同時處理工業酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機廢水的方法
2023-08-13 05:53:26
專利名稱：同時處理工業酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機廢水的方法
技術領域：
本發明涉及環境汙染控制新技術的開發，尤其涉及一種同時處理工業酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機廢水的方法。
背景技術：
由於軋鋼構件暴露在空氣中容易被氧氣氧化，俗稱生鏽。進行軋鋼構件的表面加工處理時，需要對構件表面鏽化層進行清除。對軋鋼構件表面進行加工處理，可以增強其耐受能力，延長其使用壽命。軋鋼構件表面鏽化層的清除主要有物理方法、化學方法和電化學方法等。物理法主要憑藉機械力剝離鏽層，該方法缺點主要是鏽層去除不徹底，除鏽過程產生大量的粉塵，目前在鋼鐵除鏽領域應用地比較少；化學方法應用的最廣，主要是依靠酸與鏽層反應達到除鏽的目的，化學法除鏽具有速度快、除鏽徹底、保證後續鋼鐵表面處理的質量等優點，但是，化學方法處理依舊有不盡人意之處，如酸洗廢液等汙染周圍環境。隨著經濟的發展，鋼鐵工業和鋼鐵製造業也不斷的發展，鋼材化學酸洗除鏽過程產生的問題日益突出，成為廢水治理中的研究重點之一。鋼鐵表面由於腐蝕產生的鏽層組成成分主要有:Fe203，FeO, Fe3O4，水合鐵鏽化合物等。鏽層呈疏鬆、多孔狀態，易滲透，表面積比較大。酸洗過程主要是酸與鐵鏽進行化學反應，使鏽層脫離鐵基體，在酸洗除鏽過程同時發生酸溶解鐵基體的反應。除鏽過程發生的反應主要如下:
6H+ + Fe2O3 = 2Fe3+ + 3H20,
2H+ + FeO = Fe2+ + H2O,
8H+ + Fe3O4 = 2Fe3+ + Fe2+ + 4H20,
2Fe3+ + Fe = 3Fe2+，
2H+ + Fe = Fe2+ + H2。酸洗過程產生的廢水中含油大量的Fe2+和Fe3+離子，因此，可以作為資源來使用。目前回收法主要有真空濃縮冷凍結晶法(減壓蒸發冷凍結晶法)、加酸冷凍結晶法(無蒸發冷凍結晶法)、自然結晶擴散滲析法、聚合硫酸鐵法、加鐵屑生產硫酸亞鐵五種方法，前四種方法大多存在設備投資大、工藝複雜、操作技術要求高的缺點，適用處理廢酸量較大的企業。加鐵屑生產硫酸亞鐵方法對於含有多種其他金屬離子的廢水來說由於結晶分離效果差，會影響廣品純度。隨著經濟的高速發展，化工產品生產過程對環境的汙染加劇，對人類健康的危害也日益普遍和嚴重，其中特別是精細化工產品(如製藥、染料、日化等)生產過程中排出的有機物質，大多都是結構複雜、有毒有害和生物難以降解的物質。因此，化工廢水處理的難度較大。化工廢水的基本特徵為極高的C0D、高鹽度、對微生物有毒性，是典型的難降解廢水，是目前水處理技術方面的研究重點和熱點。化工廢水的特徵分析如下:(1)水質成分複雜，副產物多，反應原料常為溶劑類物質或環狀結構的化合物，增加了廢水的處理難度；
(2)廢水中汙染物含量高，這是由於原料反應不完全和原料、或生產中使用的大量溶劑介質進入了廢水體系所引起的；(3)有毒有害物質多，精細化工廢水中有許多有機汙染物對微生物是有毒有害的，如滷素化合物、硝基化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等；
(4)生物難降解物質多，B/C比低，可生化性差；(5)廢水色度高。化工廢水是一種比較難處理的廢水。洗滌廢水中含有表面活性劑(主要是陰離子表面活性劑如長碳鏈烷基磺酸鹽)，三聚磷酸鈉，羧甲基纖維素等助劑、油汙、塵土顆粒以及各種微生物等，外觀渾濁，COD為300 800mg/l，pH為6.5 7.5，懸浮物含量較高，一般在500 1200mg/l。磷酸鹽進入水體會引起水體的富營養化。表面活性劑進入水體後，會使水生動、植物中毒致死，使水中某些微汙染物增溶，從而增加了給水廠處理的難度；進入城市汙水處理廠汙水中的洗滌劑達到一定濃度時，會影響曝氣、沉澱、汙泥消化等諸多過程。目前這類廢水的處理主要是分開處理，針對各種廢水的特性選用各自的方法分別處理；或者多種廢水混合起來，籠統的用某些工藝進行疊加，完全不考慮各自廢水的特點，耗時耗力、投資大、操作費用高。層狀雙輕基複合金屬氧化物(Layered Double Hydroxides,簡稱LDH),又稱水滑石，是一類重要的無機功能材料。