CN103922517B

CN103922517B - 一种含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法

Info

Publication number: CN103922517B
Application number: CN201410197214.2A
Authority: CN
Inventors: 黄力群; 黄玉林
Original assignee: Xiangtan University
Current assignee: Xiangtan University
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2034-05-12
Also published as: CN103922517A

Abstract

本发明公开了一种含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法，包括以下步骤：1、含重金属硫酸废水进入机混反应池，在机械混合下与过量的石灰浆进行中和反应；2、机混反应池的出水进入曝气反应池，加入硫酸亚铁和通入压缩空气进行曝气反应；3、曝气反应池的出水进入压滤机过滤；4、压滤机的滤水进入二级反应池，加入硫酸亚铁和通入压缩空气继续进行处理；5、二级反应池的出水进入二氧化碳脱钙反应池，用含二氧化碳的压缩空气进行曝气处理等。本发明方法具有处理效率高、运行稳定、减少排放，可循环利用等优点，使含重金属硫酸废水处理达到《硫酸工业污染物排放标准》（GB26132-2010）。

Description

一种含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法

技术领域

本发明属于含重金属硫酸废水处理的方法，具体涉及一种含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法。

背景技术

硫铁矿制酸过程排放的含砷、铅、氟等污染物的硫酸废水，是一种毒害性大、环境风险高的复杂废水（以下简称硫酸废水）。传统的硫酸废水处理方法是在一个反应池内用石灰浆（或电石渣）、硫酸亚铁和压缩空气对硫酸废水进行中和曝气处理，使其中的砷、铅、氟等污染物生成沉淀物，然后让废水进入沉淀池进行沉淀；一般通过这样两级“反应--沉淀”处理，出水再经过硫酸调整pH值后排放。这种方法对于硫酸废水中砷、铅、氟等污染物的去除是比较有效的，但也存在着突出的问题，一是反应池结垢堵塞问题比较严重，制约其运行稳定性；二是处理后的废水钙浓度处于严重过饱和状态，不能循环利用。

国家制订的《硫酸工业污染物排放标准》（GB26132-2010）已于2013年10月全面施行。其中的硫铁矿制酸废水排放标准，相对于原来执行的《污水综合排放标准》（GB8978-1996），发生了很大的变化，不仅砷、铅浓度排放限值分别降低了40%和50%，而且单位产品基准排水量限值由15m³/t产品（水洗法）降低至1m³/t产品。上述传统的硫酸废水处理方法，因运行不够稳定和处理后的废水不能循环利用，而难以将硫酸废水处理达到《硫酸工业污染物排放标准》（GB26132-2010）。因此需要开发新的硫酸废水处理和循环利用的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理效率高、运行稳定、减少排放的含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法。

实现本发明目的所采用的技术方案是：

步骤一、含重金属硫酸废水进入机混反应池，在机械混合下与过量的石灰浆进行中和反应，使其中的氟生成氟化钙沉淀；

步骤二、机混反应池的出水进入曝气反应池，加入硫酸亚铁和通入压缩空气进行曝气反应，使其中的亚铁被氧化为三价铁、砷生成砷酸铁和亚砷酸铁沉淀、铅生成絮凝沉淀；

步骤三、曝气反应池的出水进入压滤机过滤，使其中的砷、铅、氟等沉淀物滤除，滤渣做资源化利用；

步骤四、压滤机的滤水进入二级反应池，加入硫酸亚铁和通入压缩空气继续进行处理，使其中残留的重金属进一步反应生成沉淀物；

步骤五、二级反应池的出水进入二氧化碳脱钙反应池，用含二氧化碳的压缩空气进行曝气处理，使水中少量的氢氧化钙与二氧化碳反应生成细微碳酸钙晶粒，并使得水中过饱和硫酸钙的稳定性降低；

