CN107777802B - 一种酸性废水处理系统及其处理工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸性废水处理系统及其处理工艺方法，通过加入天然矿料降低酸度，投加碱，调节pH，使得铝离子生成氢氧化铝，降低酸度的同时天然矿料中的钙转化为钙离子与废酸中的硫酸或磷酸反应，生成硫酸钙或磷酸钙，用于回收再利用；本发明的酸性废水处理系统占地少，处理量大，节约土建和设备投资成本；本发明的酸性废水处理工艺方法产生的污泥量少，避免了石灰的不充分利用带来的大量浪费及形成的大量废渣；本发明的酸性废水处理工艺方法可以回收氢氧化铝、硫酸钙和磷酸钙，实现废水的资源化处置，避免形成二次污染，环保效果突出。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种酸性废水处理系统及其处理工艺方法。
背景技术
铝箔表面清洗产生的废水里面含有大量的混合酸和铝离子（游离酸含量为0.5~17%，铝离子含量为2~8%），传统的处理方法是酸碱中和法。方法一：投加大量的液碱或片碱，调节酸性废水至中性，铝离子转化为氢氧化铝，沉降后污泥送往压滤机房脱水处理，上清液达标排放；方法二：投加大量的生石灰粉或熟石灰中和处理。
上述两种方法都是采用酸性废水与碱性物质中和，通过化学反应和物理沉降作用，加上铝离子在碱性条件下转化为氢氧化铝，将酸根离子和重金属离子生成的不溶物形成共沉淀从废水中分离出来。
上述方法存在如下缺点：
1）碱性物质的价格较高。石灰的市场价格为500-900元/吨， 20%的液碱价格为450-800元/吨，片碱价格为3000-4200元/吨，导致废水处理的成本居高不下，运行费用约几十至几百万，一般企业难以承受；
2）粉状颗粒导致扬尘。投料设备简陋或人工投加导致飞灰严重，环境较差，一般需要添加料仓和自动投料系统，环境相应得以改善，但却大幅度提高了投资成本和处理成本。
3）石灰利用率很低。石灰的溶解度很低，常温条件下其溶解度＜0.16g，且溶解度随着温度的升高而下降，并且钙离子很难电离，石灰浆搅拌效果差，石灰利用率很低导致大量浪费（利用率一般为40%-70%）。
4）渣量大。处理后形成大量的沉渣淤泥，一般情况下，一吨石灰可产生三吨废渣。
5）废渣又形成了二次污染，使得处理费用上升。废渣须通过有资质的专业单位处理，目前的处理费用在1000-3500元/吨。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种酸性废水处理系统，它可以减少废渣的产生及降低处理的成本。为此，本发明还要提供一种酸性废水处理的工艺方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种酸性废水处理系统，包括第一废酸池，第二废酸池，第一搅拌罐，吹脱罐，第二搅拌罐，第一沉淀池，第一压滤机，第二沉淀池，第二压滤机，
所述第一废酸池储存有盐酸和硝酸构成的混合酸，所述第二废酸池储存有硫酸或磷酸，所述第一废酸池通过第一泵体与第一搅拌罐进水口连接，所述第一搅拌罐出水口与吹脱罐的进水口连接，所述吹脱罐内设置有曝气吹脱部件，所述吹脱罐的第一出水口连接第二搅拌罐的进水口，所述第二搅拌罐通过第二泵体与第一沉淀池的进水口连接，所述第一沉淀池的出水口连接第一压滤机，所述第二废酸池通过第三泵体与第二沉淀池的第一进水口连接，所述吹脱罐的第二出水口与第二沉淀池的第二进水口连接，所述第二沉淀池的出水口与第二压滤机连接。
优选的是，所述第二搅拌罐上设置有第一进料口和第二进料口，第一进料口用于投加碱，第二进料口用于投加絮凝剂。
优选的是，所述酸性废水处理系统还包括絮凝剂桶，所述絮凝剂桶通过管道混合器与第二搅拌罐连接。
优选的是，所述第一搅拌罐内设置有搅拌器，所述第一搅拌罐上设置有进料口，用于投加天然矿料。
本发明的第二方面，提供一种酸性废水处理工艺方法，采用上述的酸性废水处理系统，包括如下步骤：
S1，通过第一泵体将第一废酸池中的废酸泵入第一搅拌罐；
S2，向S1的第一搅拌罐中投加天然矿料，反应6-20 min；
S3，将S2反应后的废水通入吹脱罐，打开曝气吹脱部件进行曝气处理；
S4，将S3曝气后的废水通入第二搅拌罐，分别投加碱和絮凝剂，反应10-15 min；
S5，将S4反应后的废水通入第一压滤机；
S6，向第二沉淀池中分别投加第二废酸池中的废酸和吹脱罐中的废水，反应5min，沉淀1h，上清液回流至第一废酸池；
S7，将S6沉淀后的固体通入第二压滤机，所述第二压滤机压滤后的滤液回流至第一废酸池。
优选的是，所述S1中第一搅拌罐的废酸的质量浓度为3-15%。
优选的是，所述S1中第一搅拌罐的进酸速度为0.6m/s，所述第一搅拌罐的出水pH为5.5-6。
优选的是，所述S3中曝气的速率为1m3/min。
优选的是，所述S4中的碱为10%的氢氧化钙溶液，投加量为1-5 m3/h；所述的絮凝剂为PAM，质量浓度为0.1%，投加量为50-100L/h。
