一種酸性含鐵廢水的處理方法
2023-06-21 23:42:56
專利名稱：一種酸性含鐵廢水的處理方法
技術領域：
本發明涉及廢水處理技術領域，特別涉及一種緊固件生產加工中除鏽後漂洗工藝產生的酸性含鐵廢水的處理方法。
背景技術：
緊固件生產加工過程中需對原材料及待塗覆產品進行酸洗除鏽，除鏽後的漂洗工藝中產生大量酸性含鐵廢水(以下簡稱「酸性含鐵廢水」),大約每生產I噸緊固件產生2. 5 噸酸性含鐵廢水，其PH值為I. I I. 8，Fe2+的含量2 6g/L。
現有技術記載的酸性含鐵廢水的處理方法有一、傳統的酸性含鐵廢水處理方法是採用石灰乳、電石渣漿對其進行中和處理，中和後經沉澱過濾，濾水可以循環使用，沉澱出鐵的氫氧化物和鈣鹽泥渣作填埋處理。
二、CN101857325A的發明公開了一種酸性含鐵廢水處理的方法，它是將酸性含鐵廢水(硫酸法生產鈦白粉產生的酸性含鐵廢水，pH值為I. 33 I. 82，Fe2+的含量1840 2260g/L)與電石渣漿或石灰乳在中和池通過機械混合進行中和反應；中和後的含渣廢水進入沉澱池；沉澱池的上清廢水進入廢水氧化池，在廢水氧化池的PH調節區用少量酸性含鐵廢水進行PH調節，再進入曝氣區氧化；將含少量高鐵懸浮物的廢水進入澄清池，澄清後的清廢水直接排放；將在步驟二沉澱池和步驟四澄清池沉積的底泥，通過抽吸送至底泥氧化池，經過曝氣氧化處理後送到壓濾機過濾，濾水返回到廢水氧化池與沉澱池來的上清廢水一同處理，濾渣按傳統方法處置。
上述兩種方法最大的缺點是產生大量鐵的氫氧化物泥渣，再處理困難，填埋處理佔用土地，並造成二次固廢汙染和資源浪費。發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的上述問題，提供一種酸性含鐵廢水的處理方法，處理成本低，使鐵資源能夠得到再利用，處理後的水質達到國家排放標準，而且泥渣產生量大量減少，基本消除二次汙染。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種酸性含鐵廢水的處理方法，所述的處理方法步驟如下①用電石渣漿或石灰乳在調節池調節來自鋼鐵製品酸洗除鏽後漂洗工藝的酸性含鐵廢水的pH值至4. (T4. 5，過濾除去濾渣，清液輸送至密封的反應罐內；採用電石渣漿或石灰乳調節酸性含鐵廢水的PH值而不使用電石渣或石灰石，這樣反應方便，PH值易控制；反應罐要密封，這樣反應過程中產生的氮氧化物不會逸出汙染環境； 本發明的方法反應前溶液(酸性含鐵廢水)的PH值需控制在4. 0 4. 5之間，當pH值小於4.0時，廢水中存在的少量三價鐵離子不能除盡，反應過程中遇鹼再生成氫氧化鐵沉澱；當 pH>4. 5時，亞鐵鹽溶液中的Fe2+開始發生水解Fe2++2H20 —Fe(OH)2丨+2H+。新生成的氫氧化亞鐵很快就被氧化，首先轉化為灰綠色的氫氧化鐵的中間產物，然後轉化為紅色的氫氧化鐵沉澱，這些沉澱雜質會影響本發明的副產品鐵黃顏料的質量，降低經濟效益。
②向反應罐內加入亞硝酸鹽催化劑和添加劑，控制亞硝酸鹽催化劑在反應罐內的濃度在0. 0005mol/r0. 0015mol/L，添加劑的加入量為反應罐內清液中亞鐵鹽質量的0.3% 0. 5%，靜置0. 5^1小時後，以0. ro. 2m3/h的速度從反應罐底部向反應罐內持續通入氧氣，攪拌反應7 10小時後停止，反應過程中向反應罐內噴灑稀鹼性溶液，控制反應過程中反應液的PH值在3. (T4. 5，同時，反應過程中通過氣體循環裝置將反應罐頂部的氣體輸送至反應罐底部使得未反應完的氧氣和溢出反應液液面的氮氧化物循環進入反應液中反應;本發明酸性含鐵廢水處理添加亞硝酸鹽催化劑的量不超過0. 