CN103408158A - 酸性含铁废水回收处理系统及该系统进行原位改造的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸性含铁废水资源化回收处理系统，它包括酸洗废水储池，所述的酸洗废水储池通过原水耐酸泵与中和氧化反应池连接，中和氧化反应池内固定有搅拌机、一号在线pH计和一号在线ORP计；碱液储罐通过一号计量泵与中和氧化反应池连接；絮凝剂储罐通过二号计量泵与中和氧化反应池连接；中和氧化反应池通过泥浆泵与沉淀池相连，沉淀池与污泥浓缩池相连，沉淀池上还连接有上清液排水管；污泥浓缩池通过高压泥浆泵与高压板框压滤机相连；中和氧化反应池还连接有风机。本发明还公开了利用所述的酸性含铁废水回收处理系统进行废水处理的原位改造方法。本发明可以在常温常压条件下，在酸性废水中和池原位反应稳定制得并回收55%含量以上的Fe₃O₄。

Description

酸性含铁废水回收处理系统及该系统进行原位改造的方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种废水处理工艺的原位改造方法，是应用钢铁酸性废水处理，高效回收黑色含铁污泥。

背景技术

目前，钢铁加工企业酸洗过程中产生大量的漂洗废水，废水的主要成分为含酸PH值≦2的FeCl₂或FeSO₄的水溶液，当废水和自然界中的空气接触时被空气氧化形成三价的铁盐沉淀，造成出水浑浊。一般在我国钢厂酸性废水处理的方法通常是先将Fe²⁺氧化生成Fe³⁺后，利用中和反应形成Fe（OH）₃的沉淀，与其余的重金属离子进行共存后再进水固液分离。但是此法存在Fe（OH）₃的亲水性强不容易脱水，同时沉降速度缓慢使得固液分离困难，沉淀物容积大、无法直接进行资源化利用等问题。因此必须寻找一种能彻底解决上述问题的新思路，对目前钢铁酸性废水处理工艺进行原位改造，改造后的效果为：反应产物为沉降速度快、压密性好及富含Fe₃O₄颗粒物质的黑色污泥，可以被回收后直接进行资源化利用。

关于回收有价黑色含铁污泥的技术在多个不同领域中已有相关成熟技术被公开。

如名称为：一种利用铜铁矿制酸烧渣制备四氧化三铁微波吸收材料的方法，公开号为CN101597472B的中国专利，此方法先将硫酸铁溶液加温至90℃左右加入还原剂进行还原生成硫酸亚铁溶液，在整个反应过程温度必须维持在80℃，加碱快速搅拌并同时进行空气氧化，最终制得Fe₃O₄。此法对于水量大的钢厂加工企业实施加热带来操作的复杂性，针对钢厂酸洗来水水质成分（Fe³⁺、Fe2⁺）含量比例不稳定的情况没有提及更节能的反应控制手段，技术具有很大的局限性。

又如公开号为102653437A的中国专利，名称为：钢铁酸洗废水石灰中和后黄色污泥的处理方法，是在钢铁酸洗企业原有污水处理设施基础上，新增加温氧化中和反应池等进行改造，即利用中和处理后的黄褐色氧化污泥与含铁废水进行加温合成高含铁黑色磁性矿粉原料Fe₃O₄进行回收。该工艺相对来说操作繁琐、控制困难，过程不可靠，需要消耗大量的热能，同时还必须采用曝气的手段来实现快速降温而显得不具有节能优势，如果遇到来水水质不稳定，处理水量大的情况，处理的效果将不会达到预期的指标。

另外,王邵文等人主编的《钢铁工业废水资源回用技术与应用》P359（7.54铁氧化法处理重金属废水的实践与发展）中提及日本电气公司（NEC）和日本京都大学的化学研究所对铁氧体技术的形成与处理重金属等方面做了系统研究，文中指出该法的主要缺点是铁氧体沉淀颗粒成长及反应过程需要通入空气氧化，反应温度要求60～80℃，这对大量废水处理、升温将是很大的困难，且消耗能源过大，对大中型企业上马困难。基于以上问题，本文提及采用新型电偶—铁氧体法，此法是一种新型的常温、不通气的情况下形成稳定的铁氧体。该技术如果针对钢厂以Fe²⁺为主的酸性废水（正常情况来水水质）缺乏很好的适用性，对于钢厂以Fe²⁺、Fe³⁺分配共存的酸性废水（非正常情况来水水质）因无法实时掌握水质情况，准确稳定控制最佳反应过程困难，使得反应最终产物因反应不完全导致的含量不高而显黑棕色，而不是纯度高的黑色。因此该技术针对水质变化大、水量不稳定的钢厂废水特点，控制及思路上存在缺陷。

