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　　化学沉淀法处理污水效果较好，是一种比较成熟且应用广泛的工艺。

　　上篇我们共同学习了国内现行污（废）水处理的物理处理方法及工艺流程，这篇文章我们主要聊一聊国内现行污（废）水的化学处理方法及工艺流程。

　　化学处理法是利用化学反应作用来处理或回收污水的溶解物质或胶体物质的方法，多用于工业废水。常用的方法有中和、化学沉淀、药剂氧化还原、电解、离子交换等，本篇也将会着重阐述中和法和化学沉淀法两种方法。

　　01中和法

　　其基本原理是，使酸性废水中的H+与外加OH-，或使碱性废水中的OH-与外加的H+相互作用，生成弱解离的水分子，同时生成可溶解或难溶解的其他盐类，从而消除它们的有害作用。反应服从当量定律。采用此法可以处理并回收利用酸性废水和碱性废水，可以调节酸性或碱性废水的pH值。

　　酸性废水常用的方法有：酸、碱废水相互中和法，投药中和法及过滤中和法。

　　碱性废水常用的方法有：酸、碱废水相互中和法，投药中法和及烟道气中和法。

　　1、酸、碱废水相互中和法

　　顾名思义，这种中和方法是将酸性废水和碱性废水共同引入中和池中，并在池内进行融合搅拌后，以至于使废水呈中性或弱碱性，其优点是以废治废，节省费用。

　　中和设备可根据酸碱废水排放规律及水质变化来确定。一般在带有搅拌装置的中和池内进行。

　　（1）当水质水量变化较小或后续处理对pH要求较宽时，可在集水井（或管道、混合槽）内进行连续混合反应。

　　（2）当水质水量变化不大或后续处理对pH值要求高时，可设连续流中和池。

　　（3）当水质水量变化较大，且水量较小时，连续流无法保证出水pH要求，或出水中还含有其他杂质或重金属离子时，多采用间歇式中和池。

　　2、投药中合法

　　投药中和法能处理任何浓度、任何性质的酸、碱性废水，此方法具有对水质和水量波动适应性强，中和药剂的利用率高，中和过程易调节等优点，但也存在劳动条件差、药剂配制及投加设备较多、基建投资大、泥渣多目、脱水难等缺点。

　　酸性废水中和处理采用的中和剂有石灰、石灰石、白云石、苛性钠、碳酸钠等。其中碳酸钠因价格较贵，一般很少采用。石灰来源广泛，价格便宜，所以使用较为广泛。

　　碱性废水中和处理采用的中和剂有硫酸、盐酸、硝酸等。常用的药剂为工业硫酸，考虑到成本问题，一般用工业废酸更经济。

　　投药方式可以分为两种：干法投加和湿法投加。

　　干法投加是把药剂直接加入到需要中和的水中，但其反应较慢，而且不易彻底，投药量大（需为理论量的1.4-1.5倍）；当中和药剂（如：石灰）成块状时需要破碎，工作条件差，劳动强度大；一般情况下用湿法投加，即把药剂配成一定浓度的溶液加入到需要中和的水中。

　　其中，投药中和法工艺过程主要包括：中和药剂的制取与投配，混合与反应，中和产物的分离，泥渣的处理与利用。

　　3、过滤中合法

　　过滤中合法是指废水通过具有中和能力的滤料进行中和反应的方法，适用于酸浓度低（2-3g/L），并生成易溶盐的各种酸性废水的中和处理，当废水中含大量悬浮物、油脂、重金属盐和其他毒物时不宜采用。碱性滤料主要有石灰石、大理石、白云石等。

　　中和滤池分三类：普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池和滚筒中和滤池。

　　现分述如下：

　　（1）普通中和滤池

　　普通中和池为重力式，由于滤速低（小于1.4mm/s），滤料粒径大（3~8cm），当进水硫酸浓度较大时，极易在滤料表面结垢而且不易冲掉，阻碍中和反应进程。实践表明这种滤料的中和效果较差，目前已很少采用。

　　（2）升流式膨胀中和滤池

　　升流膨胀式滤池采用高流速（8.3~19.4mm/s），小粒径（0.5~3mm,平均约1.5mm），水流由下向上流动，加上产生的CO₂气体的作用，使滤料互相碰撞摩擦，表面不断更新，所以效果良好。升流膨胀式滤池又可分为恒滤速和变滤速两种形式。

　　滤池分为四部分：底部为进水装置，可采用大阻力或小阻力进水系统；滤料层下部为石垫层，上部为石灰石滤料，滤层厚1.0~1.2m；其上设高为0.5m的清水区，使水和滤料分离，在此区内水流速度逐渐减慢；出水槽均匀地汇集出流水。