0015mol/L。催化反應如下(1)2HN02=N0+N02+H20(2)Fe2+ +NO = [Fe (NO) ] 2+(3)[Fe (NO) ] 2++02+H20= FeOOH I (顏料)+N02+2H+(4)3N02+H20=2HN03+N0(5)6Fe2++2N03_+8H +=3Fe3++2N0+4H20(6)2N0+02=2N02當Fe2+全部轉化反應完畢，一氧化氮被持續氧化並與水反應生成硝酸，理論上至少6次循環後，99. 9%的氮氧化物被水吸收，溶液中氮含量計算得20mg/L，符合國家排放標準。加入量超過0. 0015mol/L,必須加裝氮氧化物吸收塔，成本高，裝置複雜，吸收液需進一步處理。
加入亞硝酸鹽催化劑和添加劑後靜置0. 5 I小時，使亞硝酸充分分解，並生成 [Fe (NO) ] 2+，以免大量氧氣進入後NO被迅速氧化成NO2,降低反應速度。
本發明在反應罐內裝有鹼液補充噴射裝置和PH值自動控制裝置，這樣向反應罐中加稀鹼性溶液，控制反應過程中反應液的PH值維持在3. (T4. 5。由反應式(3)看出，溶液 PH值是影響反應速度的因素之一，而反應速度快慢，直接影響鐵黃顏料粒徑大小，鐵黃顏料的粒徑大小決定了顏料的著色力、飽和度及顏色等特性。控制反應過程中反應液的PH值在3.(T4. 5，優選3. 5^4. 0，這樣得到的鐵黃顏料質量較好，提高了經濟效益。通過氣體循環裝置，使未反應完的氧氣、逸出液面的氮氧化物循環進入溶液中反應，提高氧氣和氮氧化物利用率。
本發明的方法反應過程中不停攪拌，增加氣液接觸面和接觸時間，提高反應速度。
③靜置5(T70分鐘後，抽取反應罐的上層清液進入中和池，抽取反應罐下層的固液混合物，過濾得濾液和沉澱物，濾液與上層清液一同進入中和池中和，沉澱物經烘乾後得鐵黃顏料；反應結束後，反應罐內混和液分層處理，靜置後的上層清液直接進入中和池中和，減少能源消耗，下層固液混和物經過濾機過濾處理，濾液進入中和池中和。
④濾液與上層清液在中和池中和達到？11值61後再作為漂洗工藝用水循環使用或排放。
本發明針對的是鋼鐵製品酸洗除鏽後的漂洗工藝中產生的酸性含鐵廢水，PH值為1.I I. 8，需進行中和，提高pH值並除去鏽蝕物溶解產生的少量三價鐵，考慮成本因素，使用較便宜的電石渣漿或石灰乳調節。CN 102531228 A
作為優選，步驟②中所述的亞硝酸鹽催化劑為亞硝酸鈉或亞硝酸鉀。本發明優選的催化劑為亞硝酸鈉，亞硝酸鉀在成本上會高一些。
作為優選，步驟②中所述的添加劑為酒石酸和十二烷基苯磺酸鈉。酒石酸為分散劑，十~■燒基苯橫酸納為表面活性劑，添加劑的加入可提聞本發明副廣物鐵黃顏料的分散性，增加了副產物鐵黃顏料的品質，提高了經濟效益。
作為優選,步驟②中所述的稀鹼性溶液為氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液或碳酸氫鈉溶液。
作為優選，步驟②中所述的稀鹼性溶液的質量濃度低於20%。添加的鹼性溶液濃度不宜過高，應低於20%，以防止局部pH值過高生成綠鏽，造成想要獲得的鐵黃顏料發黑變暗，影響副產品的經濟效益。
作為優選，步驟③中所述的烘乾指沉澱物在100°C 110°C下烘至含水量低於2%。
作為優選，步驟①中所述的來自鋼鐵製品酸洗除鏽後漂洗工藝的酸性含鐵廢水的 PH值為I. n. 8，Fe2+的含量2 6g/L。本發明的方法針對緊固件生產加工中酸洗除鏽後漂洗工藝產生的酸性含鐵廢水的特性pH值為I. ri. 8，Fe2+的含量2 6g/L，進行了針對性的有效處理，不但淨化了酸性含鐵廢水，使得酸性含鐵廢水排放符合國家排放標準，同時，消除了處理酸性含鐵廢水過程中產生大量泥渣造成的二次汙染，獲得了具有較好經濟效益的副產品鐵黃顏料。此外，本發明的方法不僅適用於緊固件生產加工中除鏽後漂洗工藝產生的酸性含鐵廢水，而且也適用於其它鋼鐵製品酸性含鐵廢水的處理，酸性含鐵廢水的pH小於4. 5的範圍內，本發明的方法均能起到較好的處理效果，酸性含鐵廢水的pH越接近4. 5,處理成本越低。