以上技术所存在的问题，迫使我们必须寻找一种适合处理量大、水质成分不稳定等特点的钢厂酸洗水中和处理，并能满足在常温反应条件下、快速、节能、稳定回收黑色污泥要求，确保其质量含量大于55%的原位改造新技术具有重要意义。

发明内容

发明目的：本发明针对公知技术中存在的以下问题：钢厂酸性含铁废水中和回收四氧化三铁黑色颗粒工艺相对繁琐、控制困难，过程不可靠，耗能高等，提供一种酸性含铁废水回收处理系统。

本发明的另一个目的在于提供一种利用所述的酸性含铁废水回收处理系统进行废水处理的原位改造方法。

为解决上述问题采取的技术方案为：一种酸性含铁废水资源化回收处理系统，它包括酸洗废水储池，所述的酸洗废水储池通过原水耐酸泵与中和氧化反应池连接，中和氧化反应池内固定有搅拌机、一号在线PH计和一号在线ORP计；碱液储罐通过一号计量泵与中和氧化反应池连接；高分子絮凝剂储罐通过二号计量泵与中和氧化反应池连接；中和氧化反应池通过泥浆泵与沉淀池相连，沉淀池的污泥出口与污泥浓缩池相连，沉淀池上还连接有用于排出清水的上清液排水管；污泥浓缩池通过高压泥浆泵与高压板框压滤机相连；中和氧化反应池还连接有风机；原水耐酸泵、一号计量泵、一号在线PH计、一号在线ORP计、搅拌机和风机均与PLC自控系统连接。

进一步的，它还包括液位计，所述的液位计设置在中和氧化反应池中，且液位计与PLC自控系统连接。

进一步的，在所述的中和氧化反应池内间隔设置两道隔板，左侧隔板的下方与中和氧化反应池的底部之间留有间距，右侧隔板的上方与中和氧化反应池的上部之间留有间距，通过两道隔板将中和氧化反应池分成两个相互连通的前反应池、后反应池；一号在线PH计、一号在线ORP计和搅拌机设置在后反应池内，在前反应池内设置有二号在线PH计、二号在线ORP计；一号在线PH计、一号在线ORP计和搅拌机、二号在线PH计、二号在线ORP计分别与PLC自控系统连接；它还包括液位计，所述的液位计设置在中和氧化反应池的后反应池中，且液位计与PLC自控系统连接。

进一步的，它还包括密闭型事故储备池，密闭型事故储备池通过耐酸泵与中和氧化反应池连接；耐酸泵与PLC自控系统连接。

使用所述的酸性含铁废水回收处理系统进行废水处理的原位改造方法，包括如下步骤：

步骤（1）首先调节钢铁酸性废水的PH至9.5～10，再检测待处理的钢铁酸性废水

的ORP值，

当ORP＜-700mv，则转入步骤（2）模式一；

当ORP＞-600mv，则转入步骤（2）模式二；

当-700≤ORP≤-600时，进入步骤（3）

步骤（2）：模式一：包括以下步骤：

a.在钢铁酸性废水中通入空气或氧气对其进行氧化反应，控制氧化反应时Fe²⁺的消耗速度6.5～300g/L.h，在氧化反应过程中保持PH值维持在9.5～10范围；

b.当ORP达到-680mv±10mv时，氧化反应视为结束，停止进气；

c.向氧化后的钢铁废水中加入含Fe²⁺的酸性原废水，以60—250rpm/min的速度，搅拌30S—120S，进行中和反应，调节PH至6～8；如果ORP＜-700mv，则再次开启曝气，待ORP达到-680mv±10mv时停止曝气；

模式二：包括以下步骤：

a.将含有Fe²⁺的泥或水加入钢铁酸性废水中，以60～250rpm/min速度进行搅拌30S～120S，反应过程中维持PH在9.5～10；

b.当ORP达到-640mv±10mv时，停止添加含有Fe²⁺的泥或水，再以60～250rpm/min的速度继续搅拌5～10min；

c.继续向钢铁酸性废水中加入含Fe²⁺的酸性原废水，以60～250rpm/min的速度，搅拌30S—120S，进行中和反应，调节PH至6～8；如果ORP＜-700mv，则再次开启曝气，并控制Fe²⁺的消耗速度6.5～300g/L.h，待ORP达到-680mv±10mv时停止曝气；

步骤（3）：向钢铁酸性废水中加入其总重量的一/百万～五/万的高分子絮凝剂，并以60～100rpm/min的速度搅拌30S-120s，形成2～4mm粒径的凝集颗粒促进快速固液分离，上清液直接流出并进入储水池，沉淀在池底的高含水黑色Fe₃O₄污泥浆流经浓缩池，用高压泵直接打入板框压滤机中进行压滤，滤液和上清液一起排入储水池中待下步处理或直接进行排放。