优选的是，所述S6中废酸与吹脱罐中的废水添加量比例为1:1-2:1。
优选的是，所述第二沉淀池的底面为锥形。
通过控制吹脱罐中废水流入第二沉淀池的用量，解决了第一搅拌罐中天然矿料表面钝化现象，提高了天然矿料与废酸的反应速率。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：
1）本发明的酸性废水处理系统占地少，处理量大，节约土建和设备投资成本；
2）本发明的酸性废水处理工艺方法使用价格低廉的天然矿料代替原来昂贵的氢氧化钠和石灰，使得处理成本大大降低；
3）本发明的酸性废水处理工艺方法在第一搅拌罐中产生大量的可溶性钙盐，使得硫酸根、磷酸根去除更彻底，完全满足排放要求；
4）污泥产生量少，避免了石灰的不充分利用带来的大量浪费，及形成的大量废渣。
5）本发明的酸性废水处理工艺方法通过加入天然矿料降低酸度，同时产生可溶性钙盐和铝盐，钙盐与第二废酸池中的废酸反应生成硫酸钙或磷酸钙沉淀，铝盐中加碱生成氢氧化铝，硫酸钙、磷酸钙和氢氧化铝均可以回收再利用，实现废水的资源化处置，避免形成二次污染，环保效果突出。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：
图1是本发明酸性废水处理系统的结构示意图。
其中：第一废酸池1，第二废酸池2，第一搅拌罐3，吹脱罐4，第二搅拌罐5，第一沉淀池6，第一压滤机7，第二沉淀池8，第二压滤机9，絮凝剂桶10。
具体实施方式
如图1，一种酸性废水处理系统，包括第一废酸池1，第二废酸池2，矿料桶，碱桶，絮凝剂桶10，第一搅拌罐3，吹脱罐4，第二搅拌罐5，第一沉淀池6，第一压滤机7，第二沉淀池8，第二压滤机9，所述第一废酸池1储存有盐酸和硝酸构成的混合酸，所述第二废酸池2储存有硫酸或磷酸，所述矿料桶内装有天然矿料，所述第一废酸池1通过第一泵体与第一搅拌罐3进水口连接，所述第一搅拌罐3上设置有进料口，用于投加矿料桶内的天然矿料，所述第一搅拌罐3内设置有搅拌器，所述第一搅拌罐3出水口与吹脱罐4的进水口连接，所述吹脱罐4内设置有曝气吹脱部件，所述吹脱罐4的出水口连接第二搅拌罐5的进水口，所述第二搅拌罐5上设置有第一进料口和第二进料口，第一进料口用于投加碱，第二进料口用于投加絮凝剂桶10中的絮凝剂，所述第二搅拌罐5通过第二泵体与第一压滤机7连接。
所述絮凝剂桶10通过管道混合器与第二搅拌罐5连接。
所述第二沉淀池8上设置有第一进液口和第二进液口，所述第一进液口与第二废酸池2连接，所述第二进液口与吹脱罐4连接，所述第二沉淀池8的出液口与第二压滤机9连接。
一种酸性废水处理工艺方法，包括如下步骤：
S1，通过第一泵体将第一废酸池1中的废酸泵入第一搅拌罐3；
S2，向S1的第一搅拌罐3中投加天然矿料，反应6-20 min；
S3，将S2反应后的废水通入吹脱罐4，打开曝气吹脱部件进行曝气处理；
S4，将S3曝气后的废水通入第二搅拌罐5，分别投加碱和絮凝剂，反应10-15 min；
S5，将S4反应后的废水通入第一压滤机7；
S6，向第二沉淀池8中分别投加第二废酸池2中的废酸和吹脱罐4中的废水，反应5min，沉淀1h，上清液回流至第一废酸池1；
S7，将S6沉淀后的固体通入第二压滤机9，所述第二压滤机9压滤后的滤液回流至第一废酸池1。
上述工艺涉及的反应如下:
CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑
2HNO3+CaCO3====Ca(NO3)2+H2O+CO2↑
2H3PO4+3 CaCl2====Ca3(PO4)2↓+6HCl
2H3PO4+3Ca(NO3)2====Ca3(PO4)2↓+6HNO3
H2SO4+CaCl2====CaSO4（微溶）+2HCl
H2SO4+ Ca(NO3)2====CaSO4（微溶）+2HNO3
Al3++OH-====Al（OH）3↓+H2O
第一废酸池1中的废酸和天然矿料在第一搅拌罐3中反应，生成氯化钙，硝酸钙和二氧化碳，反应后的物料流入吹脱罐4，将二氧化碳吹脱除去，吹脱后的物料进入第二搅拌罐5，向第二搅拌罐5中投加碱，废酸中的铝离子与碱反应生成氢氧化铝，洗涤后可以出售，实现经济价值；将第二废酸池2的废酸和经吹脱罐4吹脱后的废水分别泵入第二沉淀池8，废酸中的硫酸或磷酸与废水中的氯化钙和硝酸钙分别反应生成硫酸钙或磷酸钙，硫酸钙和磷酸钙洗涤后可以回收再利用，反应同时生成盐酸和硝酸，无二次污染产生；通过调整吹脱罐4吹脱后的废水进入第二沉淀池8的用量解决了天然矿料在与酸反应时产生的表面钝化问题，提高降酸效率。
为了改善氢氧化铝的沉降效果，通过管道混合器向第二搅拌罐5中加入絮凝剂，使得氢氧化铝的细小絮体变成较大的“矾花”，氢氧化铝充分沉降，提高铝的回收率。
上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
Claims (9)
