專利名稱：鋼鐵工業(yè)酸洗廢水和金屬離子的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及工業(yè)廢水的處理方法，更具體的說 是一種鋼鐵工業(yè)酸洗廢水和重金屬離子的處理方法。
背景技術(shù)：
鋼鐵元件毛坯在表面電鍍、噴涂前一般都要經(jīng)過酸洗，以清除表面的氧化物，因而 產(chǎn)生酸洗廢水。不同的生產(chǎn)工藝酸洗廢水中，PH值較低，呈強酸性，含有不同濃度的亞鐵離 子、鋅離子、銅離子或鎳離子等。此類鋼鐵工業(yè)酸洗廢水的主要治理手段為傳統(tǒng)的曝氣中和 沉淀法，一般先利用曝氣將亞鐵離子氧化成鐵離子，之后利用投加堿液沉淀廢水中的鐵離 子，投加PAM(聚丙烯酰胺)在絮凝反應池內(nèi)絮凝反應后，進入沉淀池固液分離，出水達標后 排放。也有人利用超濾膜作為系統(tǒng)的保障工藝，但由于受石灰作為鋼鐵工業(yè)酸洗廢水中和 劑的影響，超濾膜的應用和推廣受到了一定的限制和阻礙。傳統(tǒng)的曝氣中和沉淀法雖然可 行，但在實際工程應用中卻存在以下問題(1)工藝路線冗長，占地面積大；(2)傳統(tǒng)工藝對反應條件要求高，抗沖擊能力差，當預處理的原水水量、水質(zhì)及反 應條件發(fā)生較大波動時出水質(zhì)量不穩(wěn)定，效果難以保證。(3)需投加絮凝劑和助凝劑，廢水單位運行成本高，容易引起二次污染；(4)化學沉淀法工藝系統(tǒng)復雜，對工人技術(shù)水平要求高，工人勞動強度大，運行操 作控制困難；(5)廢水中含較高濃度鐵離子時，在沉淀池不易沉淀，導致污泥量大，污泥含水率 高。此外，沉淀混合物在沉淀池停留時間長，會出現(xiàn)鐵離子反溶現(xiàn)象，導致出水中COD(化學 需氧量)指標超標，引發(fā)二次污染。也正是因為以上種種原因，限制了傳統(tǒng)工藝發(fā)展和在實 際工程中的應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種鋼鐵工業(yè)酸洗廢水和金 屬離子的處理方法，該方法不但能夠去除酸洗廢水中的酸根，而且能有效去除廢水中的鐵、 鋅、銅等離子，阻止廢水中金屬離子的反溶，降低工人的勞動強度，同時能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定 運行，不需要投加絮凝劑等藥劑，不會產(chǎn)生二次污染。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案(1)將酸洗廢水經(jīng)自流入集水井中，然后進入預中和濾池，酸洗廢水經(jīng)過石灰石的 預中和處理后，控制PH值在5-6 ；(2)預中和后的酸洗廢水自流至隔油調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)和均化酸洗廢水的水量和水 質(zhì)；(3)再將酸洗廢水進入綜合反應池，將3-5%的石灰溶液加入到綜合反應池中，其 加入量以pH控制在7-10之間為準，反應時間30-120分鐘；
(4)將綜合反應后的酸洗廢水混合溶液排至中間水池，利用泵將反應混合液提升 至膜固液分離器中，經(jīng)過固液分離后，清液排放至清水池儲存，根據(jù)實際情況確定回用量和 廢水排放量。本發(fā)明優(yōu)選的處理方法，其中按如下的步驟進行(1)將酸洗廢水經(jīng)自流入集水井中，然后通過泵的提升進入預中和濾池，預中和濾 池中設(shè)置粒徑10-200mm石灰石，石灰石按級配分。其中的級配分布是指按粒徑從大到小或 從小到大分布，酸洗廢水經(jīng)過石灰石的預中和處理后，出水PH穩(wěn)定到5-6。(2)預中和后的酸洗廢水自流至隔油調(diào)節(jié)池，隔油調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置油水分離器，利用 油水分離器除去生產(chǎn)過程中帶入廢水中的油脂，并通過隔油調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)和均化酸洗廢水的 水質(zhì)和水量；(3)將預處理后的酸洗廢水進入綜合反應池，綜合反應池中設(shè)置充氧常規(guī)曝氣系 統(tǒng)，用于氧化廢水中的亞鐵離子。