CN103359890B - 一种中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法，用于去除废水中的总氮，即硝酸根离子含量和总硬度即钙离子含量。所述方法，包括中和沉淀后的废水通过混合絮凝池、物化沉淀池、pH调节池、缺氧池、好氧池和生化沉淀池，30～50%缺氧池出水回流至混合絮凝池，其余缺氧池出水流入生化沉淀池。本发明提供的技术方案具有以下优点：（1）减少了混合絮凝池处的氢氧化钠和碳酸钠等碱性药剂的加入量，降低了成本；（2）防止好氧池内体系pH值过高，利于后继微生物除碳源反应的正常进行；（3）减少整个工艺过程中外加药剂量，体系出水含盐量低，利于后继处理，如超滤、纳滤、反渗透等工艺的运行。

Description

一种中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法，用于去除废水中的总氮，即硝酸根离子含量和总硬度即钙离子含量。

背景技术

钢铁生产过程复杂，常经过退火、酸洗、切割等程序，会产生大量的废水。其中酸洗工艺段的废水受酸洗介质的影响较大，当使用硝酸、氢氟酸作为酸洗介质时，其含有大量的硝酸根离子（NO₃ ^-）、重金属离子、氟离子（F^-）等，一般经过中和沉淀处理后，废水中重金属离子、氟浓度大大降低，但仍含有大量的NO₃ ^-、Ca²⁺，这类废水若直接排入水体会造成严重污染。

目前对于这类废水的处理，主要采用先通过物化处理大幅降低水中的Ca²⁺，再通过生化处理去除水中的NO₃ ^-。

物化处理流程为废水进入混合絮凝池，经氢氧化钠等加药投加后，再进入物化沉淀池，去除水中的Ca²⁺和部分重金属离子，物化处理过程需要在强碱性条件下反应。

生化处理流程为废水先进入缺氧池进行反硝化反应，利用废水中的碳源或外加碳源，将NO₃ ^-还原成N₂，实现脱除NO₃ ^-、去除总氮的目的，再将这股废水送入好氧池进一步去除废水中的残余的碳源，实现废水达标排放，生化处理过程需要在弱碱性条件下才能顺利进行。

因此常规的钢铁酸性废水脱硝工艺存在物化处理段需要加入大量强碱、混合絮凝沉淀后加酸性调节剂调至弱碱性后在缺氧池反硝脱硝，反硝化反应过程中碱度增加，使得缺氧池出水碱性偏高，不利于后继好氧反应的进行，目前的脱硝工艺通过添加碱性调节剂和酸性调节剂药剂反复对体系进行调节，不仅使用量大，成本高而且造成最后体系内含盐量高，不利于后续处理比如超滤、纳滤和反渗透等工序的顺利进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前净化工艺药剂添加量大，净化后体系含盐量高，为了克服以上不足，提供了一种中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法，包括中和沉淀后的废水通过混合絮凝池、物化沉淀池、pH调节池、缺氧池、好氧池和生化沉淀池，30～50%缺氧池出水回流至混合絮凝池，其余缺氧池出水流入生化沉淀池，通过以上过程，将Ca²⁺、部分重金属离子和NO₃ ^-离子从废水中脱除。

反硝化的最佳pH在中性和微碱性之间，当环境中pH值偏离这一最佳值时，反硝化速率明显下降。反硝化生化过程可用下式表示：

C₁₈H₉O₃N+10NO₃ ^-→10CO₂+NH₃+3H₂O+5N₂↑+4OH^-

5CH₃OH+6NO₃ ^-→3N₂↑+5CO₂+7H₂O+6OH^-

C₅H₇NO₂+4NO₃ ^-→5CO₂+NH₃+2N₂↑+4OH^-

同时 ${\mathrm{CO}}_2+{\mathrm{OH}}^{-}\↔{{\mathrm{HCO}}_3}^{-}\↔H^{+}+{{\mathrm{CO}}_3}^{2-}$

其中C₁₈H₉O₃N代表废水中的有机物碳源，CH₃OH（甲醇）代表外加的碳源，C₅H₇NO₂代表微生物细胞体内碳源。在混合絮凝池需要较强的碱度，而反硝化过程则是需要弱碱性条件，因此需要在混合絮凝池要加入氢氧化钠，碳酸钠等药剂，而在进入缺氧池时有需要将pH值调到弱碱，这样无疑增加了体系内含盐量。而反硝化过程会增加体系碱度，将其一部分回流至混合絮凝池可以减少氢氧化钠和碳酸钠等药剂的添加量，同时在pH调节池内酸性调节剂也可以相应减少了。

