工廠制備氯化錳和硫酸錳的原料。第二十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日12.3氧化還原法氧化還原法原理：利用氧化還原反應，將廢水中的有害物質氧化或還原，使其變成無害或危害較小的新物質化學反應中，失去電子的過程叫氧化，失去電子的物質稱還原劑；得到電子的過程叫還原，得到電子的物質叫氧化劑，在反應中被還原。每個物質都有各自的氧化態和還原態，其氧化還原電位的高低決定了該物質的氧化還原能力。廢水的氧化還原處理法：分為氧化法和還原法兩類第二十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日氯氧化法：氰化物，硫化物，消毒臭氧氧化法：酚，氰化物，染料，有機物，消毒Fenton試劑法：過氧化氫＋硫酸亞鐵，難降解有機物光催化氧化法：UV＋氧化劑，難降解有機物電解氧化還原法：電鍍廢水，含酚廢水常用氧化還原法及其應用第二十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（一）氧化法常用的氧化劑：空氣中的氧、純氧、臭氧、氯氣、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯、三氯化鐵、過氧化氫和電解槽的陽極等。第二十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（1）氯氧化法氯氧化法采用氯系氧化劑，如次氯酸鈉、漂白粉和液氯等主要用于去除廢水中的氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油類以及對廢水進行脫色、脫臭、殺菌等處理主要處理設備：反應池及沉淀池第二十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（2）臭氧氧化法(§12.4)臭氧（O3）：由3個氧原子組成，常溫下為無色氣體，具有特殊的臭味，是一種強氧化劑，其氧化能力僅次于氟，比氧、氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。在理想的反應條件下，臭氧可以把水溶液中大多數單質和化合物氧化到它們的最高氧化態，對水中有機物有強烈的氧化降解作用，還有強烈的消毒殺菌作用。第二十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（2）臭氧氧化法氧化性：氧化能力強（僅次于氟，強于常用氧化劑）溶解性：溶解度低（3－7mg/L）不穩定性：易分解，在水中分解速度快于空氣，半衰期5－30min隨溫度升高而加快，隨pH值提高而加快，不易貯存，現場制備使用有毒性，腐蝕性強臭氧的物理化學性質第二十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（2）臭氧氧化法臭氧的制備：空氣，氧氣——無聲放電法臭氧接觸反應設備：氣泡式臭氧接觸反應器（曝氣產生氣泡）水膜式臭氧接觸反應器（填料形成水膜）水滴式臭氧接觸反應器（噴霧產生水珠）廢水的臭氧處理是在接觸反應器中進行，為了使臭氧與水中充分反應，應盡可能使臭氧化空氣在水中形成微小氣泡，并采用氣液兩相逆流操作，以強化傳質過程。常用的臭氧化空氣投加設備：多孔擴散器、乳化攪拌器、射流器等。第二十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（2）臭氧氧化法主要是使污染物氧化分解，用于降低BOD、COD，脫色，除臭、除味、殺菌、殺藻、除鐵、錳、氰、酚等。印染廢水處理（脫色）含氰廢水處理（破氰）含酚廢水處理（除酚）游泳池循環水處理（消毒）臭氧在廢水處理中的應用第二十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（2）臭氧氧化法臭氧氧化法的優缺點臭氧氧化法的優點：氧化能力強，處理效果好（除臭，脫色，殺菌，去除有機或無機污染物）處理后廢水中的臭氧易分解，不產生二次污染現場制備使用，操作管理較方便處理過程中泥渣量少臭氧氧化法的缺點：造價高（臭氧發生器）處理成本高（臭氧制備，電耗）第三十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（3）過氧化氫氧化法過氧化氫價格較高，單獨使用時氧化反應過程過于緩慢，多利用投加催化劑的方法以促進氧化過程。常用的催化劑：硫酸亞鐵、絡合鐵、銅、錳、天然酶等。H2O2與Fe2+作用（Fenton試劑），能產生羥基自由基，其氧化能力僅次于氟，能使許多難于生物降解及一般化學氧化法難于氧化的有機物氧化分解。第三十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（4）光氧化法光分解和化學分解組合成的光催化氧化法已成為廢水處理領域中的一項重要技術。常用光源：紫外光或具有特定波長的光源常用氧化劑：臭氧、過氧化氫、氯、空氣等。O3-UV是光催化氧化法中比較成功的一種，能有效地去除水中鹵代烴、苯、醇類、酚類、醛類、硝基苯、農藥和腐殖酸等有機物以及細菌和病毒等（氧化能力提高10倍以上），而且在處理過程中不會產生二次污染。第三十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（5）濕式氧化法濕式氧化法：在高溫（150～350℃）和高壓（0.5～20MPa）的操作條件下，以氧氣和空氣作為氧化劑，將廢水中的有機物轉化為二氧化碳和水的過程。濕式氧化過程：（i）空氣中的氧從氣相到液相的傳質過程；（ii）溶解氧與基質之間的化學反應濕式氧化法的應用：（i）進行高濃度難降解有機廢水生化處理的預處理，以提高可生化性；（ii）用于處理有毒有害的工業廢水。

第三十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（6）電解法電解法：利用電解原理處理廢水的方法。原理：廢水中的有害物質在電極上發生了氧化還原反應，生成了新的物質，新的物質則通過沉積在電極表面或沉淀于水中或轉化為氣體而被去除。直流電場—電解質溶液—電化學反應—電解電源正極—陰極—放出電子—還原陽離子—還原劑（釋放H2）電源負極—陽極—得到電子—氧化陰離子—氧化劑（釋放O2）

第三十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日電解過程的耗電量：可以用法拉第電解定律計算 （法拉第常數F=96487C/mol）電解時，在電極上析出或溶解的物質質量（G）與通過的電量（Q）成正比（即：與電流強度I和電解時間t成正比）每通過96487庫侖的電量，在電極上發生任一電極反應而變化的物質質量均為1mol（E）。第三十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日分解電壓：能使電解正常進行時所需的最小外加電壓。影響分解電壓的主要因素電極的濃差極化電極的化學極化電解液中離子運動的阻力電極的性質，廢水水質，電流密度，溫度等第三十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日

電解還原法處理含鉻、含銀廢水：利用廢水中物質通過電解后能沉積在電極表面或沉積于水中的特點，處理貴重金屬廢水，同時又能回收純度較高的貴重金屬。

電解氧化法處理含氰、含酚廢水：利用廢水中物質通過電解后生成氣體的特點，處理非金屬有毒廢水，如含氰、含酚廢水的處理

電解氣浮：電解氧化還原法在廢水處理中的應用

第三十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日微電解微電解（內電解）與電解（外電解）的區別：微電解工藝過程中不需要外接電源。微電解的原理：鐵和碳在廢水中形成無數個微電池，鐵是陽極，碳是陰極，在酸性條件下發生電化學反應，從而去除部分COD。第三十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日空氣氧化法空氣氧化脫硫（石油煉廠廢水）空氣氧化除鐵、錳（地下水）第三十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（二）還原法還原法：通過投加還原劑或利用電解槽陰極作用，使廢水中有毒害作用的物質轉化為無毒無害或毒害作用較小的新物質的方法。應用：可用于處理一些特殊的廢水，如含重金屬離子鉻、汞、銅等的廢水，及一些特殊的純化。常用的方法：有鐵屑過濾法、亞硫酸