CN103482794A - 一种海绵钛生产废水的综合处理方法 - Google Patents

一种海绵钛生产废水的综合处理方法 Download PDF

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王睿
任玉毅
唐世辉
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Abstract

本发明公开了一种海绵钛生产废水的综合处理方法，所述废水包括包含HCl的酸性废水和包含NaClO、NaCO3和NaOH的碱性废水，所述方法包括以下步骤：A.先向所述碱性废水中加入Na2SO3以脱除其中的有效氯；B.将脱除有效氯后的所述碱性废水与所述酸性废水混合，最后将混合后的中性废水排出或再利用。本发明的海绵钛生产废水的综合处理方法对海绵钛生产过程中清洗设备产生的酸性废水、碱洗含氯废气产生的含次氯酸钠碱性废水加以综合处理，实现了以废治废的目标；处理工艺简单，在现有设施设备基础上不用增加大的投入，处理成本低，处理后的废水基本呈中性可直接排放，有较强的实用价值和推广价值。

Description

一种海绵钛生产废水的综合处理方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理的技术领域，更具体地讲，涉及海绵钛生产过程中产生的酸性废水和含次氯酸钠碱性废水的处理。
背景技术
在海绵钛生产过程中，熔盐氯化炉生产过程产生的废气中含有一定的氯气、氯化氢、二氧化碳等，为使废气达标排放，一般采用浓度为15-20％的NaOH溶液对废气进行碱洗的方式处理，碱洗废气之后将得到包含次氯酸钠、碳酸钠、氯化钠等化合物的碱性废水。由于废气中的氯气含量相对较低且碱洗过程中未对循环碱液进行冷却，故碱洗废气最终得到的碱性废水中有效氯浓度约为0.5％、NaOH浓度约为0～1.0％、碳酸钠浓度约为2～15％，这种碱性废水的综合利用难度大，同时因该碱性废水中含有的次氯酸钠具有强氧化性且其pH值大于6-9，故不能将该碱性废水直接外排。
另一方面，海绵钛生产的还原蒸馏工序在清洗器具和设备时需使用盐酸，故酸洗后形成盐酸浓度约为3％的酸性废水，这种酸性废水无再利用价值且不能直接外排。
因碱洗得到的碱性废水中含次氯酸钠，而碱性废水与酸性废水混合时会反应产生氯气并逸出，氯气是一种毒气，对人体和环境都会造成较大危害。为此，一般对以上酸性废水采用碱中和处理的方式并对包含次氯酸钠的碱性废水采用酸化分解处理的方式进行分别处理，这极大地增加了企业生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够同时处理两种海绵钛生产的废水，以实现降低危害并减少生产成本的综合处理方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种海绵钛生产废水的综合处理方法，所述废水包括包含HCl的酸性废水和包含NaClO、NaCO3和NaOH的碱性废水，所述方法包括以下步骤：A、先向所述碱性废水中加入Na2SO3以脱除其中的有效氯；B、将脱除有效氯后的所述碱性废水与所述酸性废水混合，最后将混合后的中性废水排出或再利用。
根据本发明的海绵钛生产废水的综合处理方法的一个实施例，在进行步骤A之前，先检测所述碱性废水中的NaClO浓度。
根据本发明的海绵钛生产废水的综合处理方法的一个实施例，所述Na2SO3的加入摩尔量与所述碱性废水中的NaClO的摩尔量之比为1:1。
根据本发明的海绵钛生产废水的综合处理方法的一个实施例，所述Na2SO3为Na2SO3固体或Na2SO3水溶液。
根据本发明的海绵钛生产废水的综合处理方法的一个实施例，在进行步骤B之前，先分别检测所述碱性废水中的NaCO3浓度、NaOH浓度和所述酸性废水中的HCl浓度。
根据本发明的海绵钛生产废水的综合处理方法的一个实施例，按照混合时NaCO3的摩尔量与HCl的摩尔量之比为1:2以及NaOH的摩尔量与HCl的摩尔量之比为1:1并累加后计算所述碱性废水与酸性废水的混合比。
根据本发明的海绵钛生产废水的综合处理方法的一个实施例，所述步骤A和步骤B均在10～20分钟后处理完成。
经本发明的方法处理后的废水呈中性，可以直接排放或再利用，从而使得酸性废水和碱性废水同时得到有效处理，有利于降低成本和减少危害。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例具体描述本发明的海绵钛生产废水的综合处理方法。
首先，在海绵钛生产过程中，熔盐氯化炉生产过程产生的废气中含有一定的氯气、氯化氢、二氧化碳等，为使废气达标排放，一般采用浓度为15-20％的NaOH溶液对废气进行碱洗的方式处理，碱洗废气之后将得到包含次氯酸钠、碳酸钠、氯化钠等化合物的碱性废水。由于废气中的氯气含量相对较低且碱洗过程中未对循环碱液进行冷却，故碱洗废气最终得到的碱性废水中有效氯浓度约为0.5％、NaOH浓度约为0～1.0％、碳酸钠浓度约为2～15％，这种碱性废水的综合利用难度大，同时因该碱性废水中含有的次氯酸钠具有强氧化性且其pH值大于6-9，故不能将该碱性废水直接外排。
另一方面，海绵钛生产的还原蒸馏工序在清洗器具和设备时需使用盐酸，故酸洗后形成盐酸浓度约为3％的酸性废水，这种酸性废水无再利用价值且不能直接外排。
根据本发明的海绵钛生产废水的综合处理方法是同时处理以上两种废水，其主要包括两个步骤：
第一步是采用亚硫酸钠脱除碱性废水中的有效氯，化学反应式为：
NaClO+Na2SO3=NaCl+Na2SO4   （1）
其中，用亚硫酸钠（Na2SO3）脱除碱性废水中的有效氯的目的是去除碱性废水的强氧化性，所加入的亚硫酸钠可以为亚硫酸钠固体或亚硫酸钠水溶液。在进行该步骤之前，应该先检测碱性废水中的有效氯含量，即NaClO的浓度，然后使加入的亚硫酸钠的摩尔量与碱性废水中的次氯酸钠的摩尔量之比为1:1，在亚硫酸钠与碱性废水完全混合约10～20分钟后处理完成。若亚硫酸钠的加入量较多可能导致加酸时有二氧化硫气体生成并逸出，若亚硫酸钠的加入量不足则会使碱性废水中的有效氯不能被完全脱除并导致加酸时会反应产生氯气冒出。
第二步则是将脱除有效氯后的碱性废水与酸性废水混合，最后将混合后的中性废水排出或再利用。其中，混合后的废水中碳酸钠与酸反应放出二氧化碳气体、氢氧化钠与酸发生中和反应，化学反应式包括：
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O   （2）
NaOH+HCl=NaCl+H2O   （3）
其中，将碱性废水与酸性废水混合处理时，必须先分别检测碱性废水中的碳酸钠（Na2CO3）浓度、氢氧化钠（NaOH）浓度和酸性废水中的盐酸（HCl）浓度，将碱性废水与酸性废水混合处理时，按照混合时Na2CO3的摩尔量与HCl的摩尔量之比为1:2且NaOH的摩尔量与HCl的摩尔量之比为1:1并累加后计算碱性废水与酸性废水的混合比，在完全混合10-20分钟处理完成。酸性废水的配入量过多或过少都可能无法保证处理后的废水的pH值在6-9范围内，不能达到废水外排要求。
根据本发明，经第二步处理后的废水的pH值约为7，呈中性，可以直接排放或再利用，从而使酸性废水和碱性废水都得到有效处理。
下面结合具体示例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的示例范围之中。并且，若无特别说明，本说明书中涉及的浓度均为质量浓度。
示例1：
取1L碱性废水，检测其中的有效氯浓度为0.4％，碳酸钠浓度为2.0％、氢氧化钠浓度为0.5％,，根据反应式（1）按亚硫酸钠的摩尔量与碱性废水中的次氯酸钠的摩尔量之比为1:1往碱性废水中加入纯度为97%的亚硫酸钠固体8.04克并搅拌，15分钟后取样，检测碱性废水中的有效氯浓度为0.0011％。
根据反应式（2）、（3），按Na2CO3的摩尔量与HCl的摩尔量之比为1:2且NaOH的摩尔量与HCl的摩尔量之比为1:1，往脱除有效氯后的碱性废水中加入浓度为3％的酸性废水672ml并搅拌，10分钟后取样，测得混合废水中的碳酸钠浓度为0.001％、氢氧化钠浓度为0.001％，pH值为7.42。
示例2：
取1L碱性废水，检测其中的有效氯浓度为0.5%，碳酸钠浓度为3.0％、氢氧化钠浓度为0.8％，根据反应式（1）按亚硫酸钠的摩尔量与碱性废水中的次氯酸钠的摩尔量之比为1:1往碱性废水中加入纯度为97%的亚硫酸钠固体10.16克并搅拌，15分钟后取样，检测碱性废水中的有效氯浓度为0.0004％。
根据反应式（2）、（3），按Na2CO3的摩尔量与HCl的摩尔量之比为1:2且NaOH的摩尔量与HCl的摩尔量之比为1:1，往脱除有效氯后的碱性废水中加入浓度3%的酸性废水1001ml并搅拌，10分钟后取样，混合废水中未检测出碳酸钠和氢氧化钠，pH值为6.83。
综上所述，本发明提供的海绵钛生产废水的综合处理方法能够对海绵钛生产过程中清洗设备产生的酸性废水、碱洗含氯废气产生的含次氯酸钠碱性废水加以综合处理，实现了以废治废的目标；处理工艺简单，在现有设施设备基础上不用增加大的投入，处理成本低，处理后的废水呈中性可直接排放，有较强的实用价值和推广价值。
尽管已经具体描述了本发明，但是本领域的技术人员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种形式的改变。

