第三章污水的化学处理 §31化学混凝法 §31.1混凝原理 (1)胶体结构(双电层结构) 图3-1是胶体结构示意图。在粒子的中心是胶核,它由数百乃至数千个分散 相固体物质分子组成。在胶核表面,吸附了一层带同号电荷的离子,称为电 位离子层。为维持胶体离子的点中性,在电位离子层外吸附了电量与电位离 子层总电量相同,而电性相反的离子,称为反离子层。电位离子层与反离子 层就构成了胶体粒子的双申层结构。其中电位离子层构成了双电层的内层 其所带电荷称为胶体粒子的表面电荷,其电性和电荷量决定了双电层电位的 符号和大小。反离子层构成构成了双电层的外层,按其与胶核的紧密程度, 反离子层又分为吸附层和扩散层。 吸附层:指紧靠电位离子,并随胶核一起运动,它与电位离子层一起构成胶 体粒子的固定层。 反离子扩散层:指固定层以外的那部分反离子,它由受电位离子的引力较小, 因而不随胶核一起运动,并趋于向溶液主体扩散,直至与溶液中的平均浓度 相等。 吸附层与扩散层的交界面称为滑动面 胶体的电动电位:指胶粒与扩散层之间的电位差; 总电位:胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位差 电位离子 反离子 滑动 胶团边界 吸附孱 扩散层 离于浓度 阴离于浓度 电动电位引起的静电斥力,阻止胶粒互相接近和接触碰撞,并在水分子的无 规则碰击下做布朗运动,使胶粒长期稳定地分散于水中。电动电位愈高,胶 体的稳定性就愈高。 图3-1胶体结构及其电位 胶体粒子的结构式
第三章 污水的化学处理 §3 1 化学混凝法 §3 1.1 混凝原理 （1）胶体结构（双电层结构） 图 3-1 是胶体结构示意图。在粒子的中心是胶核，它由数百乃至数千个分散 相固体物质分子组成。在胶核表面，吸附了一层带同号电荷的离子，称为电 位离子层。为维持胶体离子的点中性，在电位离子层外吸附了电量与电位离 子层总电量相同，而电性相反的离子，称为反离子层。电位离子层与反离子 层就构成了胶体粒子的双电层结构。其中电位离子层构成了双电层的内层， 其所带电荷称为胶体粒子的表面电荷，其电性和电荷量决定了双电层电位的 符号和大小。反离子层构成构成了双电层的外层，按其与胶核的紧密程度， 反离子层又分为吸附层和扩散层。 吸附层：指紧靠电位离子，并随胶核一起运动，它与电位离子层一起构成胶 体粒子的固定层。 反离子扩散层：指固定层以外的那部分反离子，它由受电位离子的引力较小， 因而不随胶核一起运动，并趋于向溶液主体扩散，直至与溶液中的平均浓度 相等。 吸附层与扩散层的交界面称为滑动面。 胶体的电动电位：指胶粒与扩散层之间的电位差； 总电位：胶核表面的电位离子与溶液主体之间的电位差； 电动电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和接触碰撞，并在水分子的无 规则碰击下做布朗运动，使胶粒长期稳定地分散于水中。电动电位愈高，胶 体的稳定性就愈高。 图 3-1 胶体结构及其电位 胶体粒子的结构式：
{胶核]电位形成离子,束缚反离子}自由反离子 吸附层 扩散层 胶粒 胶团 (2)胶体的稳定性 定义:胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性; 天然水中胶体如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等通常是负电荷胶体; 分类 动力学稳定性:颗粒布朗运动对抗重力影响的能力 粒子越小,动力学稳定性越强 聚集稳定性:胶体粒子之间不能相互聚集的特性 静电作用和水化膜的作用阻碍胶体粒子的聚合, -胶体的稳定性关键在于聚集稳定性 胶体的电动电位越高,胶体的稳定性越髙 (3)混凝机理 压缩双电层:电解质加入与反离子同电荷离子与胶粒吸 附的反离子发生交换或挤入吸附层胶粒带电荷数减 少降低电动电位使扩散层厚度降低;凝聚能力离子价数6 斥力与吸力的合力 吸附电中 带异号电荷的聚合离子、高分子物质, 胶粒等来 吸电中和 吸附架材 粒,以及胶粒与胶粒之间的架桥 92 b吸附架舞 网捕作用:金属氢氧化物形成过程中对胶粒的网捕 G,氲氧化物政体 粘士杂质
