專利名稱：同時(shí)處理工業(yè)酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機(jī)廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制新技術(shù)的開發(fā)，尤其涉及一種同時(shí)處理工業(yè)酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機(jī)廢水的方法。
背景技術(shù)：
由于軋鋼構(gòu)件暴露在空氣中容易被氧氣氧化，俗稱生銹。進(jìn)行軋鋼構(gòu)件的表面加工處理時(shí)，需要對(duì)構(gòu)件表面銹化層進(jìn)行清除。對(duì)軋鋼構(gòu)件表面進(jìn)行加工處理，可以增強(qiáng)其耐受能力，延長(zhǎng)其使用壽命。軋鋼構(gòu)件表面銹化層的清除主要有物理方法、化學(xué)方法和電化學(xué)方法等。物理法主要憑借機(jī)械力剝離銹層，該方法缺點(diǎn)主要是銹層去除不徹底，除銹過程產(chǎn)生大量的粉塵，目前在鋼鐵除銹領(lǐng)域應(yīng)用地比較少；化學(xué)方法應(yīng)用的最廣，主要是依靠酸與銹層反應(yīng)達(dá)到除銹的目的，化學(xué)法除銹具有速度快、除銹徹底、保證后續(xù)鋼鐵表面處理的質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，但是，化學(xué)方法處理依舊有不盡人意之處，如酸洗廢液等污染周圍環(huán)境。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼鐵工業(yè)和鋼鐵制造業(yè)也不斷的發(fā)展，鋼材化學(xué)酸洗除銹過程產(chǎn)生的問題日益突出，成為廢水治理中的研究重點(diǎn)之一。鋼鐵表面由于腐蝕產(chǎn)生的銹層組成成分主要有:Fe203，F(xiàn)eO, Fe3O4，水合鐵銹化合物等。銹層呈疏松、多孔狀態(tài)，易滲透，表面積比較大。酸洗過程主要是酸與鐵銹進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使銹層脫離鐵基體，在酸洗除銹過程同時(shí)發(fā)生酸溶解鐵基體的反應(yīng)。除銹過程發(fā)生的反應(yīng)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(chǎn)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(jié)晶法(減壓蒸發(fā)冷凍結(jié)晶法)、加酸冷凍結(jié)晶法(無蒸發(fā)冷凍結(jié)晶法)、自然結(jié)晶擴(kuò)散滲析法、聚合硫酸鐵法、加鐵屑生產(chǎn)硫酸亞鐵五種方法，前四種方法大多存在設(shè)備投資大、工藝復(fù)雜、操作技術(shù)要求高的缺點(diǎn)，適用處理廢酸量較大的企業(yè)。加鐵屑生產(chǎn)硫酸亞鐵方法對(duì)于含有多種其他金屬離子的廢水來說由于結(jié)晶分離效果差，會(huì)影響廣品純度。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境的污染加劇，對(duì)人類健康的危害也日益普遍和嚴(yán)重，其中特別是精細(xì)化工產(chǎn)品(如制藥、染料、日化等)生產(chǎn)過程中排出的有機(jī)物質(zhì)，大多都是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有毒有害和生物難以降解的物質(zhì)。因此，化工廢水處理的難度較大?；U水的基本特征為極高的C0D、高鹽度、對(duì)微生物有毒性，是典型的難降解廢水，是目前水處理技術(shù)方面的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。化工廢水的特征分析如下:(1)水質(zhì)成分復(fù)雜，副產(chǎn)物多，反應(yīng)原料常為溶劑類物質(zhì)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，增加了廢水的處理難度；
(2)廢水中污染物含量高，這是由于原料反應(yīng)不完全和原料、或生產(chǎn)中使用的大量溶劑介質(zhì)進(jìn)入了廢水體系所引起的；(3)有毒有害物質(zhì)多，精細(xì)化工廢水中有許多有機(jī)污染物對(duì)微生物是有毒有害的，如鹵素化合物、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(zhì)多，B/C比低，可生化性差；(5)廢水色度高?；U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(zhǎng)碳鏈烷基磺酸鹽)，三聚磷酸鈉，羧甲基纖維素等助劑、油污、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(jìn)入水體會(huì)引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化。表面活性劑進(jìn)入水體后，會(huì)使水生動(dòng)、植物中毒致死，使水中某些微污染物增溶，從而增加了給水廠處理的難度；進(jìn)入城市污水處理廠污水中的洗滌劑達(dá)到一定濃度時(shí)，會(huì)影響曝氣、沉淀、污泥消化等諸多過程。