CN101423306A - 一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废水的处理方法及其设备。一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理方法，其特征在于它包括如下步骤：1)改性赤泥的制备：(1)将赤泥干燥，破碎并过20目筛，得赤泥粉；(2)按赤泥粉∶盐酸＝40g～60g∶1L，将赤泥粉置于盐酸中，在60～100℃的水浴锅中充分搅拌1～2h，冷却后得混合液；(3)混合液加入氨水并搅拌，调节pH至7.5～8.5，静置；将沉淀物质用蒸馏水洗；烘干；粉碎过60目筛，得改性赤泥；2)按照每升高磷赤铁矿选矿酸性废水中加入6～23g改性赤泥，在装有高磷赤铁矿选矿酸性废水的混凝箱里加入改性赤泥，搅拌1～2h，得泥水混合液；将泥水混合液流进动态膜反应器，得可回用酸性净化水。该方法处理效果好、工艺操作简单、透水量大、成本低廉、处理周期短等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水的处理方法及其设备。
背景技术
赤铁矿是自然界分布较广的铁矿物之一，含磷普遍偏高。高磷赤铁矿选矿酸性废水是铁矿化学选矿工艺中产生的酸性含磷废水。近几十年来，由于很多选矿酸性含磷废液(例如高磷赤铁矿选矿酸性废水)未经有效处理便直接大量排入湖泊、河流、沿海水域和远海中，导致了水体的严重污染，增加了水体的营养负荷，破坏水生生态平衡，造成水体感官性能变差、自净能力减弱、水质下降、供水成本提高，严重影响食物链，甚至使人类、动物、家畜等中毒死亡。目前，对即高磷赤铁矿选矿酸性废水脱磷工艺的研究取得了一定的突破。但是，从整体情况看，高磷赤铁矿选矿酸性废水处理工艺的研究仍然存在脱磷率低，方法单一等缺点。
对于去除高磷赤铁矿选矿酸性废水中残留的磷，已有研究者对用AlCl3，FeCl3和Ca(OH)2除磷进行了试验研究。如：1、武汉理工大学硕士学位论文，题目：高磷赤铁矿酸浸降磷及浸出液综合利用的研究(D)。
吸附法主要是利用吸附剂吸附废水中的要去除组分从而达到处理目的。国内外对于吸附法除磷的研究目前主要集中在提高吸附剂的性能上。现有吸附剂有天然材料及废渣、活性氧化铝及其改性物质、多孔材料、人工合成吸附剂。天然材料及废渣方便易得，价格低廉，吸附容量各异，缺点是通常吸附剂置换费用较高。而且目前吸附剂普遍磷吸附量不够高，吸附剂运行周期也较短。因此寻求一种吸附容量方面性能优异的高效吸附剂，或者利用废渣改性提高除磷效果是吸附法除磷的发展趋势。
赤泥是氧化铝工业生产的废渣，属于三废之一。它不仅占用土地，污染环境，而且造成地下水污染及浪费资源，目前国内较多见的赤泥利用方法是：用作硅酸盐水泥原料、制砖、铺路材料、塑料填料等。由于赤泥主要成分是二氧化硅、氧化钙和铁铝金属氧化物，这些物质的存在使赤泥对特定的化学物质产生特定的去除作用。已有报道赤泥对氨氮有一定的吸附能力，其最大吸附量约为32mg/g，赤泥对COD也有一定的吸附能力，其最大吸附量约为87mg/g。如：1、姜浩，廖立兵等.赤泥吸附垃圾渗滤液中COD和氨氮的实验研究[J].安全与环境工程，2007，9(4)：69-73.