1.一种酸性废水处理工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，通过第一泵体将第一废酸池(1)中的废酸泵入第一搅拌罐(3)；
S2，向S1的第一搅拌罐(3)中投加天然矿料，反应6-20min；
S3，将S2反应后的废水通入吹脱罐(4)，打开曝气吹脱部件进行曝气处理；
S4，将S3曝气后的废水通入第二搅拌罐(5)，分别投加碱和絮凝剂，反应10-15min；
S5，将S4反应后的废水通入第一压滤机(7)；
S6，向第二沉淀池(8)中分别投加第二废酸池(2)中的废酸和吹脱罐(4)中的废水，反应5min，沉淀1h，上清液回流至第一废酸池(1)；
S7，将S6沉淀后的固体通入第二压滤机(9)，所述第二压滤机(9)压滤后的滤液回流至第一废酸池(1)；
其中，所述酸性废水处理工艺方法采用酸性废水处理系统进行处理；所述酸性废水处理系统包括第一废酸池(1)，第二废酸池(2)，第一搅拌罐(3)，吹脱罐(4)，第二搅拌罐(5)，第一沉淀池(6)，第一压滤机(7)，第二沉淀池(8)，第二压滤机(9)；所述第一废酸池(1)储存有盐酸和硝酸构成的混合酸，所述第二废酸池(2)储存有硫酸或磷酸，所述第一废酸池(1)通过第一泵体与第一搅拌罐(3)进水口连接，所述第一搅拌罐(3)出水口与吹脱罐(4)的进水口连接，所述吹脱罐(4)内设置有曝气吹脱部件，所述吹脱罐(4)的第一出水口连接第二搅拌罐(5)的进水口，所述第二搅拌罐(5)通过第二泵体与第一沉淀池(6)的进水口连接，所述第一沉淀池(6)的出水口连接第一压滤机(7)，所述第二废酸池(2)通过第三泵体与第二沉淀池(8)的第一进水口连接，所述吹脱罐(4)的第二出水口与第二沉淀池(8)的第二进水口连接，所述第二沉淀池(8)的出水口与第二压滤机(9)连接。
2.如权利要求1所述的一种酸性废水处理工艺方法，其特征在于，所述第二搅拌罐(5)上设置有第一进料口和第二进料口，第一进料口用于投加碱，第二进料口用于投加絮凝剂。
3.如权利要求1所述的一种酸性废水处理工艺方法，其特征在于，所述酸性废水处理系统还包括絮凝剂桶(10)，所述絮凝剂桶(10)通过管道混合器与第二搅拌罐(5)连接。
4.如权利要求1所述的一种酸性废水处理工艺方法，其特征在于，所述第一搅拌罐(3)内设置有搅拌器，所述第一搅拌罐(3)上设置有进料口，用于投加天然矿料。
5.如权利要求1所述的一种酸性废水处理工艺方法，其特征在于，所述S1中第一搅拌罐(3)的废酸的质量浓度为3-15％。
6.如权利要求1所述的一种酸性废水处理工艺方法，其特征在于，所述S1中第一搅拌罐(3)的进酸速度为0.6m/s，所述第一搅拌罐(3)的出水pH为5.5-6。
7.如权利要求1所述的一种酸性废水处理工艺方法，其特征在于，所述S3中曝气的速率为1m3/min。
8.如权利要求1所述的一种酸性废水处理工艺方法，其特征在于，所述S4中的碱为10％的氢氧化钙溶液，投加量为1-5m3/h；所述的絮凝剂为PAM，质量浓度为0.1％，投加量为50-100L/h。
9.如权利要求1所述的一种酸性废水处理工艺方法，其特征在于，所述S6中废酸与吹脱罐(4)中的废水添加量比例为1:1-2:1。
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Denomination of invention: An acid wastewater treatment system and its treatment process Effective date of registration: 20230213 Granted publication date: 20220617 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Zhangyang Sub branch Pledgor: SHANGHAI JIANGZHE ENVIRONMENT ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023310000029 |
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Denomination of invention: An acidic wastewater treatment system and its treatment process method Granted publication date: 20220617 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Zhangyang Sub branch Pledgor: SHANGHAI JIANGZHE ENVIRONMENT ENGINEERING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024310000036 |