同時利用石灰投加系統(tǒng)將配置好的石灰溶液，濃度一般配 置成3% _5%，投加量根據(jù)后面綜合反應池的ph計自行控制，因廢水的水質(zhì)和水量各不相 同，自動投加到綜合反應池中，使廢水中已氧化的鐵離子形成氫氧化鐵沉淀，其它金屬離子 也同步形成沉淀。綜合反應池中設(shè)置pH探頭，利用pH探頭反饋信號的穩(wěn)定性確定綜合反應池是否 反應完全，一般Ph值穩(wěn)定在7-10之間，優(yōu)選控制在8 9. 5，PH值不再發(fā)生變化即表示反 應已經(jīng)完全；反應時間30-120分鐘，優(yōu)選40-100分鐘。(4)將綜合反應后的酸洗廢水混合溶液排至中間水池，利用泵將反應混合液提升 至膜固液分離器中，經(jīng)過固液分離后，清液排放至清水池儲存，根據(jù)實際情況確定回用量和 廢水排放量。本發(fā)明所述的隔油調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)和均化，其中的調(diào)節(jié)和均化就使各個點的廢水性質(zhì) 相同。一般工業(yè)廢水在不同的排放時間，廢水水量和水質(zhì)是不同的，通過調(diào)節(jié)池可以保證系 統(tǒng)的處理水量穩(wěn)定，廢水水質(zhì)均衡。本發(fā)明進一步公開了所述的處理方法在制備作為處理鋼鐵工業(yè)酸洗廢水中重金 屬離子成分方面的應用。其中的金屬離子為銅、鋅、鎳或鐵。酸洗廢水自流至集水井內(nèi)，通過泵提升至預中和濾池，本發(fā)明預中和濾池放置一 定最不同粒徑的石灰石，利用石灰石初步調(diào)節(jié)酸洗廢水的PH值至5-6，與常規(guī)的直接投加 堿溶液的做法相比，大大降低了藥劑費用和運行成本。經(jīng)過初步酸堿調(diào)節(jié)后酸洗廢水自流 入隔油調(diào)節(jié)池中，隔油調(diào)節(jié)池的主要作用是調(diào)節(jié)廢水的水質(zhì)水量，去除酸洗廢水中的油脂。 酸洗廢水經(jīng)過綜合反應池的曝氣氧化，并向池中投加石灰溶液(濃度3%-5%，通過綜合反 應池的Ph計完成自動控制)，使廢水中的金屬離子與堿溶液反應，形成金屬沉淀混合物。通 過泵提升至膜固液分離器中，完成固液分離，使廢水達標排放，部分達標水可以用于廠區(qū)的 綠化或生產(chǎn)工藝用水等。本發(fā)明中采用膜固液分離器替代傳統(tǒng)工藝中的混凝沉淀，解決了氫氧化鐵等沉淀 難沉淀，污泥量增加和反溶的問題。為了更加清晰地理解本發(fā)明，本發(fā)明提供具體的處理方法，其步驟如下1、預中和本發(fā)明在預中和濾池中投放一定量的石灰石(CaCO3)，廢水通過泵提升 進入預中和濾池，酸洗廢水中的酸根離子與石灰石其化學反應，降低廢水中的氫離子濃度，以此初步調(diào)節(jié)廢水的酸堿度。通過此種方法，可以降低廢水處理系統(tǒng)的運行成本，使預中和 的廢水的酸堿度穩(wěn)定，減輕酸洗廢水對后續(xù)工藝的沖擊負荷。反應方程式如下2r+CaC03 = Ca2++C02+H20石灰石作為酸堿的預調(diào)節(jié)藥劑，降低了采用常規(guī)氫氧化鈉或氫氧化鈣等藥劑調(diào)節(jié) 酸堿而產(chǎn)生的費用，同時利用此方法調(diào)節(jié)的酸洗廢水出水PH穩(wěn)定在5-6之間。2、綜合反應在預中和反應和隔油調(diào)節(jié)后，廢水進入綜合反應系統(tǒng)，綜合反應是系 統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。在綜合反應中需要通入空氣和石灰溶液(濃度3%-5%，一般投入量通過 綜合反應池的PH計自動控制，當綜合反應池的pH穩(wěn)定到7-10，優(yōu)選8-8. 5 (根據(jù)廢水中金 屬離子的種類有所不同)左右不再改變時，投藥自動停止。一方面利用空氣中的氧氣氧化 廢水中的亞鐵離子，另一方面利用堿液中的氫氧根與廢水中的氫氧化亞鐵和鐵離子形成氫 氧化鐵沉淀，反應方程式如下
re" + 30H—1 = Fe (OH),
