水处理方法之化学处理方法

水处理方法之化学处理方法

废水的化学处理是利用化学反应的原理及方法来分别回收废水

中的污染物，或是更改它们的性质，使其无害化的一种处理方法。

化学法处理的对象重要是废水中可溶解的无机物和难以生物降解的

有机物或胶体物质C

本章重要介绍化学处理法中常用的化学混凝法、中和法、化学

沉淀法、氧化还原法和电化学法C

一、混凝

（一）化学混凝法

化学混凝法简称混凝法，在废水处理中可以用于预处理、中心

处理和深度处理的各个阶段。它除了除浊、除色之外，对高分子化

合物、动植物纤维物质、部分有机物质、油类物质、微生物、某些

表面活性物质、农药，汞、镉、铅等重金屑都有肯定的**作用.所

以它在废水处理中的应用非常广泛。

混凝法的优点是：设备费用低、处理效果好，操作管理简单。

缺点是要不断向废水中投加暖和刑，运行费用较高。

1.混凝法的基本原理

废水中的微小悬浮物和胶体粒子很难用沉淀方法除去，它们在

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水中能够长期保持分散的悬浮状态而不自然沉降，具有肯定的稳定

性。混凝法就是向水中加入混凝剂来破坏这些细小粒子的稳定

性.首先使其相互接触而聚集在一起，然后形成絮状物并下沉分别

的处理方法。前者称为凝集，后者称为絮凝，一般将这二个过程通

称为混凝。实在地说，凝集是教唆胶体脱稳并聚集为微小絮粒的过

程，而絮凝则是使微絮粒通过吸附、卷带和架桥而形成更大的聚体

的过程。

影响混凝效果的因素

(1)废水的pH值水的pH值能影响颗粒表面的电荷和絮体的沉

淀过程，它是一个很紧要的参数。阅历表明，对某一种废水，每一

种混凝剂都有一个合适的pH值范围，在此范围内，经混合凝集后废

水的残余浊度*小。所以pH值对混凝的影响视混凝剂品种而异。例

如，以硫酸铝为混凝剂时，当pH在5.7〜7.8范围内时，形成带正

电荷的离子和胶体，如Al(0H)2+、Al(0H)+和Al(0H)3等，

有较好的混凝效果,若pH值8.2时，则会使Al(0H)3胶体溶解，

产生负离子，Al(OH)3++0H—=A102—+2H2O,对含有负电荷胶体

的废水则不起凝集作用，影响处理效果。而用三价铁盐时，pH值在

6.0-8.4之间都有较好的处理效果。

(2)水温水温对混凝效果有明显的影响，无机盐类混凝剂的水

解是吸热反应，水温低不利于水解进行，特别是硫酸铝，当水温低

于5T时，水解速度极慢。同时水温低，粘度大，也不利于脱稳胶

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粒的相互絮凝，影响处理效果。这时可投加高分子助凝剂以改善处