步骤六、二氧化碳脱钙反应池的出水进入混凝反应池，加入无机絮凝剂和PAM进行混凝反应，形成共沉淀条件；

步骤七、混凝反应池的出水进入沉淀池进行沉淀，所发生的沉淀是碳酸钙、硫酸钙及砷、铅、氟等沉淀物与混凝剂的共沉淀，不仅使出水中的砷、铅、氟等浓度达到排放标准，而且使钙浓度由过饱和状态降低为不饱和状态，而沉淀下来的底泥定时抽送至压滤机过滤；

步骤八、沉淀池的出水进入pH调节池，用含二氧化碳的压缩空气曝气，将其pH值调节至控制指标；

步骤九、pH调节池的出水进入回用水储水池，再将回用水储水池的回用水抽送到硫铁矿制酸净化工序循环利用。

进入回用水储水池中的水为污染物达标和钙浓度不饱和水，符合硫铁矿制酸净化工序的用水要求。

所述步骤一中，所述机混反应池的处理时间为10～20分钟、pH值控制为11.0～12.0。

所述步骤二中，所述硫酸亚铁的加入量以Fe/As摩尔比计为4～8；处理时间为20～40分钟、pH值控制为10.5～11.5。

所述步骤三中，所述压滤机过滤后的滤渣含水率40%以下。

所述步骤四中，所述硫酸亚铁的加入量以Fe/As摩尔比计为10～20；处理时间为20～40分钟、pH值控制为10.0～11.0。

所述步骤五中，所用含二氧化碳压缩空气中的二氧化碳浓度为0.5～5%；处理时间为10～30分钟、pH值控制为9.5～10.5。

所述步骤六中，所述无机絮凝剂是硫酸铁、硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铝铁中的一种或它们的复配物中的一种；PAM为商品聚丙烯酰胺；处理时间为5～20分钟。

所述步骤七中，所述沉淀池的水力停留时间为1～4小时。

所述步骤八中，所述含二氧化碳压缩空气中的二氧化碳浓度为0.5～5%；pH值控制为6.0～8.0。

本发明方法与传统硫酸废水处理方法相比，其优势主要表现在两方面，一是将石灰中和反应与硫酸亚铁和压缩空气曝气反应分成两步进行，其中石灰中和使废水中的氟充分生成氟化钙沉淀、硫酸亚铁和压缩空气曝气反应使砷铅等重金属充分生成难溶沉淀物，不仅能够避免反应池结垢，而且处理效率高、运行很稳定。二是将二氧化碳脱钙反应池与混凝反应池进行耦合，实现共沉淀除重金属和脱钙，尤其能够把废水中的过饱和钙浓度降低至不饱和状态，且无药剂残留，因此能够在硫铁矿制酸净化工序循环利用。