本发明的有益效果：

1）可以在常规现场水温条件下，合理控制PH在9.5-10、ORP在-640mv—-680mv±10mv范围，即可针对不同水质的钢材酸性废水，在中和池原位反应稳定制得并回收含量大于55%的Fe₃O₄物质

2）可以适用于水质变动幅度大的钢厂酸洗废水原位直接回收Fe₃O₄。工艺反应时间短，仅需要10—60min、设备占地面积小、节约能耗30%以上、工艺简单、稳定、自动化程度高；

3）Fe₃O₄颗粒分布好、易形成球状颗粒促进快速固液分离、纯度高；

4）本发明开辟了钢厂酸洗废水回收有价Fe₃O₄的新途径，具有较好的社会、经济和环境效益。

附图说明

图1为本发明的间歇式运行模式结构示意图。

图2为本发明的连续式运行模式结构示意图。

具体实施例

如图1所示，本发明的一种酸性含铁废水资源化回收处理系统，包括酸洗废水储池1，所述的酸洗废水储池1通过原水耐酸泵2与中和氧化反应池3连接，中和氧化反应池3内固定有搅拌机4、一号在线PH计5和一号在线ORP计6；碱液储罐7通过一号计量泵8与中和氧化反应池3连接；高分子絮凝剂储罐9通过二号计量泵10与中和氧化反应池3连接；中和氧化反应池3通过泥浆泵11与沉淀池12相连，沉淀池12的污泥出口与污泥浓缩池13相连，沉淀池12上还连接有用于排出清水的上清液排水管；污泥浓缩池13通过高压泥浆泵14与高压板框压滤机15相连；中和氧化反应池3还连接有风机18；在中和氧化反应池3设置有用于进行液位高低检测的液位计21；原水耐酸泵2、一号计量泵8、一号在线PH计5、一号在线ORP计6、搅拌机4、风机18和液位计21均与PLC自控系统（图中未示意出）连接。图1所示的实施例适用于间歇式反应。

图1所示的实施例适用于间歇式运行模式，针对下面二种不同的水质特点具体操作模式如下所述：

以处理Fe²⁺为主的酸性废水为例，使用图1所示的设备进行间歇式处理，具体过程为：将酸洗废水储池1中以Fe²⁺为主的酸性废水采用原水耐酸泵2打入中和氧化反应池3中，碱液储罐7中的碱液通过管道与一号计量泵8输送至中和氧化反应池3中，并调节中和氧化反应池3中的废水的PH至8.0～11范围，启动风机18送气至中和氧化反应池3进行氧化反应20～45min，过程中通过一号在线PH计5反馈的数据，自动控制添加碱液，维持PH至8.0～11范围。通过一号在线ORP计6反馈数据来确定反应结束并停止进气，关闭风机18。此时溶液为黑色的Fe₃O₄悬浮溶液，为了促使Fe₃O₄颗粒的快速固液分离，启动二号计量泵10从高分子絮凝剂储罐9输送药剂至中和氧化反应池3，开始启动搅拌机4进行慢速搅拌30s～60s，形成粒径为2～4mm的颗粒絮凝体，启动耐酸泵20，将密闭型事故储备池19中存放的以Fe²⁺为主的酸性废水打入中和氧化反应池3调节PH至中性范围即停止搅拌。启动一号泥浆泵11将混合液从中和氧化反应池3底部泵入沉淀池12中进行快速自然沉降，沉淀池12底部通过管道将沉淀的黑色Fe₃O₄颗粒污泥存放在污泥浓缩池13，再由高压泥浆泵14直接将黑色泥浆打入高压板框压滤机15进行压榨脱水，脱出的水分通过管道与上清液排水管连接排放或储存在下道处理池中。经压榨后的黑色泥饼中Fe含量在50%以上，含水率在40%—60%范围，可以直接回收利用。整个反应过程都是在常温常压下自动化操作进行。

如图2所示，在图1所示的示意图中，在中和氧化反应池3内再间隔设置两道隔板，左侧隔板的下方与中和氧化反应池3的底部之间留有间距，右侧隔板的上方与中和氧化反应池3的上部之间留有间距，通过两道隔板将中和氧化反应池3分成两个相互连通的前反应池、后反应池；一号在线PH计5、一号在线ORP计6和搅拌机4设置在后反应池内，在前反应池内设置有二号在线PH计16、二号在线ORP计17；中和氧化反应池3还连接有风机18；它还包括密闭型事故储备池19，密闭型事故储备池19通过耐酸泵20与中和氧化反应池3连接；图2所述的实施例中，液位计21位于后反应池中；一号在线PH计5、一号在线ORP计6、搅拌机4、液位计21、二号在线PH计16、二号在线ORP计17、风机18分别、耐酸泵20、二号计量泵10与PLC自控系统连接。其中，碱液储罐7、风机18分别与前反应池、后反应池连通；密闭型事故储备池19、絮凝剂储罐9只和后反应池连通。