　　如果将装填滤料部分的简体做成圆锥状，则为变速膨胀式中和滤池。这种池子底部滤速较大，上部滤速较小。具有等断面的简体称为恒速膨胀式中和滤池。与恒速滤池相比，变速滤池具有滤料反应更完全、能防止小滤料被水挟走、滤料表面不易结垢等优点。这两种升流式滤池目前均有工厂定型生产。

　　（3）滚筒中和滤池

　　滚筒可用钢板制成，内衬防腐层，直径1m或更大，长度约为直径的6~7倍。筒内些有不高的纵向隔条，推动滤料旋转。滚筒转速约为10r/min，转轴倾斜角度为0.5°~1°。料的粒径较大（达十几毫米），装料体积约占转筒体积的一半。这种装置的最大优点是进水的酸浓度可以超过允许浓度数倍，而滤料粒径却不必破碎得很小。其缺点是负荷率低，仅为36m³（m²•h），构造复杂、动力费用较高、运转时噪声较大，同时对设备材料的耐蚀性能要求较高。

　　4、烟道气中和法

　　烟道气中含有CO₂和SO₂，溶于水中形成H2CO3和H2SO3，能够用来使碱性废水得到中和。用烟道气中和的方法有两种，一是将碱性废水作为湿式除尘器的喷淋水，另一种是使烟道气通过碱性废水。这种中和方法效果良好，但其缺点是会使处理后的废水中悬浮物含量增加，并且硫化物和色度也都有所增加，需要做进一步处理。

　　02化学沉淀

　　化学沉淀法是向废水中投加某种化学药剂，使其与水中某些溶解物质产生反应，生成难溶于水的盐类沉淀下来，从而降低水中这些溶解物质的含量的方法。化学沉淀法经常用于处理含有汞、铅、铜、锌、六价铬、硫、氰、氟、砷等有毒化合物的废水。

　　利用向废水中投加氢氧化物、硫化物、碳酸盐、卤化物等生成金属盐沉淀可以去除废水中的金属离子，向废水中投加钡盐可用于处理含六价铬的工业废水生成铬酸盐沉淀，向废水中投加石灰生成氟化钙沉淀可以去除水中的氟化物。

　　根据使用的沉淀剂不同，常见的化学沉淀法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉淀法、钡盐沉淀法、卤化物沉淀法等。

　　1、氢氧化物沉淀法

　　除了碱金属和部分碱土金属外，其它金属的氢氧化物大都是难溶的。因此，可用氢氧化物沉淀法去除废水中的重金属离子。沉淀剂为各种碱性药剂，常用的有氨水、氢氧化钠和石灰等。

　　（1）氨水法

　　在铵盐存在下，利用氨水作沉淀剂，将溶液的pH值调整为8~10，使一些氢氧化物析出沉淀的方法，称为氨水法。

　　（2）氢氧化钠法

　　氢氧化钠法氢氧化钠是一种强碱，作为沉淀剂时两性金属离子的氢氧化物将被溶在溶液中，但由于氢氧化钠溶液吸收空气中的CO₂而生成部分COH，因此，有部分Ca2+、Sr2+、Ba2+生成难溶性的碳酸盐沉淀。

　　（3）石灰乳法

　　石灰乳法采用氢氧化物沉淀法处理重金属废水最常用的沉淀剂是石灰。石灰沉淀法的优点是：去除污染物范围广（不仅可沉淀去除重金属，而且可沉淀去除砷、氟、磷等）、药剂来源广、价格低、操作简便、处理可靠且不产生二次污染；主要缺点是劳动卫生条件差，管道易结垢堵塞，泥渣体积庞大（含水率高达95%~98%），脱水困难。

　　沉淀工艺有分步沉淀和一次沉淀两种。

　　分步沉淀是指分段投加石灰乳，利用不同金属氢氧化物在不同pH值下沉淀析出的特性，依次回收各种金属氢氧化物。一次沉淀法是次投加石灰乳达到高pH值，使废水中各种金属离子同时以氢氧化物沉淀析出。

　　2、硫化物沉淀法

　　许多金属能形成硫化物沉淀，而且大多数金属硫化物比其氢氧化物的溶解度小。因此在废水处理中也常采用生成硫化物沉淀去除金属离子。而且各种金属硫化物的溶度积相差悬殊，同时溶液中S2-离子浓度受H+浓度的制约，所以可以通过控制酸度，用硫化物沉淀法把溶液中不同金属离子分步沉淀而分离回收。其中，金属硫化物的溶解度与溶液的pH值密切相关。常用的沉淀剂有H2S、Na2S、（NH4）2S等。

