廢水化學(xué)處理法是指通過化學(xué)反應(yīng)改變廢水中污染物的化學(xué)性質(zhì)或物理性質(zhì),使它或從溶解、膠體或懸浮狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌恋砘蚱顟B(tài),或從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài),進(jìn)而從水中除去的廢水處理方法。廢水化學(xué)處理法可分為:廢水中和處理法、廢水的混凝處理法、廢水的化學(xué)沉淀處理法、廢水氧化處理法、廢水萃取處理法等。有時(shí)為了有效地處理含有多種不同性質(zhì)的污染物的廢水,將上述兩種以上處理法組合起來。如處理小流量和低濃度的含酚廢水,就把化學(xué)混凝處理法(除懸浮物等)和化學(xué)氧化處理法(除酚)組合起來。
廢水化學(xué)處理法化學(xué)處理法是利用化學(xué)反應(yīng)來分離、回收廢水中的污染物,或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì),主要工藝有中和、混凝、化學(xué)沉淀、氧化還原、吸附、萃取等?;瘜W(xué)處理法,特別是化學(xué)沉淀法,早在廢水處理發(fā)展的初期就開始應(yīng)用。它比自然沉淀法能迅速而有效地去除廢水中的懸浮物,有代表性的去除懸浮物的效率達(dá)90%以上,去除BDD的效率可達(dá)85%。這種處理方法的缺點(diǎn)是化學(xué)藥劑比較昂貴,處理后產(chǎn)生大量難以脫水的污泥,因而它的發(fā)展一度受到限制。由于用途廣泛的許多種化學(xué)處理藥劑和設(shè)備相繼問世,價(jià)格逐漸降低,因此化學(xué)處理法在廢水處理中的應(yīng)用日益廣泛,現(xiàn)今已漸與生物處理法并駕齊驅(qū)。
化學(xué)處理還可作為生物處理后的三級(jí)處理措施,如以析點(diǎn)氯化法或堿化吹脫法去除氨氮,以化學(xué)沉淀法除磷,以臭氧、二氧化氯、高錳酸鉀等氧化法去除難以生物降解的有機(jī)污染物。
化學(xué)處理法還能有效地去除廢水中的多種劇毒和高毒污染物,如用中和沉淀和硫化物沉淀法、電解法、離子浮選法、化學(xué)吸附法、溶劑萃取法去除或回收汞、錫、銅、鋅、鉻等重金屬,用化學(xué)氧化法破壞氰化物和酚等。用強(qiáng)氧化劑的化學(xué)氧化法能分解難以生物降解的合成洗滌劑ABS,并能分解帶發(fā)色基團(tuán)的化合物而去除其色度。中和法廣泛應(yīng)用于處理酸性和堿性廢水。
與生物處理法相比,化學(xué)處理法能迅速、有效地去除種類更多的污染物,特別是生物處理法不能奏效的一些污染物?;瘜W(xué)處理設(shè)備容易操作,也容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和控制;一些有毒有害的污染物能作為有用的資源回收利用?;瘜W(xué)處理系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)一些工業(yè)用水的閉路循環(huán),在水和其他資源日漸短缺的現(xiàn)狀下,廢水化學(xué)處理將獲得更大的發(fā)展。
1、廢水化學(xué)沉淀處理法
廢水化學(xué)沉淀處理法是通過向廢水中投加可溶性化學(xué)藥劑,使之與其中呈離子狀態(tài)的無機(jī)污染物起化學(xué)反應(yīng),生成不溶于或難溶于水的化合物沉淀析出,從而使廢水凈化的方法。投入廢水中的化學(xué)藥劑稱為沉淀劑,常用的有石灰、硫化物和鋇鹽等。
化學(xué)沉淀法的原理是通過化學(xué)反應(yīng)使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔铮ㄟ^過濾和分離使沉淀物從水溶液中去除,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法。由于受沉淀劑和環(huán)境條件的影響,沉淀法往往出水濃度達(dá)不到要求,需作進(jìn)一步處理,產(chǎn)生的沉淀物必須很好地處理與處置,否則會(huì)造成二次污染。
根據(jù)沉淀劑的不同,可分為:
A、氫氧化物沉淀法,即中和沉淀法,是從廢水中除去重金屬有效而經(jīng)濟(jì)的方法;
B、硫化物沉淀法,能更有效地處理含金屬?gòu)U水,特別是經(jīng)氫氧化物沉淀法處理仍不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的含汞、含鎘廢水;
C、鋇鹽沉淀法,常用于電鍍含鉻廢水的處理。化學(xué)沉淀法是一種傳統(tǒng)的水處理方法,廣泛用于水質(zhì)處理中的軟化過程,也常用于工業(yè)廢水處理,以去除重金屬和氰化物。
2、廢水混凝處理法
廢水混凝處理法是通過向廢水中投加混凝劑,使其中的膠粒物質(zhì)發(fā)生凝聚和絮凝而分離出來,以凈化廢水的方法?;炷的圩饔门c絮凝作用的合稱。前者系因投加電解質(zhì),使膠粒電動(dòng)電勢(shì)降低或消除,以致膠體顆粒失去穩(wěn)定性,脫穩(wěn)膠粒相互聚結(jié)而產(chǎn)生;后者系由高分子物質(zhì)吸附搭橋,使膠體顆粒相互聚結(jié)而產(chǎn)生。