图2所示的实施例适用于连续式反应。

以Fe²⁺为主的酸性废水为例说明本实施例的工作过程：

启动原水耐酸泵2，将酸洗废水储池1中以Fe²⁺为主的酸性废水打入中和氧化反应池3中，通过管道与一号计量泵8从装有石灰的碱液储罐5将碱液输送至中和氧化反应池3中，调节PH至8.0～11范围，启动风机18送气至中和氧化反应池3进行氧化反应，控制水力停留时间20～30min。过程中通过二号在线PH计16反馈的数据，自动添加碱，始终维持PH至8.0～11范围，出水连续排入中和氧化反应池3的后反应池。后反应池上方固定的搅拌机4，防止前反应池中Fe₃O₄悬浮溶液反应不彻底而给予一个足够的缓冲氧化反应时间，在后反应池连续搅拌保证进一步的反应，充分回收更多的Fe₃O₄颗粒物质。通过设置在后反应池中的一号在线ORP计5反馈数据来判断反应是否结束，如果反应不充分则通过PLC自控系统调节Fe²⁺氧化反应速率即可适当增大风机18的输送气量。前反应池出水直接连续进入后反应池中，通过连续自动控制耐酸泵20，精确添加适量的酸性废水来调节PH至中性范围。此时连续排出的黑色Fe₃O₄悬浮溶液，为了促使Fe₃O₄颗粒的快速固液分离，启动二号计量泵10从高分子絮凝剂储罐9连续输送药剂至中和氧化反应池3的后反应池内，进行慢速搅拌，该后反应池中连续稳定形成粒径为2～4mm的颗粒絮凝体通过管道进入沉淀池12进行快速自然沉降，沉淀池12中设计水力停留时间0.5～2.0h。池底部通过管道将沉淀的黑色Fe₃O₄颗粒污泥存放在污泥浓缩池13，再由高压泥浆泵14直接将黑色泥浆打入高压板框压滤机15进行压榨脱水，脱出的水分通过管道与上清液排水管连接排放或储存在下道处理池中。经压榨后的黑色泥饼中Fe含量在50%以上，含水率在40%～60%范围，可以直接回收利用。整个反应过程都是在常温常压下自动化操作进行。

本发明的酸性废水中的2/3主要储存在将酸性废水储池中，余下的1/3酸性废水密封储存事故池中；设置在原位氧化中和反应池中除在线PH计外，再新增ORP在线监测设施，实施在线监测PH、ORP，通过在线数据反馈至PLC系统执行选择对应方案，常规现场水温条件下稳定高效回收含铁黑色污泥后直接资源化利用。

根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

步骤（1）：将来自酸洗车间PH值接近于2的含铁酸性废水在酸性废水调节储池（曝气式调节）进行调节，经耐酸泵打入至氧化中和反应池中，再通过氧化中和反应池中设置的PH、ORP在线仪测定的ORP数据来自动选取处理方案。一般会出现以下三种不同情况：

首先调节钢铁酸性废水的PH至9.5～10，再检测待处理的钢铁酸性废水的ORP值。

当ORP＜-700mv，得知钢铁酸性废水中Fe²⁺与Fe摩尔比＞0.65，则转入步骤（2）模式一操作方式；

当ORP＞-600mv，得知钢铁酸性废水中Fe²⁺与Fe的摩尔比＜0.45，则转入步骤（2）模式二操作方式；

当-700≤ORP≤-600时得知钢铁酸性废水中Fe²⁺与Fe的比例刚好可以完全反应，进入步骤（2）

步骤（2）模式一：当废水中Fe²⁺/Fe＞0.65(摩尔比)时，

a、开启曝气风机，在钢铁酸性废水中通入空气或氧气进行曝气，使钢铁酸性废水进行氧化反应，控制氧化反应时Fe2+的消耗速度6.5～300g/L.h，可以通过ORP来控制。当ORP＜-700mv时，自动加大进气量。随着曝气氧化的进行，通过自动补加石灰乳等碱液维持氧化反应过程中PH始终在9.5～10之间。

