11《工业废水处理工程》第十四章 化学处理单元

于氢氧化物沉淀法而言，废水的pH值为沉淀过程的重要
条件，必须选择最佳pH值来控制沉淀过程。
3.
盐效应 在弱电解质、难溶电解质和非电解质的水溶液 中，加入非同离子的无机盐，能改变溶液的活度系数， 从而改变离解度或溶解度，这一效应称为盐效应。如果 在废水中有其他可溶性盐类存在，将增加难溶化合物的 溶解度。溶液的离子强度越大，沉淀组分的离子电荷越
氧化物共沉淀，银离子浓度可以进一步降低至0.1 ppm。
但必须注意不要使氯离子过量，生成可溶的络合物。
2.4卤盐沉淀法
1.2.3 过滤中和
过滤中和是利用难溶性的中和药剂作原料，让酸或碱 性废水通过，达到中和目的。采用此法时，要注意以下 问题： 首先须对废水中悬浮物、油脂等进行预处理，以防堵塞； 滤料颗粒直径不宜过大，越小则滤料的比表面积越大， 和废水接触越充分； 失效的滤渣要及时清理或更换； 滤料的选择与中和产物的溶解度有密切关系，因为中和 反应发生在滤料颗粒的表面，如果中和产物溶解度很小， 在滤料表面形成不溶性硬壳，阻止中和反应继续进行。
1. 2. 3. 4.
1.2.3 过滤中和
• 盐酸和硝酸的钙盐、镁盐的溶解度较大，因此对于含有盐酸 或硝酸的废水，可用大理石、石灰石、白云石等粉碎到一定 粒度作为滤料； • 碳酸盐的溶解度都较低，在中和含有碳酸的废水时，则不宜 选用钙盐作为中和剂； • 硫酸钙的溶解度很小，硫酸镁的溶解度则较大，因此，中和 含硫酸的废水最好选用含镁的中和滤料，如白云石等，或含 镁的废渣。
• 与絮凝相结合。细小的硫化物沉淀困难 • 常见处理对象。Hg2+ ，Cu2+，Zn2+，Cd2+， Pb2+
2.3碳酸盐沉淀
• 这种方法已经广泛应用于给水的硬水软化处理中。
•
在废水处理中，主要用于去除重金属离子，根据处理对象 不同，分别有以下两种应用方式：
1. 投加难溶碳酸盐，如碳酸钙，利用沉淀转化原理，使废水 中重金属离子，如Pb2+,Cd2+,Zn2+,Ni2+等离子，生成溶解 度更小的碳酸盐而沉淀出，从而去除废水中重金属离子。 2. 投加可溶性碳酸盐，如碳酸钠，使水中金属离子生成难溶 性盐析出，这种方式用于去除废水中重金属离子的去除， 在给水中碳酸盐硬度的去除也是采用这种处理方式的。 • 由于碳酸钙，碳酸钠，氧化钙等比较便宜，此法应用也较 为广泛。
2.1 氢氧化物沉淀法
表13-1 某些金属氢氧化物的溶度积 化学式 Ksp 化学式 Ksp 化学式 Ksp
AgOH Al(OH)3 Ba(OH)2 Ca(OH)2 Cd(OH)2 Co(OH)2 Cr(OH)2
1.6× 10-8 1.3× 10-33 5× 10-3 5.5× 10-6 2.2× 10-14 1.6× 10-15 2× 10-16
2.4卤盐沉淀法
• 某些金属离子的卤化物如氯化物、氟化物的溶度积很小，
工业上往往利用此法回收废水中的银和去除废水中氟离子。
• 氰化银镀槽废水中含银浓度高达13000～45000 ppm，在 首先使用电解法回收废水中大部分银后，将银离子浓度降 低至100～500 ppm，再用氯化银沉淀法，可以将银离子 浓度降低至几个ppm，如果在碱性条件下，与其他金属氢
n
，即：
lg[M ] lg Ksp npKw npH
2.1 氢氧化物沉淀法
n lg[M ] lg Ksp npKw npH 可知： 由式 1. 金属离子的浓度相同时，Ksp越小，开始析出 氢氧化物沉淀时的pH越低。 2. 对于同一金属离子，其浓度越大，开始析出沉 淀时的pH越低。 3. 对于两性金属如Zn2+，Al3+，Fe2+，Cd2+，Hg2+
综上所述，氢氧化物沉淀法中pH是非常关 键的控制因素。
2.2 硫化物沉淀法
• 大多数过渡金属的硫化物都难溶于水，因此可用硫化物沉
淀法去除废水中的重金属离子。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。硫化物沉淀法常用的沉淀剂有
p－药剂有效成份的百分含量
1.2.2加药中和
• 某钢铁厂在洗钢过程中，采用稀硫酸洗去 钢板表面的铁锈，最终排放的洗钢废水的 pH值为3，排放量Q为500m3/天，现需要与 其他废水混合，进入生化处理工艺，由于 生化工艺要求进水pH为7，废水需首先进行 中和处理，拟采用有效成份为74％的石灰 作为pH调节剂，问每天需要多少石灰，才 能满足处理要求？
Ksp的大小有很多影响因素，分析和认识这些影响 因素，对控制沉淀过程有着重要的意义。
1.
化合物的本身特性 不同的药剂与废水中的污染物生成
的沉淀物溶解度大小不一，因此，对于某种污染物，要 选择能生成Ksp尽量小的化学药剂作为沉淀剂，要在不 同的化合物中加以选择。
2.