混凝劑在污水處理中的應(yīng)用:顆粒中較大的粗粒懸浮物可以利用自然沉淀去除,但是更微小的懸浮物,甚至是某些有害的化學(xué)離子,特別是膠體粒子沉降得很慢,甚至能在水中長(zhǎng)期保持分散的懸浮狀態(tài)而不能自然下沉,難以用自然沉淀的方法從水中分離除去?;炷齽┑脑硎瞧茐倪@些細(xì)小顆粒的穩(wěn)定性,使其互相接觸而凝聚在一起,形成絮狀物,并下沉分離。
利用混凝劑治理污水綜合了混合、反應(yīng)、凝聚、絮凝等九個(gè)過程。由于混凝劑投入水中,大多可以提供大量的正離子。正離子能把膠體顆粒表面所帶的負(fù)電中和掉,使其顆粒間排斥力減小,從而容易靠近并凝聚成絮狀細(xì)粒,實(shí)現(xiàn)了使水中細(xì)小膠體顆粒脫穩(wěn)并凝聚成微小細(xì)粒的過程。微小的細(xì)粒通過吸附、卷帶和架橋形成更大的絮體沉淀下來,達(dá)到了可從水中分離出來的目的。
混凝劑可歸納為兩類;
A、無機(jī)鹽類,有鋁鹽(硫酸鋁、硫酸鋁鉀、鋁酸鉀等)、鐵鹽(三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵等)和碳酸鎂等;
B、高分子物質(zhì),有聚合氯化鋁,聚丙烯酰胺等。處理時(shí),向廢水中加入混凝劑,消除或降低水中膠體顆粒間的相互排斥力,使水中膠體顆粒易于相互碰撞和附聚搭接而形成較大顆粒或絮凝體,進(jìn)而從水中分離出來。影響混凝效果的因素有:水溫、pH值、濁度、硬度及混凝劑的投放量等。
3、廢水氧化處理法
廢水氧化處理法是指利用強(qiáng)氧化劑氧化分解污染物以凈化廢水的一種化學(xué)處理方法。強(qiáng)氧化劑能把廢水中的有機(jī)物逐步降解,最后成為簡(jiǎn)單的無機(jī)物,也能把溶解于水中的污染物,氧化為不溶于水、又易于從水中分離的物質(zhì)。氧化處理法幾乎可以處理各種工業(yè)廢水,特別適用于處理廢水中難以生物降解的有機(jī)物,如絕大部分農(nóng)藥和殺蟲劑、酚、氰化物,以及引起色度、臭味的某些物質(zhì),如丹寧、木質(zhì)素等。
常用氧化劑:
A、氯類,有氣態(tài)氯、液態(tài)氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣、二氧化氯等
B、氧類,有空氣中的氧、臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀等。氧化劑的選擇應(yīng)考慮:對(duì)廢水中特定的污染物有良好的氧化作用,反應(yīng)后的生成物應(yīng)是無害的或易于從廢水中分離,價(jià)格便宜,來源方便,常溫下反應(yīng)速度較快,反應(yīng)時(shí)不需要大幅度調(diào)節(jié)pH值等。氧化處理法幾乎可處理一切工業(yè)廢水,特別適用于處理廢水中難以被生物降解的有機(jī)物,如絕大部分農(nóng)藥和殺蟲劑,酚、氰化物,以及引起色度、臭味的物質(zhì)等。
4、廢水中和處理法
A、酸、堿廢水(或廢渣)中和法:(1)酸堿廢水的相互中和可根據(jù)當(dāng)量定律定量計(jì)算: NaVa=NbVb,其中:Na、Nb分別為酸堿的當(dāng)量濃度;Va、Vb分別為酸堿溶液的體積。中和過程中,酸堿雙方的當(dāng)量數(shù)恰好相等時(shí)稱為中和反應(yīng)的等當(dāng)點(diǎn)。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的中和達(dá)到等當(dāng)點(diǎn)時(shí),由于所生成的強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽不發(fā)生水解,因此等當(dāng)點(diǎn)即中性點(diǎn),溶液的pH值等于7.0。但中和的一方若為弱酸或弱堿,由于中和過程中所生成的鹽,在水中進(jìn)行水解,因此,盡管達(dá)到等當(dāng)點(diǎn),但溶液并非中性,而根據(jù)生成鹽水的水解可能呈現(xiàn)酸性或堿性,pH值的大小由所生成鹽的水解度決定。
B、投藥中和法:投藥中和法是應(yīng)用廣泛的一種中和方法。最常用的堿性藥劑是石灰,有時(shí)也選用苛性鈉,碳酸鈉、石灰石或白云石不等。選擇堿性藥劑時(shí),不僅要考慮它本身的溶解性,反應(yīng)速度、成本、二次污染、使用方便等因素,而且還要考慮中和產(chǎn)物的性狀、數(shù)量及處理費(fèi)用等因素。
C、過濾中和法:一般適用于處理含酸濃度較低(硫酸<20g l,鹽酸、硝酸<20g="" l的少量酸性廢水,對(duì)含有大量懸浮物、油、重金屬鹽類和其他有毒物質(zhì)的酸性廢水不適用。濾料可用石灰石或白云石,石灰石濾料反應(yīng)速度比白云石快,但進(jìn)水中硫酸充許濃度則較白云石濾料低。中和鹽酸、硝酸廢水,兩者均可采用。中和含硫酸廢水,采用白云石為宜。