作為優選，步驟②中從反應罐底部向反應罐內通入的氧氣通過氣體分散器分散至反應罐內的清液中。氣體分散器位於反應罐內的底部,氧氣通過氣體分散器加入清液中,其氣泡直徑小，氣液接觸面大，且氣體在溶液中分布均勻，使生成的顏料粒徑均一。
本發明的有益效果是本發明處理的效果是排放水pH值為6 8、鐵濃度低於2mg/L，總氮低於20mg/L，符合國家排放標準，且消除了傳統用電石渣漿或石灰乳直接中和法產生大量鐵的氫氧化物泥渣造成的二次汙染。副產品鐵黃顏料銷售後，除去酸性含鐵廢水處理成本還可獲利。本發明除適用於緊固件行業酸洗除鏽工藝產生的漂洗廢水處理外，也可用於其它鋼鐵製品酸性含鐵廢水處理。
圖I是本發明的工藝流程圖；圖2是本發明反應罐的一種結構示意圖。
圖中A廢水貯槽；B酸度調節槽；C過濾機；D反應罐；E催化劑和添加劑貯槽；F鹼貯槽；G氧氣罐；H過濾機；1乾燥器；J中和池；1酸性含鐵廢水；2石灰乳或電石渣漿；3催化劑和添加劑；4稀鹼性溶液；5氧氣；6固液混合物；7濾液；8鐵黃顏料；9清水；10罐體；11攪拌器; 12軟體貯罐；13氣泵；14閥門；15鹼性溶液噴射裝置；16 pH自動控制裝置；17氣體分散器。
具體實施方式
下面通過具體實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。
本發明方法的工藝流程參見附圖I。
本發明的反應罐的結構見附圖2，反應罐包括罐體10，反應罐上部有進料口， 下部有出料口，中上部還有一個出水口，反應罐內裝有攪拌器11，用於反應過程的攪拌，反應罐上裝有鹼性溶液噴射裝置15和pH自動控制裝置16，鹼性溶液噴射裝置 15用於噴灑稀鹼性溶液調節pH，pH自動控制裝置16可實時監測反應液的pH，然後控制鹼性溶液噴射裝置15的運行以調節至設定pH，反應罐上還裝有氣體循環裝置，氣體循環裝置包括軟體貯罐12、氣泵13和閥門14，軟體貯罐12、氣泵13和閥門14之間通過管路連接，軟體貯罐12臨時貯存反應罐內逸出的氣體，軟體貯罐內的壓力信號@控制氣泵13，氣泵13用於將軟體貯罐中的氣體抽出並從反應罐底部輸入反應罐內，反應罐內的底部裝有氣體分散器17，反應罐底部向反應罐內通入的氧氣通過氣體分散器17 分散至反應罐內的清液中。
實施例I :來自緊固件生產加工中酸洗除鏽後漂洗工藝產生的酸性含鐵廢水I (PH值為I. I I.8，Fe2+的含量2 6g/L)進入廢水貯槽A，再進入酸度調節槽B，在機械攪拌下緩慢加入石灰乳2，調節酸性含鐵廢水I的pH值為4. 5左右，經過濾機C過濾，清液進入密封的反應罐 D，極少量濾渣按傳統方法處理。向反應罐D中加入催化劑和添加劑3(催化劑和添加劑來自催化劑和添加劑貯槽E)，催化劑為亞硝酸鈉，添加劑為酒石酸和十二烷基苯磺酸鈉，控制亞硝酸鈉在反應罐內的濃度在0. 0005mol/L，添加劑的加入量為反應罐內清液中亞鐵鹽質量的0. 3%，靜置0. 5小時後，以0. ImVh的速度從反應罐底部向反應罐內持續通入氧氣(氧氣 5來自氧氣罐G)，氧氣通過氣體分散器分散至反應罐內的清液中，攪拌反應10小時後停止， 反應過程中向反應罐內噴灑質量濃度為10%的氫氧化鈉溶液(氫氧化鈉溶液即稀鹼性溶液 4來自鹼貯槽F)，控制反應過程中反應液的pH值維持在4. 5左右，同時，反應過程中通過氣體循環裝置將反應罐頂部的氣體輸送至反應罐底部使得未反應完的氧氣和溢出反應液液面的氮氧化物循環進入反應液中反應；靜置50分鐘後，抽取反應罐的上層清液進入中和池 J，抽取反應罐下層的固液混合物6，固液混合物6經過濾機H過濾得濾液7和沉澱物，濾液 7與上層清液一同進入中和池中和，沉澱物經乾燥器I在105°C下烘乾至含水量低於2%後得鐵黃顏料8銷售，濾液7與上層清液在中和池中和達到pH值8後的清水9直接排放。