废水pH值 pH为生成物取得最小溶解度的外在条件。对
第十四章 工业废水的化学处理
概述
• 在水处理的过程中应用化学原理和化学作 用将废水中的污染物成份转化为无害物质， 使得废水得以净化。
• 污染物在经过化学处理后，改变了化学本 性。 • 常见的过程有中和，沉淀，氧化，还原， 焚烧等。
① 初步降解。改变原始化合物的结构； ② 降低毒性。使原始化合物结构发生变化从 而达到降低其毒性的目的； ③ 完全降解（矿化）。使有机碳转化为无机 物CO2； ④ 不可接受的降解（有害化）。氧化过程使 原始化合物结构发生变化，毒性增大。
H2S，Na2S，NaHS，(NH4)2S、MnS和FeS等。 • 在金属硫化物沉淀的饱和溶液中，存在以下平衡：
M2Sn
2M nS
n
2
Ksp [Mn ]2 [S2 ]n
2.2 硫化物沉淀法
• 受pH影响较大。硫化物在废水中会发生水 解，而水解程度与废水的pH密切相关 ：酸 性条件、碱性条件、酸碱调节分离不同金 属离子；
2. 各自投加碱性或酸性药剂；
3. 通过起中和作用的滤料过滤。
1．1 中和过程机理及过程分析
• 酸＋碱＝盐＋水
• 所用反应器由处理方法不同而异，如对酸碱废水 互相中和，要求混合均匀，用完全混合反应器较 好，也可用较大长宽比的活塞流反应器，使其有 足够长的时间互相接触而混合均匀；对投药中和， 必须采用完全混合反应器；对过滤中和，则要采 用沸腾床而提高处理效果，当然亦可以采用固定 式或流动式填充床，但效果不如沸腾床好。
1.2.2加药中和
• 中和药剂的选择，不仅考虑药剂本身的溶解性、 反应速度、成本、是否产生二次污染以及使用方 法等因素，而且还要考虑中和产物的性状、数量 及其处理费用。 • 此法的优点是能中和处理任何性质、任何浓度的 酸碱废水，允许废水中含有较高的浓度的悬浮物， 中和剂利用率高，过程易调节控制，缺点是建筑 投资大，产物呈沉淀时处理麻烦，操作中劳动强 度大，条件差，维护管理麻烦。
1.2.2加药中和
酸性废水投药中和流程图
1.2.2加药中和
中和剂的投加量计算如下：
G ( K / p)(QC1a1 QC2a2 )
式中：Q－酸或碱性废水流量 c1－废水中酸或碱的含量 a1－中和1公斤酸或碱所需的药剂量
c2－废水中与试剂反应的杂质的浓度
a2－与1公斤杂质反应所需药剂量 K－考虑反应不均匀性或不完全的药剂过量系数
其中：
Ksp [Mn ] [OH]n
Kw [H+ ] [OH- ] 1014
2.1 氢氧化物沉淀法
• 则废水中氢离子浓度为：
Kw [H ] [OH ] Nhomakorabea10
-14 n 1 n
K
sp
/[M ]
对等式两边取负对数得：
1 pH 14 lg[ M n ] lg K sp n
高，盐效应越明显。理由如下：即溶液中的离子总数增
大，离子之间的静电斥力增强，沉淀表面碰撞的次数减 小，使沉淀过程速度变慢，平衡向沉淀溶解的方向移动， 故难溶物质溶解度增加。在废水中存在杂质盐类十分普 遍，这对采用沉淀法处理废水是不利的，因此，在投加
沉淀剂时要考虑到盐效应的影响。
4.
同离子效应 在难溶化合物饱和溶液中，如果加入有同 离子的强电解质，则沉淀－溶解平衡向着沉淀方向移动，
2.0× 10-15 1.2× 10-15 6.3× 10-27 4.0× 10-45 1× 10-40 7.1× 10-18
2.1 氢氧化物沉淀法
• 采用氢氧化物沉淀法时，对于溶度积为Ksp 的氢氧化物M(OH)n来说，在废水中存在以 下平衡关系：
Mn nOH- M(OH)n
H+ OH- H2O(aq)
概述
• 通常把溶解度小于100mg/L的物质称为不溶物，确切地说 应称为难溶物。用溶度积常数Ksp的大小来表示某化合物 的溶解度大小，Ksp越小，表示该化合物溶解度越小。化 合物在水溶液中存在以下溶解平衡：
xM y yN x-
MxNy（固）
• 则： Ksp [M y ]x [N x ]y • 当溶液中存在以下关系时， [My+ ]x [Nx ]y Ksp 时，表明溶 液中该盐处于过饱和状态，超过饱和的部分离子将以沉淀 形式析出。而在 [My+ ]x [Nx ]y Ksp 时，表明该盐在溶液中 尚未达到饱和，则盐从固体形态向溶液中转移，如果没有 沉淀形式的盐，则溶液保持平衡。
• 也有利用酸性或碱性的废渣作为滤料的。例如用酸性废水喷 淋锅炉灰渣，就能获得一定的中和效果。
• 过滤中和常用的设备有升流式膨胀床（流速在60～70米/时）。
第二节 化学沉淀
概述
• 化学沉淀是向废水中投加一种药剂，使其 与废水中的污染物生成一种或几种化合物，