CN108218111A - 一种含硝酸酸洗废水处理的总氮达标工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含硝酸酸洗废水处理的总氮达标工艺，分质分类收集不锈钢酸洗产生的酸洗废液及清洗废水，硝酸酸洗废液经过离子交换处理，通过再生后可回收80‑90%的硝酸，返回到酸洗槽液中回用，实现不锈钢酸洗废水的无害化、资源化利用，降低了处理成本；离子交换出水与清洗废水混合，通过锌和氨基磺酸的化学还原法去除70‑80%的硝态氮，降低硝酸盐负荷，然后通过生化反硝化法进一步去除硝态氮，该工艺有较好的总氮去除效果，确保总氮出水在15 mg/L以下，符合《电镀污染物排放标准》（GB21900‑2008）中表3规定的质量标准。

Description

一种含硝酸酸洗废水处理的总氮达标工艺
技术领域
本发明涉及一种废水处理的达标工艺，具体是一种含硝酸酸洗废水处理的总氮达标工艺。
背景技术
在不锈钢制造过程中，为了去除退火后钢材表面的氧化皮，一般采用多种酸的混合物进行表面清洗，主要有硫酸、硝酸和氢氟酸等，此工艺被称为酸洗或酸浸。其中硝酸加氢氟酸混和酸洗的方法是可靠有效的，酸洗产品品质容易控制，三废相对少，因而成为目前最受青睐的混酸酸洗工艺，国内外一直在广泛采用。
在含有硝酸酸洗的工序中，通过这种酸洗液将铁、铬、镍等变成离子从钢铁表面的氧化皮或钢材中溶出，使酸洗液变成了酸与金属离子、金属化合物的混合物，这种废液中含有大量NO3 -。具体说，除了含有酸和游离的金属离子外，还含有由铁离子和氟离子、铬离子和氟离子形成的络合离子及其不溶物、金属氧化物及由硝酸生成的氮化物等，成分十分复杂。
在含硝酸酸洗废水的处理中，往往只关注重金属的处理，忽视了酸洗废水中含有大量的硝酸盐，通常不能对硝酸盐进行有效处理，导致出水中总氮含量过高。由于硝态氮浓度较高，单独的处理工艺或者处理成本高，或者处理效果不好，或者处理时间太长。发明专利201410491268.X公开的一种处理不锈钢酸洗废水的方法中，用还原铁粉还原硝态氮，但铁粉仅能把硝酸根离子还原为亚硝酸根离子，对总氮并没有去除效果。
此外，除了酸洗废水之外，硝酸酸洗废液是酸洗槽液经多次酸洗，酸洗液中的金属离子增加到一定的浓度（铁20-40 g/升时），失去酸洗能力成为废液而外排，此废液中的总酸度还是相当高的，一般硝酸含量在8-13%，具有回收利用的价值，并含废液中有大量的铁、镍、铬盐，直接外排给后续处理工艺增加处理成本。
发明内容
本发明所要解决的问题在于针对含有硝酸酸洗工艺的废水和废液，提供一种可资源回收、降低处理成本、工艺流程简单的技术路线，并使处理后出水中总氮的含量达到《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）中表3规定的质量标准。
为实现上述目的，本发明所述的一种含硝酸酸洗废水处理的总氮达标工艺，采用分质分类收集不锈钢酸洗产生的酸洗废液及清洗废水，酸洗废液进行酸回收再利用，出水和清洗废水混合后进一步处理至达标排放。具体包括以下步骤：
1）树脂回收硝酸
树脂采用包含聚苯乙烯架构的强碱型阴离子交换树脂；
1.1）树脂预处理：用树脂将树脂柱填充满，然后用10%氯化钠浸泡3小时，进纯水以1-5BV/H冲洗树脂柱，直至出水电导率低于100 us/cm；
1.2）交换过程：废液通过泵以1-5 BV/H的速度逆流流过树脂床，游离酸被树脂粒吸附，大部分溶解的金属则畅通无阻的流出树脂床，流出液混入清洗废水中进一步处理；当流出液中硝酸浓度大于1%时，停止工作；
1.3）再生过程：用纯水以流速 1-5 BV/H的速度顺流进水洗脱树脂，洗脱再生液进入酸洗槽回用。
2）化学还原法去除硝酸根
Zn+2NO3 -+2H+→Zn2++ 2NO2 -+H2O
