发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提出一种钛白粉生产过程中产生的酸性污水的综合治理方法,本发明将采用膜分离分级技术、絮凝沉淀和废弃物回收利用相结合的方法综合治理钛白粉的生产时产生的酸性总污水,处理后获得低COD、低重金属盐含量的含硫酸或盐酸的可循环利用的水;并将浓缩的低酸含量和高铁盐含量的污水资源化成高附加值的磁性纳米铁氧体;同时将过滤出的少量污泥(为原来的1/10~1/50)中的各种重金属变成无害的氧化物制成用于环保路面的多孔透水砖等。对该类污水的综合治理采用六个步骤组合进行。该工艺是一个柔性闭循环工艺,可根据需要回收使用的原酸水量和内部的各类污染物含量来调节(II)、(III)和(IV)部分的处理量和处理深度(各类杂质的含量指标)以及需要的加药量。通过以上步骤,基本可以需要的含硫酸污水调节回用比例,同时中和曝气后的中水也达标回用,同时可根据需要将废弃物进行资源化利用,达到各种废水和废渣的零排放或达标排放。
本发明预处理的钛白粉生产过程中产生的酸性污水的主要成分及含量如表1所示,含有0.01~250g/L硫酸、0.1~50g/L铁、0.1~50g/L钠、0.1~15g/L钛、0.1~5g/L铝、0.1~10g/L硅、0.1~2g/L镁、0.1~3g/L钙和其它微量过渡金属离子(如铬、镉、铅和汞等)、总固含量为2~100g/L、总化学耗氧约500-3000mg/L和总硬度达到0.2~5g/L(以碳酸钙计),无法直接排放。
表1原酸性污水的水质指标
本发明提出一种钛白粉生产过程中产生的酸性污水的综合治理方法,如图1,主要包括以下几个步骤:
步骤一:酸性污水进行初步除杂的粗滤和微滤处理工序。
如图1所示,本步骤中先将钛白粉生产过程中产生的酸性污水使用过滤精度为0.2~20.0μm过滤器(机械过滤器或袋式过滤器)进行机械过滤,再采用微滤分离膜膜孔为0.01~0.8μm范围(截留分子量2万~8万)的微滤系统进行微滤处理。本步骤根据整个过程的处理量、回收率及回流比范围,根据每级进料液的浓差极化造成的膜通量和截留率下降,微滤系统优化为由多级微滤分离膜工序串联方式构成,所采用的微滤分离膜的孔径在0.01~0.8μm,膜材质为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟化乙丙烯、聚砜、聚醚砜、聚砜酰胺、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氧化钛、γ-氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氧化锆或316不锈钢等。微滤系统由多级微滤分离膜工序构成,一般为一级以上微滤分离膜工序构成(M≥1),根据每级微滤分离膜处理量和透过液量,每级微滤分离膜工序又由多个(一般为1~10个)并联的微滤分离膜组件构成,而每个微滤分离膜组件由3~10个串联的微滤分离膜元件构成。如图2所示,每级微滤分离膜工序的进料液为上一级微滤分离膜工序的浓缩液,每一级微滤分离膜工序的透过液收集汇合成总的滤出液,每一级微滤分离膜工序的回流比范围在1∶1~3∶1之间。
通过该步骤的粗滤和微滤处理,可以将原酸性污水中的悬浮物和部分固溶物等杂质除去,使其总固含量从2~100g/L降到0.005~40g/L,得到颜色从乳白色浑浊变成无色清亮的滤出液。所述的微滤分离膜的膜材质可以耐质量分数为0.1~25.0%左右的硫酸或盐酸,耐温性不低于30℃。经过本步骤的粗滤处理后,滤出液的体积流量不小于原进水酸性污水体积流量的90%,其余不大于10%为粗滤后得到的高固含量(质量分数为20-40wt%)的浓缩废水,进入步骤五制成多孔透水砖。
步骤二:多级纳滤处理工序。
如图1所示,本步骤中先后进行多级纳滤膜分离工序、加药除铁等重金属和钠离子处理工序和微滤处理工序。
