CN108328796A - 一种镀锌酸洗废水的间歇处理和回用装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的装置及方法。包括一体化处理池、加药罐、风机、产水池、定盘过滤器、压滤机，一体化处理池的底部设有泥斗，泥斗为混凝土与一体化处理池池壁形成的由上至下缩径的空腔结构，一体化处理池的中部设有曝气设备，一体化处理池的镀锌酸洗废水进口、加药进口均设置在一体化处理池的顶部，一体化处理池的上清液出口设置在一体化处理池的侧壁，一体化处理池的污泥出口设置在泥斗的底部；加药罐的出口与一体化处理池的加药进口连接，风机将空气进入曝气设备，一体化处理池的上清液出口与产水池配合，使上清液进口流出的清液流入产水池，产水池的出水口与定盘过滤器的进口连接，污泥出口连接压滤机的进口。

Description

一种镀锌酸洗废水的间歇处理和回用装置及方法
技术领域
本发明涉及属于工业废水处理领域，具体涉及一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的装置及方法。
背景技术
热浸镀锌技术是延缓钢铁材料环境腐蚀的最有效的手段之一，广泛应用于汽车、家电、铁塔、道路护栏、建筑、输油管道等。国内很多热镀锌厂规模小、工艺设备落后、管理松散、废水处理意识淡薄，已成为当地的主要污染源。有的规模较大的厂家设有专用的废水处理设施。但处理效果往往达不到排放要求。
典型的热镀锌工艺依次包括上料、酸洗、漂洗、助镀、热镀锌及冷却等，热镀锌酸洗废水来源主要来自前处理工序，即酸洗阶段和漂洗阶段，且漂洗水中的离子是由酸洗工序中引入的。在钢铁制件热镀锌中，常用的酸有盐酸和硫酸.但由于盐酸腐蚀效率快、对钢基体氢脆影响小、酸洗后效果好而广泛用于酸洗。酸洗阶段的反应主要有：
FeO+H+→Fe2++H2O，Fe2O3+H+→Fe3++H2O，Fe3O4+H+→Fe2++Fe3++H2O，
因而导致这类废水pH低，富含铁离子，污染较为严重，现有处理这类废水的方法主要有热水解/焙烧技术、中和/沉淀技术、离子交换/酸阻滞技术、电解技术等。其中，中和/沉淀技术是目前较多采用的处理方法之一，但是该技术流程较长、构筑物较多、成本高、处理效果差。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的装置，不仅解决了镀锌酸洗废水产生的环境污染问题，而且处理后的废水可再回用于生产，具有流程短、投资省、能耗低、工艺简单、容易操控等优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的装置，包括一体化处理池、加药罐、风机、产水池、定盘过滤器、压滤机，所述一体化处理池的底部设有泥斗，所述泥斗为混凝土与一体化处理池池壁形成的由上至下缩径的空腔结构，所述一体化处理池的中部设有曝气设备，所述一体化处理池的镀锌酸洗废水进口、加药进口均设置在一体化处理池的顶部，所述一体化处理池的上清液出口设置在一体化处理池的侧壁，所述一体化处理池的污泥出口设置在泥斗的底部；
加药罐的出口与一体化处理池的加药进口连接，风机将空气进入曝气设备，一体化处理池的上清液出口与产水池配合，使上清液进口流出的清液流入产水池，产水池的出水口与定盘过滤器的进口连接，污泥出口连接压滤机的进口。
Fe3+在酸性条件下(pH大于3)即可沉淀形成Fe(OH)3，Fe2+则需要碱性条件下生成Fe(OH)2，若要向两种离子同时加碱，若加碱多，会导致Fe(OH)3形成配合物，重新溶于水，导致Fe3+无法完全去除；若加碱少，则会导致Fe2+无法完全去除。因而传统的中和/沉淀技术中，需要采用多个中和池和沉淀池对镀锌酸洗废水进行处理。然而，需要采用多个中和池和沉淀池会导致Fe(OH)3和Fe(OH)2分散在各池中，降低对铁沉淀进行收集，同时也会导致Fe(OH)3和Fe(OH)2堵塞连接各池的管线，从而降低装置的使用寿命。