NO2 -+H2NSO2OH→N2+SO4 2-+H2O +H+
2.1）将酸洗清洗废水与经树脂回收后的废液流出液混合，按照摩尔比n(Zn):n(NO3 -)=0.8-1.2:1加入锌粉，反应0.5-1 h；
2.2）锌还原后，按照摩尔比n(H2NSO2OH):n(NO3 -)=0.7-0.9:1加入氨基磺酸，反应0.5-1h；
2.3）氨基磺酸还原后，加入石灰或液碱，调节pH值为11，加入PAM絮凝沉淀，将重金属铁、镍、锌和铬等去除。
3）生化反硝化
3.1）调节废水pH值为7-8，加入按照质量比m(葡萄糖):m(NO3 -)=6-8:1加入葡萄糖补充碳源；
3.2）采用传统的反硝化活性污泥法或反硝化滤池对硝酸盐进行反硝化去除，停留时间根据硝酸盐负荷决定。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）采用的树脂是包含聚苯乙烯架构的强碱型阴离子交换树脂，具有回收硝酸效率高、工艺简单等优点，可实现80-90%的酸回用，大大降低硝酸中和及硝酸根去除的处理成本；
（2）化学还原法可实现较高浓度硝酸根的快速去除，降低后续生化反硝化法的处理负荷，同时控制氨基磺酸的量低于理论值，保障氨基磺酸的充分反应，避免残留的氨基磺酸引入总氮；
（3）通过多种技术的整合，充分发挥各技术在不同浓度硝酸及硝酸根的去除的优势，使得系统的成本最优、效果最好。
附图说明
图1为本发明提供的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
收集某科技有限公司产出的不锈钢废水进行处理，经检测，废水原水水质如表1所示。
表1 不锈钢废水原水水质表
1）树脂回收硝酸
1.1）树脂预处理：用树脂将树脂柱填充满，然后用10%氯化钠浸泡3 h，进纯水以2 BV/H冲洗树脂柱，纯水用量4 BV，出水电导率为55 us/cm；
1.2）交换过程：废液通过泵以4 BV/H的速度逆流流过树脂床；
1.3）再生过程：用纯水以流速 1.5 BV/H顺流进水洗脱树脂。
硝酸回收结果如表2所示。
表2 硝酸回收效果表
2）化学还原法去除硝酸根
2.1）将酸洗清洗废水与经树脂回收后的废液流出液混合，按照摩尔比n(Zn):n(NO3 -)=1:1加入锌粉，反应0.5 h；
2.2）锌还原后，按照摩尔比n(H2NSO2OH):n(NO3 -)=0.8:1加入氨基磺酸，反应1 h；
2.3）氨基磺酸还原后，加入石灰或液碱，调节pH值为11，加入PAM絮凝沉淀。
化学还原法处理效果如表3所示。
表3进出水水质表
类型 pH NO3 -(mg/L) 铁(mg/L) 铬(mg/L) 镍(mg/L)
进水 1.3 1548 1940.4 179.2 152.4
出水 11 215 0.15 0.12 0.05
3）生化反硝化
3.1）调节废水pH值为7-8，按照质量比m(葡萄糖):m(NO3 -)=7:1，加入1.505 g/L的葡萄糖补充碳源；
3.2）采用传统的缺氧反硝化法，污泥浓度为5000 mg/L，停留时间为17 h。
生化反硝化法处理效果如表4所示。
表4 反硝化处理效果
类型 NO3 -(mg/L) TN(mg/L)
进水 215 224
出水 3.8 12.4
实施例2
收集某科技有限公司产出的不锈钢废水进行处理，经检测，废水原水水质如表5所示。
表5 原水水质表
类型 pH NO3 -(g/L) 铁(g/L) 铬(g/L) 镍(g/L) 水量占比
酸洗废液 <0.5 35 45.8 7.5 5.3 0.1
清洗废水 0.89 1.54 2.28 0.35 0.21 0.9
1）树脂回收硝酸