动态膜实际上是利用膜表面的污染层来实现高效截留作用，主要由膜表面滤饼层和凝胶层组成膜。充当动态膜载体的组件有：陶瓷、烧结玻璃、烧结金属、碳等多孔无机材料；纤维素类、聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类、硅橡胶类等高分子膜。动态膜对污染物质有吸附和阻留的作用，能非常好的实现固液分离，如：1、专利号ZL200410021281.5，发明名称：应用预涂动态膜过滤活性污泥混合液的污水处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理方法及其设备，该方法处理效果好、工艺操作简单、成本低廉。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)改性赤泥的制备：
(1)将赤泥于90～105℃干燥箱中干燥2～3小时，然后破碎(用研钵破碎)并过20目筛，取筛下物质(作为改性对象)，得赤泥粉，备用；
(2)按赤泥粉：盐酸＝40g～60g：1L，选取赤泥粉和盐酸，其中盐酸的质量浓度为5～10％；将赤泥粉置于盐酸中，在60～100℃的水浴锅中充分搅拌1～2h，冷却后得混合液；
(3)混合液加入氨水并搅拌，调节pH至7.5～8.5，静置(使混合液中悬浮物充分沉淀)；倒出上清液，将沉淀物质用蒸馏水洗5～10次(以去除溶解性物质)；然后将洗后的沉淀物质于90～105℃下烘20～25h(置于烘箱中)；取出冷却至室温，粉碎过60目筛，得改性赤泥(密封保存备用，以改性赤泥作为高磷赤铁矿选矿酸性废水的脱磷剂)；
2)按照每升高磷赤铁矿选矿酸性废水中加入6～23g改性赤泥，在装有高磷赤铁矿选矿酸性废水的混凝箱里加入改性赤泥，搅拌(用搅拌机)1～2h，得泥水混合液；将泥水混合液流进动态膜反应器，在曝气条件下，经过动态膜载体后自流出水，得可回用酸性净化水。
所述的高磷赤铁矿选矿酸性废水为铁矿化学选矿工艺中产生的酸性含磷废水。
实现上述方法的一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理设备，其特征在于它包括搅拌机1、混凝箱2、连接管9、动态膜反应器；动态膜反应器包括排泥管3、出水管4、反应器器体5、动态膜载体6、曝气头7、曝气机8、曝气管；混凝箱2内为空腔，搅拌机1的搅拌叶片位于混凝箱2的空腔内，混凝箱2的空腔内下部由连接管9与动态膜反应器的反应器器体5的空腔内下部相连通，连接管9上设置有控制阀；反应器器体5内为空腔，动态膜载体6、曝气头7分别位于反应器器体5的空腔内，曝气头7位于动态膜载体6的下方，曝气头7由曝气管与曝气机8相连；反应器器体5的底部设置有排泥管3，排泥管3上设置有控制阀，出水管4的入口端位于反应器器体5的空腔内的上部。
所述的反应器器体5的材料为有机玻璃或塑料。
所述的动态膜载体6为多孔无机材料或高分子膜。
多孔无机材料为陶瓷、烧结玻璃、烧结金属或碳等；高分子膜为纤维素类、聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类或硅橡胶类等。
本发明以改性赤泥作为脱磷剂，通过混凝—动态膜反应器实现高磷赤铁矿选矿酸性废水在线循环与资源化高效利用。由于赤泥改性后，去除了赤泥中的方钠石和一些可溶性盐，将赤泥中主要成分转化为铁铝氢氧化物；同时改变赤泥的表面特性，消除赤泥表面负电荷对磷的排斥作用产生的影响，降低其对出水碱度的影响。
本发明的有益效果是：
1、以改性赤泥作为脱磷剂，首先对改性赤泥与废水搅拌，然后由动态膜对污染物质吸附和阻留；可达到非常好的除磷效果及保持合适的酸回用pH值，该方法处理效果好。
2、以废治废，脱磷剂成本低廉，废物资源化利用，具有广阔的应用前景，可实现资源化有效利用；
2、工艺操作简单，设备费用低；
3、改性赤泥碱度降低，除磷率提高，且废水酸度变化小，可实现高磷赤铁矿选矿酸浸废液在线循环与资源化高效利用，很大程度上节省了酸浸选矿工艺中酸的用量；
