第3章　化学分离法

3.1　中和及pH值控制

3.1.1　原理与功能

工业废水中常含有较高浓度的酸或碱。酸性废水主要来源于化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂及金属酸洗车间等，其中常见的酸性物质主要有硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、氢氰酸、磷酸等无机酸及醋酸、甲酸、柠檬酸等有机酸，并常溶解有金属盐。碱性废水主要来源于印染厂、造纸厂、炼油厂和金属加工厂等，其中常见的碱性物质有苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺等。酸性废水的危害程度比碱性废水要大。

酸含量大于5%～10%的高浓度含酸废水常称为废酸液；碱含量大于3%～5%的高浓度含碱废水常称为废碱液。对于这类废酸液、废碱液，可因地制宜采用特殊的方法回收其中的酸和碱，或者进行综合利用。例如，用蒸发浓缩法回收苛性钠；用扩散渗析法回收钢铁酸洗废液中的硫酸；利用钢铁酸洗废液作为制造硫酸亚铁、氧化亚铁、聚合硫酸铁的原料等。对于酸含量小于5%～10%或碱含量小于3%～5%的低浓度酸性废水或碱性废水，由于其中酸、碱含量低，回收价值不大，常采用中和法处理，使废水的pH值恢复到中性附近的一定范围，消除其危害。

中和处理发生的主要反应是酸与碱生成盐和水的中和反应。由于酸性废水中常有重金属盐，在用碱处理时，还可生成难溶的金属氢氧化物。中和处理适用于废水处理中的下列情况。

①废水排放受纳水体前，其pH值指标超过排放标准。这时应采用中和处理，以减少对水生生物的影响。

②工业废水排入城市下水道系统前，采用中和处理，以免对管道系统造成腐蚀。在排入前对工业废水进行中和，比对工业废水与其他废水混合后的大量废水进行中和要经济得多。

③某些化学处理或生物处理之前。对生物处理而言，需将处理系统的pH值维持在6.5～8.5范围内，以确保最佳的生物活性。

我国《污水综合排放标准》规定排放废水的pH值应在6～9之间。酸碱废水以pH值表示可分为以下几种。

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>10.0。

3.1.2　技术与装备

（1）酸碱废水相互中和与设施

①当水质水量变化较小，或废水缓冲能力较大，或后续构筑物对pH值要求范围较宽时，可以不用单独设中和池，而在集水井（或管道、曲径混合槽）内进行连续流式混合反应。

②水质水量变化不大，废水也有一定的缓冲能力，但为了使出水pH值更有保证时，应单设连续流式中和池，如图3-1（长方形）、图3-2（圆形）所示。

③当水质水量变化较大，且水量较小时，连续流式中和池无法保证出水pH值要求，或出水水质要求较高，或废水中还含有其他杂质或重金属离子时，较稳妥可靠的做法是采取间歇流式中和池。每池的有效容积可按废水排放周期（如一班或一昼夜）中的废水量计算。中和池一般至少设两座，以便交替使用。

投加的碱性药剂有石灰、烧碱、电石渣、石灰石、苏打、白云石等。石灰制成乳剂为湿投，破碎成粉为干投。

（2）过滤中和设施

以粒状石灰石、大理石或白云石作为滤料，进行中和过滤。中和硫酸时，宜采用白云石滤料。有普通过滤中和、升流膨胀过滤中和及滚筒中和等。

①普通中和滤池　有升流式和降流式两种，如图3-3所示，多采用前者。滤层厚1～1.5m，滤料直径3～8cm。

②等速升流膨胀中和滤池　如图3-4所示。废水从池底进入，池顶排出。石灰石滤料从池顶加入，渣料从池下侧排出。滤料粒径为0.5～3mm。

③变速升流膨胀中和滤池　如图3-5所示。滤料粒径0.5～6mm，可以做到大颗粒不结垢，小颗粒不流失，效果较好。

④滚筒式中和器　如图3-6所示。石灰石滤料置于旋转滚筒中与酸性水中和。

3.1.3　技术参数与应用

①升流式膨胀中和滤池设计参数见表3-1。

②酸碱性物质中和剂理论单位消耗量见表3-2、表3-3，以及硫酸钙在水中的溶解度见表3-4。