(1)多级纳滤膜分离工序:如图3所示,将步骤一中得到的滤出液顺次进行多级纳滤膜分离工序,该多级纳滤膜分离工序是由一级以上(N≥1)的纳滤膜工序构成的,每级纳滤膜分离工序的进料液为上一级的浓缩液,根据每级纳滤膜分离工序处理量、透过液量和回流比,每级纳滤膜分离工序由多个(一般为1~10个)并联的纳滤膜组件构成,每个纳滤膜组件由3~10个串联的纳滤膜元件构成;每级纳滤膜工序的回流比范围在1∶1~4∶1之间。通过调节每级纳滤膜工序中纳滤膜组件面积及其对金属盐(如铁)的截留率,以确保最终透过液中各类盐含量达标(如铁含量从大于5000ppm降到小于0.1ppm),同时浓缩液和透过液比例(回流比)达到需要的比例(如1∶1~1∶4)。每级纳滤膜工序所用的纳滤膜的截留分子量为100~400,膜孔为0.0001~0.02μm,膜长期运行耐温性不低于30℃,优选为80℃,纳滤膜材质可以耐质量分数为0.1~25.0%左右的硫酸或盐酸,纳滤膜材质优选为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟化乙丙烯、聚砜、聚醚砜、聚砜酰胺、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氧化钛、γ-氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氧化锆或316不锈钢等。经过该多级纳滤膜分离工序后的最终得到的浓缩液进入到步骤三的中和曝气池,而各级纳滤膜工序得到的透过液收集后,经过水质检测后,如果水质达到如表2的标准,则透过液回收,如果未达到该标准,进入步骤(2)的加药除铁等重金属和钠离子处理工序。
表2:经过多级纳滤膜分离工序处理后可回用的水质指标
(2)加药除铁等重金属和钠离子处理工序:将得到的透过液进行加药除铁等重金属和钠离子处理工序,通过加入药剂,将铁等重金属及钠离子含量降到需要的水平,向透过液中按照比例加入1~12000g/吨废水的2-甲基氨基甲酸的衍生物(如商品化的二乙基氨基甲酸溶液)(纯度为45~55%),可将透过液中铁浓度从大于500ppm降到小于0.03ppm,同时将钠离子降到需要的含量,如钠离子含量小于0.1ppm,通过加药处理最终得到不溶于水的金属离子和药剂的螯合物,为含钠、钙以及铁等重金属盐的酸性沉淀,如2-甲基氨基甲酸铁和2-甲基氨基甲酸钠,将其絮凝沉淀、滤除后得到加药处理后的透过液,如果该加药处理后的透过液达到表2的水质标准,则作为中水回用,如未达到,进入步骤(3)中进行微滤处理工序。如采用加入其它药剂,其用量应使其中的羧基(-COOH)含量(摩尔数)与上述的使用的2-甲基氨基甲酸的衍生物中的羧基含量(摩尔数)相同。所加的药剂是可以将重金属离子还原并螯合,或将重金属离子和钠离子螯合的化合物,药物优选为二乙基氨基甲酸、亚胺基二乙酸或二丁基马来酸酐等。在上述的加药过程中,药剂通常先采用少量的清水将其浓度稀释2~100倍,并尽量按上述用量快速将药剂混入污水的水流中(混合方法以越快越好),药剂发挥作用的最佳pH值控制为0~11,温度为2~80℃。
(3)微滤处理工序:将加药处理后的透过液进行微滤处理工序,先使用过滤精度为0.5~45.0μm机械过滤器或袋式过滤器进行机械过滤,再使用微滤分离膜膜孔为0.01~0.5μm(截留分子量(Mc)为0.2~10万的微滤系统进行微滤处理,该微滤系统与步骤一中的微滤系统完全相同,也采用多级微滤分离膜工序,级数可以不同,使用的微滤分离膜膜孔尺寸不同,经微滤处理后得到上清液和微滤处理后的酸性沉淀,然后将上清液中残存的悬浮物等杂质除去,得到的含硫酸浓度约0.1~250g/L的酸性水回用。酸性沉淀则进入步骤三的曝气中和工序。
步骤三:中和曝气并沉降工艺。