依据化学反应方程式4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³++2H₂O，得知100%的Fe²⁺完全氧化成FeOOH，需要的理论氧气量q=m/4.M.10³，其中M：氧气的分子量；m：Fe²⁺的初期浓度，单位：mol/L；生成Fe₃O₄仅需要的理论氧气量为2/3q。在实际运行过程中，所需要的氧气量是理论量的1.5～3.0倍。基于以上参数，设计运行中控制进气流量0.002～0.100m³/h范围；曝气时间一般为20～30分钟。

控制Fe²⁺的消耗速度为6.5～300g/L.h的空气进气强度，是因为常规现场水温条件下Fe₃O₄的生成由三个阶段组成，具体是：

一阶段：Fe²⁺的氧化；

二阶段：Fe³⁺氧化物表面Fe²⁺的附着；

三阶段：Fe₃O₄的结晶化。

氧化速度和结晶化速度的大小直接决定着Fe₃O₄的生成量。在二阶段中，Fe³⁺氧化物表面Fe²⁺的附着，以及三阶段Fe₃O₄的结晶化两阶段所生成的中间产物是为Fe³⁺和Fe²⁺两者组成的混合物。此中间产物慢慢氧化的条件下易形成Fe₃O₄，反之快速氧化的条件下易形成α-、γ-FeOOH含水氢氧化铁物质。随着氧化反应的缓慢进行，PH会有所下降，同时溶液颜色逐渐转黑，说明开始有大量Fe₃O₄物质生成。

因为Fe²⁺在碱性条件下更易氧化，所以在反应过程中必须通过自动控制及时补充消耗损失的碱（一般为石灰乳、氢氧化钠等），使得PH值维持在9.5～10范围。

b、当氧化反应池中的ORP达到-680mv±10mv时，则视为氧化反应结束，停止曝气，此时，Fe²⁺：Fe³⁺的摩尔比为1～1.5：2。整个过程溶液有青绿色转换成黑色。

在反应池中的ORP达到-680mv±10mv时则反应结束，此时停止进气。原因是如果再曝气则会将Fe₃O₄物质进行氧化生成红色的Fe₂O₃，同时颗粒状的Fe₃O₄物质转换成针状，沉降性能恶化。

c、停止进气后即可向池中加入含Fe²⁺为主的酸性原废水进行搅拌中和，转速在60—250rpm/min，搅拌30S—120S，调节PH至6.0-8.0的中性范围。

调节后的ORP如果＜-700mv则再次启动曝气风机，待ORP达到-680mv±10mv时停止曝气；防止加入的Fe²⁺量多，影响Fe₃O₄的纯度；此时形成大量的黑色Fe₃O₄颗粒物质。

步骤（2）模式二：废水中Fe²⁺/Fe＜0.45(摩尔比)，

a.启动耐酸泵添将含有Fe²⁺的泥或水加入钢铁酸性废水中，以60～250rpm/min速度进行搅拌30S～120S，反应过程中维持PH在9.5～10；

b.当ORP达到-640mv±10mv时，停止添加含有Fe²⁺的泥或水，再继续以60—250rpm/min的速度搅拌5～10min。

c.再连续补充添加含Fe²⁺为主的酸性原废水到反应池中的废水中，调节氧化中和反应池中的PH到6.0～8.0中性范围。氧化中和反应连续进行，因调节PH而被带入的含Fe²⁺为主的酸性原废水会使得反应池中的ORP下降，如果调节后反应池中的ORP＜-700mv，则再次启动曝气风机曝气，控制Fe²⁺的消耗速度6.5～300g/L.h，待ORP达到-680mv±10mv时停止曝气。此时形成大量的黑色Fe₃O₄颗粒物质。

步骤（3）：为了确保黑色Fe₃O₄颗粒与水的快速的在2～10min内固液分离，向钢铁酸性废水中加入其总重量的一/百万～五/万的高分子絮凝剂，（可以为阴离子、非离子等），并以60～100rpm/min的速度搅拌30S-120s，（搅拌方式可为：其一、池中动力搅拌机搅拌，其二、管道输送无动力搅拌），促进污泥颗粒凝集，所形成的凝集颗粒粒径控制在2～4mm范围，促进黑色Fe₃O₄污泥在沉淀池中快速自然沉降固液分离。

经沉淀浓缩分层后的上清液直接流出并进入储水池，浓缩沉淀在池底的高含水黑色Fe₃O₄污泥浆统一存放在污泥浓缩池进行再次浓缩。浓缩后的黑色含铁污泥再由高压泥浆泵直接打入至板框压滤机中进行压滤，滤液和上述分离的上清液一起排入储水池中待下步处理或直接进行排放。经压榨后的黑色泥饼中Fe含量在50%以上，含水率在30%—40%范围，可以直接回收利用。

