第七章化学处理法
7.1中和
中和法是利用碱性药剂或酸性药剂将废水从酸性或碱性调整到中性附近的一类处理方法。在工业废水处理中，中和处理既可以作为主要的处理单元，也可以作为预处理。
7.1.1基础理论
7.1.1.1中和原理
中和处理发生的主要反应是酸与碱生成盐和水的中和反应。由于酸性废水中常溶解有重金属盐，在用碱进行中和处理时，还可生成难溶的金属氢氧化物。
中和药剂的理论投量，可按等当量反应的原则进行计算。对于成份单一的酸或碱的中和过程，可按照酸碱平衡关系的计算结果，绘制溶液pH值随中和药剂投加量而变化的中和曲线，则可方便地确定投药量。图7.1为投加苛性钠中和不同强度的几种酸的中和曲线。实际废水的成分比较复杂，干扰酸碱平衡的因素较多。例如酸性废水中往往含有重金属离子，在用碱进行中和时，由于生成难溶的金属氢氧化物而消耗部分碱性药剂，使中和曲线向右发生位移（图7.2）。这时，可通过实验绘制中和曲线，以确定中和药剂投药量。
（a）0.1N强碱和0.1N不同强度酸的中和曲线（图中虚线表示单一组分强酸的中和曲线）
（b）不同浓度强碱和强酸的中和曲线
图7.1酸和强碱的中和曲线图7.2有重金属离子共存时的中和曲线
7.1.1.2中和剂
酸性废水中和处理采用的中和剂有石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠等。碱性废水中和处理则通常采用盐酸和硫酸。
苏打（Na2CO3）和苛性钠（NaOH）具有组成均匀、易于贮存和投加、反应迅速、易溶于水而且溶解度较高的优点，但是由于价格较贵，通常很少采用。
石灰来源广泛，价格便宜，所以采用较广。但是它具有以下缺点：
石灰粉末极易飘扬，劳动卫生条件差；
装卸、搬运劳动量较大；
成分不纯，含杂质较多；
沉渣量较多，不易脱水；
制配石灰溶液和投加需要较多的机械设备等。
石灰石、白云石（MgCO2·CaCO3）系石料，在产地使用是便宜的。除了劳动卫生条件比石灰较好外，其它情况和石灰相同。
7.1.2中和处理工艺
酸性废水的中和方法可分为酸性废水与碱性废水互相中和、药剂中和以及过滤中和3种方法。碱性废水的中和方法可分为碱性废水与酸性废水互相中和、药剂中和等。这里介绍常用的过滤中和法。
过滤中和法较石灰药剂法具有操作方便，运行费用低及劳动条件好等优点。但不适于中和浓度高的酸性废水。对硫酸废水，因中和过程中生成的硫酸钙在水中溶解度很小，易在滤料表面形成覆盖层，阻碍滤料和酸的接触反应。因此极限浓度应根据试验决定，如无试验资料时，用石灰石时为2g/L，白云石为5g/L。对硝酸及盐酸废水，因浓度过高，滤料消耗快，给处理造成一定的困难，因此极限浓度可采用20g/L。另外，废水中铁盐、泥砂及惰性物质的含量亦不能过高，否则会使滤池堵塞。中和酸性废水常用的滤料用石灰石、白云石及白垩等。
采用石灰石作滤料时，其中和反应方程式如下：
2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2
2HNO3+CaCO3=Ca(NO3)2+H2O+CO2
H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+CO2
为避免在滤料表面形成硫酸钙覆盖层，当硫酸的浓度在2~5g/L范围内，可用白云石作滤料，因中和时产生的硫酸镁易溶于水。反应速度较石灰石慢，反应式为：
2H2SO4+CaCO3·MgCO3=CaSO4+MgSO4+2H2O+2CO2
7.2化学沉淀
7.2.1基础理论
化学沉淀的基本过程是难溶电解质的沉淀析出。从普通化学可以知道，水中的难溶盐服从溶度积原则，即在一定温度下，在含有难溶盐MmNn（固体）的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，称为溶度积常数，记为Ksp：
MmNnmMn++nNm-
(7-1)
式中：Mn+表示金属阳离子；
Nm+表示阴离子；
[Mn+]表示金属阳离子摩尔浓度；
[Nm+]表示阴离子摩尔浓度；
上式对各种难溶盐都应成立。当时，溶液过饱和，超过饱和的那部分将析出沉淀，直到符合式6-1时为止。如果，溶液不饱和，难溶盐在水中处于溶解状态，当水中阴、阳离子浓度增加到满足式7-1时，难溶盐开始从水中析出。
这是简化了的理想情况，实际上由于许多因素的影响，情况要复杂的多，其溶解度大小与溶质本性、温度、盐效应、沉淀颗粒的大小及晶型等有关，但它仍然有实际的指导意义。在废水处理中，根据沉淀-溶解平衡移动的一般原理，可利用过量投药、防止络合、沉淀转化、分步沉淀等，提高处理效率，回收有用物质。
一般而言，废水中的重金属离子（如汞、镉、铅、锌、镍、铬、铁、铜等）、