1.1）树脂预处理：用树脂将树脂柱填充满，然后用10%氯化钠浸泡3小时，进纯水以3BV/H冲洗树脂柱，纯水用量6 BV，出水电导率为67 us/cm；
1.2）交换过程：废液通过泵以2 BV/H的速度逆流流过树脂床；
1.3）再生过程：用纯水以流速 4 BV/H顺流进水洗脱树脂。
硝酸回收效果如表6所示。
表6 硝酸回收效果表
成分 酸洗废液 再生液
硝酸(g/L) 157.5 153
铁(g/L) 45.8 6.4
铬 (g/L) 7.5 0.8
镍(g/L) 5.3 1.1
2）化学还原法去除硝酸根
2.1）将酸洗清洗废水与经树脂回收后的废液流出液混合，按照摩尔比n(Zn):n(NO3 -)=1:1.2加入锌粉，反应0.5 h；
2.2）锌还原后，按照摩尔比n(H2NSO2OH):n(NO3 -)=0.9:1加入氨基磺酸，反应1 h；
2.3）氨基磺酸还原后，加入石灰或液碱，调节pH值为11，加入PAM絮凝沉淀。
化学还原法去除硝酸根处理效果如表7所示。
表7进出水水质表
类型 pH NO3 -(mg/L) 铁(mg/L) 铬(mg/L) 镍(mg/L)
进水 0.82 2127 2421 439 325
出水 11 287 0.43 0.38 0.11
3）生化反硝化
3.1）调节废水pH值为7-8，按照质量比m(葡萄糖):m(NO3 -)=7.5:1，加入2.152 g/L的葡萄糖补充碳源；
3.2）采用反硝化生物滤池，停留时间为5 h。
生化反硝化法处理效果如表8所示。
表8 反硝化处理效果
类型 NO3 -(mg/L) TN(mg/L)
进水 287 293
出水 2.3 10.2
在实施例1-2的实验中，以不同浓度的硝酸根水量占比为变量，结果均呈现出了较好的总氮去除效果，总氮出水均在15 mg/L以下，符合《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）中表3规定的质量标准。经过树脂回收，两种酸洗废液中硝酸回收效果都很好，都达到了85%以上的硝酸回收率，而且去除了大量的铁、铬、镍，实现了不锈钢酸洗废水的无害化、资源化利用，降低了处理成本。

Claims (1)

1.一种含硝酸酸洗废水处理的总氮达标工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）树脂回收硝酸
树脂采用包含聚苯乙烯架构的强碱型阴离子交换树脂；
1.1）树脂预处理：用树脂将树脂柱填充满，然后用10%氯化钠浸泡3 h，进纯水以1-5BV/H冲洗树脂柱，直至出水电导率低于100 us/cm；
1.2）交换过程：废液通过泵以1-5 BV/H的速度逆流流过树脂床，游离酸被树脂粒吸附，大部分溶解的金属则畅通无阻的流出树脂床，流出液混入清洗废水中进一步处理；当流出液中硝酸浓度大于1%时，停止工作；
1.3）再生过程：用纯水以流速 1-5 BV/H的速度顺流进水洗脱树脂，洗脱再生液进入酸洗槽回用；
2）化学还原法去除硝酸根
2.1）将酸洗清洗废水与经树脂回收后的废液流出液混合，按照摩尔比n(Zn):n(NO3 -)=0.8-1.2:1加入锌粉，反应0.5-1 h；
2.2）锌还原后，按照摩尔比n(H2NSO2OH):n(NO3 -)=0.7-0.9:1加入氨基磺酸，反应0.5-1h；
2.3）氨基磺酸还原后，加入石灰或液碱，调节pH值为11，加入PAM絮凝沉淀，将重金属铁、镍、锌和铬等去除；
3）生化反硝化
3.1）调节废水pH值为7-8，加入按照质量比m(葡萄糖):m(NO3 -)=6-8:1加入葡萄糖补充碳源；
3.2）采用反硝化活性污泥法或反硝化滤池对硝酸盐进行反硝化去除，停留时间根据硝酸盐负荷决定。
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