理效果，或用气浮法代替沉淀法作为后续处理过程。

（3）废水中杂质成分、性质、浓度例如天然水中含粘土类杂质

为主，需投加混凝剂量较小，而废水中含大量的有机物时，需加入

较多的混凝剂才有混凝效果。废水中杂质的影响较为多而杂，实际

应用时，还应以试验结果为依据来选择混凝剂和确定投加量。

（4）搅拌搅拌对混合、反应、凝集几个阶段都有影响，因此，

搅拌一定要适度。一般在混凝剂混合阶段，要求快速、猛烈的搅拌,

以使混凝剂快速、均匀地扩散到全部水中，制造良好的水解和聚合

条件，使胶体脱稳并借助颗粒的布朗运动和湍动的水流凝集，此阶

段不要求形成大的絮凝体。在混凝反应阶段，要求形成大而具有良

好沉淀性能的絮凝体，此时过于激烈的搅拌反而会打碎已凝集的絮

状沉淀物，不利于混凝沉淀，所以此阶段搅拌的强度和水流速度应

随絮凝体的结大而降低。

2.混凝剂

（1）混凝剂的分类

混凝剂可分为无机混凝剂、有机混凝剂和高分子混凝剂三类。

国内多采纳铝、铁盐类无机混凝剂。有机和高分子混凝剂近年来也

有很大进展，作用远比无机混凝剂优越，特别是高分子混凝剂由于

具有以下优点而日益受到重视。

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①生成的絮凝物大、易沉降分别；

②生成的絮凝物强度大、不易被破坏；

f生成的污泥量少，污泥的沉降、脱水性能良好；

〃用量小（为无机凝集剂的1/30〜1/200）；

…不易受pH、温度、共同存在的其它盐类的影响；

t和无机混凝剂并用，可取得更好的效果。

（2）混凝剂的选择及应用条件

混凝剂的选择及使用量要依据废水的实在性质而定，总的原则

是所用的混凝剂必需价廉、易得，使用量少，效率高。生成的混凝

物易沉降分别。使用无机混凝剂时要注意其适用的pH值范围，一般

在投加无机盐混凝剂后再添加pH值调整剂。对高分子混凝剂，为了

充分发挥其在水中的化学架桥作用，应选用能在水中均匀分散；溶

解，具有吸附活性基因（非离子型、阳离子型和阴离子型三类）的

高分子化合物、水溶性高分子化合物。为了使其在水中处于较大的

分散状态.一般先用纯水或软水溶解配成肯定浓度的溶液，然后再

加到待处理废水中去。由于这些高分子化合物往往会受到水质（如

含有钙、铁盐和氧化剂的废水）的影响。使分子的扩散和离子基的

离解受到抑制，处理效果下降。

铝盐、铁盐和聚丙烯酰胺是常用的几种混凝剂。

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3.助凝剂

有时当单用混凝剂不能取得较好的效果时，可以投加某种称为

助凝剂的辅佑襄助药剂来调整、改善混凝条件，提高处理效果。助

凝剂重要起以下几个作用：①通过投加酸性或碱性物质来调整pH值;

②投加活化硅胶、骨胶、PAM等改善絮凝体结构.利用高分子助凝

剂的吸附架桥作用以加强絮凝体的密实性和沉降性能。f投加氯、

臭氧等氧化剂，在采纳FeS04时，可将Fe2+氧化为Fe3+,当废水中

有机物过高时，也可使其氧化分解，破坏其干扰或使胶体脱稳，以

提高混凝效果。

常用的助凝剂有PAM、活化硅胶、骨胶、海藻酸钠、氯气、氧

化钙等。

二、氧化还原

通过化学药剂与废水中的污染物进行氧化还原反应，从而将废

水中的有毒有害污染物转化为无毒或者低毒物质的方法称为氧化还

原法。

在氧化还原反应中，参加化学反应的原子或离子有电子得失，

因而引起化合价的上升或降低。失去电子的过程叫氧化，得到电子

的过程叫还原。

依据有毒有害物质在氧化还原反应中被氧化或还原的不同，废

水中的氧化还原法又可分为药剂氧化法和药剂还原法两大类。在废

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水处理中常采纳的氧化剂有：空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、漂