實施例2 來自緊固件生產加工中酸洗除鏽後漂洗工藝產生的酸性含鐵廢水(PH值為I. I I. 8， Fe2+的含量2 6g/L)進入廢水貯槽A，再進入酸度調節槽B，在機械攪拌下緩慢加入電石渣漿，調節酸性含鐵廢水的pH值為4. 0左右，經過濾機C過濾，清液進入密封的反應罐D， 極少量濾渣按傳統方法處理。向反應罐D中加入催化劑和添加劑，催化劑為亞硝酸鈉，添加劑為酒石酸和十二烷基苯磺酸鈉，控制亞硝酸鈉在反應罐內的濃度在0. 0015mol/L，添加劑的加入量為反應罐內清液中亞鐵鹽質量的0. 5%，靜置I小時後，以0. 2m3/h的速度從反應罐底部向反應罐內持續通入氧氣,氧氣通過氣體分散器分散至反應罐內的清液中，攪拌反應7小時後停止,反應過程中向反應罐內噴灑質量濃度為12%的碳酸鈉溶液,控制反應過程中反應液的PH值維持在3. 0左右，同時，反應過程中通過氣體循環裝置將反應罐頂部的氣體輸送至反應罐底部使得未反應完的氧氣和溢出反應液液面的氮氧化物循環進入反應液中反應；靜置70分鐘後，抽取反應罐的上層清液進入中和池J，抽取反應罐下層的固液混合物，固液混合物經過濾機H過濾得濾液和沉澱物，濾液與上層清液一同進入中和池中和，沉澱物經乾燥器I在105°C下烘乾至含水量低於2%後得鐵黃顏料銷售，濾液與上層清液在中和池中和達到pH值8後的清水再作為漂洗工藝用水循環使用。
實施例3 來自緊固件生產加工中酸洗除鏽後漂洗工藝產生的酸性含鐵廢水(PH值為I. I I. 8， Fe2+的含量2 6g/L)進入廢水貯槽A，再進入酸度調節槽B，在機械攪拌下緩慢加入電石渣漿，調節酸性含鐵廢水的PH值為4. 2左右，經過濾機C過濾，清液進入密封的反應罐D，極少量濾渣按傳統方法處理。向反應罐D中加入催化劑和添加劑，催化劑為亞硝酸鉀，添加劑為酒石酸和十二烷基苯磺酸鈉，控制亞硝酸鈉在反應罐內的濃度在0. OOlmol/L，添加劑的加入量為反應罐內清液中亞鐵鹽質量的0. 4%，靜置0. 8小時後，以0. 15m3/h的速度從反應罐底部向反應罐內持續通入氧氣,氧氣通過氣體分散器分散至反應罐內的清液中，攪拌反應8小時後停止,反應過程中向反應罐內噴灑質量濃度為15%的碳酸氫鈉溶液,控制反應過程中反應液的PH值維持在3. 6左右，同時，反應過程中通過氣體循環裝置將反應罐頂部的氣體輸送至反應罐底部使得未反應完的氧氣和溢出反應液液面的氮氧化物循環進入反應液中反應；靜置60分鐘後，抽取反應罐的上層清液進入中和池J，抽取反應罐下層的固液混合物，固液混合物經過濾機H過濾得濾液和沉澱物，濾液與上層清液一同進入中和池中和， 沉澱物經乾燥器I在105°C下烘乾至含水量低於2%後得鐵黃顏料銷售，濾液與上層清液在中和池中和達到pH值7後的清水直接排放。
經本發明處理的酸性含鐵廢水，排放水pH值為6 8、鐵濃度低於2mg/L，總氮低於20mg/L，符合國家排放標準，且消除了傳統用電石渣漿或石灰乳直接中和法產生大量鐵的氫氧化物泥渣造成的二次汙染。副產品鐵黃顏料銷售後，除去酸性含鐵廢水處理成本還可獲利。本發明除適用於緊固件行業酸洗除鏽工藝產生的漂洗廢水處理外，也可用於其它鋼鐵製品酸性含鐵廢水處理。
