酸性廢水的處理主要有酸性廢水與堿性廢水相互中和、藥劑中和及過濾中和兩種方法。
(1)藥劑中和法
藥劑中和法能處理任何濃度、性質的酸性廢水,對水質和水量波動適應性強,中和藥劑利用率高。
酸性廢水一般來源于化工、冶金、纖維、煉油、金屬酸洗、電鍍等工業的生產過程。中和處理劑常用石灰、苛性鈉、碳酸鈉、石灰石、電石渣等。藥劑的選用,不僅要考慮它本身的溶解性、反應速率、成本、二次污染、使用方便等因素,還要考慮中和產物的形狀、數量及處理費用等因素。蘇打、苛性鈉具有成分均勻、雜質少,易于投加、存貯和運輸,在水中溶解度高,反應速率快等優點,但價格昂貴,工程中一般不大量采用。石灰來源廣泛,價格便宜,在工程中使用較多,但也存在較多問題,如雜質多,沉渣量大且不易脫水。當投加石灰進行中和處理時,Ca(OH)z還有凝聚作用,因此對雜質多、濃度高的酸性廢水尤其適宜。
投藥中和法的工藝流程主要包括:廢水的預處理;中和藥劑的制備與投加、混合與反應;中和產物的分離;泥渣的處理與利用。廢水的預處理包括懸浮雜質的澄清,水質及水量的均和。前者可以減少投藥量,后者可以創造穩定的處理條件。
投加石灰有干法和濕法兩種方式。干投時,為了保證均勻投加,可用具有電磁振蕩裝置的石灰投配器將石灰粉直接投人廢水中。干投法設備簡單,藥劑的制備與投配容易,但反應緩慢,中和藥劑耗用量大(約為理論用量的14~15倍)。目前多采用濕投法,即將生石灰在消解槽內消解為濃度40%~50%的乳液,排入石灰乳儲槽,并配成濃度為5%~10%的工作液,然后投加。
投藥中和法可采用間歇處理方式,也可采用連續處理方式。通常水量少時(如每小時幾立方米到十幾立方米)采用間歇處理。水量大時,采用連續式處理。此時,欲獲得穩定可靠的中和效果,應采用多級式pH自動控制系統。中和過程中形成的各種泥渣(石膏、鐵礬等)應及時分離,以防止堵塞管道。分離設備可采用沉淀池或浮上池。分離出來的沉淀尚需進一步濃縮、脫水。
(2) 過濾中和法
過濾中和法是指選用粗粒狀堿性濾料形成的濾床處理酸性廢水,當酸性廢水流經濾床的堿性濾料時,酸性廢水即被中和。這種方法僅用于酸性廢水的中和處理,適用于含酸濃大于2~3mg/L,并易生成易溶鹽的各種酸性廢水的中和處理,當廢水中含有大量的物、油脂、重金屬鹽和其他毒物時,不宜采用過濾中和法。
堿性濾料主要有石灰石、大理石、白云石等。前兩者主要成分是CaCO3,后一種的主要成分是CaCO·MgCO。濾料的選擇與中和產物的溶解度有密切的關系。濾料的中和反應發生在顆粒表面,如果中和產物的溶解度較小,就會在濾料顆粒表面形成不溶性的硬殼,阻止中和反應的繼續進行。各種酸在中和后形成的鹽具有不同的溶解度,其順序 Ca(NO)z>CaClz>MgSOCaSO>CaCO>MgCO3。因此,中和處理硝酸、鹽酸濾料選用石灰石、大理石或白云石都行;中和處理碳酸時,含鈣或鎂的中和劑都不行,不宜采用過濾中和法;中和硫酸時,最好選用含鎂的中和濾料(白云石)。但是,白云石的來源酸性少,成本高,反應速率慢,所以很多地方采用石灰石或大理石,但必須控制硫酸濃度,使中和產物(CaS)量據酸鈣的溶解度可以算出,以石灰石為料時,硫酸允許濃度為1~1.2g/L。如硫酸濃度過高,可用中和后的出水回流,稀釋原水或改用白云石濾料。
采用碳酸鹽做中和濾料,均有CO氣,附著在濾料表面,形成氣體薄膜,阻礙反應的進行。酸的濃度越大,氣體越多,阻礙作用也越嚴重。采用升流過濾方式和較大的過濾速率,有利于消除氣體的阻礙作用。另外,過濾中和產物CO溶于水使出水pH值約為5,經曝氣吹脫CO2,則pH值可上升到6左右。脫氣方式可用穿孔管曝氣吹脫、多級跌落自然脫氣、板條填料淋水脫氣等。此外,廢水中的鐵鹽、泥沙及惰性物質的含量也不能過高,否則會導致濾池堵塞,因此這些物質濃度高時應有必要的預處理。