目前這類廢水的處理主要是分開處理，針對(duì)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(tǒng)的用某些工藝進(jìn)行疊加，完全不考慮各自廢水的特點(diǎn)，耗時(shí)耗力、投資大、操作費(fèi)用高。層狀雙輕基復(fù)合金屬氧化物(Layered Double Hydroxides,簡(jiǎn)稱LDH),又稱水滑石，是一類重要的無機(jī)功能材料。其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)及層板元素和層間陰離子的可調(diào)變性受到人們的廣泛關(guān)注，經(jīng)離子交換向?qū)娱g引入新的客體陰離子可使層狀結(jié)構(gòu)和組成產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因而可以制備一大類具有特殊性質(zhì)的功能材料。水滑石材料屬于陰離子型層狀化合物。層狀化合物是指具有層狀結(jié)構(gòu)、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(qiáng)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(zhì)引入層間空隙并將層板距離撐開從而形成層柱化合物。水滑石化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為:[M2YxM3+X(OH) 2]x+ [^_)!￡/1#120]，其中^為1%2+，.2+，Mn2+，Zn2+，Ca2+，F(xiàn)e2+，Cu2+ 等二價(jià)金屬陰離子；M3+ 為 Al3+，Cr3+，F(xiàn)e3+，Co3+ 等三價(jià)金屬陰離子；A11—為陰離子，如⑶廣，NO3' CF, OH—，S042—，PO,，C6H4 (COO) 22-等無機(jī)和有機(jī)離子以及絡(luò)合離子，當(dāng)層間無機(jī)陰離子不同，水滑石的層間距不同，同時(shí)在水滑石吸附污染物之后，層間距也會(huì)增大，以容納更多的污染物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中各類廢水需要單獨(dú)處理，不能相互利用并以廢治廢的不足，提供一種同時(shí)處理工業(yè)酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機(jī)廢水的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟:
O收集酸洗除銹廢水并過濾去其中的固體顆粒，分析其中的Fe2+和Fe3+離子的濃度，并通過加入其他三價(jià)金屬鹽和二價(jià)金屬鹽來調(diào)節(jié)，使得二價(jià)離子的摩爾濃度是三價(jià)離子的摩爾濃度的2 4倍；
2)將酸洗除銹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(shí)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(jī)廢水，充分?jǐn)嚢杌旌? 4 h后沉淀、分離；
4)加入鹽酸或硫酸，調(diào)節(jié)pH至7。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用有機(jī)水滑石的制備原理，將酸洗除銹廢水中的金屬離子和洗滌廢水中的陰離子制備成有機(jī)水滑石，并直接用于吸附化工有機(jī)廢水中的有機(jī)污染物，最后通過沉淀將污染物從水中分離。本發(fā)明根據(jù)廢水的特性，利用了廢水中金屬離子和有機(jī)陰離子，以廢治廢，簡(jiǎn)單易行，價(jià)廉易推廣。
具體實(shí)施例方式將酸洗除銹廢水收集，測(cè)其pH值，如果pH過低，可以盡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，另一方面可以減少后續(xù)堿的加入量。過濾去除酸洗除銹廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，并通過加入其他三價(jià)金屬鹽和二價(jià)金屬鹽來調(diào)節(jié)，三價(jià)金屬鹽如比較便宜的Al3+、Fe3+等，二價(jià)金屬鹽如比較便宜的Mg2+、Fe2+等，確保二價(jià)離子的摩爾濃度是三價(jià)離子的摩爾濃度的2 4倍。將酸洗除銹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(diào)節(jié)pH值，直到pH值至8 10為止，滴加時(shí)在30(T400 rpm下快速攪拌60 120分鐘。加入化工有機(jī)廢水，水量為洗滌廢水的f 2倍，化工廢水加入后，和之前的混合廢水充分?jǐn)嚢杌旌? 4 h[Bl]沉淀，分離，混合廢水中的污染物會(huì)隨著沉淀被去除，最后加入鹽酸或硫酸，調(diào)節(jié)pH至7左右。以下進(jìn)一步提供本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例:
實(shí)施例1