本发明进行一体化设计，采用曝气设备将废水中的Fe2+氧化成Fe3+，然后再通过调节pH，当将pH调节至中性时，必然能够去除废水中的铁，同时还去除了废水的酸，从而减少了废水处理的流程。其次，本发明一体化处理池下部设有泥斗，能够对沉淀进行浓缩，从而大大提高了氢氧化铁的收集效率；同时泥斗对沉淀进行了初步浓缩，提高了压滤机的工作效率。
本发明的目的之二是提供一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的方法，提供一体化处理池，所述一体化处理池的底部设有泥斗，所述泥斗为混凝土与一体化处理池池壁形成的由上至下缩径的空腔结构，所述一体化处理池的中部设有曝气设备，所述一体化处理池的镀锌酸洗废水进口、加药进口均设置在一体化处理池的顶部，所述一体化处理池的上清液出口设置在一体化处理池的侧壁，所述一体化处理池的污泥出口设置在泥斗的底部；
镀锌酸洗废水从镀锌酸洗废水进口进入一体化处理池，曝气设备向镀锌酸洗废水中进行曝气，再搅动镀锌酸洗废水的同时将镀锌酸洗废水中的亚铁离子氧化成三价铁离子，然后通过加碱调节pH至中性，再经过静置，氢氧化铁沉淀进入泥斗中，然后将泥斗中的氢氧化铁沉淀排出、压滤，静置后的上层清液经过上清液出口排出、过滤后进行再利用。
本发明的目的之三是提供一种上述装置或方法在热镀锌工艺中的应用。
本发明的有益效果为：
1)本发明出水pH值为7左右，铁离子浓度小于0.5mg/L，S小于25mg/L，色度小于10。
2)本发明采用一体化处理池，将曝气、中和反应、沉淀三个过程在一个池体中进行，减少了占地面积。
3)本发明采用一体化处理池中设泥斗浓缩污泥(Fe(OH)3沉淀)，可以提高污泥浓度，从而减轻板框压滤的工作量。
4)本发明采用一体化处理池通过静置分层，沉淀效果好，上层液体中悬浮物少，通过简单的滤布过滤，即可达到良好的出水效果。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明镀锌酸洗废水的间歇处理回用的装置的结构示意图；
图2为本发明一体化处理池的主视图；
图3为本发明一体化处理池的俯视图；
图4为本发明曝气设备的结构示意图；
其中，1.一体化处理池，2.加药罐，3.风机，4.板框压滤机，5.产水池，6.定盘过滤器， 7.电磁阀，8.pH计，9.反冲洗管线，10.滤液管线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，中和/沉淀技术中存在技术流程较长、构筑物较多、成本高、处理效果差等不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的装置及方法。
本申请的一种典型实施方式，提供了一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的装置，包括一体化处理池、加药罐、风机、产水池、定盘过滤器、压滤机，所述一体化处理池的底部设有泥斗，所述泥斗为混凝土与一体化处理池池壁形成的由上至下缩径的空腔结构，所述一体化处理池的中部设有曝气设备，所述一体化处理池的镀锌酸洗废水进口、加药进口均设置在一体化处理池的顶部，所述一体化处理池的上清液出口设置在一体化处理池的侧壁，所述一体化处理池的污泥出口设置在泥斗的底部；
加药罐的出口与一体化处理池的加药进口连接，风机将空气进入曝气设备，一体化处理池的上清液出口与产水池配合，使上清液进口流出的清液流入产水池，产水池的出水口与定盘过滤器的进口连接，污泥出口连接压滤机的进口。