4、采用本发明的高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理设备，其固液分离效果很好，渗透量大、处理周期短，在实际应用中，可以大大节约投资和处理时间。
附图说明
图1为本发明的一种高磷赤铁矿选矿酸性废水处理设备的结构示意图；
图中：1-搅拌机，2-混凝箱，3-排泥管，4-出水管，5-反应器器体，6-动态膜载体，7-曝气头，8-曝气机，9-连接管。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理方法，它包括如下步骤：
1)改性赤泥的制备：
(1)将赤泥于90℃干燥箱中干燥2小时，然后破碎(用研钵破碎)并过20目筛，取筛下物质(作为改性对象)，得赤泥粉，备用；
(2)按赤泥粉：盐酸＝40g：1L，选取赤泥粉和盐酸，其中盐酸的质量浓度为5％；将赤泥粉置于盐酸中，在60℃的水浴锅中充分搅拌1h，冷却后得混合液；
(3)混合液加入氨水并搅拌，调节pH至7.5，静置(使混合液中悬浮物充分沉淀)；倒出上清液，将沉淀物质用蒸馏水洗5次(以去除溶解性物质)；然后将洗后的沉淀物质于90℃下烘20h(置于烘箱中)；取出冷却至室温，粉碎过60目筛，得改性赤泥(密封保存备用，以改性赤泥作为高磷赤铁矿选矿酸性废水的脱磷剂)；
2)高磷赤铁矿选矿酸性废水为铁矿化学选矿工艺中产生的酸性含磷废水，pH＝2.21、TP＝20mg/L；动态膜载体为陶瓷；
按照每升高磷赤铁矿选矿酸性废水中加入6g改性赤泥，在装有高磷赤铁矿选矿酸性废水的混凝箱里加入改性赤泥，搅拌(用搅拌机)1h，速度梯度(G值)为50，得泥水混合液；将泥水混合液流进动态膜反应器，在曝气条件下，经过动态膜载体后自流出水，得可回用酸性净化水。
本实施例的废水脱磷率可达到95.68％，出水pH为3.09，出水浊度2NTU。
如图1所示，实现上述方法的一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理设备(或称混凝—动态膜反应器)，它包括搅拌机1、混凝箱2、连接管9、动态膜反应器；动态膜反应器包括排泥管3、出水管4、反应器器体5、动态膜载体6、曝气头7、曝气机8、曝气管；混凝箱2内为空腔，搅拌机1的搅拌叶片位于混凝箱2的空腔内，混凝箱2的空腔内下部由连接管9与动态膜反应器的反应器器体5的空腔内下部相连通，连接管9上设置有控制阀；反应器器体5内为空腔，动态膜载体6、曝气头7分别位于反应器器体5的空腔内，曝气头7位于动态膜载体6的下方，曝气头7由曝气管与曝气机8(为空气压缩机)相连；反应器器体5的底部设置有排泥管3，排泥管3上设置有控制阀，出水管4的入口端位于反应器器体5的空腔内的上部。
所述的反应器器体5的材料为有机玻璃。所述的动态膜载体6为陶瓷。
实施例2：
一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理方法，它包括如下步骤：
1)改性赤泥的制备：
(1)将赤泥于100℃干燥箱中干燥2.5小时，然后破碎(用研钵破碎)并过20目筛，取筛下物质(作为改性对象)，得赤泥粉，备用；
(2)按赤泥粉：盐酸＝50g：1L，选取赤泥粉和盐酸，其中盐酸的质量浓度为7％；将赤泥粉置于盐酸中，在80℃的水浴锅中充分搅拌1.5h，冷却后得混合液；
(3)混合液加入氨水并搅拌，调节pH至8.0，静置(使混合液中悬浮物充分沉淀)；倒出上清液，将沉淀物质用蒸馏水洗7次(以去除溶解性物质)；然后将洗后的沉淀物质于100℃下烘22h(置于烘箱中)；取出冷却至室温，粉碎过60目筛，得改性赤泥(密封保存备用，以改性赤泥作为高磷赤铁矿选矿酸性废水的脱磷剂)；
2)所述的高磷赤铁矿选矿酸性废水为铁矿化学选矿工艺中产生的酸性含磷废水，pH＝2.25～2.56、TP＝50mg/L；动态膜载体为陶瓷；
