向废水中投加某些化学药剂，使之与废水中的某些溶解物质发生化学反应，生成难溶的沉淀物的方法称为化学沉淀法。
化学沉淀法的工艺流程和设备与化学混凝法相类似，包括化学药剂（沉淀剂）的配制和投加设备；混合反应装置和使沉淀物与水分离的设备（沉淀池或气浮池等）。
根据使用的沉淀剂的不同，化学沉淀法可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法和钡盐沉淀法等，沉淀剂的用量一般不超过理论用量的20%~50%。
一.氢氧化物沉淀法
1.主要设计参数
除碱金属和部分碱土金属外，大部分金属离子都可以与碱反应生成氢氧化物沉淀而得以去除，该法的去除效果与溶液的pH值相关，所以控制反应的pH值范围是该法的关键。
2.常用沉淀剂
氢氧化物沉淀法常用的沉淀剂为石灰、碳酸钠、苛性钠、石灰石、白云石等。因石灰沉淀法具有经济、简便、药剂来源广泛等优点，因此在处理重金属废水中应用最广。但此法在实践中还存在不少的问题，主要是劳动卫生条件较差，石灰品级不稳定，管道设备易结垢堵塞（CaSO4、CaF2等）与腐蚀，沉渣体积庞大，胶水困难。其中沉渣问题最为突出，因为氢氧化物沉渣多为胶体状态，含水率高达95%~98%，给脱水造成了极大的困难。
二.硫化物沉淀法
1.主要设计参数
金属硫化物的溶解度一般比其氢氧化物的溶解度小得多，因此，采用硫化物沉淀法可以比较完全地去除水中的重金属离子。
硫化物沉淀法处理废水，具有去除效率高，适用pH值范围大，便于泥渣中有用物质的回收的特点，但其处理费用较高，生成的硫化物沉淀较困难，常需投加凝聚剂以加强去除效果，因此，硫化物沉淀法经常作为氢氧化物沉淀法的补充法。
2.常用沉淀剂
硫化物沉淀法常用的沉淀剂有H2S、Na2S、K2S、(NH4)2S、NaHS等，其中前3种沉淀剂使用较多。H2S是一种无色、有恶臭且有毒的气体，因此，在使用时必须注意安全，空气中的允许浓度不得超过0.01mg/L。
3.目前含Hg2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、AsO2-等的废水都可以采用硫化物沉淀法加以去除，其中应用最多的是Hg2+的去除。
三.碳酸盐沉淀法
碳酸盐沉淀法有3种不同的应用方式，适用于不同的处理对象。（1）投加难溶碳酸盐（如CaCO3），利用沉淀转化原理，使水中金属离子（Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+等）生成溶解度更小的碳酸盐而沉淀析出。（2）投加可溶性碳酸盐（如Na2CO3），使水中金属离子生成难溶碳酸盐而沉淀析出。（3）投加石灰，与水中碳酸盐硬度难生成难溶的碳酸钙和投氧化镁而沉淀析出。这种方式可以去除水中的碳酸盐硬度。
四.卤化物沉淀法
1.氯化银沉淀法
含银废水主要来源于镀银和照相两个工艺，加氯化物可以沉淀去除废水中的银，并能回收利用。氰化银镀槽中的含银量高达13~45g/L，一般先用电解法回收银，将银的浓度降低至100~150mg/L，然后再用氯化物沉淀法将银的浓度进一步降至更低。如果在碱性条件下与其他金属氢氧化物共沉，银浓度可至0.1mg/L。当水中氯离子浓度为0.5mg/L时，理论计算的银离子最大浓度为1.35mg/L。氯离子的浓度越高，银离子的浓度越低，但氯离子过量太多时，会生成AgCl2-，使沉淀又重新溶解。
废水中含有多种金属离子时，可调节pH至碱性，同时加氯化物，则其他金属离子形成氢氧化物沉淀，银离子形成氯化银沉淀，共沉析出。用酸洗沉渣，将氢氧化物沉淀溶出，仅剩下氯化银，实现银的分离和回收。
2.当废水中含有比较单纯的氟离子时，投加石灰调pH值至10~12，生成的CaF2沉淀可使水中氟离子的浓度至10~20mg/L。若水中还含有其他金属离子，由于吸附共沉淀作用，可使氟离子浓度降低至8mg/L以下，如果加石灰的同时加入磷酸盐（如过磷酸钙、磷酸氢二钠等），则与氟离子形成难深的磷石沉淀。当石灰投加量为理论投加量的1.3倍，过磷酸钙的投加量为理论投加量的2~2.5倍时，可使氟离子浓度至2mg/L。
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