废水处理工程师须知:化学处理装置与设备(中和)

中 和

一、概述

化学工业，炼油行业，电镀行业和金属酸洗车间等，在制酸或用酸过程中，常常排放出含有硫酸、盐酸、硝酸、磷酸等无机酸和醋酸、油酸等有机酸的酸性废水，pH值常达1~2，有的废水甚至含5％~10％的游离酸。同样，在造纸、印染、皮革等工业部门，又常常排放出碱性污水，pH值常在10以上。上述废水若任意排入水系，必将损坏农作物，伤害鱼类及其他水生物，已可腐蚀排水管道和混凝土构筑物，摄入人体将危害健康。

以PH值表示，酸碱废水可分为

强酸性废水 pH<4.5

弱酸性废水 pH=4.5~6.5

中性废水 pH=6.5~8.5

弱碱性废水 PH=8.5~10.0

强碱性废水 PH>10

治理酸性或碱性废水时，首先应当考虑综合利用，这样既可回收有用的酸和碱，又可大大减轻或消除这些废水的处理负荷。例如：××炼油厂的碱渣处理，采用硫磺回收尾气二氧化硫制取亚硫酸钠；用金属清洗废水(含硫酸3％~5％、硫酸亚铁15％~25％)制造硫酸亚铁；以农药厂废盐酸制沉淀磷酸钙等，都有很好的经济效益和社会效益。酸性或碱性废水综合利用的技术措施是多种多样的，应当根据具体条件选择使用。

对于低浓度的酸性废水，特别是对暂时还不能实现综合利用的废水，在排放前都应当进行中和处理，以使排放的水质达到规定的pH值。此外，对于还含有其他有害物质的酸碱废水，在采用其他方法如混凝、离子交换等处理过程中，为了获得最佳的处理效果，也常常把废水预先中和到一定的pH值。

二、中和处理方法及相关设备

中和处理方法，目前比较实用的有如下三种：

（一）酸碱废水相互中和

采用这种方法既简单又经济，当本厂或邻近工业部门同时排出酸性和碱性废水时，将它们相互混合，就可达到中和的目的。两企业之酸碱废水的混合处理方法是可取的，混合后的废水pH值仍偏低，此时可在混合后的废水中再投加少量碱性药剂予以中和。

（二）药剂中和法

在酸碱废水中投加适量的药剂可以达到中和的效果。对酸性废水，常用的碱性药剂有石灰石、石灰乳、烧碱等；对碱性废水，常用的酸性药剂有工业硫酸、工业盐酸等。为了降低处理成本，应尽可能利用工业废料作中和药剂，例如废电石渣、废石灰、废酸和烟道气等。常用的药剂见表4-1，如用石灰作中和剂，则可采用干投或湿投，分别如图4-1，图4-2所示。

为了便于控制药剂的投加量和掌握废水pH值的变化规律，在用药剂处理时，首先需要作出废水的中和曲线。中和曲线可通过滴定法绘制。即取一定量的酸、碱废水，不断地滴加已知浓度的碱或酸标准溶液，同时用pH计测定废水的pH值。然后以pH值为纵坐标，酸或碱的投加量为横坐标作图，所得曲线即为中和曲线，如图4-3，图4-4所示。

由于工业废水中往往含有复杂的成分，因此药剂投加量不能单纯靠化学计量法计算。参考中和曲线，再加以试验验证才较为合适。

药剂中和法的一般装置及流程如图4-5所示。酸碱中和的反应是很快的，可说是瞬时反应。因此反应可在一个池内完成。混合反应池内应设搅拌设备，以机械搅拌为宜。当废水中含重金属离子，或经投药后，产生沉渣时，需设置沉淀池。沉淀时间一般采用1~1.5h

混合反应池的容积按下式计算：

式中 Q——废水设计流量，m3/h；

t——混合反应时间，一般采用2~4min。当有重金属离子时应按去除重金属离子的要求确定。

（三）中和滤池

目前均选用碱性矿物颗粒材料作为滤池填料，分层堆放，使酸性废水以一定速度滤过，从而达到中和的目的。这些碱性填料，几乎都不溶于水，大多是各种碳酸钙矿物质，如石灰石、大理石、白云石等，其化学主要成分都是碳酸钙或碳酸钙镁。滤料的选择可根据含酸废水的特性选用。如对强酸废水，宜选用石灰石为滤料；对含硫酸的废水，可应用低品位煤或使用悬浮滤料，并采用逆向过滤中和的方式；而对于弱酸废水，宜采用焙烧的白云石为滤料。

白云石与硫酸的反应为

石灰石与硫酸的反应为

采用白云石为中和滤料时，由于MgSO4的溶解度很大，不致造成中和的困难。因为产生不溶的石膏量仅为石灰石反应生成物的一半，所以影响就小了，也就是说，相应的进水硫酸浓度允许提高，但白云石的缺点是反应速度比石灰石慢。

图4-6是某厂石灰石中和滤池装置的示意图。

中和滤池的设备常分：普通中和滤池，升流式膨胀床滤池，变速膨胀床中和滤池和滚筒式中和滤池等。普通中和滤池设备简单，但效率较低，滤料表面结垢后不易冲掉；滚筒式滤池加工比较困难，动力费用高，噪声大。目前较为常用的是升流式膨胀床滤池，它具有体积小，处理效果稳定，操作管理方便等优点。缺点是滤料的加工较困难，一般要求滤料粒径为0.5~3.0mm。等速升流式膨胀床滤池的滤料膨胀率常采用50％，废水流速可达1~1.2。对变速锥型床中和滤池。下部滤速可达2.20~2.50。中和每吨硫酸约耗滤料1.2t。

图4-7、图4-8是目前普遍采用的两种升流式膨胀滤池。

滤池法的优点是操作管理简单，出水pH值较稳定，不影响环境卫生，沉渣少(只占废水体积的0.1％左右)。缺点是废水进口浓度受到限制。需要特别指出的是处理酸性废水的构筑物，其防腐蚀问题十分重要，一般认为内衬玻璃钢的设备比较有效。

技术来源：废水回用研究头条号

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