　　常见硫化物沉淀法的应用如下所示：

　　（1）硫化物沉淀法除砷

　　将硫化钠加到pH=6~7的含砷废水中，砷形成硫化物沉淀可除去，用这种方法处理含砷0.8mg/L的废水可使砷浓度降到0.05mg/L，除砷率达94%。

　　砷化法处理含三价砷废水的效果并不理想，单纯用硫化法很难使三价砷浓度降到0.05mgL以下。硫化法的优点是处理量大，费用低、废渣可回收利用。三硫化二砷能在含硫离子的溶液中生成配合离子而有溶解的趋势，为提高除砷率，必须投加适量的亚铁使其与过剩的二价硫生成难溶的硫化亚铁与三硫化二砷共沉淀。

　　（2）硫化物沉淀法除汞

　　汞离子和二价硫离子有较强的亲和力，生成溶度积极小的硫化物，所以硫化物沉淀法的除汞率高，在废水处理中得到很好的实际应用。

　　（3）硫化物沉淀法处理含重金属废水

　　硫化物沉淀法处理含重金属废水，具有去除率高、可分步沉淀、泥渣中重金属含量高、适应pH值范围大等优点，在某些领域得到了实际应用。但是S2-会使水体中COD增加，当水体酸性增加时，可产生硫化氢气体污染大气，并且沉淀剂来源受到限制，价格亦不低，因此限制了它的广泛应用。

　　3、碳酸盐沉淀法

　　由于碱土金属（Ca、Mg等）和重金属（Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Cd、Pb、Hg、Bi等）的碳酸盐都难溶于水，所以可以投加碳酸盐将这些金属离子从废水中去除。

　　对于不同的处理对象，碳酸盐法有三种不同的应用方式：

　　（1）投加可溶性碳酸盐（如碳酸钠），使水中金属离子生成难溶性碳酸盐而沉淀析出，这种方式可除去水中重金属离子和非碳酸盐硬度；

　　（2）投加难溶碳酸盐（如碳酸钙），利用沉淀转化原理，使水中重金属离子生成溶解度更小的碳酸盐而沉淀析出；

　　（3）投加石灰，使之水中碳酸盐硬度，生成难溶的碳酸钙和氢氧化镁而沉淀析出，此方式可除去水中的碳酸盐硬度。

　　4、钡盐沉淀法

　　这种方法主要用于处理含六价铬的废水，采用的沉淀剂有碳酸钡、氯化钡、硝酸钡、氢氧化钡等。钡盐沉淀法可以将电镀含铬有毒废水净化到能回用的程度；但缺点是其沉渣量多，有毒，处理较为困难。

　　5、卤化物沉淀法

　　（1）氯化银沉淀法除银

　　含银废水土要来源于镀银和照相工艺，加氯化物可以沉淀回收银。氰化银镀槽中的含银浓度高达13~45g/L，一般先用电解法回收银，将银浓度降至100~500mg/L，然后再用氯化物沉淀法，将银浓度进一步降至几mg/L，如果在碱性条件下与其他金属氢氧化物共沉，银浓度可降至0.1mg/L。当出水中氯离子浓度为0.5mg/L时，理论计算的银离子大浓度为1.35mg/L。氯浓度越高，银浓度越低。但氯离子过量太多时，会生成AgCl2-络离子，使沉淀又重新溶解。

　　废水中含有多种金属离子时，调pH值至碱性．同时加氯化物，则其他金属离子形成氢氧化物沉淀，银形成氯化银沉淀。用酸洗沉渣，将氢氧化物沉淀溶出，仅剩下氯化银，实现分离和回收银。镀银废水中常含氰，一般先加氯氧化氰，放出的氯离子又可以与银生成沉淀。据报道，当银和氰重量相等时，投氯量为3.5mg/mg（CN-），氯化10min后，调pH至6.5，氰完全氧化，再加氯化铁，以石灰调pH至8，沉淀分离后出水银由初的0.7~40mg/L降至几乎为0。

　　（2）氟化物沉淀法

　　当废水中含有比较单纯的氟离子时，投加石灰。调pH值至10~12，生成CaF2沉淀，可使氟浓度降至10~20mg/L。若水中还含有其他金属离子，由于吸附共沉淀作用，可使氟浓度降至8mg/L以下。如果加石灰的同时，加入磷酸盐（如过磷酸钙、磷酸氢二钠），则与氟形成难溶的磷灰石沉淀。当石灰投量为理论量的1.3倍，过磷酸钙投量为理论量的2~2.5倍时，可使氟浓度降至2mg/L。

　　化学的世界是奇妙无穷的，小旭现在还记得初中化学老师当时在课堂上说，化学是一门神奇的学科，它会神奇到让一种东西消失，或者让另一种新的东西产生，因篇幅关系，药剂氧化还原法、电解法、离子交换法将会在下篇与大家见面，关注乐中环保科技，我们一起来学习。