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化學(xué)沉淀法處理污水效果較好，是一種比較成熟且應(yīng)用廣泛的工藝。
上篇我們共同學(xué)習(xí)了國(guó)內(nèi)現(xiàn)行污（廢）水處理的物理處理方法及工藝流程，這篇文章我們主要聊一聊國(guó)內(nèi)現(xiàn)行污（廢）水的化學(xué)處理方法及工藝流程。
化學(xué)處理法是利用化學(xué)反應(yīng)作用來(lái)處理或回收污水的溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)的方法，多用于工業(yè)廢水。常用的方法有中和、化學(xué)沉淀、藥劑氧化還原、電解、離子交換等，本篇也將會(huì)著重闡述中和法和化學(xué)沉淀法兩種方法。
01中和法
其基本原理是，使酸性廢水中的H+與外加OH-，或使堿性廢水中的OH-與外加的H+相互作用，生成弱解離的水分子，同時(shí)生成可溶解或難溶解的其他鹽類，從而消除它們的有害作用。反應(yīng)服從當(dāng)量定律。采用此法可以處理并回收利用酸性廢水和堿性廢水，可以調(diào)節(jié)酸性或堿性廢水的pH值。
酸性廢水常用的方法有：酸、堿廢水相互中和法，投藥中和法及過濾中和法。
堿性廢水常用的方法有：酸、堿廢水相互中和法，投藥中法和及煙道氣中和法。
1、酸、堿廢水相互中和法
顧名思義，這種中和方法是將酸性廢水和堿性廢水共同引入中和池中，并在池內(nèi)進(jìn)行融合攪拌后，以至于使廢水呈中性或弱堿性，其優(yōu)點(diǎn)是以廢治廢，節(jié)省費(fèi)用。
中和設(shè)備可根據(jù)酸堿廢水排放規(guī)律及水質(zhì)變化來(lái)確定。一般在帶有攪拌裝置的中和池內(nèi)進(jìn)行。
?。?）當(dāng)水質(zhì)水量變化較小或后續(xù)處理對(duì)pH要求較寬時(shí)，可在集水井（或管道、混合槽）內(nèi)進(jìn)行連續(xù)混合反應(yīng)。
（2）當(dāng)水質(zhì)水量變化不大或后續(xù)處理對(duì)pH值要求高時(shí)，可設(shè)連續(xù)流中和池。
（3）當(dāng)水質(zhì)水量變化較大，且水量較小時(shí)，連續(xù)流無(wú)法保證出水pH要求，或出水中還含有其他雜質(zhì)或重金屬離子時(shí)，多采用間歇式中和池。
2、投藥中合法
投藥中和法能處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸、堿性廢水，此方法具有對(duì)水質(zhì)和水量波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)，中和藥劑的利用率高，中和過程易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在勞動(dòng)條件差、藥劑配制及投加設(shè)備較多、基建投資大、泥渣多目、脫水難等缺點(diǎn)。
酸性廢水中和處理采用的中和劑有石灰、石灰石、白云石、苛性鈉、碳酸鈉等。其中碳酸鈉因價(jià)格較貴，一般很少采用。石灰來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，所以使用較為廣泛。
堿性廢水中和處理采用的中和劑有硫酸、鹽酸、硝酸等。常用的藥劑為工業(yè)硫酸，考慮到成本問題，一般用工業(yè)廢酸更經(jīng)濟(jì)。
投藥方式可以分為兩種：干法投加和濕法投加。
干法投加是把藥劑直接加入到需要中和的水中，但其反應(yīng)較慢，而且不易徹底，投藥量大（需為理論量的1.4-1.5倍）；當(dāng)中和藥劑（如：石灰）成塊狀時(shí)需要破碎，工作條件差，勞動(dòng)強(qiáng)度大；一般情況下用濕法投加，即把藥劑配成一定濃度的溶液加入到需要中和的水中。