进一步，所述中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法，具体包括以下步骤：

1）混合絮凝池内添加氢氧化钠、碳酸钠、絮凝剂和助凝剂，中和沉淀后的废水中重金属离子、Ca²⁺转化成絮体或沉淀性物质；

2）混合絮凝出水进入物化沉淀池经泥水分离除去絮体或沉淀，物化沉淀池出水呈强碱性；

3）物化沉淀池出水在pH调节池内经酸性调节剂调至弱碱性；

4）pH调节池出水进入缺氧池，反硝化细菌利用碳源作为电子供体，将硝酸根离子转化为氮气，同时生成大量的碱度，缺氧池出水碱性增强；

5）30～50%缺氧池出水导回混合絮凝池，通过自身碱性调节后续中和沉淀后的废水pH值，辅助重金属离子、Ca²⁺的脱除；

6）余下50～70%的缺氧池出水进入好氧池，好氧微生物将体系中残余的碳源氧化分解；

7）好氧池出水在生化沉淀池内泥水分离，生化沉淀池出水满足系统出水水质要求。

进一步，所述混合絮凝池前，中和沉淀后的废水首先在调节池内均化水质和水量。

进一步，所述絮凝剂为聚合硫酸铁，所述助凝剂为PAM。

进一步，步骤2）中所述强碱性是指pH值为10.5～11.5。

进一步，所述酸性调节剂选自盐酸或硫酸。

进一步，所述碳源为添加的甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠和废水中的有机物中的一种以上。

进一步，步骤3）中所述弱碱性是指pH值为7.5～8.5。

本发明提供的技术方案具有以下优点：

（1）减少了混合絮凝池处的氢氧化钠和碳酸钠等碱性药剂的加入量，降低了成本；

（2）防止好氧池内体系pH值过高，利于后继微生物除碳源反应的正常进行；

（3）减少整个工艺过程中外加药剂量，体系出水含盐量低，利于后继处理，如超滤、纳滤、反渗透等工艺的运行。

附图说明

图1是本发明所述中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法的一个具体实施方式的结构示意图；

具体实施方式

以下是本发明的一个非限定实施例，以结合附图对本发明作进一步的详细描述。

实施例中所用药剂均为市售商品。

实施例

某钢铁酸洗废水水量为100m³/h，经过中和混凝沉处理后，水质如下：pH=7.5、Cr⁶⁺=0.2～0.5mg/L、T-Fe=1～5mg/L，T-Zn=0.5～2mg/L、Ca²⁺=800～1200mg/L、F^-=5～10mg/L、NO₃ ^-=1000～1200mg/L，该中和沉淀后的经中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法进行净化处理，如图1所示，包括以下步骤：

1）中和沉淀后的废水在调节池内进行水质和水量的均化；

2）调节池出水进入混合絮凝池，添加氢氧化钠、碳酸钠、絮凝剂聚合硫酸铁和助凝剂PAM，重金属离子、Ca²⁺转化成絮体或沉淀性物质；

所述絮凝剂促进沉淀颗粒相互聚集形成大的絮体，所述助凝剂有吸附架桥作用，可以提高絮凝效果；

3）混合絮凝出水进入物化沉淀池经泥水分离除去絮体或沉淀，物化沉淀出水的pH值为10.5～11.5；

4）物化沉淀池出水在pH调节池内经酸性调节剂盐酸调至pH值7.5～8.5呈弱碱性；

5）pH调节池出水进入缺氧池，外加碳源甲醇，反硝化细菌利用外加和体系内有机物作为电子供体，将硝酸根离子转化为氮气，同时生成大量的碱度，缺氧池出水碱性增强；

6）将40%缺氧池出水导回混合絮凝池，通过自身碱性调节后续中和沉淀后的废水pH值，辅助重金属离子、Ca²⁺的脱除；

7）余下60%的缺氧池出水进入好氧池，好氧微生物将体系中残余的碳源氧化分解；

8）好氧池出水在生化沉淀池内泥水分离，生化沉淀池出水满足系统出水水质要求。

比较例

与实施例的区别在于，缺氧池出水全部导入好氧池，未进行分流。

处理一吨所述酸性废水实施例和对比例的情况比较如下：

	氢氧化钠	碳酸钠	出水TDS
				实施例	96.2g	377.5g	1800～2000mg/L
比较例	139.2g	662.5g	2100～2500mg/L

本发明工艺可推广应用于所有钢铁酸洗废水脱硝处理系统，同时也适用于类似废水脱氮处理工艺，是一种稳定可靠的运行工艺。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法，包括以下步骤：

1)混合絮凝池内添加氢氧化钠、碳酸钠、絮凝剂和助凝剂，所述絮凝剂为聚合硫酸铁，所述助凝剂为PAM；

2)混合絮凝出水进入物化沉淀池经泥水分离除去絮体或沉淀，物化沉淀池出水呈强碱性，即pH值为10.5～11.5；

3)物化沉淀池出水在pH调节池内经酸性调节剂调至弱碱性，即pH值为7.5～8.5；

4)pH调节池出水进入缺氧池，反硝化细菌利用碳源作为电子供体，将硝酸根离子转化为氮气，同时生成大量的碱度，缺氧池出水碱性增强；

5)30～50％缺氧池出水导回混合絮凝池，通过自身碱性调节后续中和沉淀后的废水pH值；

6)余下50～70％的缺氧池出水导入好氧池，好氧微生物将体系中残余的碳源氧化分解；

7)好氧池出水在生化沉淀池内泥水分离，生化沉淀池出水满足系统出水水质要求。

2.根据权利要求1所述一种中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法，其特征在于，所述酸性调节剂选自盐酸或硫酸。

3.根据权利要求1所述一种中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法，其特征在于，所述碳源为添加的甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠和废水中的有机物中的一种以上。

4.根据权利要求1所述一种中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法，其特征在于，所述混合絮凝池前，中和沉淀后的废水首先在调节池内均化水质和水量。