整个反应过程都是在常规现场水温条件下，通过在线监测设备（液位计、PH计、ORP计等）自动化操作，以上运行模式为间歇式。

本发明的原位改造方法还可以根据图2进行连续运行模式，以Fe²⁺/Fe＞0.65(摩尔比)的酸性废水由为例进行说明。原水耐酸泵将待处理的酸性废水连续泵入前反应池中，通过前反应池的二号在线PH计在线监测数据控制石灰乳加药量，调节PH至9.5～10范围，启动曝气风机进行曝气，反应过程中保持PH在9.5～10范围，必须自动修正石灰乳等碱液的加量。当前反应池中出口测得出水ORP达到-680mv±10mv，则氧化反应结束，停止曝气，如果始终小于-680mv±10mv，则必须一直运行风机进行连续曝气。当前反应池出水的ORP值小于-680mv±10mv时，则后反应池还必须进行继续曝气反应至ORP达到-680mv±10mv时停止风机运行，如果前反应池出水大于-680mv±10mv时，则后反应池将采用搅拌方式，而停止曝气。在后反应池中为确保排出的黑色浑浊液PH在6.0—8.0中性范围，同时将启动耐酸泵将事故池中含Fe²⁺为主的酸性水从后反应池进口打入进行中和。当后反应池出水ORP小于-700mv时，将自动调整变频风机转速，增大前、后反应池的曝气强度，确保后续反应彻底完成，后续固液分离和回收。

实施例一：

步骤1：利用耐酸泵将酸性废水打入氧化中和反应池中，加入石灰使其酸碱中和至PH为9.5，溶液转换成墨绿色。

检测待处理的钢铁酸性废水的ORP值，其ORP为-730mv，则判断含铁酸性废水中Fe²⁺与Fe摩尔比＞0.65，即是以Fe2+为主的酸性废水，其呈淡绿色酸性废水。

步骤2：a.在钢铁酸性废水中通入空气对其进行氧化反应，控制氧化反应时Fe²⁺的消耗速度80g/L.h，此时进气强度为0.03m³/h，曝气时间为20min，在氧化反应过程中保持PH值维持在9.5左右；

b.检测到ORP达到-670mv时，氧化反应视为结束，停止进气，溶液颜色完全变成黑色；

c.向钢铁废水中加入含Fe²⁺的酸性原废水，以250rpm/min的速度搅拌100s，进行中和反应；然后调节PH至6～8；当ORP＜-700mv，则再次开启曝气，待ORP达到-680mv±10mv时停止曝气；

步骤3：为了确保氧化中和反应池中黑色Fe3O4颗粒快速固液分离，在钢铁酸性废水中加入其总重量的万分之五为阴离子高分子絮凝剂，絮凝剂的浓度为1%。以65rpm/min的速度搅拌1min，此时黑色Fe3O4颗粒絮凝聚集，流入沉淀池中进行浓缩沉降，沉降设计停留时间为30min。经固液分离后的上清液直接排出，底部浓缩的高含水黑色Fe3O4颗粒泥浆通过高压泥浆泵直接泵入高压板框压滤机进行2h的压榨脱水。脱水后的污泥含水率在40%左右，泥饼中四氧化三铁的含量为55%。

实施例二：

步骤1：检测待处理的钢铁酸性废水加入石灰使其酸碱中和，调节钢铁酸性废水的PH至10；然后测得ORP为-780mv，则判断铁酸性废水中Fe²⁺与Fe摩尔比＞0.65，即是以Fe2+为主的酸性废水，其呈淡绿色酸性废水，利用耐酸泵将酸性废水打入氧化中和反应池中。

步骤2：

a.在钢铁酸性废水中通入氧气对其进行氧化反应，控制氧化反应时Fe²⁺的消耗速度100g/L.h，此时进气强度为0.03m³/h，曝气时间为20min，在氧化反应过程中保持PH值维持在10；

b.检测到ORP达到-680mv时，氧化反应视为结束，停止进气，溶液颜色完全变成黑色；

c.向钢铁废水中加入含Fe²⁺的酸性原废水，以250rpm/min的速度搅拌120s，进行中和反应；然后调节PH至7；当ORP＜-700mv，则再次开启曝气，待ORP达到-680mv±10mv时停止曝气；

步骤3：为了确保氧化中和反应池中黑色Fe3O4颗粒快速固液分离，在钢铁酸性废水中加入其总重量的十万分之一为阴离子高分子絮凝剂，絮凝剂的浓度为1%。65rpm/min搅拌60s，此时黑色Fe3O4颗粒絮凝聚集，流入沉淀池中进行浓缩沉降，沉降设计停留时间为30min。经固液分离后的上清液直接排出，底部浓缩的高含水黑色Fe3O4颗粒泥浆通过高压泥浆泵直接泵入高压板框压滤机进行2h的压榨脱水。脱水后的污泥含水率在35%左右，泥饼中四氧化三铁的含量为55%。

