废水中和吹脱1.doc

废水中和及吹脱实验
一、实验目的
通常把含酸量在3%~5%以上的高浓度含酸废水称为废酸液，对于废酸液，应考虑回收利用的可能性，如用扩散渗透法回收钢铁酸性废液中的硫酸。当酸浓度不高（低于3%）时，回收利用意义不大，可采用中和法处理。目前常用的中和方法有酸碱废水中和、药剂中和及过滤中和三种。过滤中和法具有设备简单、造价便宜、不需投加药剂、耐冲击负荷等优点，故再生产中应用很多。由于过滤中和时，废水在滤池中的停留时间、滤率与废水中酸的种类、浓度等有关，常常需要通过实验来确定滤率、滤料消耗量等参数，以便为工艺设计和运行管理提供依据。
本实验的目的是：
1、了解滤率与酸性废水浓度、出水pH之间的关系。
2、掌握酸性废水过滤中和处理的原理与工艺。
3、了解鼓风曝气吹脱对去除水中游离CO2的效果。
二、实验原理
酸性废水流过碱性滤料时与滤料进行中和反应的方法称为过滤中和法。过滤中和法与投药中和法相比，具有操作方便、运行费用低、劳动条件好及产生沉渣少（是废水量的0.5%）等优点，但不适于中和高浓度酸性废水。
工厂排放的酸性废水可分为三类：1含有强酸（如HCl、HNO3），其钙盐易溶解于水；2含有强酸（如H2SO4），其钙盐难溶解于水；3含有弱酸（如CO2、CH3COOH）
碱性滤料主要有石灰石、白云石和大理石等。其中石灰石和大理石的主要成分时CaCO3，而白云石的主要成分时CaCO3•MgCO3。石灰石的来源较广，价格便宜，因而是最常用的碱性滤料。
中和的1类酸性废水，各种滤料均可采用，反应后生成易溶于水的盐类而不沉淀。但废水中酸的浓度不能过高，否则滤料消耗快，给处理造成一定的困难，其极限浓度为20g/L。中和第2类酸性废水时，如采用石灰石滤料，因反应后生成的钙盐难溶于水，会附着在滤料表面，阻碍滤料和酸的接触，减慢中和反应速率，因此极限浓度应根据实验确定，若无实验资料，可采用3g/L。如用白云石滤料，由于生成的MgSO4溶解度很大，产生的沉淀仅为石灰石的一半，因而肺水肿H2SO4浓度可采用5g/L，但白云石反应速率较石灰石慢，这影响了他的应用。中和第3类酸性废水时，弱酸与碳酸盐反应速率很慢，滤速应适当减小。
当采用石灰石为滤料时，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
当H2SO4浓度在2~5g/L范围内，用白云石做滤料时，反应式如下：
2H2SO4+CaCO3MgCO3 CaSO4 +MgSO4+2H2O+2CO2
过滤中和设备主要有重力式中和滤池、等速升流式膨胀中和滤池和变速升流式膨胀中和滤池三种。重力式普通中和滤池滤料粒径大（30~80mm），滤速慢（小于5m/h），故体积庞大，处理效果较差。等速升流式膨胀中和滤池滤料颗粒小（0.5~3mm），滤速快（50~70m/h），水流由下向上流动，使滤料相互碰撞摩擦，表面不断更新，故处理效果好，沉渣量也少。变速升流式膨胀中和滤池是一种倒 锥形变速中和塔，滤料粒径为0.5~6mm，下部的大滤料在大滤速条件下工作，上部小滤料在小滤速条件下工作，从而使滤料层不同粒径的颗粒都能均匀地膨胀，因而大颗粒不结垢或少结垢，小颗粒不至于流失。变速升流式膨胀池的中和效果优于前两种滤池，但建造费用也较高。本实验采用等速升流式膨胀中和柱。
当酸性废水浓度较高或滤率较大时，过滤中和后出流中含有大量的CO2，使出水pH偏低（pH为5左右），此时，可用吹脱法去除CO2，以提高pH。
三、实验装置与设备
1、实验装置
配套装置有配水箱1个、耐酸泵1台、转子流量计2个、气体流量计1个、风机1台、中和滤料若干、莲蓬式喷淋装置1套、实验固定支架1套、连接管道及阀门等1套。

2、实验仪器仪表（用户自备）
pH计：1台
量筒：1000mL，1只
秒表：1块
测定酸度和CO2的仪器装置：各1套
四、实验步骤
1、过滤中和
（1）将颗粒直径为0.5~3mm的石灰石装入中和柱，装料高度为0.8m左右。
（2）用工业硫酸或盐酸配制成一定浓度的酸性废水（各组配制的浓度应不同，范围在0.1%~0.3%之间），并取200mL水样测定pH和酸度。
（3）启动水泵，将酸性废水提升到高位水箱。
（4）调节流量，同时在出流管出口处用体积法测定流量，每组完成4个滤率的试验，建议滤率采用40、60、80、100m/h，观察中和过程出现的现象。
（5）稳定5min后，用250mL具塞玻璃取样瓶取出水样，测定每种滤率出水的pH和酸度，测定滤率为100m/h时出水的游离CO2。
2、吹脱实验
（1）取滤速为100m/h（pH为5左右）的出水1L，曝气2~5min。
（2）用250mL具塞玻璃取样瓶取吹脱CO2后水样，测定pH、酸度和游离CO2。
注意事项：
（1取中和和吹脱后出水水样时，应用瓶子取满水样，不留空隙，以免CO2释出，影响测定结果。
（2）学生人数较多时，可以安排部分学生做不同装料深度的同类实验，以观察石灰石滤床深度与滤率的关系。
五、实验结果整理
1、记录实验设备及操作基本参数：
实验日期 年 月 日
过滤中和柱：
直径d= cm 面积 A= cm2
滤料高度h= m 滤料体积V= cm3
酸性废水浓度C0 mmol/L pH=
2、过滤中和实验数据参考记录
表 过滤中和实验数据记录表
测定量
时间t/(s或min)

体积V/L

流量Q/(L•min-1)

滤率()/(m•h-1)

pH

酸度ci/(mmol•L-1)

中和效率()/%

膨胀高度

3、吹脱实验数据记录
表 吹脱实验数据记录
项目名称
酸度/(mmol•L-1)
pH
[CO2]/(mg•L-1)
中和后出水

吹脱后出水

吹脱效率/%

六、实验结果讨论
1、据实验说明过滤中和法的处理效果与哪些因素有关。
2、析实验结果及实验中出现的现象
3、定一个确定处理单位流量某浓度酸性废水所需要的滤料数量的实验方案。

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