如图1所示,将步骤二(1)中得到的浓缩液、步骤二(2)由经过加药处理得到的各类金属离子和药剂螯合形成的不溶性含钠、钙以及铁等重金属盐的酸性沉淀(如2-甲基氨基甲酸铁和2-甲基氨基甲酸钠等)以及步骤二(3)得到的微滤处理后的酸性沉淀进行混合,得到混合酸性废水,然后进行中和曝气工序,向其中按比例3~10公斤/吨混合酸性废水的向其中加入碱性物质,该碱性物质的有效物质/纯度(如CaO)的含量大于50wt%,优选为石灰水或电石泥,将混合后混合酸性沉淀中含有的原酸性污水中的硫酸根和钙离子并形成难溶性硫酸盐(如硫酸钙)等沉淀,同时将pH值提高至6以上,降低其它硫酸盐的溶解度(如硫酸铬、硫酸镉、硫酸铅)使其析出成微小颗粒,并通过空气压缩机将空气加入到该废水中强制曝气,再分别向其中加入高效絮凝剂(如分子量高于300万以上的聚丙烯酰胺),加入比例为0.1~50g/吨混合酸性污水,将所有的已沉析出硫酸盐、金属离子和药剂的螯合物等难溶物质絮凝成大颗粒快速沉降下来,将沉降后的液体再通过两级以上沉降池,获得上层清液和含水40~70%的弱减或中性沉淀物。该上层清液中各类重金属含量可降低到未进行本步骤处理前的0.1~1wt%以下,如铁含量可从10000ppm左右降到40-60ppm。而含水40-70%的弱碱或中性沉淀物则进入步骤五,烧结制成多孔透水砖。
步骤四:多级纳滤处理工序:
将步骤三得到的上层清液进行多级纳滤处理,除铁等重金属杂质,达到中水回用或外排标准。
本步骤与步骤二的多级纳滤处理工序相同,也包括多级纳滤膜分离工序、加药除铁等重金属和钠离子处理工序和微滤处理工序。但与步骤二的区别在于,在进行多级纳滤处理之前,需要先进行粗滤和微滤处理工序,
(1)粗滤和微滤处理工序:具体为先使用过滤精度为0.8~20.0μm机械过滤器或袋式过滤器进行机械过滤,然后采用微滤系统进行微滤处理,该微滤系统步骤一中的微滤系统相同,也采用多级微滤分离膜工序,级数可以不同,且本步骤中微滤分离膜的膜孔尺寸范围不同,膜孔为0.02~0.5μm范围(截留分子量0.5万到8万)。将悬浮物等杂质除去,使上层清液中总固含量从2~100g/L降到0.005~0.5g/L,得到的滤液颜色也从乳白色浑浊变成无色清亮。
(2)多级纳滤膜分离工序:采用与步骤二(1)中相同的结构的多级纳滤膜分离工序进行,级数可以不同。由于经过上述粗滤和微滤处理过程后的上层清液中盐等溶解物浓度比步骤二进行多级纳滤膜分离工序时的浓度低,因此在进行多级纳滤膜分离工序时采用的纳滤膜的截留率可比步骤二的稍低,其截留分子量大于步骤二中滤膜的截留率90%即可,最终得到浓缩液和透过液。
(3)加药除铁等重金属和钠离子处理工序:如果透过液未达到标准表2的要求,向透过液进行加药除铁等重金属和钠离子处理工序。经过多级纳滤膜分离工序的透过液进入加药絮凝工序,向透过液中按照比例加入1-2000g/吨的2-甲基氨基甲酸的衍生物(如二乙基氨基甲酸溶液)(纯度为45~55%),如采用加入其它药剂,其用量应使其中的羧基(-COOH)含量(摩尔数)与上述的使用的2-甲基氨基甲酸的衍生物-二乙基氨基甲酸中的羧基含量(摩尔数)相同,经过加药除铁等重金属和钠离子处理工序可将透过液中铁浓度从大于500ppm降到小于0.05ppm,同时将钠离子降到需要的含量,如钠离子含量小于10ppm,将铁钠等金属盐和其它杂质进一步脱除达标,然后絮凝沉淀,加药除铁并沉降后得到的上清液的水质标准达到如表2的水质标准,可作为中水回用,如未达到则进入步骤(4),而沉降后的得到的污泥直接进入步骤五和其它物质混合后烧制成多孔透水砖。
(4)微滤处理工序:采用微滤系统对加药除铁并沉降后的上清液进行微滤,将水中残存的析出沉淀进一步滤除,直至达到如表2所示可回用的水质标准。该微滤系统与步骤二(3)的处理过程完全相同,也采用多级微滤分离膜工序,其级数可以与步骤二(3)中多级微滤分离膜工序的级数不同。然后将经该工序浓缩后的残存的析出沉淀污泥直接进入步骤五和其它污泥混合后烧制成多孔透水砖。
经过本步骤的多级纳滤膜分离工序的纳滤膜的截留后浓缩液中铁盐含量约为原液(本步骤处理前)的2~10倍,可进入步骤六经过可控曝气共沉淀技术制备纳米铁氧铁。
步骤五:污泥的资源化利用过程。将步骤一中的浓缩废水、步骤三得到的含水40~70%的弱减或中性沉淀物以及步骤四(3)、(4)中得到的污泥充分混合中和后,加入质量分数为步骤一和步骤三的污泥混合后污泥总量的2~20wt%的浓度为50wt%以上的造纸黑液和质量分数为2~20wt%的黏土,制成砖坯,通过烧结炉在800℃以上烧结1~2小时制备成多孔透水砖。所述的造纸黑液的成分如下表3所示:
表3造纸黑液的成分表
步骤六:铁氧体制备过程。该过程将可控曝气/氧化共沉法和专利“一种铁氧体纳米颗粒的制备方法”(CN201110102232.4)相结合制备纳米铁氧体。可控曝气工艺是根据步骤四中得到的浓缩液中二价和三价铁的含量,采用在贮存浓缩液的容器底部通空气鼓泡将部分二价铁氧化成三价铁,使二价铁和三价铁摩尔比满足该专利中步骤一中FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O的摩尔比,二价铁和三价铁摩尔比优选为1∶1~1∶3;然后使用专利CN201110102232.4中的混合铁盐共沉淀技术制备高分散的可溶性纳米铁氧体。
通过以上的综合处理系统,可将如钛白粉生产中产生的含酸污水进行零排放或达标治理。和当前的无法达标排放且产生大量有害污泥的处理工艺相比,本发明具有以下几个优点:
(1)本发明提出一种钛白粉生产过程中产生的酸性污水的综合治理方法,根据需要获得各类金属盐含量达标的含硫酸水,回用于矿石酸解生产系统,节约3-5%的浓硫酸和/或盐酸;
(2)本发明提出一种钛白粉生产过程中产生的酸性污水的综合治理方法,将传统处理系统不能达标的中水处理达标,并可根据需要将经曝气中和沉降并纳滤后的达标水作为中水回用于不同的生产车间,节约一半的补充水;
(3)本发明提出一种钛白粉生产过程中产生的酸性污水的综合治理方法,可以将传统处理系统产生的污泥资源化利用,节约储备这些污泥的场地和消除造成的二次污染;
(4)本发明提出一种钛白粉生产过程中产生的酸性污水的综合治理方法,可以将产生的铁盐转化成高附加值的磁性纳米铁氧体资源化利用。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细说明:
实施例1:
本实施例提供一种钛白粉生产过程中产生的酸性污水的综合治理方法,主要包括以下几个步骤:
步骤一:酸性污水进行初步除杂的粗滤和微滤处理工序。
本步骤中先将钛白粉生产过程中产生的流量为10000吨/天酸性污水通过机械过滤器,使用过滤精度为20.0μm机械过滤器或袋式过滤器进行机械过滤,再采用微滤系统进行微滤处理,该微滤系统由四级(M=4)微滤分离膜工序构成,如图4所示,且采用膜孔为0.5μm(截留分子量8万)的材质的聚丙烯的微滤分离膜(如KJESUF9050X50/80),根据每级微滤分离膜处理量和透过液量,每级微滤分离膜工序由4个并联的微滤分离膜组件构成,而每个微滤分离膜组件由3个串联的微滤分离膜元件构成,为达到需要的浓缩和水的回收率,每级微滤分离膜工序的进料液为上一级微滤分离膜工序的浓缩液,将每一级微滤分离膜工序的透过液收集,即为滤出液,每一级微滤分离膜的回流比范围在1.2∶1,使总的回流比达到1∶9。
通过该步骤的粗滤和微滤处理,可以将原酸性污水中的悬浮物和部分固溶物等杂质除去,使其总固含量从150g/L降到40g/L,得到颜色从乳白色浑浊变成无色清亮的滤出液,其成分与处理前的水质对比如表4所示。经该步骤处理前后其主要水质指标如表4所示。经过该系统后,滤出液为原进水的90%(约392吨/小时),经过本步骤的粗滤处理后,滤出液的体积流量不小于原进水酸性污水体积流量的90%,另外10%为高固含量(20-40wt%)的高度浓缩废水(约1000吨/小时),进入步骤五制成多孔透水砖。
表4原酸水经过步骤一处理前后的水质指标
步骤二:多级纳滤处理工序。
本步骤中先后进行多级纳滤膜分离工序、加药除铁等重金属和钠离子处理工序和微滤处理工序。
(1)多级纳滤膜分离工序:多级纳滤膜分离工序是将步骤一中得到的8800吨/天滤出液顺次进行一级的纳滤膜分离工序分离处理,纳滤膜分离工序的每个纳滤膜组件由3个串联的纳滤膜元件构成;每级纳滤膜分离工序回流比范围在1∶1。所用的纳滤膜的截留分子量为100~400,膜孔为0.0001~0.02μm。膜长期运行耐温性不低于30℃,优选为80℃,纳滤膜材质耐质量分数为0.1~25.0%左右的硫酸或盐酸,纳滤膜材质为聚砜、活性脱盐层为聚酰胺的复合膜(8寸聚酰胺复合膜组件),膜对2.0wt%氯化铁的脱除率大于95%,膜运行温度可达60℃。经过该多级纳滤膜分离工序后的最终得到的浓缩液进入到步骤三的中和曝气池,而各级纳滤膜工序得到的透过液收集后,透过液通量为190吨/小时,经过水质检测后未达到该标准,进入步骤(2)的加药除铁等重金属和钠离子处理工序。经过该步骤处理后的水质指标如表5所示。