实施例三：

步骤（1）：先调节钢铁酸性废水的PH至9.7左右，检测调节处理后的钢铁酸性废水的ORP值，其ORP为-560mv，则得知钢铁酸性废水中Fe²⁺与Fe的摩尔比＜0.45；

步骤（2）：

a.将含有Fe²⁺的泥加入钢铁酸性废水中，以100rpm/min速度搅拌50s，反应过程中维持PH在9.7左右；

b.当ORP达到-650mv时，停止添加含有Fe²⁺的泥，再继续以70rpm/min的速度搅拌5min；

c.继续向钢铁酸性废水中加入含Fe²⁺的酸性原废水，以70rpm/min的速度搅拌50S，进行中和反应，调节PH至7左右；如果ORP＜-700mv，则再次开启曝气，控制Fe²⁺的消耗速度200g/L.h左右，待ORP达到-680mv±10mv时停止曝气；

步骤（3）：向钢铁酸性废水中加入其总重量的五/百万的高分子絮凝剂，并以80rpm/min的速度搅拌120s，形成2～4mm粒径的凝集颗粒促进快速固液分离，上清液直接流出并进入储水池，沉淀在池底的高含水黑色Fe₃O₄污泥浆流经浓缩池，用高压泵直接打入板框压滤机中进行2h的压榨脱水。脱水后的污泥含水率在38%左右，泥饼中四氧化三铁的含量为55%。

实施例四：

步骤（1）：先调节钢铁酸性废水的PH至9.9左右后，检测调节处理后的钢铁酸性废水的ORP值，其ORP为-460mv，则得知钢铁酸性废水中Fe²⁺与Fe的摩尔比＜0.45；

步骤（2）：a.将含有Fe²⁺的水加入钢铁酸性废水中，以200rpm/min速度搅拌110s，反应过程中维持PH在9.9左右；

b.当ORP达到-640mv±10mv时，停止添加含有Fe²⁺的水，再继续以120rpm/min的速度搅拌8min；

c.继续向钢铁酸性废水中加入含Fe²⁺的酸性原废水，以220rpm/min的速度，搅拌100S，调节PH至6.5左右；如果ORP＜-700mv，则再次开启曝气，控制Fe²⁺的消耗速度250g/L.h，待ORP达到-680mv±10mv时停止曝气；

步骤（3）：向钢铁酸性废水中加入其总重量的1/5000的高分子絮凝剂，并以80rpm/min的速度搅拌120s，形成2～4mm粒径的凝集颗粒促进快速固液分离，上清液直接流出并进入储水池，沉淀在池底的高含水黑色Fe₃O₄污泥浆流经浓缩池，用高压泵直接打入板框压滤机中进行2h的压榨脱水。脱水后的污泥含水率在34%左右，泥饼中四氧化三铁的含量为58%。

实施例五：

步骤（1）：先调节钢铁酸性废水的PH至9.5左右后，检测调节处理后的钢铁酸性废水的ORP值，当ORP值为-630，即-700≤ORP≤-600时，得知钢铁酸性废水中Fe²⁺与Fe的比例刚好可以完全反应；

步骤（2）：向钢铁酸性废水中加入其总重量的五/百万的高分子絮凝剂，并以80rpm/min的速度搅拌120s，形成2～4mm粒径的凝集颗粒促进快速固液分离，上清液直接流出并进入储水池，沉淀在池底的高含水黑色Fe₃O₄污泥浆流经浓缩池，用高压泵直接打入板框压滤机中进行2h的压榨脱水。脱水后的污泥含水率在30%左右，泥饼中四氧化三铁的含量为58%。

实施例六：

步骤（1）：先调节钢铁酸性废水的PH至9.9左右后，检测调节处理后的钢铁酸性废水的ORP值，当ORP值为-680，即-700≤ORP≤-600时得知钢铁酸性废水中Fe²⁺与Fe的比例刚好可以完全反应，进入步骤（2）

步骤（2）：向钢铁酸性废水中加入其总重量的3.5/百万的高分子絮凝剂，并以100rpm/min的速度搅拌60s，形成2～4mm粒径的凝集颗粒促进快速固液分离，上清液直接流出并进入储水池，沉淀在池底的高含水黑色Fe₃O₄污泥浆流经浓缩池，用高压泵直接打入板框压滤机中进行2h的压榨脱水。脱水后的污泥含水率在36%左右，泥饼中四氧化三铁的含量为58%。

Claims (6)

