中和及pH值的控制

第第页中和及pH值的掌控中和及pH值的掌控含酸碱废水来源很广，化工厂、化纤厂、电镀厂、炼油厂以及金属酸洗车间等都排出酸性废水。有的废水含有无机酸如硫酸、盐酸等；有的则含有蚁酸、醋酸等有机酸；有的则兼而有之。废水含酸浓度差别很大，从小于1%到10%以上。造纸厂、印染厂、金属加工厂等排出碱性废水，大多数情况下为无机碱，也有些废水含有机碱。其中某些废水含碱浓度很高，*高可达百分之几。废水中除含酸、碱外，还可能含有酸式盐、碱式盐，以及其他的无机物、有机物等物质。将酸和碱任意排放会对环境造成污染和破坏，而且也是一种资源的挥霍。因此，对酸、碱废水首先应考虑回收和综合利用。当酸、碱废水的浓度较高时，例如达3%～5%以上，往往存在回用和综合利用的可能性。例如用以制造硫酸亚铁、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2%），回收或综合利用经济意义不大时，才考虑中和处理。一、原理用化学法去除废水中过量的酸或碱，使其pH值达到中性左右的过程称为中和。处理含酸废水时通常以碱和碱性氧化物为中和剂，而处理碱性废水则以酸或酸性氧化物作中和剂。在工业废水处理中，中和处理常常用于以下几种情况：（1）在废水排入水体之前，由于水生生物对pH值的变化极其敏感，当大量废水排入后使水体的pH值变得偏酸或偏碱时，会产生**影响；（2）在废水排入城市排水管道之前，由于酸、碱对排水管道产生腐蚀作用，一般城市排水管道对排入工业废水的pH值都有明确的规定；（3）在废水需要进行化学或生物处理之前，对于化学处理（例如凝集、除磷等），要求废水的pH值上升或降低到某一需要的*佳值。对于生物处理，废水的pH值通常应维持在6.5～8.5范围内，以保证处理构筑物的微生物维持*佳活性。对于中和处理，首先应当考虑以废治废的原则，例如将酸性废水与碱性废水相互中和，或者利用废碱渣（电石渣、碳酸钙碱渣等）中和酸性废水。在没有这些条件时，才采纳药剂（中和剂）中和处理法。酸性废水中和处理常常采纳的中和剂有石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠等。碱性废水中和处理则通常采纳盐酸和硫酸。选用哪种中和剂要进行经济比较和优缺点的比较。表3—6和表3—7中列出了常用的中和剂及消耗量参考数据。表3—6碱性中和剂的单位消耗量酸类名称中和1g酸所需碱性物质的量/gCaOCa（OH）2CaCO3MgCO3CaCO3—MgCO3硫酸（H2SO4）0.5710.7551.020.860.94盐酸（HC1）0.771.011.371.151.29硝酸（HNO3）0.4450.590.7950.6680.732醋酸（HCH3COOH）0.4660.6160.830.695表3—7酸性中和剂的单位消耗量碱类名称中和1g碱所需酸性物质的量/gH2SO4HC1HNO3100%98%100%36%100%65%NaOH1.221.240.912.531.372.42KOH0.880.900.651.801.131.74Ca（OH）21.321.340.992.741.702.62NH32.882.932.125.903.715.70二、类型酸性废水的中和法可分为三类：酸性废水与碱性废水混合、投药中和及过滤中和。（一）酸、碱性废水中和法这种中和方法是将酸性废水和碱性废水共同引入中和池中，并在池内进行混合搅拌。中和结果，应当使废水呈中性或弱碱性。依据质量守恒原理计算酸、碱废水的混合比例或流量，并且实际需要量略大于计算量。当酸、碱废水的流量和浓度常常变化，而且波动很大时，应当设调整池加以调整，中和反应则在中和池进行，其容积应按1.5—2.0h的废水量考虑。