白粉、次氮酸钠、三氯化铁等。常用的还原剂有：硫酸亚铁、氯化

亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫等。

药剂氧化法中常用的方法有臭氧氧化法、氯氧化法、高镒酸钾

氧化法等。

臭氧的氧化性在天然元素中仅次于氟，可分解一般氧化剂难于

破坏的有机物，并且不产生二次污染。因比广泛地用于**、除臭、

脱色以及除酚、氯、铁、镒等。臭氧氧化处理系统中的重要设备是

臭氧接触反应器。

在氯氧化法中的氯系氧化剂包括氯气、氯的含氧酸及其钠盐、

钙盐和二氧化氯。除了用于**外，氯氧化法还可用于氧化废水中的

某些有机物和还原性物质，如羸化物、硫化物、酚、醇、醛、油类,

以及用于废水的脱色、除臭等。例如氧化氟化物。在pH值大于8.5

的碱性条件下用氯气进行氧化，可将氯化物氧化成无毒物质。化学

反应式如下：

高镒酸钾氧化法重要用于去除废水中的酚、二氧化硫、H2S等。

在饮用水的处理中，这种方法重要用来杀灭藻类、除臭、除味、除

铁、除镒等。该法的优点是处理后的水没有异味，氧化剂简单投配。

重要缺点是处理成本高。

药剂还原法重要用于处理含辂、含汞废水。

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通过还原可将六价辂转化为三价辂，大大减小了辂的毒性。还

原过程是，在酸性条件下，向含辂废水中投加亚硫酸氢钠，将六价

辂还原为三价铝。随后投加石灰或氢氧化钠，生成氢氧化辂沉淀。

将沉淀物从废水中分别出来，达各处理的目的。化学反应如下：

实际中常用金属还原剂来处理含汞废水，废水中的汞离子被还

原为金属汞而析出，金属本身被氧化为离子而进入水中。可用于还原

汞的金属有铁粉、锌粉、铜粉和铝粉等。乂铁粉为例，发生如下化

学反应：

三、化学中和

1.废水的中和处理

中和法就是使废水进行酸碱的中和反应，调整废水的酸碱度

（PH值），使其呈中性或接近中性或适合于下步处理的pH值范围。

如，以生物处理而言，需将处理系统中废水的pH值维持在6.5〜

8.5之间，以便确保*佳的生物活力。

酸碱废水的来源很广，化工厂、化学纤维厂、金属酸洗与电镀

厂等及制酸或用酸过程中，都排出大量的酸性废水。有的含无机酸

如硫酸、盐酸等；有的含有机酸如醋酸等；也有的是几种酸并存的

情况。酸具有强腐饨性，碱危害程度较小，但在排至水体或进入其

它处理设施前，均须对酸碱废液先进行必要的回收，再对低浓度的

酸碱废水进行适当地中和处理。通常废水中除含有酸或碱以外，往

往还含有悬浮物、金属盐类、有机物等杂质，影响了酸、碱废水的

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回收与处理。

2.处理方法与设备

通常采纳的废水中和方法有均衡法和pH值直接掌控法。

(1)均衡法以酸性废水和碱性废水混合中和为目的，即在均衡

池中将酸性和碱性废水相混合。由于工业废水的水量和水质一般是

不均衡的，往往随生产的变化而变化。为了进行水量的调整和水质

的均和，减小高峰流量和高浓度废水的影响，需设置充足容积的均

衡池作为预处理的一种设施或中和设备。若废水中和后达不到规定

的pH值时，还需稍加废酸或废碱进行适当的调整。

(2)pH值直接掌控法常用的方法有酸碱废水相互中和、投药

中和和过滤中和法等。

酸性废水的中和：对于酸性废水，常用药剂法和过滤法进行中

和。

投药中和法所采纳的药剂有石灰、废碱、石灰石和电石渣等，

但*常用的是将石灰制成乳液湿投，石灰石粉碎成细粒后干投。处理

流程中包括废水调整池、石灰乳配制槽或石灰石粉碎机、投药装置、

混合反应池、沉淀池以及污泥干化床等。在混合反应池中，应进行

必要的搅拌，防止石灰渣的沉淀。同时，废水在其中的停留时间一

般不大于5min。沉淀池中的废水，可停留1〜2h,产生的沉渣容积

约为废水量的10〜15%,沉渣含水率为90〜95%,故应在干化床上脱

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水干化。投药中和法，因其劳动条件较差、处理成本高、污泥较多、

脱水麻烦等原因，故只在酸性废水中含有重金属盐类、有机物或有

廉价的中和剂时方才采纳。

过滤中和法常以粒状的石灰石、大理石、白云石或电石渣等作

为中和的滤料，酸性废水通过滤料进行中和过滤。中和硫酸废水时,

宜采纳白云石滤料。重要设备有：一般中和滤池，有升流式和降流

式两种，滤层厚1.0〜1.5m,滤料粒径3〜8cm；等速升流式膨胀中

和滤池，石灰石滤料及废水分别从池的顶部和底部进入，滤料粒径

为0.5〜3mm；高滤速（60~70【n/h）或高速变速升流膨胀中和滤池,

滤料粒径0.5〜6mm,可以做到大颗粒不结垢，小颗粒不流失，加之

废水升流式流动与产生二氧化碳气体的作用，使滤料膨胀，并相互

碰撞及磨擦表面的不断更新，对酸性废水处理的效果很好；滚筒式

中和器，石灰石滤料置于旋转滚筒中与酸性废水进行中和。

碱性废水的中加：碱性废水常用