{[胶核] 电位形成离子，束缚反离子} 自由反离子 吸附层 扩散层 胶粒 胶团 （2）胶体的稳定性 定义：胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性; 天然水中胶体如粘土、细菌、病毒、藻类、腐 殖质等通常是负电荷胶体； 分类： 动力学稳定性：颗粒布朗运动对抗重力影响的能力； ——粒子越小，动力学稳定性越强； 聚集稳定性：胶体粒子之间不能相互聚集的特性； —静电作用和水化膜的作用阻碍胶体粒子的聚合， —胶体的稳定性关键在于聚集稳定性； —胶体的电动电位越高，胶体的稳定性越高； （3）混凝机理 压缩双电层：电解质加入与反离子同电荷离子与胶粒吸 附的反离子发生交换或挤入吸附层胶粒带电荷数减 少降低电动电位使扩散层厚度降低；凝聚能力离子价数 6 吸附电中和：—胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质， 胶粒等来降低电动电位，使胶体脱稳； 吸附架桥作用：—高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥； 网捕作用：—金属氢氧化物形成过程中对胶粒的网捕；
(4)混凝过程:凝聚和絮凝( Cogulation and Flocculation) 凝聚:指使胶体脱稳并聚集为微絮粒(10mm)的过程 特点:剧烈搅拌,瞬间完成 絮凝:指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大 的絮体(06-1.2mm)的过程 特点:需要一定时间,搅拌从强到弱; (5)混凝剂和助凝剂 I、混凝剂 基本要求: 1)混凝效果好; 2)对人体健康无害 3)使用方便 4)货源充足,价格低廉 分类 II、助凝剂 酸碱类:调整水的pH值,如石灰、硫酸; 加大矾花的粒度和结实性:如活化硅酸、骨胶等 氧化剂类:破坏干扰混凝的物质(有机物);如投加Ch2和O3等;(6) 混凝影响因素 1)水温; ◆无机盐混凝剂水解是吸热反应,低温水混凝剂水解困难 低温水的粘度大,水中杂质颗粒的布朗运动减弱,碰撞机 会减少,不利胶体脱稳凝聚 ◆水温低时,胶体颗粒水化作用增强,妨碍胶体凝聚 2)水的pH ◆无机盐水解造成pH的下降,影响水解产物形态 ◆最佳pH处的混凝效果最好、反应速度最快 3)水中杂质 ◆水中杂质浓度低,颗粒间碰撞机会减少,混凝效果差: 对策 1)加高分子助凝剂 2)加粘土 4)水力条件 搅拌强度 ◆搅拌时间 (6)混凝动力学
（4）混凝过程：凝聚和絮凝（Cogulation and Flocculation） 凝聚：指使胶体脱稳并聚集为微絮粒（10mm）的过程； 特点：剧烈搅拌，瞬间完成； 絮凝：指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大 的絮体（0.6-1.2mm）的过程。 特点：需要一定时间，搅拌从强到弱； （5）混凝剂和助凝剂 I、混凝剂 基本要求： 1)混凝效果好； 2)对人体健康无害； 3)使用方便； 4)货源充足，价格低廉； 分类 II、助凝剂 酸碱类：调整水的 pH 值，如石灰、硫酸； 加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸、骨胶等； 氧化剂类：破坏干扰混凝的物质（有机物）；如投加 Cl2 和 O3 等；（6） 混凝影响因素 1）水温； ◆无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水混凝剂水解困难； ◆ 低温水的粘度大，水中杂质颗粒的布朗运动减弱，碰撞机 会减少，不利胶体脱稳凝聚； ◆ 水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍胶体凝聚； 2）水的 pH； ◆无机盐水解造成 pH 的下降，影响水解产物形态； ◆最佳 pH 处的混凝效果最好、反应速度最快； 3）水中杂质； ◆水中杂质浓度低，颗粒间碰撞机会减少，混凝效果差； 对策： 1）加高分子助凝剂； 2）加粘土； 4）水力条件 ◆ 搅拌强度 ◆ 搅拌时间 （6）混凝动力学