Claims (7)

1.一种海绵钛生产废水的综合处理方法，其特征在于，所述废水包括包含HCl的酸性废水和包含NaClO、NaCO3和NaOH的碱性废水，所述方法包括以下步骤：
A、先向所述碱性废水中加入Na2SO3以脱除其中的有效氯；
B、将脱除有效氯后的所述碱性废水与所述酸性废水混合，最后将混合后的中性废水排出或再利用。
2.根据权利要求1所述的海绵钛生产废水的综合处理方法，其特征在于，在进行步骤A之前，先检测所述碱性废水中的NaClO浓度。
3.根据权利要求2所述的海绵钛生产废水的综合处理方法，其特征在于，所述Na2SO3的加入摩尔量与所述碱性废水中的NaClO的摩尔量之比为1:1。
4.根据权利要求1所述的海绵钛生产废水的综合处理方法，其特征在于，所述Na2SO3为Na2SO3固体或Na2SO3水溶液。
5.根据权利要求1所述的海绵钛生产废水的综合处理方法，其特征在于，在进行步骤B之前，先分别检测所述碱性废水中的NaCO3浓度、NaOH浓度和所述酸性废水中的HCl浓度。
6.根据权利要求5所述的海绵钛生产废水的综合处理方法，其特征在于，按照混合时NaCO3的摩尔量与HCl的摩尔量之比为1:2以及NaOH的摩尔量与HCl的摩尔量之比为1:1并累加后计算所述碱性废水与酸性废水的混合比。
7.根据权利要求1所述的海绵钛生产废水的综合处理方法，其特征在于，所述步骤A和步骤B均在10～20分钟后处理完成。
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