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中和处理方法及相关设备有哪些?

点击次数:106  发布时间:2020-07-07

化学工业,炼油行业,电镀行业和金属酸洗车间等,在制酸或用酸过程中,常常排放出含有硫酸、盐酸、硝酸、磷酸等无机酸和醋酸、油酸等有机酸的酸性废水,pH值常达1~2,有的废水甚至含5%~10%的游离酸。同样,在造纸、印染、皮革等工业部门,又常常排放出碱性污水,pH值常在10以上。上述废水若任意排入水系,必将损坏农作物,伤害鱼类及其他水生物,已可腐蚀排水管道和混凝土构筑物,摄入人体将危害健康。

以PH值表示,酸碱废水可分为

强酸性废水    pH<4.5

弱酸性废水    pH=4.5~6.5

中性废水      pH=6.5~8.5

弱碱性废水    PH=8.5~10.0

强碱性废水    PH>10

治理酸性或碱性废水时,首先应当考虑综合利用,这样既可回收有用的酸和碱,又可大大减轻或消除这些废水的处理负荷。例如:××炼油厂的碱渣处理,采用硫磺回收尾气二氧化硫制取亚硫酸钠;用金属清洗废水(含硫酸3%~5%、硫酸亚铁15%~25%)制造硫酸亚铁;以农药厂废盐酸制沉淀磷酸钙等,都有很好的经济效益和社会效益。酸性或碱性废水综合利用的技术措施是多种多样的,应当根据具体条件选择使用。

    对于低浓度的酸性废水,特别是对暂时还不能实现综合利用的废水,在排放前都应当进行中和处理,以使排放的水质达到规定的pH值。此外,对于还含有其他有害物质的酸碱废水,在采用其他方法如混凝、离子交换等处理过程中,为了获得的处理效果,也常常把废水预先中和到一定的pH值。

 

中和处理方法及相关设备

中和处理方法,目前比较实用的有如下三种:

(一)酸碱废水相互中和

采用这种方法既简单又经济,当本厂或邻近工业部门同时排出酸性和碱性废水时,将它们相互混合,就可达到中和的目的。两企业之酸碱废水的混合处理方法是可取的,混合后的废水pH值仍偏低,此时可在混合后的废水中再投加少量碱性药剂予以中和。

(二)药剂中和法

在酸碱废水中投加适量的药剂可以达到中和的效果。对酸性废水,常用的碱性药剂有石灰石、石灰乳、烧碱等;对碱性废水,常用的酸性药剂有工业硫酸、工业盐酸等。为了降低处理成本,应尽可能利用工业废料作中和药剂,例如废电石渣、废石灰、废酸和烟道气等。常用的药剂见表4-1,如用石灰作中和剂,则可采用干投或湿投,分别如图4-1,图4-2所示。

         

 

表4-1  酸碱废水中和处理常用药剂

名   称

化学式

主要特性

氢氧化钠

NaOH

溶解度大,反应速度快,供给容易,处理方便,但价格较高

碳酸钠

NaCO3

生石灰

CaO

因溶解度小,以浆状加入,反应速度慢,多数情况下反应生成物溶解度极小,但脱水性好,价格便宜

消石灰

Ca(OH)2

电石渣

Ca(OH)2

石灰石

CaCO3

主要用于处理强酸性废水,但为了使处理水达到或接近中性,往往还需添加消石灰

水泥灰尘

CaO

白云石

CaCO3MgCO3

硫酸

H2SO4

溶解度大,反应速度快,容易控制,但处理不安全

盐酸

HCl

 

            

 

为了便于控制药剂的投加量和掌握废水pH值的变化规律,在用药剂处理时,首先需要作出废水的中和曲线。中和曲线可通过滴定法绘制。即取一定量的酸、碱废水,不断地滴加已知浓度的碱或酸标准溶液,同时用pH计测定废水的pH值。然后以pH值为纵坐标,酸或碱的投加量为横坐标作图,所得曲线即为中和曲线,如图4-3,图4-4所示。

由于工业废水中往往含有复杂的成分,因此药剂投加量不能单纯靠化学计量法计算。参考中和曲线,再加以试验验证才较为合适。

 

图4-5  酸性废水处理流程

药剂中和法的一般装置及流程如图4-5所示。酸碱中和的反应是很快的,可说是瞬时反应。因此反应可在一个池内完成。混合反应池内应设搅拌设备,以机械搅拌为宜。当废水中含重金属离子,或经投药后,产生沉渣时,需设置沉淀池。沉淀时间一般采用1~1.5h

混合反应池的容积按下式计算:

                                                      (4-2)

式中  Q——废水设计流量,m3/h;

       t——混合反应时间,一般采用2~4min。当有重金属离子时应按去除重金属离子的要求确定。

 

(三)中和滤池

目前均选用碱性矿物颗粒材料作为滤池填料,分层堆放,使酸性废水以一定速度滤过,从而达到中和的目的。这些碱性填料,几乎都不溶于水,大多是各种碳酸钙矿物质,如石灰石、大理石、白云石等,其化学主要成分都是碳酸钙或碳酸钙镁。滤料的选择可根据含酸废水的特性选用。如对强酸废水,宜选用石灰石为滤料;对含硫酸的废水,可应用低品位煤或使用悬浮滤料,并采用逆向过滤中和的方式;而对于弱酸废水,宜采用焙烧的白云石为滤料。

白云石与硫酸的反应为

    2H2SO4+CaCO3MgCO3=CaSO4↓+MgSO4+2CO2↑

石灰石与硫酸的反应为

    H2SO4+CaCO3=CaSO4↓+H2O+CO2↑

采用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。因为产生不溶的石膏量仅为石灰石反应生成物的一半,所以影响就小了,也就是说,相应的进水硫酸浓度允许提高,但白云石的缺点是反应速度比石灰石慢。

图4-6是某厂石灰石中和滤池装置的示意图。

 

图4-6  石灰石中和滤池装置

中和滤池的设备常分:普通中和滤池,升流式膨胀床滤池,变速膨胀床中和滤池和滚筒式中和滤池等。普通中和滤池设备简单,但效率较低,滤料表面结垢后不易冲掉;滚筒式滤池加工比较困难,动力费用高,噪声大。目前较为常用的是升流式膨胀床滤池,它具有体积小,处理效果稳定,操作管理方便等优点。缺点是滤料的加工较困难,一般要求滤料粒径为0.5~3.0mm。等速升流式膨胀床滤池的滤料膨胀率常采用50%,废水流速可达1~1.2。对变速锥型床中和滤池。下部滤速可达2.20~2.50。中和每吨硫酸约耗滤料1.2t。

        

图4-7、图4-8是目前普遍采用的两种升流式膨胀滤池。

滤池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(只占废水体积的0.1%左右)。缺点是废水进口浓度受到限制。需要特别指出的是处理酸性废水的构筑物,其防腐蚀问题十分重要,一般认为内衬玻璃钢的设备比较有效。

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