--颗粒间的碰撞是混凝的首要条件; Ⅰ、异向絮凝( Perikinetic Flocculation) 由布朗运动造成的碰撞,主要发生在凝聚阶段; 颗粒的碰撞速率 Nn-单位体积中的颗粒在异向絮凝中的碰撞速率1/cm3·s n-颗粒数量浓度个/cm2; K-波兹曼常数1.38×10-6gcm2/s2K; T-水的绝对温度,K; U-水的运动粘度,cm2/s; 水的密度,g/cm3; Il同向絮凝( Orthokinetic Flocculation) 由水力或机械搅拌产生; 颗粒的碰撞速率 N=indG G N0-单位体积中的颗粒在同向絮凝中的碰撞速率cm3s; n-颗粒数量浓度,个/cm G-速度梯度,s h-混凝设备中的水头损失,m, T-水流在混凝设备中的停留时间,s; U-水的运动粘度,cm2/s; g-重力加速度,98m/s2 I用G来判断混合和絮凝的程度; 混合(凝聚)过程: 平均G=700-1000s 时间T=10-30s; 絮凝过程 平均G=20-70s1; 平均GT=1-104-105;
-------颗粒间的碰撞是混凝的首要条件； I、异向絮凝（Perikinetic Flocculation） 由布朗运动造成的碰撞，主要发生在凝聚阶段； 颗粒的碰撞速率： II、同向絮凝 (Orthokinetic Flocculation) 由水力或机械搅拌产生； 颗粒的碰撞速率： III、混凝控制指标 III 用 G 来判断混合和絮凝的程度； 混合（凝聚）过程： 平均 G=700-1000s-1 时间 T=10-30s； 絮凝过程： 平均 G=20-70s-1； 平均 GT=1-104 -105 ； , / ; , / ; , ; ,1.38 10 . / . ; , / ; ,1/ ; 3 8 3 2 16 2 2 3 3 2 g cm cm s T K K g cm s K n cm N cm s N KTn p p 水的密度 水的运动粘度 水的绝对温度 波兹曼常数 颗粒数量浓度 个 单位体积中的颗粒在异向絮凝中的碰撞速率 − − − − − − = − ,9.8 / ; , / ; , ; , ; , ; , / ; ,1/ ; 3 4 2 2 1 3 3 0 2 2 0 g m s cm s T s h m G s n cm N cm s T gh N n d G G 重力加速度 水的运动粘度 水流在混凝设备中的停留时间 混凝设备中的水头损失 速度梯度 颗粒数量浓度 个 单位体积中的颗粒在同向絮凝中的碰撞速率 − − − − − − − = = −
混凝剂一配制}定量投加 原水 混合反应固液分离处理水 §312混凝工艺一般流程及设计要点 图3-2混凝工艺流程 工艺流程见图3-2,设计混凝工艺应着重考虑: ①根据混凝处理目的,通过试验选择混凝剂品种、用量和p值 ②选择合适的混凝剂投加位置和方式,调制、投加浓度和设备 ③选择合适的混合、反应方法和设备; ④考虑与上下构筑物的衔接。 §313化学混凝的设备 1、投配设备 (1)溶解池 A、作用:完成混凝剂的溶解 B、搅拌装置: 机械搅拌:用电动机带动桨板或涡轮 压缩空气搅拌:通过压缩空气进行搅拌; 水泵搅拌:直接用水泵从溶解池内抽取溶液再循环回到溶解池 (2)溶液池:用于贮备已溶解好的混凝剂溶液 W=24×1004 1000×1000cn417cn 溶液池的容积计算 式中:W1一溶液池的容积,m q一处理的水量,m3/h A一混凝剂的最大投加量,mg/L c一溶液浓度,%; 浮球阀 恒 n-每天配制次数,一般为26次。 (3)计量设备:主要用于定量控制药剂的投加量。可以用转子流量计、电磁流 量计。见图3-3 图3-3计量设备