其獨特的層狀結構及層板元素和層間陰離子的可調變性受到人們的廣泛關注，經離子交換向層間引入新的客體陰離子可使層狀結構和組成產生相應的變化，因而可以製備一大類具有特殊性質的功能材料。水滑石材料屬於陰離子型層狀化合物。層狀化合物是指具有層狀結構、層間離子具有可交換性的一類化合物，利用層狀化合物主體在強極性分子作用下所具有的可插層性和層間離子的可交換性，將一些功能性客體物質引入層間空隙並將層板距離撐開從而形成層柱化合物。水滑石化學結構通式為:[M2YxM3+X(OH) 2]x+ [^_)!￡/1#120]，其中^為1%2+，.2+，Mn2+，Zn2+，Ca2+，Fe2+，Cu2+ 等二價金屬陰離子；M3+ 為 Al3+，Cr3+，Fe3+，Co3+ 等三價金屬陰離子；A11—為陰離子，如⑶廣，NO3' CF, OH—，S042—，PO,，C6H4 (COO) 22-等無機和有機離子以及絡合離子，當層間無機陰離子不同，水滑石的層間距不同，同時在水滑石吸附汙染物之後，層間距也會增大，以容納更多的汙染物。
發明內容
本發明的目的是為克服現有技術中各類廢水需要單獨處理，不能相互利用並以廢治廢的不足，提供一種同時處理工業酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機廢水的方法。本發明採用的技術方案是依次包括如下步驟:
O收集酸洗除鏽廢水並過濾去其中的固體顆粒，分析其中的Fe2+和Fe3+離子的濃度，並通過加入其他三價金屬鹽和二價金屬鹽來調節，使得二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2 4倍；
2)將酸洗除鏽廢水和洗滌廢水按體積比3:1飛:1混合，向混合廢水中滴加50°/Γ70%的NaOH溶液，直至pH值至8 10為止，滴加時在300 400 rpm下攪拌60 120分鐘；
3)加入水量為洗滌廢水f2倍的化工有機廢水，充分攪拌混合2 4 h後沉澱、分離；
4)加入鹽酸或硫酸，調節pH至7。
本發明的優點是利用有機水滑石的製備原理，將酸洗除鏽廢水中的金屬離子和洗滌廢水中的陰離子製備成有機水滑石，並直接用於吸附化工有機廢水中的有機汙染物，最後通過沉澱將汙染物從水中分離。本發明根據廢水的特性，利用了廢水中金屬離子和有機陰離子，以廢治廢，簡單易行，價廉易推廣。
具體實施例方式將酸洗除鏽廢水收集，測其pH值，如果pH過低，可以儘量多的投入一些廢鐵將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少後續鹼的加入量。過濾去除酸洗除鏽廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，並通過加入其他三價金屬鹽和二價金屬鹽來調節，三價金屬鹽如比較便宜的Al3+、Fe3+等，二價金屬鹽如比較便宜的Mg2+、Fe2+等，確保二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2 4倍。將酸洗除鏽廢水和洗滌廢水按體積比為3:1 6:1混合，向混合廢水中快速滴加50°/Γ70%的NaOH溶液調節pH值，直到pH值至8 10為止，滴加時在30(T400 rpm下快速攪拌60 120分鐘。加入化工有機廢水，水量為洗滌廢水的f 2倍，化工廢水加入後，和之前的混合廢水充分攪拌混合2 4 h[Bl]沉澱，分離，混合廢水中的汙染物會隨著沉澱被去除，最後加入鹽酸或硫酸，調節pH至7左右。以下進一步提供本發明的3個實施例:
實施例1
將酸洗除鏽廢水收集，測其PH值，pH為3.2，儘量多的投入一些廢鐵和鏽鐵，將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少後續鹼的加入量；過濾去除酸洗廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，並通過加入其他三價金屬鹽AlCl3,確保二價離子濃度是三價離子濃度的4倍；將酸洗除鏽廢水和洗滌廢水按6:1 (體積比)混合，向混合廢水中快速滴加70%的NaOH溶液調節pH值至10，滴加時在400 rpm下快速攪拌120分鐘，加入化工有機廢水，水量為為洗滌廢水的2倍，化工廢水加入後，和之前的混合廢水充分攪拌混合4 h，沉澱，分離，混合廢水中的汙染物會隨著沉澱被去除，最後加入鹽酸，調節PH至7左右。測定處理後廢水的水質，經分析混合廢水中Fe2+和Fe3+離子的濃度和C0D,去除率分別為 95.8% ,97.2%和95.3%。實施例2