表5原酸水经过纳滤膜工序处理后的水质指标
(2)加药除铁等重金属和钠离子处理工序:将得到的透过液进行加药除铁等重金属和钠离子处理工序,通过加入药剂,将铁等重金属及钠离子含量降到需要的水平,向透过液中按照比例加入1.0g/吨废水(待处理的透过液)的N-N’-2甲基-氨基甲酸(纯度为45%),通过加药处理最终得到不溶于水的金属离子和药剂的螯合物,然后加入分子量为300万的聚丙烯酰胺,使用量为5g/吨水(待处理的透过液),将其絮凝沉淀、滤除后得到加药处理后的透过液,如果该加药处理后的透过液达到表2的水质标准,则作为中水回用,如未达到,进入步骤(3)中进行微滤处理工序。
(3)微滤处理工序:将加药处理后的透过液进行微滤处理工序,先使用过滤精度为0.2μm机械过滤器进行机械过滤,再采用微滤系统进行微滤处理,该微滤系统与步骤一的组成完全相同,为四级微滤分离膜工序,区别仅在于膜孔为0.015μm,截留分子量(Mc)为0.2万。微滤处理后得到上清液和微滤处理后的酸性沉淀,将上清液中残存的悬浮物等杂质除去,得到的含硫酸浓度约1~250g/L的酸性水回用,其水质如表6所示,酸性沉淀则进入步骤三的曝气中和工序。
表6原酸水经过系统(II)纳滤膜和加药沉淀并过滤工序处理后的水质指标
步骤三:中和曝气并沉降工艺。
将步骤二(1)中得到的浓缩液、步骤二(2)由经过加药处理得到的各类金属离子和药剂螯合形成的不溶性含钠、钙以及铁等重金属盐的酸性沉淀(如2-甲基氨基甲酸铁和2-甲基氨基甲酸钠等)以及步骤二(3)得到的微滤处理后的酸性沉淀进行混合,得到混合酸性废水,然后进行中和曝气工序,向其中按比例加入10公斤/吨混合酸性废水,该碱性物质的有效物质的含量大于50wt%,为石灰水。将混合后混合酸性沉淀中含有的原酸性污水中的硫酸根和钙离子并形成难溶性硫酸盐(如硫酸钙)等沉淀,并通过空气压缩机将空气加入到该废水中自然曝气,再向加入高效絮凝剂,分子量高于1000万以上的聚丙烯酰胺,加入比例为1g/吨混合酸性废水,将所有的已沉析出硫酸盐、金属离子和药剂的螯合物等难溶物质絮凝成大颗粒沉降下来,将沉降后的液体再通过两级以上沉降池,获得上层清液和含水40-70%的弱减或中性沉淀物。而含水40-70%的弱减或中性沉淀物则进入步骤五,烧结制成多孔透水砖,其成分表如表7所示。
表7污泥主要成分表(基于1公斤)
步骤四:多级纳滤处理工序:
将步骤三得到的上层清液进行多级纳滤处理,除铁等重金属杂质,达到中水回用或外排标准。
本步骤与步骤二的多级纳滤处理工序相同,也包括多级纳滤膜分离工序、加药除铁等重金属和钠离子处理工序和微滤处理工序。但与步骤二的区别在于,在进行多级纳滤处理之前,需要先进行粗滤和微滤处理工序,
(1)粗滤和微滤处理工序:具体为先使用过滤精度为0.8μm机械过滤器或袋式过滤器进行机械过滤,该微滤处理过程和步骤一中的微滤处理过程完全相同,采用四级微滤分离膜工序,仅有膜孔尺寸范围的不同,采用膜孔为0.02范围(截留分子量0.5万)的微滤分离膜,将微滤处理后的悬浮物等杂质除去,得到上层清液。
(2)多级纳滤膜分离工序:由于经过上述粗滤和微滤处理过程后的上层清液中盐等溶解物浓度比步骤二(1)进行多级纳滤膜分离工序时的浓度低,因此在进行纳滤膜分离工序时的滤膜的截留率可比步骤二的稍低,其截留率大于步骤二中滤膜的截留率90%即可,膜材质为聚砜酰胺,截留分子量为200,膜孔为0.003微米,耐温可达70℃,各级纳滤膜分离工序的回流比为2∶1,各级纳滤膜分离工序的水通量分别为50吨/小时、33吨/小时、22吨/小时和15吨/小时,得到浓缩液和透过液,其水质指标如表8所示。
表8步骤四微滤和滤膜工序处理后的水质指标