§3 1 2 混凝工艺一般流程及设计要点 图 3-2 混凝工艺流程 工艺流程见图 3-2，设计混凝工艺应着重考虑： ①根据混凝处理目的，通过试验选择混凝剂品种、用量和 pH 值； ②选择合适的混凝剂投加位置和方式，调制、投加浓度和设备； ③选择合适的混合、反应方法和设备； ④考虑与上下构筑物的衔接。 §3 1 3 化学混凝的设备 1、投配设备 （1）溶解池： A、作用：完成混凝剂的溶解。 B、搅拌装置： 机械搅拌：用电动机带动桨板或涡轮； 压缩空气搅拌：通过压缩空气进行搅拌； 水泵搅拌：直接用水泵从溶解池内抽取溶液再循环回到溶解池； （2）溶液池：用于贮备已溶解好的混凝剂溶液 溶液池的容积计算： 式中：W1—溶液池的容积，m3； qv—处理的水量，m3 /h； A—混凝剂的最大投加量，mg/L； c—溶液浓度，%； n—每天配制次数，一般为 2-6 次。 （3）计量设备：主要用于定量控制药剂的投加量。可以用转子流量计、电磁流 量计。见图 3-3 图 3-3 计量设备 cn Aq cn Aq W v v 1000 1000 417 24 100 1 = = 混凝剂 配制 定量投加 原水 混合 反应 固液分离 处理水 泥渣
①吸水管;②出水管;③水泵;④水封箱; ①溶液池;②阀门;③投药箱;④阀门; ⑤浮球阀;⑥溶液池;⑦漏斗管 ⑤漏斗;⑥高压水管;①水射器;③原水 (4)药剂投加设备:泵前靠重力投加(图3-4)、用水射器投加(图3-5)、计量 泵投加 图3-4泵前重力投加 图35水射器投加 2、混合设备 溢流管1-1剖面 进水管 +回式 (1)水泵混合:利用提升水泵进行混合是一种常用的方法。药剂在水泵的吸水管 上或吸水喇叭口处投入(如图3-4),利用水泵叶轮的高速转动达到快速而剧烈的 混合目的。水泵混合效果好,不需另建混合设备;但如用三氯化铁作混凝剂时 对水泵叶轮有一定腐蚀作用。另外,当水泵到处理构筑物的管线很长时,可能会 在长距离的管道中过早地形成絮凝体并被打碎,不利于以后的处理 图3-6隔板混合池 (2)隔板混合:如图3-6所示,在混合池内设有数块隔板,水流通过隔板孔道时 产生急剧的收缩和扩散,形成涡流,使药剂与原水充分混合。隔板间距约为池宽 的2倍。隔板孔道交错设置,流过孔道时的流速不应小于1心s,池内平均流速 不小于06m/s。混合时间一般为10~30s。在处理水量稳定时,隔板混合的效果 较好;如流量变化较大时,混合效果不稳定。 减速器 (3)机械混合:用电动机带动桨板或螺旋桨进行强烈搅拌是一种有效的混合方法。 如图3-7所示,桨板的外缘线速度一般用2m/s左右,混合时间为10-30s0机 械搅拌的强度可以调节,比较机动。这种方法的缺点是使用了机械设备,增加了 维修保养工作和动力消耗
（4）药剂投加设备：泵前靠重力投加（图 3-4）、用水射器投加（图 3-5）、计量 泵投加。 图 3-4 泵前重力投加 图 3-5 水射器投加 2、混合设备 (1)水泵混合：利用提升水泵进行混合是一种常用的方法。药剂在水泵的吸水管 上或吸水喇叭口处投入(如图 3—4)，利用水泵叶轮的高速转动达到快速而剧烈的 混合目的。水泵混合效果好，不需另建混合设备；但如用三氯化铁作混凝剂时， 对水泵叶轮有一定腐蚀作用。另外，当水泵到处理构筑物的管线很长时，可能会 在长距离的管道中过早地形成絮凝体并被打碎，不利于以后的处理。 图 3—6 隔板混合池 (2)隔板混合：如图 3—6 所示，在混合池内设有数块隔板，水流通过隔板孔道时 产生急剧的收缩和扩散，形成涡流，使药剂与原水充分混合。隔板间距约为池宽 的 2 倍。隔板孔道交错设置，流过孔道时的流速不应小于 l 心 s，池内平均流速 不小于 0.6m/s。混合时间一般为 10～30s。在处理水量稳定时，隔板混合的效果 较好；如流量变化较大时，混合效果不稳定。 (3)机械混合：用电动机带动桨板或螺旋桨进行强烈搅拌是一种有效的混合方法。 如图 3—7 所示，桨板的外缘线速度一般用 2m/s 左右，混合时间为 10—30so 机 械搅拌的强度可以调节，比较机动。这种方法的缺点是使用了机械设备，增加了 维修保养工作和动力消耗