按照每升高磷赤铁矿选矿酸性废水中加入11.5g改性赤泥，在装有高磷赤铁矿选矿酸性废水的混凝箱里加入改性赤泥，搅拌(用搅拌机)1h，速度梯度(G值)为50，得泥水混合液；将泥水混合液流进动态膜反应器，在曝气条件下，经过动态膜载体后自流出水，得可回用酸性净化水。
本实施例的废水脱磷率可达到97.68％，出水pH为3.04～3.31，出水浊度2NTU。
实现上述方法的设备与实施例1相同。
实施例3：
一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理方法，它包括如下步骤：
1)改性赤泥的制备：
(1)将赤泥于90～105℃干燥箱中干燥2～3小时，然后破碎(用研钵破碎)并过20目筛，取筛下物质(作为改性对象)，得赤泥粉，备用；
(2)按赤泥粉：盐酸＝40g～60g：1L，选取赤泥粉和盐酸，其中盐酸的质量浓度为5～10％；将赤泥粉置于盐酸中，在60～100℃的水浴锅中充分搅拌1～2h，冷却后得混合液；
(3)混合液加入氨水并搅拌，调节pH至7.5～8.5，静置(使混合液中悬浮物充分沉淀)；倒出上清液，将沉淀物质用蒸馏水洗5～10次(以去除溶解性物质)；然后将洗后的沉淀物质于90～105℃下烘20～25h(置于烘箱中)；取出冷却至室温，粉碎过60目筛，得改性赤泥(密封保存备用，以改性赤泥作为高磷赤铁矿选矿酸性废水的脱磷剂)；
2)所述的高磷赤铁矿选矿酸性废水为铁矿化学选矿工艺中产生的酸性含磷废水，pH为2.53，TP＝98.85mg/L；动态膜载体为陶瓷；
按照每升高磷赤铁矿选矿酸性废水中加入23g改性赤泥，在装有高磷赤铁矿选矿酸性废水的混凝箱里加入改性赤泥，搅拌(用搅拌机)1.5h，速度梯度(G值)为65，得泥水混合液；将泥水混合液流进动态膜反应器，在曝气条件下，经过动态膜载体后自流出水，得可回用酸性净化水。
本实施例的废水脱磷率可达到98.96％，出水pH为3.2，出水浊度2NTU。
实现上述方法的设备与实施例1相同。
实施例4：
一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理方法，它包括如下步骤：
1)改性赤泥的制备：
(1)将赤泥于90～105℃干燥箱中干燥2～3小时，然后破碎(用研钵破碎)并过20目筛，取筛下物质(作为改性对象)，得赤泥粉，备用；
(2)按赤泥粉：盐酸＝40g～60g：1L，选取赤泥粉和盐酸，其中盐酸的质量浓度为5～10％；将赤泥粉置于盐酸中，在60～100℃的水浴锅中充分搅拌1～2h，冷却后得混合液；
(3)混合液加入氨水并搅拌，调节pH至7.5～8.5，静置(使混合液中悬浮物充分沉淀)；倒出上清液，将沉淀物质用蒸馏水洗5～10次(以去除溶解性物质)；然后将洗后的沉淀物质于90～105℃下烘20～25h(置于烘箱中)；取出冷却至室温，粉碎过60目筛，得改性赤泥(密封保存备用，以改性赤泥作为高磷赤铁矿选矿酸性废水的脱磷剂)；
2)所述的高磷赤铁矿选矿酸性废水为铁矿化学选矿工艺中产生的酸性含磷废水，pH＝2.25～2.56、TP＝50mg/L；动态膜载体为活性炭；
按照每升高磷赤铁矿选矿酸性废水中加入11.5g改性赤泥，在装有高磷赤铁矿选矿酸性废水的混凝箱里加入改性赤泥，搅拌(用搅拌机)1h，速度梯度(G值)为50，得泥水混合液；将泥水混合液流进动态膜反应器，在曝气条件下，经过动态膜载体后自流出水，得可回用酸性净化水。
本实施例的废水脱磷率可达到97.59％，出水pH为3.03～3.32，出水浊度3NTU。
实现上述方法的一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理设备，它包括搅拌机1、混凝箱2、连接管9、动态膜反应器；动态膜反应器包括排泥管3、出水管4、反应器器体5、动态膜载体6、曝气头7、曝气机8、曝气管；混凝箱2内为空腔，搅拌机1的搅拌叶片位于混凝箱2的空腔内，混凝箱2的空腔内下部由连接管9与动态膜反应器的反应器器体5的空腔内下部相连通，连接管9上设置有控制阀；反应器器体5内为空腔，动态膜载体6、曝气头7分别位于反应器器体5的空腔内，曝气头7位于动态膜载体6的下方，曝气头7由曝气管与曝气机8相连；反应器器体5的底部设置有排泥管3，排泥管3上设置有控制阀，出水管4的入口端位于反应器器体5的空腔内的上部。