將酸洗廢水收集，測其PH值，pH為3.8，儘量多的投入一些廢鐵和鏽鐵，將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少後續鹼的加入量；過濾去除酸洗廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，並通過加入二價金屬鹽MgCl2來調節，確保二價離子濃度是三價離子濃度的4倍；將酸洗除鏽廢水和洗滌廢水按3:1 (體積比)混合，向混合廢水中快速滴加50%的NaOH溶液調節pH值至8，滴加時在300 rpm下快速攪拌60分鐘，加入化工有機廢水，水量為為洗滌廢水的I倍，化工廢水加入後，和之前的混合廢水充分攪拌混合2 h，沉澱，分離，混合廢水中的汙染物會隨著沉澱被去除，最後加入硫酸，調節PH至7左右。測定處理後廢水的水質，經分析混合廢水中Fe2+和Fe3+離子的濃度和C0D,去除率分別為94.5% ,95.1%和97.2%。實施例3
將酸洗廢水收集，測其PH值，pH為2.8，儘量多的投入一些廢鐵和鏽鐵，將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少後續鹼的加入量；過濾去除酸洗廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，並通過加入二價金屬鹽FeCl2來調節，確保二價離子濃度是三價離子濃度的2倍；將酸洗除鏽廢水和洗滌廢水按5:1 (體積比)混合，向混合廢水中快速滴加60%的NaOH溶液調節pH值至9，滴加時在350 rpm下快速攪拌90分鐘，加入化工有機廢水，水量為為洗滌廢水的1.5倍，化工廢水加入後，和之前的混合廢水充分攪拌混合3 h，沉澱，分離，混合廢水中的汙染物會隨著沉澱被去除，最後加入鹽酸，調節PH至7左右。測定處理後廢水的水質，經分析混合廢水中Fe2+和Fe3+離子的濃度和C0D,去除率分別為94.2% `,95.1%和96.5%。
權利要求
1.一種同時處理工業酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機廢水的方法，其特徵是包括以下步驟:O收集酸洗除鏽廢水並過濾去其中的固體顆粒，分析其中的Fe2+和Fe3+離子的濃度，並通過加入其他三價金屬鹽和二價金屬鹽來調節，使得二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2 4倍；2)將酸洗除鏽廢水和洗滌廢水按體積比3:Γ6:1混合，向混合廢水中滴加50°/Γ70%的NaOH溶液，直至pH值至8 10為止，滴加時在300 400 rpm下攪拌60 120分鐘；3)加入水量為洗滌廢水f2倍的化工有機廢水，充分攪拌混合2 4 h後沉澱、分離；4)加入鹽酸或硫酸，調節pH至7。
2.根據權利要求1所述的同時處理工業酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機廢水的方法，其特徵是:步驟I)中，測量所收集的酸洗除鏽廢水的PH值，如果pH過低，儘量多的投入廢 鐵。
全文摘要
本發明公開一種同時處理工業酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機廢水的方法，分析酸洗除鏽廢水中的Fe2+和Fe3+離子的濃度，並通過加入其他三價金屬鹽和二價金屬鹽來調節，使得二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2~4倍；將酸洗除鏽廢水和洗滌廢水按體積比31~61混合，向混合廢水中滴加50%~70%的NaOH溶液，直至pH值至8~10為止，滴加時在300~400rpm下攪拌60～120分鐘；加入水量為洗滌廢水1~2倍的化工有機廢水，充分攪拌混合2~4h後沉澱、分離；將酸洗除鏽廢水中的金屬離子和洗滌廢水中的陰離子製備成有機水滑石，直接用於吸附化工有機廢水中的有機汙染物，以廢治廢。
文檔編號C02F9/04GK103073121SQ20121049199
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者馬建鋒, 張振香, 姚超, 李定龍 申請人:常州大學