工業企業から排出される低濃度の含酸・含アルカリ廃水は、回収利用価値がない場合、多くは中和法で処理されます。中和法はまた、廃水の前処理としても使用され、廃水の pH 値を調整する役割を持ちます。
中和法とは pH 値調整、すなわち酸碱度(さんかんど)調整とも呼ばれます。pH 値は水素イオン(H⁺)濃度指数の略称です。廃水が酸またはアルカリを含む場合、pH 値の低下または上昇として表れます。廃水が中性の場合、pH 値は 7 に等しく;pH 値が 7 未満の場合、廃水は酸性を呈し、pH 値が小さいほど酸性が強く;pH 値が 7 を超える場合、廃水はアルカリ性を呈し、pH 値が大きいほどアルカリ性が強くなります。pH 値の適用範囲は 0~14 です。
含酸または含アルカリ廃水について、濃度が 4%(含酸濃度;含アルカリ濃度は 2%)以下の場合、経済的かつ効果的な回収・利用ができない場合は、中和処理を行い、廃水の pH 値を中性状態に調整した後に排出する必要があります。一方、含酸・含アルカリ濃度の高い廃水については、必ず回収及び総合利用の方法を検討しなければなりません。
酸性廃水の中和には、以下の方法を採用できます。
① 酸性廃水を石灰石ろ過層に通過させる;
② 石灰乳と混合する;
③ 酸性廃水に苛性ソーダ(NaOH)または炭酸ソーダ(Na₂CO₃)溶液を投入する;
④ アルカリ性廃水と混合する;
⑤ 酸性廃水に電石滓、炭酸カルシウム、アルカリ滓などのアルカリ性廃棄物を投入する。
酸の種類に関する注意事項
中和法で汚水を処理する際、特に注意すべき 2 点があります。①中和時間は一般的に長くする必要があります。例えば、弱酸を含む廃水の場合、炭酸塩による中和を選択すると大量の沈殿物が生成しやすいため、処理効果に影響を及ぼすだけでなく、沈殿物の処理問題も発生します。したがって、生成する塩は一定の溶解度を持つ必要があります。例えば、硝酸や塩酸を含む廃水は、中和後に生成する塩が一般的に水に溶けやすく、沈殿を生じません。また、硫酸を含む廃水の場合、石灰石で中和すると大量の硫酸カルシウム沈殿が生成しますが、これは硫酸カルシウムの水への溶解度が比較的小さいためです。
アルカリ性廃水の中和には、一般的に以下の方法を採用できます。
① アルカリ性廃水に煙道ガスを吹き込む;
② アルカリ性廃水に圧縮した二酸化炭素ガスを注入する;
③ アルカリ性廃水に酸または酸性廃水などを投入する;
④ アルカリ性廃水中で一酸化炭素を生成させる。
アルカリ性廃水の中和には、まず酸性廃水を用いた中和処理を検討することができます。周辺に酸性廃水がない場合は、酸を投入して中和する方法を採用できます。工業用硫酸は、アルカリ性廃水の中和に多く使用される酸です。各種アルカリ性廃水の中和に煙道ガスを利用する場合、主に煙道ガス中の CO₂と SO₂という 2 種類の酸性ガスを利用してアルカリ性廃水を中和します。これは「廃棄物で廃棄物を処理する」という、総合利用を推進する優れた方法です。廃水の pH 値を低下させるだけでなく、煙道ガス中のほこりを除去し、煙道ガス中の CO₂及び SO₂ガスを煙から分離除去して、煙道ガスによる大気汚染を防止することができます。煙道ガス中和法はアルカリ性廃水の pH 値を低下させる効果が明らかで、pH 値は一般的に 10~12 から 5~7 程度まで低下させることができます。ただし、問題点として、廃水が中和後に、廃水中の硫化物、色度、COD(化学的酸素要求量)がいずれも増加する傾向があります。