4Fe (OH) 2+02+2H20 = 4Fe (OH) 3生成氫氧化鐵沉淀難溶于水，相對氫氧化亞鐵更加穩(wěn)定，顏色為紅棕色，當廢水中 pH(數(shù)字在7 8)不在發(fā)生變化時，說明廢水中的亞鐵離子已經(jīng)完全轉(zhuǎn)化為三價的鐵離子。 廢水中亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子完全程度影響后續(xù)的廢水污染物的去除效果。根據(jù)廢水中鐵 含量的不同，綜合反應時間不同，一般綜合反應時間設(shè)定30-120分鐘。3、膜固液分離器膜固液分離器是鋼鐵行業(yè)酸洗廢水處理中的核心部分，是高效 去除金屬沉淀的設(shè)施，去除率高達95%以上，去除效果穩(wěn)定，完全替代了傳統(tǒng)意義上的沉淀 池。采用傳統(tǒng)沉淀池時，由于氫氧化鐵為膠體狀態(tài)，當達到一定濃度后在沉淀池中不易沉 淀，澄清液層少，污泥量大，處理效果不穩(wěn)定。此外，采用傳統(tǒng)處理方法時，會出現(xiàn)因排放水 致使沉淀池內(nèi)酸堿度變化而引起的金屬離子反溶的現(xiàn)象，導致廢水不能穩(wěn)定達標排放。而 膜固液分離器可以完全屏蔽這些問題。本發(fā)明中首次將膜固液分離器引入鋼鐵工業(yè)酸洗廢水處理中，膜固液分離器不受 廢水中引入的鈣離子的影響，同時可以快速且穩(wěn)定截留廢水中的沉淀物，徹底解決了上述 問題。此外，此工藝縮短了絮凝-沉淀等繁冗的工藝戰(zhàn)線，減少了占地面積。而且，不需額 外投加助凝劑等藥劑，降低廢水處理的運行成本。系統(tǒng)可自行調(diào)節(jié)污泥含固率(污泥含固 率可高達5%以上)，減少了后續(xù)污泥處理成本。最重要是本發(fā)明徹底解決了金屬沉淀難沉 降、除鐵難和鐵離子反溶問題，工藝簡單，經(jīng)濟，運行可靠，對工人技術(shù)水平要求不高，可控 性強。


圖1為本發(fā)明鋼鐵工業(yè)酸洗廢水處理工藝流程示意圖；圖2為鋼鐵工業(yè)酸洗廢水傳統(tǒng)中和沉淀處理工藝流程示意圖。
具體實施例方式為了更充分地解釋本發(fā)明的實施方法，提供了一種鋼鐵工業(yè)酸洗廢水和重金屬離子處理方法的實施實例。這些實施實例僅僅是解釋、而不是限制本發(fā)明的范圍。實施例1選用來自鋼鐵工業(yè)冷軋酸洗廢水處理工程，酸洗廢水的原水水質(zhì)如下磷酸根=300 350mg/L ；COD 彡 300mg/L ；pH 彡 1 2 ；總鐵彡 1500mg/L。結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施過程做具體說明(1)酸洗廢水進水時的pH為2，廢水自流入集水井中，廢水通過泵的提升進入預中 和濾池，預中和濾池中設(shè)置粒徑IO-IOOmm石灰石，石灰石按級配分布，酸洗廢水經(jīng)過石灰 石的預中和處理后，出水PH可以穩(wěn)定到6左右。(2)預中和后酸洗廢水自流至隔油調(diào)節(jié)池，隔油調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置油水分離器，利用油 水分離器除去生產(chǎn)過程中帶入廢水中的油脂，并通過隔油調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)和均化酸洗廢水，保 證酸洗廢水水質(zhì)和水量穩(wěn)定。(3)經(jīng)過系列預處理后，酸洗廢水進入綜合反應池，綜合反應池中設(shè)置常規(guī)的充氧 曝氣系統(tǒng)，用于氧化廢水中的亞鐵離子。同時利用石灰投加系統(tǒng)將配置好的石灰溶液(濃 度5 %，一般投入量通過綜合反應池的pH計反饋信號自動控制)自動投加到綜合反應池中， 當綜合反應池的PH穩(wěn)定到7. 5 8)不再改變時，表示反應已完全，投藥自動停止。堿液使 廢水中已氧化的鐵離子形成氫氧化鐵沉淀。綜合反應池中設(shè)置PH探頭，利用pH探頭反饋 信號的穩(wěn)定性確定綜合反應池是否反應完全，反應時間40分鐘。(4)經(jīng)綜合反應后的酸洗廢水混合溶液排至中間水池。中間水池作為膜固液分離 器的緩沖池，利用泵將反應混合液提升至膜固液分離器中，經(jīng)過固液分離后，清液排放至清 水池儲存，根據(jù)企業(yè)實際情況確定回用量和廢水排放量。(5)定期排放膜固液分離器中截留的沉淀物至污泥池，污泥通過污泥脫水系統(tǒng)濃 縮減量后，外運處置。膜固液分離器根據(jù)實際使用情況定期利用酸和空氣反沖洗，以保證膜 系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和可靠性。經(jīng)上述方法其中一組檢測數(shù)據(jù)如下