本申请进行一体化设计，采用曝气设备将废水中的Fe2+氧化成Fe3+，然后再通过调节pH，当将pH调节至中性时，必然能够去除废水中的铁，同时还去除了废水的酸，从而减少了废水处理的流程。其次，本申请一体化处理池下部设有泥斗，能够对沉淀进行浓缩，从而大大提高了氢氧化铁的收集效率；同时泥斗对沉淀进行了初步浓缩，提高了压滤机的工作效率。
优选的，包括pH自控阀门，所述pH自控阀门由pH计、控制器和电磁阀组成，所述pH计设置在一体化处理池内，所述电磁阀设置在加药罐的出口管路上，pH计将一体化处理池内pH信号转化为电信号传输至控制器，控制器根据接收的电信号控制电磁阀的开启和闭合。
优选的，所述一体化处理池的上清液出口按照不同高度设有三个。根据上层清液和底层污泥的沉淀高度使用不同的出水管。
优选的，泥斗侧壁的坡度为55°，材质为C30毛石混凝土。
优选的，所述曝气设备的曝气孔的开口方向指向泥斗。防止沉淀污泥堵塞曝气管。
优选的，所述曝气设备由若干个并列的曝气管组成，曝气管管径9cm，管间距离20cm；曝气管上开曝气孔4.5cm，曝气孔间隙20cm。材质采用PVC，避免酸性废水腐蚀。
优选的，所述一体化处理池内壁涂覆环氧乙烯基酯树脂涂层，涂层厚度不小于3mm。
优选的，所述压滤机为板框压滤机。
优选的，包括反冲洗管线，反冲洗管线连通定盘过滤器和一体化处理池，定盘过滤器中的反冲洗水通过反冲洗管线进入一体化处理池。
优选的，包括滤液管线，滤液管线连通压滤机和一体化处理池，压滤机中的滤液通过滤液管线进入一体化处理池。
本申请的另一种实施方式，提供了一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的方法，提供一体化处理池，所述一体化处理池的底部设有泥斗，所述泥斗为混凝土与一体化处理池池壁形成的由上至下缩径的空腔结构，所述一体化处理池的中部设有曝气设备，所述一体化处理池的镀锌酸洗废水进口、加药进口均设置在一体化处理池的顶部，所述一体化处理池的上清液出口设置在一体化处理池的侧壁，所述一体化处理池的污泥出口设置在泥斗的底部；
镀锌酸洗废水从镀锌酸洗废水进口进入一体化处理池，曝气设备向镀锌酸洗废水中进行曝气，再搅动镀锌酸洗废水的同时将镀锌酸洗废水中的亚铁离子氧化成三价铁离子，然后通过加碱调节pH至中性，再经过静置，氢氧化铁沉淀进入泥斗中，然后将泥斗中的氢氧化铁沉淀排出、压滤，静置后的上层清液经过上清液出口排出、过滤后进行再利用。
优选的，一体化处理池的上清液出口按照不同高度设有三个，通过查看上层清液和底层污泥的沉淀高度，选择使用不同的上清液出口排出上清液。避免底层氢氧化铁沉淀流出。
优选的，提供板框压滤机，泥斗中的氢氧化铁沉淀排出后经过板框压滤机压滤后，获得的泥饼进行堆积或运出，获得的滤液输送回一体化处理池。
优选的，提供产水池和定盘过滤器，一体化处理池中上层清液经过上清液出口排出后进入产水池，产水池中的水经过定盘过滤器后，产生的清水进行回收利用，产生的反冲洗水输送回一体化处理池。
优选的，所述碱为氢氧化钠。
优选的，曝气时间为4～5h，曝气量为0.4m3/min/吨水，静置沉淀时间为2～4h。
本申请的第三种实施方式，提供了一种上述装置或方法在热镀锌工艺中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
采用的装置如图1～4所示，一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的装置，包括一体化处理池1、加药罐2、风机3、产水池5、定盘过滤器6、板框压滤机4，一体化处理池1的底部设有泥斗，泥斗为混凝土与一体化处理池池壁形成的由上至下缩径的空腔结构，一体化处理池的中部设有曝气设备，一体化处理池1的镀锌酸洗废水进口、加药进口均设置在一体化处理池1的顶部，一体化处理池1的上清液出口设置在一体化处理池1的侧壁，一体化处理池1的污泥出口设置在泥斗的底部；
