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废水中的酸或碱中和

By www.jorsun.com.cn - 12.18,2015

1概述

用化学法去除废水中的酸或碱,使其PH值达到中性左右的过程称为中和。处理酸、碱废水的碱、酸材料称为中和剂。利用中和原理处理污水的方法称为中和处理法。酸性废水和碱性废水是工业生产中不可避免的生产废水之—。通常酸性废水含有有机酸和无机酸两类,主要来源于化工、化纤、电镀、金属酸洗车间等。酸性废水中常见的有机酸包括醋酸、甲酸柠檬酸等;而常见的无机酸包括硫酸、硝酸、氢氟酸、氢氰酸、磷酸。碱性废水中常见的碱性物质有苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺等,主要来源于印染、炼油、造纸等行业。

对于酸碱废水的处理,首先要考虑的是能否综合利用。酸性废水浓度在3%甚至5%以上,碱性废水浓度在1%甚至3%以上,必须考虑酸碱的回收。这样不仅使有用成分得到回收利用,同时节省了废水处理的费用。例如采用扩散渗析法回收钢铁酸洗废液中的硫酸,采用蒸发浓缩法回收苛性钠等。

当酸碱废液浓度低于上述值时,回收和综合利用的意义不大,可考虑中和处理,使废水的PH值恢复到中性附近的—定范围,—般PH在6~9。

中和处理的目的主要是避免对排水管道造成腐蚀,减少对受纳水体水中生物的危害,以及对后续废水采用生物处理时能够保证微生物处于佳生长环境。

酸性废水的中和方法有利用碱性废水或碱性废渣进行中和、投加碱性药剂及通过有中和性能的滤料过滤3种方法。碱性废水的中和方法有利用酸性废水或酸性废渣进行中和、投加酸性药剂等。

2 酸性废水的中和处理

1)酸碱废水互相中和法

酸碱废水互相中和是—种常用的方法,既简单又经济。在中和过程中应控制碱性废水的投加量,使处理后的废水呈中性或弱碱性。酸碱完全中和的条件为:

式中 QL———碱性废水流量,m3/L;

BL———碱性废水浓度,g/L;

Q乱———酸性废水流量,m3/L;

B乱———酸性废水浓度,g/L;

u———碱性中和剂对酸的比耗量,指中和1ⅸ合酸所需碱的量,见表4-1;

L———反应不均匀系数,—般取1.5~2。 

当酸碱废水排出的水质水量比较稳定且酸碱含量接近平衡,可直接进行中和;当水质水量变化较大时,可采用调节池调节后进人中和池进行中和处理;当废水本身的酸碱含量不能平衡时,需要补加中和剂。

2.投加碱性药剂中和法

投加药剂中和法常用于酸性废水的处理。以石灰石、电石渣、石灰作中和剂,也有采用碳酸钠和苛性钠作中和剂的。反应原理都是酸、碱中和反应,中和剂的投加量可按化学反应式进行估算。

由于药剂中常含有不参与中和反应的惰性杂质(如砂土、粘土),因此药剂的实际耗量比理论耗量要大些。药剂的纯度应根据药剂分析资料确定。当没有分析资料时,可参考下列数据:生石灰含有效CLO60%~80%,熟石灰含CL(OH)265%~75%;电石渣及废石灰含有效CLO60%~70%;石灰石含CLCO390%~95%;白云石含CLCO345%~50%。

石灰的投加方式可以用干投或湿投,如图4-1所示。干投是将石灰粉直接计量投人水中。投加时,可使用具有电磁振荡装置的石灰投配器。石灰投人废水渠,经混合槽折流混合0.5~1min,然后进人沉淀池将沉渣进行分离。干投法设备简单,但是反应不彻底,反应速度慢,投药量大,为理论值的1.4~1.5倍,劳动强度大,卫生条件差。

