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第三章 水的化学处理 水的化学处理方法是借助于化学反应来去除水中污染物，从而达到改善水质、控制污染的目的。本章主要介绍中和、混凝、化学沉淀、氧化还原和消毒。 通过本章学习，要求掌握各种化学处理方法的基本原理、工艺流程、工艺条件以及各种方法的应用范围。化学处理法所需要的药剂和相应的处理设备，要求能够熟练计算药剂的用量及设备尺寸的计算。 第一节 中和 工业生产中总伴随有酸性废水和碱性废水。酸性废水中常见的酸性物质有硫酸、硝酸、氢氟酸、氢氰酸、磷酸等无机酸以及醋酸、甲酸、柠檬酸等有机酸。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。如果将这些废水随意排放，不仅会污染环境，而且会造成巨大的浪费。因此，对酸或碱性废水首先应考虑回收和综合利用，必须排放时，需要进行无害化处理。 当酸性或碱性废水浓度较高，例如在3％～5％以上时，应考虑回收和综合利用的可能性；当浓度不高时，例如低于3％～5％，回收和综合利用经济意义不大时，可考虑中和处理，使废水的pH值恢复到中性附近的一定范围。 一、基本原理 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。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，由于中和过程所生成的盐的水解，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。 中和处理所采用的药剂称中和剂。酸性废水处理时所用中和剂有石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等。碱性废水处理时所用中和剂有盐酸和硫酸。 中和处理时首先应考虑将酸性废水与碱性废水互相中和，其次再考虑向酸性或碱性废水中投加药剂中和以及过滤中和等。 二、酸性废水的中和处理 （一）酸碱废水互相中和 酸碱废水相互中和是一种简单又经济的以废治废的处理方法。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或碱的当量数应相等。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。根据化学反应当量原理，可按下式进行计算： （3-1） 式中 Qb－碱性废水流量，m3/h； Bb－碱性废水浓度，mg/L； Qa－酸性废水流量，m3/h； Ba－酸性废水浓度，mg/L； －药剂比耗量，即中和1kg酸所需碱量，见表3-1； k－反应不完全系数，一般取1.5～2 表3-1 碱性中和剂的比耗量 酸 中和1kg酸所需的碱量（kg） CaO Ca(OH)2 CaCO3 MgCO3 CaCO3 MgCO3 H2SO4 HNO3 HCl CH3COOH 0.571 0.455 0.770 0.466 0.755 0.590 1.010 0.616 1.020 0.795 1.370 0.830 0.860 0.688 1.150 0.695 0.940 0.732 1.290 － （二）药剂中和 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CaO 60％～80％，熟石灰含Ca(OH)265％～75％；电石渣及废石灰含有效CaO 60％～70％；石灰石含CaCO390％～95％；白云石含CaCO345％～50％。 石灰的投加方式可以用干投或湿投。干投是将石灰粉直接计量投入水中。投加时，可使用具有电磁振荡装置的石灰投配器。石灰投入废水渠，经混合槽折流混合0.5~1min，然后进入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，经投配器投入到混合反应设备。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。石灰消解槽不易采用压缩空气搅拌，因为石灰乳与空气中的CO2会反应生成CaCO3沉淀，既浪费药剂又引起堵塞。一般采用机械搅拌。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。流程如图3-1所示。 图3-1石灰乳投配装置 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，停留时间采用5~20mi