其中，投藥中和法工藝過程主要包括：中和藥劑的制取與投配，混合與反應(yīng)，中和產(chǎn)物的分離，泥渣的處理與利用。
3、過濾中合法
過濾中合法是指廢水通過具有中和能力的濾料進(jìn)行中和反應(yīng)的方法，適用于酸濃度低（2-3g/L），并生成易溶鹽的各種酸性廢水的中和處理，當(dāng)廢水中含大量懸浮物、油脂、重金屬鹽和其他毒物時(shí)不宜采用。堿性濾料主要有石灰石、大理石、白云石等。
中和濾池分三類：普通中和濾池、升流式膨脹中和濾池和滾筒中和濾池。
現(xiàn)分述如下：
?。?）普通中和濾池
普通中和池為重力式，由于濾速低（小于1.4mm/s），濾料粒徑大（3~8cm），當(dāng)進(jìn)水硫酸濃度較大時(shí)，極易在濾料表面結(jié)垢而且不易沖掉，阻礙中和反應(yīng)進(jìn)程。實(shí)踐表明這種濾料的中和效果較差，目前已很少采用。
?。?）升流式膨脹中和濾池
升流膨脹式濾池采用高流速（8.3~19.4mm/s），小粒徑（0.5~3mm,平均約1.5mm），水流由下向上流動(dòng)，加上產(chǎn)生的CO?氣體的作用，使濾料互相碰撞摩擦，表面不斷更新，所以效果良好。升流膨脹式濾池又可分為恒濾速和變?yōu)V速兩種形式。
濾池分為四部分：底部為進(jìn)水裝置，可采用大阻力或小阻力進(jìn)水系統(tǒng)；濾料層下部為石墊層，上部為石灰石濾料，濾層厚1.0~1.2m；其上設(shè)高為0.5m的清水區(qū)，使水和濾料分離，在此區(qū)內(nèi)水流速度逐漸減慢；出水槽均勻地匯集出流水。
如果將裝填濾料部分的簡(jiǎn)體做成圓錐狀，則為變速膨脹式中和濾池。這種池子底部濾速較大，上部濾速較小。具有等斷面的簡(jiǎn)體稱為恒速膨脹式中和濾池。與恒速濾池相比，變速濾池具有濾料反應(yīng)更完全、能防止小濾料被水挾走、濾料表面不易結(jié)垢等優(yōu)點(diǎn)。這兩種升流式濾池目前均有工廠定型生產(chǎn)。
?。?）滾筒中和濾池
滾筒可用鋼板制成，內(nèi)襯防腐層，直徑1m或更大，長(zhǎng)度約為直徑的6~7倍。筒內(nèi)些有不高的縱向隔條，推動(dòng)濾料旋轉(zhuǎn)。滾筒轉(zhuǎn)速約為10r/min，轉(zhuǎn)軸傾斜角度為0.5°~1°。料的粒徑較大（達(dá)十幾毫米），裝料體積約占轉(zhuǎn)筒體積的一半。這種裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)水的酸濃度可以超過允許濃度數(shù)倍，而濾料粒徑卻不必破碎得很小。其缺點(diǎn)是負(fù)荷率低，僅為36m3（m2?h），構(gòu)造復(fù)雜、動(dòng)力費(fèi)用較高、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲較大，同時(shí)對(duì)設(shè)備材料的耐蝕性能要求較高。
4、煙道氣中和法
煙道氣中含有CO?和SO?，溶于水中形成H2CO3和H2SO3，能夠用來(lái)使堿性廢水得到中和。用煙道氣中和的方法有兩種，一是將堿性廢水作為濕式除塵器的噴淋水，另一種是使煙道氣通過堿性廢水。這種中和方法效果良好，但其缺點(diǎn)是會(huì)使處理后的廢水中懸浮物含量增加，并且硫化物和色度也都有所增加，需要做進(jìn)一步處理。
02化學(xué)沉淀
化學(xué)沉淀法是向廢水中投加某種化學(xué)藥劑，使其與水中某些溶解物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成難溶于水的鹽類沉淀下來(lái)，從而降低水中這些溶解物質(zhì)的含量的方法?；瘜W(xué)沉淀法經(jīng)常用于處理含有汞、鉛、銅、鋅、六價(jià)鉻、硫、氰、氟、砷等有毒化合物的廢水。