目前常用的是湿投法。湿投法先将石灰消解,配制成石灰乳液,然后投加。石灰乳液浓度在10%左右,用泵送到投配器,经投配器投人到混合反应设备。送到投配器的石灰乳量大于投加量,剩余部分回流,保持投配器液面不变,投加量由投配器控制。当短时间停止投加石灰乳时,石灰乳可在系统内循环,不易堵塞。石灰消解槽不宜采用压缩空气搅拌,因为石灰乳与空气中的CO2会反应生成C乱CO3沉淀,既浪费药剂又引起堵塞,—般采用机械搅拌。湿投法设备较多,但反应迅速彻底,投药量少,仅为理论值的1.05~1.10倍。石灰投加方式如图4-1所示。

中和反应较快,废水与药剂边混合、边中和,可用隔板构成狭道或用搅拌机械混合药剂和废水,停留时间为5~20min。中和池可间歇运行也可连续运行,当废水量少、废水间歇产生时采用间歇运行较合理。设置两个池子,交替工作,当废水量大时,—般用连续处理。

中和过程产生的泥渣应及时分离,以防止堵塞管道。分离设备可采用沉淀池或气浮池。投药中和法适用于任何浓度、任何性质的酸性废水,对水质水量的波动适应性强,中和剂利用率高,中和过程容易调节。但劳动条件差,药剂配制和投加设备多,基建投资大,泥渣多且脱水困难。

3.过滤中和法

使废水通过具有中和能力的碱性固体颗粒物滤料时发生的中和反应,称为过滤中和。这种方法适用于处理含酸浓度不大于2~3g/L并生成易溶盐的酸性废水。如果废水中含
有大量悬浮物、油脂类、重金属盐时,则不宜采用。

具有中和能力的碱性滤料有石灰石、大理石或白云石等,常用的是石灰石。其反应式如下:

以石灰石作滤料处理硫酸废水时,因中和过程中生成的硫酸钙在水中溶解度很小,易在滤料表面形成覆盖层,会阻碍滤料和酸的接触反应。因此废水的硫酸浓度—般不超过1~2g/L。如果硫酸浓度过高,可以通过回流出水进行稀释。

过滤中和所使用的中和滤池有普通中和滤池、升流式膨胀中和滤池。普通中和滤池为固定床,水的流向有平流式和竖流式两种。目前多采用竖流式。竖流式又分为升流式和降流式两种,如图4-2所示。普通中和滤池的滤床厚度为1~1.5m,滤料粒径—般为30~50mm,过滤速度—般不大于5m/L,接角时间不小于10min。注意滤料中不得混有粉料。废水中如含有可能堵塞滤料的物质时,应进行预处理。

升流式膨胀中和滤池,可以分为恒速升流式和变速升流式两种类型。废水通过滤料层时滤速不发生变化,则为恒速升流式膨胀中和滤池,如图4-3所示。滤池分为四部分:底部为进水设备,采用大阻力穿孔管布水,孔径9~12mm,进水设备上面是卵石垫层,厚度为0.15~0.2m,卵石粒径为20~40mm,垫层上面为石灰石滤料,粒径0.5~3mm,滤床膨胀率保持在50%左右,膨胀后的滤层高度为1.5~1.8m,滤层上部清水区高度为0.5m,水流速度逐渐缓慢,出水由出水槽均匀汇集出流。滤床总高度为3垃左右,直径大于2垃。废水从滤池的底部进人,水流自下向上流动,从池顶流出。废水上升滤速高达有50~70m/L,粒料间相互碰撞摩擦,加上生成的CO2气体作用,有助于防止结壳,滤料表面不断更新,具有较好的中和效果。

变速升流式膨胀中和筒体为倒圆锥体,滤料层的截面积是变化的,其底部滤速较大,可使大颗粒滤料处于悬浮状态;上部滤速较小,可保持上部微小滤料不致流失,以防止滤料表面形成CLSO4覆盖层,同时提高滤料的利用率。