將酸洗除銹廢水收集，測(cè)其PH值，pH為3.2，盡量多的投入一些廢鐵和銹鐵，將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少后續(xù)堿的加入量；過濾去除酸洗廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，并通過加入其他三價(jià)金屬鹽AlCl3,確保二價(jià)離子濃度是三價(jià)離子濃度的4倍；將酸洗除銹廢水和洗滌廢水按6:1 (體積比)混合，向混合廢水中快速滴加70%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至10，滴加時(shí)在400 rpm下快速攪拌120分鐘，加入化工有機(jī)廢水，水量為為洗滌廢水的2倍，化工廢水加入后，和之前的混合廢水充分?jǐn)嚢杌旌? h，沉淀，分離，混合廢水中的污染物會(huì)隨著沉淀被去除，最后加入鹽酸，調(diào)節(jié)PH至7左右。測(cè)定處理后廢水的水質(zhì)，經(jīng)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(shí)施例2
將酸洗廢水收集，測(cè)其PH值，pH為3.8，盡量多的投入一些廢鐵和銹鐵，將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少后續(xù)堿的加入量；過濾去除酸洗廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，并通過加入二價(jià)金屬鹽MgCl2來調(diào)節(jié)，確保二價(jià)離子濃度是三價(jià)離子濃度的4倍；將酸洗除銹廢水和洗滌廢水按3:1 (體積比)混合，向混合廢水中快速滴加50%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至8，滴加時(shí)在300 rpm下快速攪拌60分鐘，加入化工有機(jī)廢水，水量為為洗滌廢水的I倍，化工廢水加入后，和之前的混合廢水充分?jǐn)嚢杌旌? h，沉淀，分離，混合廢水中的污染物會(huì)隨著沉淀被去除，最后加入硫酸，調(diào)節(jié)PH至7左右。測(cè)定處理后廢水的水質(zhì)，經(jīng)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(shí)施例3
將酸洗廢水收集，測(cè)其PH值，pH為2.8，盡量多的投入一些廢鐵和銹鐵，將其中酸消耗掉，一方面增加Fe2+和Fe3+離子的濃度，另一方面可以減少后續(xù)堿的加入量；過濾去除酸洗廢水固體顆粒，分析其中Fe2+和Fe3+離子的濃度，并通過加入二價(jià)金屬鹽FeCl2來調(diào)節(jié)，確保二價(jià)離子濃度是三價(jià)離子濃度的2倍；將酸洗除銹廢水和洗滌廢水按5:1 (體積比)混合，向混合廢水中快速滴加60%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至9，滴加時(shí)在350 rpm下快速攪拌90分鐘，加入化工有機(jī)廢水，水量為為洗滌廢水的1.5倍，化工廢水加入后，和之前的混合廢水充分?jǐn)嚢杌旌? h，沉淀，分離，混合廢水中的污染物會(huì)隨著沉淀被去除，最后加入鹽酸，調(diào)節(jié)PH至7左右。測(cè)定處理后廢水的水質(zhì)，經(jīng)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(quán)利要求
1.一種同時(shí)處理工業(yè)酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機(jī)廢水的方法，其特征是包括以下步驟:O收集酸洗除銹廢水并過濾去其中的固體顆粒，分析其中的Fe2+和Fe3+離子的濃度，并通過加入其他三價(jià)金屬鹽和二價(jià)金屬鹽來調(diào)節(jié)，使得二價(jià)離子的摩爾濃度是三價(jià)離子的摩爾濃度的2 4倍；2)將酸洗除銹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(shí)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(jī)廢水，充分?jǐn)嚢杌旌? 4 h后沉淀、分離；4)加入鹽酸或硫酸，調(diào)節(jié)pH至7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)處理工業(yè)酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機(jī)廢水的方法，其特征是:步驟I)中，測(cè)量所收集的酸洗除銹廢水的PH值，如果pH過低，盡量多的投入廢 鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開一種同時(shí)處理工業(yè)酸洗廢水、洗滌廢水和化工有機(jī)廢水的方法，分析酸洗除銹廢水中的Fe2+和Fe3+離子的濃度，并通過加入其他三價(jià)金屬鹽和二價(jià)金屬鹽來調(diào)節(jié)，使得二價(jià)離子的摩爾濃度是三價(jià)離子的摩爾濃度的2~4倍；將酸洗除銹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(shí)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(jī)廢水，充分?jǐn)嚢杌旌?~4h后沉淀、分離；將酸洗除銹廢水中的金屬離子和洗滌廢水中的陰離子制備成有機(jī)水滑石，直接用于吸附化工有機(jī)廢水中的有機(jī)污染物，以廢治廢。
文檔編號(hào)C02F9/04GK103073121SQ20121049199
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者馬建鋒, 張振香, 姚超, 李定龍 申請(qǐng)人:常州大學(xué)