(3)加药除铁等重金属和钠离子处理工序:如果透过液未达到标准表2的要求,向透过液进行加药除铁等重金属和钠离子处理工序。经过多级纳滤膜分离工序的透过液进入加药絮凝工序,向透过液中按照比例加入1.5kg/吨的亚胺基二乙酸(纯度为45~55%),然后加入絮凝剂为分子量为1000万的聚丙烯酰胺,用量为3g/吨进行絮凝沉淀。如未达到则进入步骤(4),而沉降后的得到的污泥直接进入步骤五和其它物质混合后烧制成多孔透水砖。经过加药沉淀处理后的水质如表9所示。
表9经过步骤四纳滤膜和加药沉淀工序处理后的上清液水质分析
(4)微滤处理工序:加药除铁并沉降后的上清液进入该工序,将水中残存的析出沉淀进一步滤除,直至达到如表2所示可回用的水质标准。该微滤处理工序,与步骤二(3)的微滤处理过程完全相同,采用相同的级微滤分离膜工序,将经该工序浓缩后的残存的析出沉淀污泥直接进入步骤五和其它污泥混合后烧制成多孔透水砖。
步骤五:污泥的资源化利用过程。将步骤一中的浓缩废水、步骤三得到的含水40~60%的弱减或中性沉淀物以及步骤四(3)、(4)中得到的污泥充分混合中和后,加入质量分数为步骤一和步骤三的污泥混合后污泥总量的20wt%的浓度为50wt%以上的造纸黑液和质量分数为20wt%的黏土(黄土),制成砖坯,通过烧结炉在800℃以上烧结2小时制备成多孔透水砖。
实施例2:
本实施例与实施例1的区别仅在于,在步骤五后还增加了步骤六:铁氧体制备过程。该过程将可控曝气/氧化共沉法和专利“一种铁氧体纳米颗粒的制备方法”(CN201110102232.4)相结合制备纳米铁氧体。可控曝气工艺是根据步骤四中得到的浓缩液中二价和三价铁的含量,采用在贮存浓缩液的容器底部通空气鼓泡将部分二价铁氧化成三价铁,使二价铁和三价铁摩尔比满足该专利中步骤一中FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O的摩尔比,具体为二价铁和三价铁摩尔比优选为1∶2;然后使用专利CN201110102232.4中的混合铁盐共沉淀技术制备高分散的可溶性纳米铁氧体。
实施例2:
本实施例与实施例1的区别仅在于,将实施例1中步骤一的粗滤过程的机械过滤器的筛孔径降低为2μm,使用孔径为0.05μm(截留分子量5万)的材质为聚乙烯的微滤分离膜。处理后的水质仍可以达到表4的标准,其他步骤与实施例1完全相同。
实施例3:
本实施例与实施例1的区别仅在于,步骤一中将流量为10000吨/天通过机械过滤器,然后使用6级微滤分离膜工序(每级微滤分离膜工序回流比为2∶1)在截留液出水处串联的聚砜微滤分离膜处理通过机械过滤器的透过液,各微滤分离膜工序的水通量分别为125吨/小时、83吨/小时、56吨/小时、37吨/小时、25吨/小时和16吨/小时,总的回流比仍达到1∶9。该微滤系统可将原酸水中的悬浮物和部分溶解固含物等杂质除去,其总固含量从150g/L降到30g/L,滤液颜色也从乳白色浑浊变成无色清亮,其它指标仍能达到如表4所示的值,其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例4:
本实施例与实施例1的区别仅在于,在步骤二(1)的多级纳滤膜分离工序中,采用三级纳滤膜分离工序,其中纳滤膜使用聚砜酰胺膜(8寸聚砜酰胺膜组件),各级纳滤膜分离工序的回流比为4∶1,膜对2.0wt%氯化铁的脱除率大于98%,膜的截留分子量为100,膜运行温度可达70℃。对来自步骤一的8800吨/天的粗滤透过液,使用3级纳滤膜分离工序,各级纳滤膜分离工序的透水量分别为91吨/小时、68吨/小时和31吨/小时,三级纳滤膜分离工序的透过液总通量仍为190吨/小时,通过过程的水质检测指标如表10所示,其他各个步骤与实施例1的过程完全相同。
表10原酸水经过步骤二纳滤膜工序处理后的水质指标
实施例5:
本实施例与实施例2的区别仅在于,步骤一中处理的原酸废水的硫酸含量达到15wt%,将步骤一中的微滤系统中的微滤分离膜的材质改为聚氟化乙丙烯,处理后的水质仍能达到实施例2的标准,其他各个步骤与实施例2完全相同。
实施例6:
本实施例与实施例2的区别仅在于,此时处理的原酸废水的硫酸含量达到20wt%,将实施例2中使用的微滤系统中的微滤分离膜的材质改为聚四氟乙烯,处理后的水质仍能达到实施例2的标准,其他各个步骤与实施例2完全相同。
实施例7:
本实施例与实施例2的区别仅在于,此时处理的原酸废水的硫酸含量达到25wt%,水温为45℃,将实施例2中使用的微滤系统中的微滤分离膜的材质改为聚氯乙烯,处理后的水质仍能达到实施例2的标准,其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例8:
本实施例与实施例1的区别仅在于步骤四(2)中的多级纳滤膜分离工序由2级纳滤膜分离工序构成,且纳滤膜材质为聚醚砜,截留分子量为300,耐温可达70℃,各级循环比为1∶1,各级的水通量分别为88吨/小时和55吨/小时,将来自步骤三的水浓缩5倍,而透过液如表8的水质检测指标,其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例9:
本实施例与实施例1的区别仅在于步骤四(2)中的多级纳滤膜分离工序由9级纳滤膜分离工序构成,且纳滤膜材质为聚醚砜,截留分子量为200,耐温可达80℃,各级循环比为4∶1,各级纳滤膜分离工序的水通量分别为20吨/小时、16吨/小时、10吨/小时、8吨/小时、6.6吨/小时、5.2吨/小时、4.2吨/小时、3.4吨/小时、2.6吨/小时,将来自步骤三的水浓缩5倍,而透过液达到如表11的水质检测指标,其他各个步骤与实施例1完全相同。
表11:步骤四微滤和滤膜工序处理后的水质指标
实施例10:
本实施例与实施例1的区别仅在于步骤四(2)中的多级纳滤膜分离工序为9级纳滤膜分离工序,且纳滤膜材质为二氧化钛,截留分子量为100,膜孔为0.0001,耐温可达200℃,各级循环比为4∶1,各级纳滤膜分离工序的水通量分别为20吨/小时、16吨/小时、10吨/小时、8吨/小时、6.6吨/小时、5.2吨/小时、4.2吨/小时、3.4吨/小时、2.6吨/小时,可将来自步骤三的水浓缩5倍,而透过液也可达到如表11的水质检测指标,其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例11:
本实施例与实施例1的区别仅在于步骤四(2)中的多级纳滤膜分离工序由9级纳滤膜分离工序构成,纳滤膜材质为碳化硅,截留分子量为300,膜孔为0.009,耐温可达200℃,各级循环比为4∶1,各级纳滤膜分离工序的水通量分别为20吨/小时、16吨/小时、10吨/小时、8吨/小时、6.6吨/小时、5.2吨/小时、4.2吨/小时、3.4吨/小时、2.6吨/小时,将来自步骤三的水浓缩5倍,而透过液也可达到如表8的水质检测指标,其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例12:
本实施例与实施例1的区别仅在于步骤四(2)中的多级纳滤膜分离工序由9级纳滤膜分离工序构成,该纳滤膜材质为γ-氧化铝,截留分子量为200,耐温可达200℃,各级循环比为4∶1,各级纳滤膜分离工序的水通量分别为20吨/小时、16吨/小时、10吨/小时、8吨/小时、6.6吨/小时、5.2吨/小时、4.2吨/小时、3.4吨/小时、2.6吨/小时,将来自步骤三的水浓缩5倍,而透过液也可达到如表11的水质检测指标,其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例18:
本实施例与实施例1的区别仅在于步骤四(2)中的多级纳滤膜分离工序由9级纳滤膜分离工序构成,该纳滤膜材质为氮化硼,截留分子量为400,膜孔为0.02微米,耐温可达200℃,各级循环比为4∶1,各级的水通量分别为20吨/小时、16吨/小时、10吨/小时、8吨/小时、6.6吨/小时、5.2吨/小时、4.2吨/小时、3.4吨/小时、2.6吨/小时,这样可将来自步骤三的水浓缩5倍,而透过液也可达到如表8的水质检测指标,其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例18:
本实施例与实施例1的区别仅在于步骤四(2)中的多级纳滤膜分离工序由9级纳滤膜分离工序构成,该纳滤膜材质为氮化硅,截留分子量为200,耐温可达200℃,各级循环比为4∶1,各级的水通量分别为20吨/小时、16吨/小时、10吨/小时、8吨/小时、6.6吨/小时、5.2吨/小时、4.2吨/小时、3.4吨/小时、2.6吨/小时,将来自步骤三的水浓缩5倍,而透过液也可达到如表11的水质检测指标,其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例19:
本实施例与实施例1的区别在于所处理的酸性废水中含有浓度为20-25%的盐酸、步骤四(2)中的多级纳滤膜分离工序由9级纳滤膜分离工序构成,该纳滤膜材质为氮化硅,截留分子量为200,耐温可达200℃,各级循环比为4∶1,各级的水通量分别为20吨/小时、16吨/小时、10吨/小时、8吨/小时、6.6吨/小时、5.2吨/小时、4.2吨/小时、3.4吨/小时、2.6吨/小时,将来自步骤三的水浓缩5倍,而透过液也可达到如表11的水质检测指标,其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例20:
本实施例与实施例1的区别在于:步骤一中使用滤精度为0.2μm的袋式过滤器进行过滤,并采用微滤分离膜膜孔为0.01、截留分子量2万的微滤系统进行微滤处理,该微滤系统4级微滤分离膜工序构成,每级微滤分离膜工序又1个微滤分离膜组件构成,而微滤分离膜组件由3个串联的微滤分离膜元件构成。步骤一中的其他设置以及其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例22:
本实施例与实施例1的区别在于:步骤一中使用滤精度为0.2μm的机械过滤器进行过滤,并采用微滤分离膜膜孔为0.8μm、截留分子量8万的微滤系统进行微滤处理,该微滤系统6级微滤分离膜工序构成,每级微滤分离膜工序又10个微滤分离膜组件构成,而微滤分离膜组件由10个串联的微滤分离膜元件构成。步骤二(3)中采用过滤精度为0.5μm机械过滤器进行机械过滤,采用微滤分离膜膜孔为0.01μm(截留分子量(Mc)为0.2万的微滤系统进行微滤处理。本实施例中其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例23:
本实施例与实施例1的区别步骤二(1)中使用的多级纳滤膜分离工序的纳滤膜截留分子量为100,膜孔为0.0001μm。每级纳滤膜工序由1个纳滤膜组件构成,每个纳滤膜组件由3个串联的纳滤膜元件构成。步骤二(3)中采用过滤精度为45.0μm机械过滤器进行机械过滤,采用微滤分离膜膜孔为0.5μm(截留分子量(Mc)为10万的微滤系统进行微滤处理。其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例23:
本实施例与实施例1的区别步骤二(1)中使用的多级纳滤膜分离工序的纳滤膜截留分子量为400,膜孔为0.02μm。每级纳滤膜工序由10个纳滤膜组件构成,每个纳滤膜组件由10个串联的纳滤膜元件构成。步骤二中的其他设置以及其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例24:
本实施例与实施例1的区别步骤二(2)中使用的多级纳滤膜分离工序的纳滤膜截留分子量为400,膜孔为0.02μm。每级纳滤膜工序由10个纳滤膜组件构成,每个纳滤膜组件由10个串联的纳滤膜元件构成。步骤二中的其他设置以及其他各个步骤与实施例1完全相同。
实施例25:
本步骤与实施例1的区别仅在于步骤二(2)中加药除铁等重金属和钠离子处理工序中,按照比例为12000g/吨废水的N-N’-2甲基-氨基甲酸(纯度为55%)向透过液中加入药剂,其他的各个步骤与实施例1完全相同。
实施例26:
本步骤与实施例1的区别仅在于步骤三相其中按比例为3公斤/吨混合酸性污水的向其中加入碱性物质CaO,其他的各个步骤与实施例1完全相同。