所述的反应器器体5的材料为有机玻璃。所述的动态膜载体6为活性炭。
实施例5：
与实施例4基本相同，不同之处在于：所述的反应器器体5的材料为塑料，所述的动态膜载体6为纤维素类。
本发明的动态膜载体，如烧结玻璃、烧结金属、纤维素类、聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类或硅橡胶类等都能实现本发明；在此不一一列举实施例。
Claims (6)
1.一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)改性赤泥的制备：
(1)将赤泥于90～105℃干燥2～3小时，然后破碎并过20目筛，取筛下物质，得赤泥粉，备用；
(2)按赤泥粉：盐酸＝40g～60g：1L，选取赤泥粉和盐酸，其中盐酸的质量浓度为5～10％；将赤泥粉置于盐酸中，在60～100℃的水浴锅中充分搅拌1～2h，冷却后得混合液；
(3)混合液加入氨水并搅拌，调节pH至7.5～8.5，静置；倒出上清液，将沉淀物质用蒸馏水洗5～10次；然后将洗后的沉淀物质于90～105℃下烘20～25h；取出冷却至室温，粉碎过60目筛，得改性赤泥；
2)按照每升高磷赤铁矿选矿酸性废水中加入6～23g改性赤泥，在装有高磷赤铁矿选矿酸性废水的混凝箱里加入改性赤泥，搅拌1～2h，得泥水混合液；将泥水混合液流进动态膜反应器，在曝气条件下，经过动态膜载体后自流出水，得可回用酸性净化水。
2.根据权利要求1所述的一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理方法，其特征在于：所述的高磷赤铁矿选矿酸性废水为铁矿化学选矿工艺中产生的酸性含磷废水。
3.实现权利要求1所述方法的一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理设备，其特征在于它包括搅拌机(1)、混凝箱(2)、连接管(9)、动态膜反应器；动态膜反应器包括排泥管(3)、出水管(4)、反应器器体(5)、动态膜载体(6)、曝气头(7)、曝气机(8)、曝气管；混凝箱(2)内为空腔，搅拌机(1)的搅拌叶片位于混凝箱(2)的空腔内，混凝箱(2)的空腔内下部由连接管(9)与动态膜反应器的反应器器体(5)的空腔内下部相连通，连接管(9)上设置有控制阀；反应器器体(5)内为空腔，动态膜载体(6)、曝气头(7)分别位于反应器器体(5)的空腔内，曝气头(7)位于动态膜载体(6)的下方，曝气头(7)由曝气管与曝气机(8)相连；反应器器体(5)的底部设置有排泥管(3)，排泥管(3)上设置有控制阀，出水管(4)的入口端位于反应器器体(5)的空腔内的上部。
4.根据权利要求3所述的一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理设备，其特征在于：所述的反应器器体(5)的材料为有机玻璃或塑料。
5.根据权利要求3所述的一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理设备，其特征在于：所述的动态膜载体(6)为多孔无机材料或高分子膜。
6.根据权利要求5所述的一种高磷赤铁矿选矿酸性废水的处理设备，其特征在于：多孔无机材料为陶瓷、烧结玻璃、烧结金属或碳；高分子膜为纤维素类、聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜类、聚烯烃类或硅橡胶类。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20090506 |