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

附图说明

图1是本发明方法的工艺流程图。

具体实施方式

本发明方法的工艺流程参见图1。来自硫铁矿制酸过程的含重金属硫酸废水1（含H₂SO₄4.37%、As 39.1mg/L、Pb 5.4mg/L、F 102.6mg/L）进入机混反应池A，在机械混合下加入石灰2进行处理，处理时间为15（或者10、20）分钟，pH值为11.4（或者11.0、12.0），使废水中的氟生成氟化钙沉淀；机混反应池A的出水进入曝气反应池B，按Fe/As摩尔比计为4（或者6、8）加入硫酸亚铁3和通入压缩空气4进行处理，处理时间为30（或者20、40）分钟，pH值为11.1（或者10.5、11.5），使废水中的亚铁被氧化为三价铁、砷生成砷酸铁和亚砷酸铁沉淀、铅生成絮凝沉淀；曝气反应池B的出水进入压滤机C过滤；使其中的砷、铅、氟等沉淀物滤除，压滤机过滤后的滤渣含水率40%以下，滤渣5送水泥厂利用；滤水6进入二级反应池D，按Fe/As摩尔比计为12（或者10、20）加入硫酸亚铁3和通入压缩空气4进行处理，处理时间为20（或者30、40）分钟，pH值为10.7（或者10.0、11.0），使其中残留的重金属进一步反应生成沉淀物；二级反应池D的出水进入二氧化碳脱钙反应池E，用含二氧化碳1.6（或者0.5、5）%的压缩空气7进行曝气处理，处理时间为20（或者10、30）分钟，pH值为9.8（或者9.5、10.5），使水中少量的氢氧化钙与二氧化碳反应生成细微碳酸钙晶粒，并使得水中过饱和硫酸钙的稳定性降低；二氧化碳脱钙反应池E的出水进入混凝反应池F，按常规加入无机絮凝剂8和PAM 9进行混凝处理，处理时间为15（或者5、20）分钟，形成共沉淀条件，无机絮凝剂8是硫酸铝（或者是硫酸铁、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铝铁以及硫酸铁与硫酸铝的复配物、聚合硫酸铁与聚合硫酸铝的复配物等）；PAM 9为商品聚丙烯酰胺；混凝反应池F的出水进入沉淀池G，沉淀时间为2.5（或者1、4）小时，所发生的沉淀是碳酸钙、硫酸钙及砷、铅、氟等沉淀物与混凝剂的共沉淀，不仅使出水中的砷、铅、氟等浓度达到排放标准，而且使钙浓度由过饱和状态降低为不饱和状态，沉淀池G的底泥10定时抽送至压滤机C过滤；沉淀池G的出水11进入pH调节池H，用含二氧化碳1.6（或者0.5、5）%的压缩空气7曝气，将其pH值调节为6.3（或者6.0、8.0）；pH调节池H的出水12进入回用水储水池I。该含重金属硫酸废水经过本发明方法处理之后，污染物浓度降低为As 0.067mg/L、Pb 0.013mg/L、F 5.1mg/L，钙浓度为514mg/L，不仅达到排放标准，而且符合硫铁矿制酸过程净化工序的用水要求。回用水12送到硫铁矿制酸净化工序循环利用。

Claims

1.一种含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法，其特征在于按以下步骤进行：

步骤三、曝气反应池的出水进入压滤机过滤，使其中的砷、铅、氟沉淀物滤除，滤渣做资源化利用；

步骤七、混凝反应池的出水进入沉淀池进行沉淀，所发生的沉淀是碳酸钙、硫酸钙及砷、铅、氟沉淀物与混凝剂的共沉淀，不仅使出水中的砷、铅、氟浓度达到排放标准，而且使钙浓度由过饱和状态降低为不饱和状态，而沉淀下来的底泥定时抽送至压滤机过滤；

步骤九、pH调节池的出水进入回用水储水池，再将回用水储水池的回用水抽送到硫铁矿制酸净化工序循环利用；

2.根据权利要求1所述含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法，其特征在于所述步骤一中，所述机混反应池的处理时间为10～20分钟、pH值控制为11.0～12.0。

3.根据权利要求1所述含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法，其特征在于所述步骤二中，所述硫酸亚铁的加入量以Fe/As摩尔比计为4～8；处理时间为20～40分钟、pH值控制为10.5～11.5。

4.根据权利要求1所述含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法，其特征在于所述步骤三中，所述压滤机过滤后的滤渣含水率40%以下。

5.根据权利要求1所述含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法，其特征在于所述步骤四中，所述硫酸亚铁的加入量以Fe/As摩尔比计为10～20；处理时间为20～40分钟、pH值控制为10.0～11.0。

6.根据权利要求1所述含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法，其特征在于所述步骤五中，所用含二氧化碳压缩空气中的二氧化碳浓度为0.5～5%；处理时间为10～30分钟、pH值控制为9.5～10.5。

7.根据权利要求1所述含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法，其特征在于所述步骤六中，所述无机絮凝剂是硫酸铁、硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铝铁中的一种或它们的复配物中的一种；PAM为商品聚丙烯酰胺；处理时间为5～20分钟。

8.根据权利要求1所述含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法，其特征在于所述步骤七中，所述沉淀池的水力停留时间为1～4小时。

9.根据权利要求1所述含重金属硫酸废水处理与循环利用的方法，其特征在于所述步骤八中，所述含二氧化碳压缩空气中的二氧化碳浓度为0.5～5%；pH值控制为6.0～8.0。