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利用污染物質(zhì)的化學(xué)特性(如酸堿性、電離性、氧化還原性）來分離回收廢水中的污染物，或改變污染物的性質(zhì)，使其從有害變?yōu)闊o害。屬于化學(xué)處理方法的有：
（1）中和法：是降低廢水的酸性或堿性的處理方法，即調(diào)整廢水的PH,使之接近中性，為進(jìn)一步處理打下基礎(chǔ)。常用的中和方法有以下幾種：
①以廢治廢。利用酸性廢水和堿性廢水互相中和或利用酸(堿)性物質(zhì)中和堿(酸)性廢水。例如，用煙道氣在噴淋塔中中和堿性廢水。
②投藥中和。向酸性廢水投加石灰、電石渣 、石灰石、苛性鈉和碳酸鈉。向堿性廢水投加工業(yè)用酸（硫酸和鹽酸）。
（2）混凝法：化學(xué)混凝法是向廢水中投放化學(xué)混凝劑，使廢水中的某些污染物由溶解狀態(tài)或膠體狀態(tài)變成凝膠狀態(tài)，集結(jié)為絮體。絮休吸附、捕集懸浮物并使之進(jìn)一步集結(jié)，沉淀下來。常用的混凝劑有：明礬Al(SO4)3·18H2O;綠礬FeSO4·7H2O；硫酸鐵Fe(SO4)3;氯化鐵FeCl3;氯化亞鐵FeC12等。明礬對(duì)混凝含碳的廢水更為有效,硫酸鐵則在廢水中蛋白質(zhì)含量高時(shí)效果較好。近年來高分子混凝劑使用較多，其優(yōu)點(diǎn)之一是用量小，簡化了貯存問題，生成的污泥量減少，但價(jià)格較貴。
（3）氧化還原法：水中有些無機(jī)和有機(jī)的溶解性物質(zhì)，可以通過化學(xué)反應(yīng)將其氧化或還原，轉(zhuǎn)化成無害的物質(zhì)，或轉(zhuǎn)化成氣體或 固體而容易地從水中分離，從而達(dá)到處理的要求。
根據(jù)氧化方法或氧化劑的不同，化學(xué)氧化處理有以下幾種常用的方法：
①空氣氧化。利用空氣中的氧來氧化廢水中待氧化物質(zhì)。其方法是將空氣通入廢水，必要時(shí)加高溫、高壓或催化劑，以增強(qiáng)氧化效果。如用天然錳砂濾池過濾經(jīng)曝氣后的含鐵地下水，空氣中的氧將Fe2+氧化為Fe3+,天然錳砂能對(duì)水中Fe2+的氧化反應(yīng)起催化作用，最終Fe3+與水中的堿作用形成Fe(OH)3而被除去。
②氯氧化。氯在給水處理和廢水處理中，常被廣泛地用作消毒劑，用以殺滅水中的細(xì)菌和有害微生物。但氯又可作為氧化劑，用于廢水處理。常用的藥劑有液氯、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯等。如，電鍍含氰廢水的處理。電鍍含氰廢水中的氰化合物通常是氰化物，致毒物質(zhì)是氰根。一定條件下向廢水中加氯，使氰根氧化為二氧化碳和氮，從而失去毒性。
③臭氧氧化。臭氧（O3）是一種強(qiáng)氧化劑與殺菌劑。可用于處理含氰、酚、油、洗滌劑廢水，也可脫除自來水中的鐵和錳，去除COD和BOD，還可與其他方法聯(lián)用，如與超聲波法配合可脫除廢液中的氮和磷。因而它是一種較為理想的三級(jí)處理手段，可達(dá)到去臭、去色、去味的目的。與加氯氧化相比，臭氧的氧化能力是氯的二倍，因而氧化更完全，反應(yīng)更迅速、殺菌、消毒作用更強(qiáng)；臭氧反應(yīng)后的殘留物是氧氣，能使處理后的廢液溶解氧達(dá)到40mg/L。臭氧氧化生成物的毒性一般也比氯氧化生成物的小。但臭氧具有強(qiáng)腐蝕性，因此設(shè)備及管路應(yīng)采用耐腐蝕的材料或進(jìn)行防腐處理。
④光氧化。利用光和氧化劑產(chǎn)生很強(qiáng)的氧化作用來氧化分解廢水中有機(jī)物和無機(jī)物。常用的氧化劑為氯氣；常用的光源為紫外光。在加氯的污水中照射紫外線，可使氯的氧化能力加強(qiáng)10倍以上。其原理是氯與水作用生成的次氯酸分子吸收紫外光后，產(chǎn)生初生態(tài)氧，初生態(tài)氧在光的照射下，把有機(jī)物氧化成CO2和H2O。
還原法常用于廢水中鉻、汞的去除。如，電還原沉淀法去除電鍍液中的鉻。在通電過程中，廢水中的Cr6+被還原為Cr3+，再轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3而被去除。又如，用銅或鋅處理含汞廢水時(shí),從廢水中析出的汞在金屬表面上形成汞齊或汞滴，用干餾法可以回收到純凈的汞，并使金屬恢復(fù)潔凈的表面，再次用于置換。
④化學(xué)沉淀法：向廢水中投加某些化學(xué)藥劑，使其與廢水中的污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成難溶的沉淀物，從而達(dá)到去除污染物的目的。廢水中含有危害性很大的一些重金屬（如Hg、Zn、Cd、Cr、Pb、Cu等）和某些非金屬（如As、F等）都可用化學(xué)沉淀法去除。例如，粘膠纖維廠含鋅廢水的處理，可加入NaOH，控制PH為9.5，使Zn形成Zn(OH)2沉淀而去除. 廢水中溶解的無機(jī)汞化合物可以用硫化物沉淀法處理。由于硫化汞的溶度積很小，此法的除汞率很高。對(duì)于有機(jī)汞，則必須先用氧化劑（加氯）將其氧化成無機(jī)汞。鉛蓄電池廢水中含有較高濃度的鉛，可投加碳酸鈉作為沉淀劑去除鉛。