图3-7桨板混合池 3.反应设备 反应设备有水力搅拌和机械搅拌两大类。常用的有隔板反应池和机械搅拌 反应池 (1)隔板反应池:往复式隔板反应池如图3-8所示。它是利用水流断面上流 速分布不均匀所造成的速度梯度,促进颗粒相互碰撞进行絮凝。为避免结成的絮 凝体被打碎,隔板中的流速应逐渐减小 附十 ①浆板;②叶轮;③旋转轴;④隔墙 (2)机械反应池:机械搅拌反应池如图3-9所示。图中的转动轴是垂的,也可 以用水平轴式。 图3-8隔板反应池 图3-9机械搅拌反应池 §314化学混凝的应用 处理水水质 日期 色度 COB CoD去s-s去除色度色度去 mg/L)(mg/)(倍)(mg/)除率(%)(n/)率(%)(倍)除率(为 6月9日11424720459 0.77 6月1日11320.980463580.6976492 6月12日115334.682063355 (1)混凝沉淀法处理丝绸印染废水 表3-1丝绸炼染废水硫酸亚铁一石灰混凝处理效果 (2)混凝沉淀法处理造纸废水; 几座造纸和纸板厂排出的废水采用混凝法处理运行结果列于表3-1 中。加入少量的硫酸铝即可有效地混凝。硅酸和聚合电解质有助于絮凝 体增大。 表3-2纸和纸板废水混凝处理 进水(mg/L) 出水(mg/L) 混凝剂(mg/L) 停留时间污泥含水率 废水 BOD BOD s「咄「铝硅「其他 350-450 1.7 140-420 10~40 胶1003 98 纸板127 68 46.710-1210 巾140 3610~15 6.6 中和法
图 3-7 桨板混合池 3．反应设备 反应设备有水力搅拌和机械搅拌两大类。常用的有隔板反应池和机械搅拌 反应池。 (1)隔板反应池：往复式隔板反应池如图 3—8 所示。它是利用水流断面上流 速分布不均匀所造成的速度梯度，促进颗粒相互碰撞进行絮凝。为避免结成的絮 凝体被打碎，隔板中的流速应逐渐减小。 (2)机械反应池：机械搅拌反应池如图 3-9 所示。图中的转动轴是垂的，也可 以用水平轴式。 图 3-8 隔板反应池 图 3-9 机械搅拌反应池 §3 1 4 化学混凝的应用 （1）混凝沉淀法处理丝绸印染废水； 表 3-1 丝绸炼染废水硫酸亚铁—石灰混凝处理效果 （2）混凝沉淀法处理造纸废水； 几座造纸和纸板厂排出的废水采用混凝法处理运行结果列于表 3-1 中。加入少量的硫酸铝即可有效地混凝。硅酸和聚合电解质有助于絮凝 体增大。 表 3-2 纸和纸板废水混凝处理 §3 2 中和法
§32.1概述 1.酸碱废水的来源及其危害 酸性工业废水和碱性工业废水来源广泛,如化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加 工厂及金属酸洗车间等都排岀酸性废水。有的废水含无机酸,有的含有机酸,有 的同时含有机酸和无机酸。含酸废水浓度差别很大,从小于1%到10%以上。印 染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂等排岀碱性废水。其中有有杋碱,也有无机 碱。浓度可高达百分之几。废水中除含酸或碱外,还可能含有酸式盐、碱式盐, 以及其他的无机和有机等物质。 酸具有腐蚀性,能够腐蚀钢管、混凝土、纺织品、烧灼皮肤;还能改变环境 介质的pH值。碱所造成的危害程度较小。将酸和碱随意排放不仅会造成污染、 腐蚀管道、毁坏农作物,危害渔业生产,破坏生物处理系统的正常运行,而且也 是极大的浪费。因此,对酸或碱废水首先应当考虑回收和综合利甩。