利用向廢水中投加氫氧化物、硫化物、碳酸鹽、鹵化物等生成金屬鹽沉淀可以去除廢水中的金屬離子，向廢水中投加鋇鹽可用于處理含六價(jià)鉻的工業(yè)廢水生成鉻酸鹽沉淀，向廢水中投加石灰生成氟化鈣沉淀可以去除水中的氟化物。
根據(jù)使用的沉淀劑不同，常見的化學(xué)沉淀法有氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸鹽沉淀法、鋇鹽沉淀法、鹵化物沉淀法等。
1、氫氧化物沉淀法
除了堿金屬和部分堿土金屬外，其它金屬的氫氧化物大都是難溶的。因此，可用氫氧化物沉淀法去除廢水中的重金屬離子。沉淀劑為各種堿性藥劑，常用的有氨水、氫氧化鈉和石灰等。
?。?）氨水法
在銨鹽存在下，利用氨水作沉淀劑，將溶液的pH值調(diào)整為8~10，使一些氫氧化物析出沉淀的方法，稱為氨水法。
?。?）氫氧化鈉法
氫氧化鈉法氫氧化鈉是一種強(qiáng)堿，作為沉淀劑時(shí)兩性金屬離子的氫氧化物將被溶在溶液中，但由于氫氧化鈉溶液吸收空氣中的CO?而生成部分COH，因此，有部分Ca2+、Sr2+、Ba2+生成難溶性的碳酸鹽沉淀。
?。?）石灰乳法
石灰乳法采用氫氧化物沉淀法處理重金屬?gòu)U水最常用的沉淀劑是石灰。石灰沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是：去除污染物范圍廣（不僅可沉淀去除重金屬，而且可沉淀去除砷、氟、磷等）、藥劑來(lái)源廣、價(jià)格低、操作簡(jiǎn)便、處理可靠且不產(chǎn)生二次污染；主要缺點(diǎn)是勞動(dòng)衛(wèi)生條件差，管道易結(jié)垢堵塞，泥渣體積龐大（含水率高達(dá)95%~98%），脫水困難。
沉淀工藝有分步沉淀和一次沉淀兩種。
分步沉淀是指分段投加石灰乳，利用不同金屬氫氧化物在不同pH值下沉淀析出的特性，依次回收各種金屬氫氧化物。一次沉淀法是次投加石灰乳達(dá)到高pH值，使廢水中各種金屬離子同時(shí)以氫氧化物沉淀析出。
2、硫化物沉淀法
許多金屬能形成硫化物沉淀，而且大多數(shù)金屬硫化物比其氫氧化物的溶解度小。因此在廢水處理中也常采用生成硫化物沉淀去除金屬離子。而且各種金屬硫化物的溶度積相差懸殊，同時(shí)溶液中S2-離子濃度受H+濃度的制約，所以可以通過控制酸度，用硫化物沉淀法把溶液中不同金屬離子分步沉淀而分離回收。其中，金屬硫化物的溶解度與溶液的pH值密切相關(guān)。常用的沉淀劑有H2S、Na2S、（NH4）2S等。
常見硫化物沉淀法的應(yīng)用如下所示：
?。?）硫化物沉淀法除砷
將硫化鈉加到pH=6~7的含砷廢水中，砷形成硫化物沉淀可除去，用這種方法處理含砷0.8mg/L的廢水可使砷濃度降到0.05mg/L，除砷率達(dá)94%。
砷化法處理含三價(jià)砷廢水的效果并不理想，單純用硫化法很難使三價(jià)砷濃度降到0.05mgL以下。硫化法的優(yōu)點(diǎn)是處理量大，費(fèi)用低、廢渣可回收利用。三硫化二砷能在含硫離子的溶液中生成配合離子而有溶解的趨勢(shì)，為提高除砷率，必須投加適量的亞鐵使其與過剩的二價(jià)硫生成難溶的硫化亞鐵與三硫化二砷共沉淀。
（2）硫化物沉淀法除汞
汞離子和二價(jià)硫離子有較強(qiáng)的親和力，生成溶度積極小的硫化物，所以硫化物沉淀法的除汞率高，在廢水處理中得到很好的實(shí)際應(yīng)用。
（3）硫化物沉淀法處理含重金屬?gòu)U水