權(quán)利要求
1.一種鋼鐵工業(yè)酸洗廢水和重金屬離子的處理方法，其特征在于按如下的步驟進行(1)將酸洗廢水經(jīng)自流入集水井中，然后進入預中和濾池，酸洗廢水經(jīng)過石灰石的預中 和處理后，控制PH值在5-6 ；(2)預中和后的酸洗廢水自流至隔油調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)和均化酸洗廢水的水量和水質(zhì)；(3)再將酸洗廢水進入綜合反應池，將3-5%的石灰溶液加入到綜合反應池中，其加入 量以pH控制在7-10之間為準，反應時間30-120分鐘；(4)將綜合反應后的酸洗廢水混合溶液排至中間水池，利用泵將反應混合液提升至膜 固液分離器中，經(jīng)過固液分離后，清液排放至清水池儲存，根據(jù)實際情況確定回用量和廢水 排放量。
2.權(quán)利要求1所述的處理方法，其中按如下的步驟進行(1)將酸洗廢水經(jīng)自流入集水井中，然后通過泵的提升進入預中和濾池，預中和濾池中 設(shè)置粒徑10-200mm石灰石，石灰石按級配分布，酸洗廢水經(jīng)過石灰石的預中和處理后，出 水PH控制在5-6 ；(2)預中和后的酸洗廢水自流至隔油調(diào)節(jié)池，隔油調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置油水分離器，利用油水 分離器除去生產(chǎn)過程中帶入廢水中的油脂，并通過隔油調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)和均化酸洗廢水的水質(zhì) 和水量；(3)將預處理后的酸洗廢水進入綜合反應池，綜合反應池中設(shè)置充氧曝氣系統(tǒng)，同時利 用石灰投加系統(tǒng)將配置好的3% -5%石灰溶液自動投加到綜合反應池中，綜合反應池中設(shè) 置PH探頭，利用pH探頭反饋信號的穩(wěn)定性確定綜合反應池是否反應完全，pH控制在8-8. 5 之間；反應時間40-100分鐘；(4)將綜合反應后的酸洗廢水混合溶液排至中間水池，利用泵將反應混合液提升至膜 固液分離器中，經(jīng)過固液分離后，清液排放至清水池儲存，根據(jù)實際情況確定回用量和廢水 排放量。
3.權(quán)利要求1或2所述的處理方法在制備作為處理鋼鐵工業(yè)酸洗廢水中重金屬離子方 面的應用。
4.權(quán)利要求3所述的應用，其中的重金屬離子為銅、鋅、鎳或鐵。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼鐵工業(yè)酸洗廢水和金屬離子的處理方法，該方法是將酸洗廢水經(jīng)自流入集水井中，然后通過泵的提升進入預中和濾池，預中和濾池中設(shè)置粒10-200mm石灰石，石灰石按級配分布，酸洗廢水經(jīng)過石灰石的預中和處理后，出水pH控制在5-6；與常規(guī)的直接投加堿溶液的做法相比，大大降低了藥劑費用和運行成本。經(jīng)過初步酸堿調(diào)節(jié)后酸洗廢水自流入隔油調(diào)節(jié)池中，使廢水中的鐵離子與堿溶液反應，形成氫氧化鐵、氫氧化鋅等沉淀混合物。通過泵提升至膜固液分離器中，完成固液分離，使廢水達標排放，本發(fā)明徹底解決了沉淀難沉降、除鐵難和鐵離子反溶問題，工藝簡單，經(jīng)濟，運行可靠，對工人技術(shù)水平要求不高，可控性強，具有很好的市場前景。
文檔編號C02F101/20GK102107963SQ20101061302
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者余磊, 馮海軍, 劉曉亮, 張金鳳, 徐淼, 杜琳曼, 汪暉, 馬艷寧 申請人:天津市環(huán)境保護科學研究院, 天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計有限公司