当必须排放 时,需要进行无害化处理 当酸或碱废水的浓度很高时,例如在3%~5%以上,应考虑回用和综合利 用的可能性,例如用其制造硫酸亚铁、硫酸铁、石膏、化肥,也可以考虑供其他 工厂使用等。当浓度不高(例如小于3%),回收或综合利用经济意义不大时,才 考虑中和处理 2.中和方法 (1)酸性废水的中和方法可分为 ①、酸性废水与碱性废水互相中和; ②、药剂中和 ③、过滤中和 (2)碱性废水的中和方法可分为: ①、碱性废水与酸性废水互相中和; ②、药剂中和(加酸) ③、烟道气中和 3、中和剂 A、酸性废水中和剂:苏打、苛性钠、石灰、石灰石、白云石等 B、碱性废水中和剂:盐酸、硫酸、酸性废气 §322酸碱污水相互中和; 1.酸性或碱性废水需要量 利用酸性废水和碱性废水互相中和时,应进行中和能力的计算。中和时两种 废水的酸和碱的当量数应相等,即按当量定律来计算,公式如下 QI CI=Q20 式中Q1一酸性废水流量,L/h C1—酸性废水酸的当量浓度,克当量/L Q2一碱性废水流量,L/h C2一碱性废水碱的当量浓度,克当量/ 在中和过程中,酸碱双方的当量恰好相等时称为中和反应的等当点。强酸强 碱互相中和时,由于生成的强酸强碱盐不发生水解,因此等当点即中性点,溶液 的p值等于7.0。但中和的一方若为弱酸或弱碱时,由于中和过程中所生成的 盐的水解,尽管达到等当点,但溶液并非中性,pH值大小取决于所生成盐的水 解度 2、中和设备
§3 2.1 概述 1．酸碱废水的来源及其危害 酸性工业废水和碱性工业废水来源广泛，如化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加 工厂及金属酸洗车间等都排出酸性废水。有的废水含无机酸，有的含有机酸，有 的同时含有机酸和无机酸。含酸废水浓度差别很大，从小于 1％到 10％以上。印 染厂、金属加工厂、炼油厂、造纸厂等排出碱性废水。其中有有机碱，也有无机 碱。浓度可高达百分之几。废水中除含酸或碱外，还可能含有酸式盐、碱式盐， 以及其他的无机和有机等物质。 酸具有腐蚀性，能够腐蚀钢管、混凝土、纺织品、烧灼皮肤；还能改变环境 介质的 pH 值。碱所造成的危害程度较小。将酸和碱随意排放不仅会造成污染、 腐蚀管道、毁坏农作物，危害渔业生产，破坏生物处理系统的正常运行，而且也 是极大的浪费。因此，对酸或碱废水首先应当考虑回收和综合利用。当必须排放 时，需要进行无害化处理。 当酸或碱废水的浓度很高时，例如在 3％～5％以上，应考虑回用和综合利 用的可能性，例如用其制造硫酸亚铁、硫酸铁、石膏、化肥，也可以考虑供其他 工厂使用等。当浓度不高(例如小于 3％)，回收或综合利用经济意义不大时，才 考虑中和处理。 2．中和方法 （1）酸性废水的中和方法可分为： ①、酸性废水与碱性废水互相中和； ②、药剂中和； ③、过滤中和； （2）碱性废水的中和方法可分为： ①、碱性废水与酸性废水互相中和； ②、药剂中和（加酸） ③、烟道气中和； 3、中和剂 A、 酸性废水中和剂：苏打、苛性钠、石灰、石灰石、白云石等 B、碱性废水中和剂：盐酸、硫酸、酸性废气； §3 2.2 酸碱污水相互中和； 1．酸性或碱性废水需要量 利用酸性废水和碱性废水互相中和时，应进行中和能力的计算。中和时两种 废水的酸和碱的当量数应相等，即按当量定律来计算，公式如下： Q1C1=Q2C2 式中 Q1—酸性废水流量，L／h； C1—酸性废水酸的当量浓度，克当量／L； Q2—碱性废水流量，L／h； C2—碱性废水碱的当量浓度，克当量／L。 在中和过程中，酸碱双方的当量恰好相等时称为中和反应的等当点。强酸强 碱互相中和时，由于生成的强酸强碱盐不发生水解，因此等当点即中性点，溶液 的 pH 值等于 7．0。但中和的一方若为弱酸或弱碱时，由于中和过程中所生成的 盐的水解，尽管达到等当点，但溶液并非中性，pH 值大小取决于所生成盐的水 解度。 2、中和设备