硫化物沉淀法處理含重金屬?gòu)U水，具有去除率高、可分步沉淀、泥渣中重金屬含量高、適應(yīng)pH值范圍大等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。但是S2-會(huì)使水體中COD增加，當(dāng)水體酸性增加時(shí)，可產(chǎn)生硫化氫氣體污染大氣，并且沉淀劑來(lái)源受到限制，價(jià)格亦不低，因此限制了它的廣泛應(yīng)用。
3、碳酸鹽沉淀法
由于堿土金屬（Ca、Mg等）和重金屬（Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Cd、Pb、Hg、Bi等）的碳酸鹽都難溶于水，所以可以投加碳酸鹽將這些金屬離子從廢水中去除。
對(duì)于不同的處理對(duì)象，碳酸鹽法有三種不同的應(yīng)用方式：
（1）投加可溶性碳酸鹽（如碳酸鈉），使水中金屬離子生成難溶性碳酸鹽而沉淀析出，這種方式可除去水中重金屬離子和非碳酸鹽硬度；
?。?）投加難溶碳酸鹽（如碳酸鈣），利用沉淀轉(zhuǎn)化原理，使水中重金屬離子生成溶解度更小的碳酸鹽而沉淀析出；
?。?）投加石灰，使之水中碳酸鹽硬度，生成難溶的碳酸鈣和氫氧化鎂而沉淀析出，此方式可除去水中的碳酸鹽硬度。
4、鋇鹽沉淀法
這種方法主要用于處理含六價(jià)鉻的廢水，采用的沉淀劑有碳酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇等。鋇鹽沉淀法可以將電鍍含鉻有毒廢水凈化到能回用的程度；但缺點(diǎn)是其沉渣量多，有毒，處理較為困難。
5、鹵化物沉淀法
（1）氯化銀沉淀法除銀
含銀廢水土要來(lái)源于鍍銀和照相工藝，加氯化物可以沉淀回收銀。氰化銀鍍槽中的含銀濃度高達(dá)13~45g/L，一般先用電解法回收銀，將銀濃度降至100~500mg/L，然后再用氯化物沉淀法，將銀濃度進(jìn)一步降至幾mg/L，如果在堿性條件下與其他金屬氫氧化物共沉，銀濃度可降至0.1mg/L。當(dāng)出水中氯離子濃度為0.5mg/L時(shí)，理論計(jì)算的銀離子大濃度為1.35mg/L。氯濃度越高，銀濃度越低。但氯離子過量太多時(shí)，會(huì)生成AgCl2-絡(luò)離子，使沉淀又重新溶解。
廢水中含有多種金屬離子時(shí)，調(diào)pH值至堿性．同時(shí)加氯化物，則其他金屬離子形成氫氧化物沉淀，銀形成氯化銀沉淀。用酸洗沉渣，將氫氧化物沉淀溶出，僅剩下氯化銀，實(shí)現(xiàn)分離和回收銀。鍍銀廢水中常含氰，一般先加氯氧化氰，放出的氯離子又可以與銀生成沉淀。據(jù)報(bào)道，當(dāng)銀和氰重量相等時(shí)，投氯量為3.5mg/mg（CN-），氯化10min后，調(diào)pH至6.5，氰完全氧化，再加氯化鐵，以石灰調(diào)pH至8，沉淀分離后出水銀由初的0.7~40mg/L降至幾乎為0。
（2）氟化物沉淀法
當(dāng)廢水中含有比較單純的氟離子時(shí)，投加石灰。調(diào)pH值至10~12，生成CaF2沉淀，可使氟濃度降至10~20mg/L。若水中還含有其他金屬離子，由于吸附共沉淀作用，可使氟濃度降至8mg/L以下。如果加石灰的同時(shí)，加入磷酸鹽（如過磷酸鈣、磷酸氫二鈉），則與氟形成難溶的磷灰石沉淀。當(dāng)石灰投量為理論量的1.3倍，過磷酸鈣投量為理論量的2~2.5倍時(shí)，可使氟濃度降至2mg/L。
化學(xué)的世界是奇妙無(wú)窮的，小旭現(xiàn)在還記得初中化學(xué)老師當(dāng)時(shí)在課堂上說(shuō)，化學(xué)是一門神奇的學(xué)科，它會(huì)神奇到讓一種東西消失，或者讓另一種新的東西產(chǎn)生，因篇幅關(guān)系，藥劑氧化還原法、電解法、離子交換法將會(huì)在下篇與大家見面，關(guān)注樂中環(huán)?？萍?，我們一起來(lái)學(xué)習(xí)。