加药罐2的出口与一体化处理池1的加药进口连接，风机3将空气进入曝气设备，一体化处理池1的上清液出口与产水池5配合，使上清液进口流出的清液流入产水池5，产水池5的出水口与定盘过滤器6的进口连接，污泥出口连接板框压滤机4的进口。
包括pH自控阀门，pH自控阀门由pH计8、控制器和电磁阀7组成，pH计8设置在一体化处理池1内，电磁阀7设置在加药罐的出口管路上，pH计8将一体化处理池1内pH信号转化为电信号传输至控制器，控制器根据接收的电信号控制电磁阀7的开启和闭合。
一体化处理池1的上清液出口按照不同高度设有三个，由上至下依次为一级排水口、二级排水口及三级排水口，每级排水口对应一个排水管，每个排水管设有阀门。根据上层清液和底层污泥的沉淀高度使用不同的出水管。
泥斗侧壁的坡度为55°，材质为C30毛石混凝土。
曝气设备的曝气孔的开口方向指向泥斗。防止沉淀污泥堵塞曝气管。
曝气设备由若干个并列的曝气管组成，曝气管管径9cm，管间距离20cm；曝气管上开曝气孔4.5cm，曝气孔间隙20cm。材质采用PVC，避免酸性废水腐蚀。
一体化处理池1内壁涂覆环氧乙烯基酯树脂涂层，涂层厚度不小于3mm。
包括反冲洗管线9，反冲洗管线9连通定盘过滤器6和一体化处理池1，定盘过滤器6中的反冲洗水通过反冲洗管线9进入一体化处理池1。
包括滤液管线10，滤液管线10连通板框压滤机4和一体化处理池1，板框压滤机4中的滤液通过滤液管线10进入一体化处理池1。
实施例1：
某镀锌厂产生的酸洗废水情况如下：15立方米/天，pH值为2，色度3500，Fe离子浓度9.1g/L。
本实施例的镀锌酸洗废水的处理方法包括如下步骤：
1)开启进水泵，将15立方米的镀锌酸洗废水泵入一体化处理池中，关闭进水泵。
2)开启加药罐，通过pH自控阀门自动控制NaOH从加药罐自流至一体化处理池中的NaOH用量，使池中废水pH值为7。
3)在步骤2)开始的同时，开启风机，曝气4小时，曝气量6m3/min。
4)关闭风机，停止曝气。沉淀3小时，静置分层。
5)观察沉淀层高度，开启二级排水管阀门，上清液通过出水管自流至产水池，待上清液转移完毕，关闭阀门。
6)开启污泥泵，一体化处理池中的底层沉淀污泥泵送至板框压滤机，污泥脱水。滤液回流至一体化处理池。待池内污泥全部抽完并压滤脱水完成后，关闭污泥泵。
7)污泥压滤结束之后，开启水泵，产水池中的水然后通过水泵泵送到定盘过滤器进行过滤，回用于生产。
镀锌酸洗废水经本发明所述方法处理后，出水pH值为7，总铁浓度为0.31mg/L，SS为15mg/L，色度为5。
本发明处理后的镀锌酸洗废水全部回用，不外排。
实施例2：
某镀锌厂产生的酸洗废水情况如下：45立方米/天，pH值为3.5，色度3000，Fe离子浓度6.5g/L。
本实施例的镀锌酸洗废水的处理方法包括如下步骤：
1)开启进水泵，将45立方米的镀锌酸洗废水泵入一体化处理池中，关闭进水泵。
2)开启加药罐，通过pH自控阀门自动控制NaOH从加药罐自流至一体化处理池中的NaOH用量，使池中废水pH值为7。
3)在步骤2)开始的同时，开启风机，曝气5小时，曝气量18m3/min。
4)关闭风机，停止曝气。沉淀4小时，静置分层。
5)观察沉淀层高度，开启三级排水管阀门，上清液通过出水管自流至产水池，待上清液转移完毕，关闭阀门。
6)开启污泥泵，一体化处理池中的底层沉淀污泥泵送至板框压滤机，污泥脱水。滤液回流至一体化处理池。待池内污泥全部抽完并压滤脱水完成后，关闭污泥泵。
7)污泥压滤结束之后，开启水泵，产水池中的水然后通过水泵泵送到定盘过滤器进行过滤，回用于生产。