中和设备可根据酸碱废水排放规律及水质变化来确定。 (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。中和 时间T视水质水量变化情况确定,一般采用~2h。有效容积按下式计算: V=(Q1+Q2)T 式中V一中和池有效容积,m3; Q-酸性废水设计流量,m3/h Q2一碱性废水设计流量,m3/h 中和时间,h (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。池有效容积可按污水 排放周期(如一班或一昼夜)中的废水量计算。中和池至少两座交替使用。在间歇 式中和池内完成混合、反应、沉淀、排泥等工序 §323投药中和法 1.酸性废水的药剂中和处理 (1)中和剂 酸性废水中和剂有石灰、石灰石、大理石、白云石、碳酸钠、苛性钠、氧化 镁等。常用者为石灰。当投加石灰乳时,氢氧化钙对废水中杂质有凝聚作用,因 此适用于处理杂质多浓度高的酸性废水。在选择中和剂时,还应尽可能使用一些 工业废渣,如化学软水站排出的废渣(白垩),其主要成分为碳酸钙;有机化工厂 或乙炔发生站排放的电石废渣,其主要成分为氢氧化钙;钢厂或电石厂筛下的废 石灰;热电厂的炉灰渣或硼酸厂的硼泥o 2)中和反应 石灰可以中和不同浓度的酸性废水,在用石灰乳时,中和反应方程式如下 H2SO4+Ca(oh)2=CaSo4+2H20 2HNO3+Ca(OH)2=Ca(NO3 )2+2H20 2HCI+Ca(OH)2=CaC12+2+2H20 2H3PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+6H2O 2CH2 COOH+Ca(OH)2=Ca( CH2C00)2+2 H2O 废水中含有其他金属盐类,如铁、铅、锌、铜、镍等也消耗石灰乳的用量, 反应如下: FeCl2+Ca(oh)2=Fe(oH)2+CaCl2 PbCl2+Ca(oh)=Pb(OH)2+Cacl2 最常遇到的是硫酸废水的中和,根据使用的药剂不同,中和反应方程式如下: H2SO4+Ca(oh)2=CaSO4+2H20 H2SO4+ CaCO3=CaSO4+h20+CO q,(C1a1+C2a2) H2SO4+Ca(HCO3)2=CaSO4+2H20+2CO2 (3)中和剂用量 式中:G一药剂总消耗量,kg/d; q一酸性废水量,m3/d C1一废水含酸浓度,kg/m3 C2一废水中需中和的酸性盐浓度,kg/m3;
中和设备可根据酸碱废水排放规律及水质变化来确定。 (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。中和 时间 T 视水质水量变化情况确定，一般采用 1～2h。有效容积按下式计算： V=(Q1+Q2)T 式中 V—中和池有效容积，m3； Ql—酸性废水设计流量，m3／h； Q2—碱性废水设计流量，m3／h； T—中和时间，h。 (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。池有效容积可按污水 排放周期(如一班或一昼夜)中的废水量计算。中和池至少两座交替使用。在间歇 式中和池内完成混合、反应、沉淀、排泥等工序。 §3 2.3 投药中和法； 1．酸性废水的药剂中和处理 (1)中和剂 酸性废水中和剂有石灰、石灰石、大理石、白云石、碳酸钠、苛性钠、氧化 镁等。常用者为石灰。当投加石灰乳时，氢氧化钙对废水中杂质有凝聚作用，因 此适用于处理杂质多浓度高的酸性废水。