（二）投药中和法酸性废水中和处理采纳中和剂有石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠、碳酸钠等。其中碳酸钠因价格较贵，一般较少采纳。石灰来源广泛，价格便宜，所以使用较广。用石灰作中和剂能够处理任何浓度的酸性废水。*常采纳的是石灰乳法。氢氧化钙对废水杂质具有混聚作用，因此它适用于含杂质多的酸性废水。用石灰中和酸的反应：H2SO4+Ca（0H）2→CaSO4↓+2H2O2HNO3+Ca（OH）2→Ca（NO3）2+2H2O2HC1+Ca（OH）2→CaC12+2H2O当废水中含有其他金属盐类例如铁、铅、锌、铜等时，也能生成沉淀：ZnSO4+Ca（OH）2→Zn（OH）2↓+CaSO4↓FeC12+Ca（OH）2→Fe（OH）2↓+CaC12PbC12+Ca（OH）2→Pb（OH）2↓+CaC12计算中和药剂的投量时，应加添与重金属化合产生沉淀的药量。（三）过滤中和法这种方法适用于含硫酸浓度不大于2～3g/L和生成易溶盐的各种酸性废水的中和处理。使酸性废水通过具有中和本领的滤料，例如石灰石、白云石、大理石等，即产生中和反应。例如石灰石与酸的反应：2HC1+CaCO3→CaC12+H2O+CO2↑H2SO4+CaCO3→CaSO4+H2O+CO2↑2HNO3+CaCO3→Ca（NO3）2+H2O+CO2↑白云石与硫酸的反应：2H2SO4+CaCO3·MgCO3→CaSO4↓+MgSO4+2H2O+2CO2↑采纳白云石为中和滤料时，由于MgSO4的溶解度很大，不致造成中和的困难，而产生的石膏量仅为石灰石反应生成物的一半，因此进水的硫酸允许浓度可以提高；不过白云石的缺点是反应速度比石灰石慢。用石灰石做滤料时，进水含硫酸浓度应小于2000mg/L；用白云石做滤料时，应小于4000mg/L。当进水的硫酸浓度短期超过限值时，应适时实行措施，降低进水量（多余的废水可在调整池内短时间储存），同时用清洁水反冲、稀释。当滤料使用到肯定期限，滤料中的无效成分积累过多时，可渐渐降低滤速，以*大限度地消耗掉滤料。在生产实践中，一般都是依据运行阅历，总结出每处理肯定的水量补充肯定量的滤料。同时，依照每消耗肯定量的滤料，进行一次清渣。过滤中和时，废水中不宜有浓度过高的重金属离子或惰性物质，要求重金属离子含量小于50mg/L，以免在滤料表面生成覆盖物，使滤料失效。含HF的废水中和过滤时，因CaF2溶解度很小，要求HF浓度小于300mg/L。如浓度超过限值，宜采纳石灰乳进行中和。过滤中和法的优点是操作管理简单，出水pH值较稳定，不影响环境卫生，沉渣少，一般少于废水体积的0.1%；缺点是进水酸的浓度受到限制。（四）碱性废水的中和处理碱性废水的中和处理法有用酸性废水中和、投酸中和和烟道气中和三种。在采纳投酸中和法时，由于价格上的原因，通常多使用93%～96%的工业浓硫酸。在处理水量较小的情况下，或有便利的废酸可利用时，也有利用盐酸中和法的。在投加酸之前，一般先将酸稀释成10%左右的浓度，然后按设计要求的投量经计量泵计量后加到中和池。在原水pH值和流量都比较稳定的情况下，可以按肯定比例连续加酸。当水量及pH值常常有变化时，应当考虑设计自动加药系统，例如采纳HBPH—3型工业酸度计与CHEM—TECH型系列计量泵组合成的自动pH掌控系统，已比较广泛地用于废水处理工程。由于酸的稀释过程中大量放热，而且在热的条件下酸的腐蚀性大大加强，所以不能采纳将酸直接加到管道中的做法，否则管道很快将被腐蚀。一般应当设计混凝土结构的中和池，并保证肯定的容积，通常可按3～5min的停留时间考虑。假如采纳其他材料制作中和池或中和槽时，则应当充分考虑到