镀锌酸洗废水经本发明所述方法处理后，出水pH值为7，总铁浓度为0.26mg/L，SS为 10mg/L，色度为5。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的装置，其特征是，包括一体化处理池、加药罐、风机、产水池、定盘过滤器、压滤机，所述一体化处理池的底部设有泥斗，所述泥斗为混凝土与一体化处理池池壁形成的由上至下缩径的空腔结构，所述一体化处理池的中部设有曝气设备，所述一体化处理池的镀锌酸洗废水进口、加药进口均设置在一体化处理池的顶部，所述一体化处理池的上清液出口设置在一体化处理池的侧壁，所述一体化处理池的污泥出口设置在泥斗的底部；
加药罐的出口与一体化处理池的加药进口连接，风机将空气进入曝气设备，一体化处理池的上清液出口与产水池配合，使上清液进口流出的清液流入产水池，产水池的出水口与定盘过滤器的进口连接，污泥出口连接压滤机的进口。
2.如权利要求1所述的装置，其特征是，包括pH自控阀门，所述pH自控阀门由pH计、控制器和电磁阀组成，所述pH计设置在一体化处理池内，所述电磁阀设置在加药罐的出口管路上，pH计将一体化处理池内pH信号转化为电信号传输至控制器，控制器根据接收的电信号控制电磁阀的开启和闭合。
3.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述一体化处理池的上清液出口按照不同高度设有三个；
或，泥斗侧壁的坡度为55°，材质为C30毛石混凝土；
或，所述一体化处理池内壁涂覆环氧乙烯基酯树脂涂层，涂层厚度不小于3mm。
4.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述曝气设备的曝气孔的开口方向指向泥斗；
或，所述曝气设备由若干个并列的曝气管组成，曝气管管径9cm，管间距离20cm；曝气管上开曝气孔4.5cm，曝气孔间隙20cm。
5.如权利要求1所述的装置，其特征是，包括反冲洗管线，反冲洗管线连通定盘过滤器和一体化处理池，定盘过滤器中的反冲洗水通过反冲洗管线进入一体化处理池；
或，包括滤液管线，滤液管线连通压滤机和一体化处理池，压滤机中的滤液通过滤液管线进入一体化处理池。
6.一种镀锌酸洗废水的间歇处理回用的方法，其特征是，提供一体化处理池，所述一体化处理池的底部设有泥斗，所述泥斗为混凝土与一体化处理池池壁形成的由上至下缩径的空腔结构，所述一体化处理池的中部设有曝气设备，所述一体化处理池的镀锌酸洗废水进口、加药进口均设置在一体化处理池的顶部，所述一体化处理池的上清液出口设置在一体化处理池的侧壁，所述一体化处理池的污泥出口设置在泥斗的底部；
镀锌酸洗废水从镀锌酸洗废水进口进入一体化处理池，曝气设备向镀锌酸洗废水中进行曝气，再搅动镀锌酸洗废水的同时将镀锌酸洗废水中的亚铁离子氧化成三价铁离子，然后通过加碱调节pH至中性，再经过静置，氢氧化铁沉淀进入泥斗中，然后将泥斗中的氢氧化铁沉淀排出、压滤，静置后的上层清液经过上清液出口排出、过滤后进行再利用。
7.如权利要求6所述的方法，其特征是，一体化处理池的上清液出口按照不同高度设有三个，通过查看上层清液和底层污泥的沉淀高度，选择使用不同的上清液出口排出上清液。
8.如权利要求6所述的方法，其特征是，提供板框压滤机，泥斗中的氢氧化铁沉淀排出后经过板框压滤机压滤后，获得的泥饼进行堆积或运出，获得的滤液输送回一体化处理池；
或，提供产水池和定盘过滤器，一体化处理池中上层清液经过上清液出口排出后进入产水池，产水池中的水经过定盘过滤器后，产生的清水进行回收利用，产生的反冲洗水输送回一体化处理池。
9.如权利要求6所述的方法，其特征是，曝气时间为4～5h，曝气量为0.4m3/min/吨水，静置沉淀时间为2～4h。
10.一种权利要求1～5任一所述的装置或权利要求6～9任一所述的方法在热镀锌工艺中的应用。
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