在选择中和剂时，还应尽可能使用一些 工业废渣，如化学软水站排出的废渣(白垩)，其主要成分为碳酸钙；有机化工厂 或乙炔发生站排放的电石废渣，其主要成分为氢氧化钙；钢厂或电石厂筛下的废 石灰；热电厂的炉灰渣或硼酸厂的硼泥 o (2)中和反应 石灰可以中和不同浓度的酸性废水，在用石灰乳时，中和反应方程式如下： H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O 2HNO3+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+2H2O 2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2+2H2O 2H3PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+6H2O 2CH2COOH+Ca(OH)2=Ca(CH2COO)2+2 H2O 废水中含有其他金属盐类，如铁、铅、锌、铜、镍等也消耗石灰乳的用量， 反应如下： FeCl2+Ca(OH)2=Fe(OH)2+CaCl2 PbCl2+Ca(OH)2=Pb(OH)2+CaCl2 最常遇到的是硫酸废水的中和，根据使用的药剂不同，中和反应方程式如下： H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2 H2SO4+Ca(HCO3)2=CaSO4+2H2O+2CO2 (3)中和剂用量 式中： G—药剂总消耗量，kg/d； qv—酸性废水量，m3 /d； C1—废水含酸浓度，kg/m3； C2—废水中需中和的酸性盐浓度，kg/m3； P Kq C a C a G v ( ) 1 1 + 2 2 =
a一中和1kg酸所需的碱量,kgkg a一—中和kg酸性盐所需的碱性药剂量,kgkg P一不均匀系数;一般为105-1.10 a一中和剂的纯度,% 中和剂 混合反应池 沉淀池 (4)药剂中和处理工艺流程 图3-10药剂中和处理工艺流程 (5)主要装置 1、投药装置 通气管 )出水 出流管溢流管 石灰乳入流管 采用石灰作中和剂时,药剂投配方法分干投和湿投。一般采用湿法投配。投 配装置见图3-11 图3-l1石灰乳投配装置 ①、消解槽的有效容积 V,KVo 式中V—消解槽的有效容积,m V一一次配制的药剂量,m; K一容积系数,一般采用2-5 G×100 , n ②、溶液槽的有效容积 式中V2一溶液槽的有效容积,m3; G一石灰消耗量,td; Y一石灰的容重,一般采用0.9-1.1t/m3 C一石灰乳的浓度,一般采用5%10% N一每天搅拌的次数,用人工搅拌时按3次,用机械搅拌时按6次计 溶液槽至少两个,轮换使用 2、混合反应装置 用石灰中和酸性废水时,混合反应时间一般采用2-5min,但废水中含金 属盐类或其它毒物时,还应考虑除金属及毒物的要求。 当废水量较少和浓度较低且不产生大量沉渣时,可不设混合反应池,中 和剂可直接投加在水泵吸水井中,在管道中进行反应。 当废水量大时,一般须设混合反应池,混合反应可在同一池内进行,石
a1—中和 1kg 酸所需的碱量，kg/kg； a2—中和 1kg 酸性盐所需的碱性药剂量，kg/kg； P—不均匀系数；一般为 1.05-1.10 α—中和剂的纯度，% (4)药剂中和处理工艺流程 图 3-10 药剂中和处理工艺流程 （5）主要装置 1、投药装置 采用石灰作中和剂时，药剂投配方法分干投和湿投。一般采用湿法投配。投 配装置见图 3-11 图 3-11 石灰乳投配装置 ①、消解槽的有效容积 V1=KV0 式中 V1—消解槽的有效容积，m 3； V0—一次配制的药剂量，m 3； K—容积系数，一般采用 2-5。 ②、溶液槽的有效容积 式中 V2—溶液槽的有效容积，m 3； G—石灰消耗量，t/d； γ—石灰的容重，一般采用 0.9-1.1t/m3 C—石灰乳的浓度，一般采用 5%-10% N—每天搅拌的次数，用人工搅拌时按 3 次，用机械搅拌时按 6 次计 溶液槽至少两个，轮换使用。 2、混合反应装置 用石灰中和酸性废水时，混合反应时间一般采用 2-5min，但废水中含金 属盐类或其它毒物时，还应考虑除金属及毒物的要求。 当废水量较少和浓度较低且不产生大量沉渣时，可不设混合反应池，中 和剂可直接投加在水泵吸水井中，在管道中进行反应。 当废水量大时，一般须设混合反应池，混合反应可在同一池内进行，石 Cn G V 100 2 =