1.一种酸性含铁废水回收处理系统，其特征是：它包括酸洗废水储池（1），所述的酸洗废水储池（1）通过原水耐酸泵（2）与中和氧化反应池（3）连接，中和氧化反应池（3）内固定有搅拌机（4）、一号在线PH计（5）和一号在线ORP计（6）；碱液储罐（7）通过一号计量泵（8）与中和氧化反应池（3）连接；高分子絮凝剂储罐（9）通过二号计量泵（10）与中和氧化反应池（3）连接；中和氧化反应池（3）通过泥浆泵（11）与沉淀池（12）相连，沉淀池（12）的污泥出口与污泥浓缩池（13）相连，沉淀池（12上还连接有用于排出清水的上清液排水管；污泥浓缩池（13）通过高压泥浆泵（14）与高压板框压滤机（15）相连；中和氧化反应池（3）还连接有风机（18）；原水耐酸泵（2）、一号计量泵（8）、一号在线PH计（5）、一号在线ORP计（6）、搅拌机（4）和风机（18）均与PLC自控系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种酸性含铁废水回收处理系统，其特征是：它还包括液位计（21），所述的液位计（21）设置在中和氧化反应池（3）中，且液位计（21）与PLC自控系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种酸性含铁废水回收处理系统，其特征是：在所述的中和氧化反应池（3）内间隔设置两道隔板，左侧隔板的下方与中和氧化反应池（3）的底部之间留有间距，右侧隔板的上方与中和氧化反应池（3）的上部之间留有间距，通过两道隔板将中和氧化反应池（3）分成两个相互连通的前反应池、后反应池；一号在线PH计（5）、一号在线ORP计（6）和搅拌机（4）设置在后反应池内，在前反应池内设置有二号在线PH计（16）、二号在线ORP计（17）；一号在线PH计（5）、一号在线ORP计（6）和搅拌机（4）、二号在线PH计（16）、二号在线ORP计（17）分别与PLC自控系统连接。

4.根据权利要求3所述的一种酸性含铁废水回收处理系统，其特征是：它还包括液位计（21），所述的液位计（21）设置在中和氧化反应池（3）的后反应池中，且液位计（21）与PLC自控系统连接。

5.根据权利要求1或4所述的一种酸性含铁废水回收处理系统，其特征是：它还包括密闭型事故储备池（19），密闭型事故储备池（19）通过耐酸泵（20）与中和氧化反应池（3）连接；耐酸泵（20）与PLC自控系统连接。

6.使用权利要求1所述的酸性含铁废水回收处理系统进行废水处理的原位改造方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤（1）：首先调节钢铁酸性废水的PH至9.5～10，再检测调节处理后的钢铁酸性

废水的ORP值，

当ORP＜-700mv，则转入步骤（2）模式一；

当ORP＞-600mv，则转入步骤（2）模式二；

当-700≤ORP≤-600时，进入步骤（3）

步骤（2）：模式一：包括以下步骤：

a.在钢铁酸性废水中通入空气或氧气对其进行氧化反应，控制氧化反应时Fe²⁺的消耗速度6.5～300g/L.h，在氧化反应过程中保持PH值维持在9.5～10范围；

b.当ORP达到-680mv±10mv时，氧化反应视为结束，停止进气；

c.向氧化后的钢铁废水中加入含Fe²⁺的酸性原废水，以60～250rpm/min的速度，搅拌30S—120S，进行中和反应，调节PH至6～8；如果ORP＜-700mv，则再次开启曝气，待ORP达到-680mv±10mv时停止曝气；

模式二：包括以下步骤：

a.将含有Fe²⁺的泥或水加入钢铁酸性废水中，以60～250rpm/min速度进行搅拌30S～120S，反应过程中维持PH在9.5～10；

b.当ORP达到-640mv±10mv时，停止添加含有Fe²⁺的泥或水，再以60～250rpm/min的速度搅拌5～10min；

c.继续向钢铁酸性废水中加入含Fe²⁺的酸性原废水，以60～250rpm/min的速度，搅拌30S～120S，进行中和反应，调节PH至6～8；如果ORP＜-700mv，则再次开启曝气控制Fe²⁺的消耗速度6.5～300g/L.h，待ORP达到-680mv±10mv时停止曝气；

步骤（3）：向钢铁酸性废水中加入其总重量的一/百万～五/万的高分子絮凝剂，并以60～100rpm/min的速度搅拌30S-120s，形成2～4mm粒径的凝集颗粒促进快速固液分离，上清液直接流出并进入储水池，沉淀在池底的高含水黑色Fe₃O₄污泥浆流经浓缩池，用高压泵直接打入板框压滤机中进行压滤，滤液和上清液一起排入储水池中待下步处理或直接进行排放。

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