Сточные воды; содержащие минеральные кислоты или щелочи, перед сбросом их в канализацию, водоемы или перед использованием в технологических процессах подвергаются нейтрализации. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН 6,5…8,5. Для нейтрализации кислых вод используют щелочи, а щелочных – кислоты. Нейтрализацию можно производить различными путями: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами, а также продувкой газами. Выбор метода нейтрализации зависит от объема и концентрации сточных вод, от режима их поступления, наличия и стоимости реагентов. В процессе нейтрализации могут образовываться осадки, количество которых зависит от концентрации и состава сточных вод, а также от вида и расхода используемых реагентов.

Нейтрализация смешением может быть осуществлена, если на одном предприятии или на соседних предприятиях имеются кислые и щелочные воды, не загрязненные другими компонентами. Смешение кислых и щелочных вод производится в емкости с мешалкой или без мешалки. В последнем случае перемешивание ведут воздухом при его скорости в линии подачи 20…40 м/с.

При переменной концентрации сточных вод в схеме предусматривается установка усреднителя или осуществляется автоматическое регулирование подачи вод в камеру смешения. Расчет соотношения сточных вод, направляемых в камеру смещения, проводится по стехиометрическим уравнениям.

Для нейтрализации кислых вод могут быть использованы щелочи (NaOH, КОН), сода (Na₂CО₃), аммиачная вода (NH₄OH), карбонаты кальция и магния (СаСО, MgCO₃), доломит (CaCO₃∙MgCO₃), цемент. Однако наиболее дешевым реагентом является известковое молоко с содержанием активной извести Са(ОН)₂ 5…10 %. Соду и едкий натр следует использовать, если они являются отходами производства. Иногда для нейтрализации применяют различные отходы производства. Например, шлаки сталеплавильного, феррохромового и доменного производств используют для нейтрализации вод, содержащих серную кислоту.

Реагенты выбирают в зависимости от состава и концентрации кислой сточной воды. При этом учитывают, будет ли в процессе образовываться осадок или нет. Различают три вида кислотосодержащих сточных вод:

1) воды, содержащие слабые кислоты (Н₂СО₃, СН₃СООН);

2) воды, содержащие сильные кислоты (HCI, HNO₃). Для их нейтрализации может быть использован любой из названных реагентов. Соли этих кислот хорошо растворимы в воде;

3) воды, содержащие серную и сернистую кислоту. Кальциевые соли этих кислот плохо растворимы в воде и выпадают в осадок.

Известь для нейтрализации вводится в сточную воду в виде известкового молока («мокрое» дозирование) или в виде сухого порошка («сухое» дозирование). При нейтрализации сточных вод, содержащих серную кислоту, известковым молоком в осадок выделяется гипс CaSО₄ ∙2H₂O.

Для нейтрализации щелочных сточных вод используют различные кислоты или кислые газы.

При нейтрализации фильтрованием проводят фильтрование кислых вод через слой магнезита, доломита, известняка, твердых отходов (шлака, золы). Процесс ведут в фильтрах-нейтрализаторах, которые могут быть горизонтальными или вертикальными. Для вертикальных фильтров используют куски известняка или доломита размером 30…80 мм. При высоте слоя материала 0,85…1,2 м скорость должна быть не более 5 м/ч, а продолжительность контакта не менее 10 мин. У горизонтальных фильтров скорость течения сточных вод 1…3 м/с.

Для нейтрализации щелочных сточных вод в последнее время начинают использовать отходящие газы, содержащие СО₂, SO₂, NO₂, NaО₂ и др. Применение кислых газов позволяет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновременно производить высокоэффективную очистку самих этих газов от вредных компонентов.

Использование для нейтрализации щелочных сточных вод диоксида углерода имеет ряд преимуществ по сравнению с использованием серной или соляной кислотами. Применение СO₂ дымовых газов позволяет резко снизить стоимость процесса нейтрализации. Вследствие плохой растворимости СО₂ уменьшается опасность перекисления нейтрализованных растворов. Образующиеся карбонаты находят большее применение по сравнению с сульфатами или хлоридами. Кроме того, коррозионные и токсичные действия СО₃^2--ионов в воде меньше, чем ионов SO₄^2- и С1₃^-.

Процесс нейтрализации может быть осуществлен в реакторах с мешалкой (рис. 1.19), в распылительных, пленочных и тарельчатых колоннах.  Дымовые газы вентилятором подаются в кольцевое пространство вокруг вала мешалки и распределяются мешалкой в виде пузырьков и струй в сточной воде, поступающей внутрь реактора. Благодаря большой поверхности контакта между водой и газами происходит быстрая нейтрализация сточной воды. Присутствие в газах SO₂ способствует нейтрализации щелочных сточных вод.

Рис. 1.19. Схема нейтрализации дымовыми газами в реакторах с мешалкой