以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，並非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
權利要求
1.一種酸性含鐵廢水的處理方法，其特徵在於所述的處理方法步驟如下①用電石渣漿或石灰乳在調節池調節來自鋼鐵製品酸洗除鏽後漂洗工藝的酸性含鐵廢水的pH值至4. (T4. 5，過濾除去濾渣，清液輸送至密封的反應罐內；②向反應罐內加入亞硝酸鹽催化劑和添加劑，控制亞硝酸鹽催化劑在反應罐內的濃度在0. 0005mol/L^0. 0015mol/L，添加劑的加入量為反應罐內清液中亞鐵鹽質量的0. 3% 0.5%，靜置0. 5^1小時後，以0. ro. 2m3/h的速度從反應罐底部向反應罐內持續通入氧氣， 攪拌反應疒10小時後停止，反應過程中向反應罐內噴灑稀鹼性溶液，控制反應過程中反應液的PH值在3. (T4. 5，同時，反應過程中通過氣體循環裝置將反應罐頂部的氣體輸送至反應罐底部使得未反應完的氧氣和溢出反應液液面的氮氧化物循環進入反應液中反應；③靜置5(T70分鐘後，抽取反應罐的上層清液進入中和池，抽取反應罐下層的固液混合物，過濾得濾液和沉澱物，濾液與上層清液一同進入中和池中和，沉澱物經烘乾後得鐵黃顏料；④濾液與上層清液在中和池中和達到PH值61後再作為漂洗工藝用水循環使用或排放。
2.根據權利要求I所述的一種酸性含鐵廢水的處理方法，其特徵在於步驟②中所述的亞硝酸鹽催化劑為亞硝酸鈉或亞硝酸鉀。
3.根據權利要求I或2所述的一種酸性含鐵廢水的處理方法，其特徵在於步驟②中所述的添加劑為酒石酸和十二烷基苯磺酸鈉。
4.根據權利要求I或2所述的一種酸性含鐵廢水的處理方法，其特徵在於步驟②中所述的稀鹼性溶液為氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液或碳酸氫鈉溶液。
5.根據權利要求4所述的一種酸性含鐵廢水的處理方法，其特徵在於步驟②中所述的稀鹼性溶液的質量濃度低於20%。
6.根據權利要求I或2所述的一種酸性含鐵廢水的處理方法，其特徵在於步驟③中所述的烘乾指沉澱物在100°c 110°c下烘至含水量低於2%。
7.根據權利要求I或2所述的一種酸性含鐵廢水的處理方法，其特徵在於步驟①中所述的來自鋼鐵製品酸洗除鏽後漂洗工藝的酸性含鐵廢水的PH值為I. n. 8，Fe2+的含量.2 6g/L。
8.根據權利要求I或2所述的一種酸性含鐵廢水的處理方法，其特徵在於步驟②中從反應罐底部向反應罐內通入的氧氣通過氣體分散器分散至反應罐內的清液中。
全文摘要
本發明提供了一種緊固件生產加工中除鏽後漂洗工藝產生的酸性含鐵廢水的處理方法。本發明的主要步驟為①調節酸性含鐵廢水的pH值至4.0~4.5；②向反應罐內加入亞硝酸鹽催化劑和添加劑，控制亞硝酸鹽催化劑在反應罐內的濃度在0.0005mol/L~0.0015mol/L，靜置後，向反應罐內持續通入氧氣，攪拌反應7~10小時後停止，控制反應過程中反應液的pH值在3.0~4.5，並保持反應罐內氣體循環；③靜置後，沉澱物經烘乾後得鐵黃顏料。本發明處理的效果是排放水pH值為6～8、鐵濃度低於2mg/L，總氮低於20mg/L，符合國家排放標準。副產品鐵黃顏料銷售後，除去酸性含鐵廢水處理成本還可獲利。
文檔編號C02F9/04GK102531228SQ201110348999
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者吳彩芬, 孫國峰, 張青春, 羅明愉, 謝靈揚, 陳琦峰 申請人:國家標準件產品質量監督檢驗中心