CN109231590A - 一种宝石加工废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宝石加工废水处理方法，通过气浮回收废水中绝大部的废油，脱油废水再通过混凝使废水中悬浮的难沉胶状微粒石粉快速絮凝沉淀，最后污泥压滤使固液分离，最终获得弱眼观察无明显颜色和悬浮物、漂浮油的处理水，回用于宝石加工生产，形成可持续循环利用，环保、节约资源，避免废水排放对环境造成不良影响，提高废水资源利用率，提升废水处理成效。

Description

一种宝石加工废水处理方法
技术领域
本发明属于宝石加工技术领域，具体地说，涉及一种宝石加工废水处理方法。
背景技术
矿物宝石是一种特殊的矿产资源，在自然界中是不可多得、不可再生的宝贵资源，它的文化属性远大于其资源属性，属于一种具有特殊文化价值的矿产资源。由于其价值高，加工经营均能产生较好的效益，目前国内大多数宝石企业仍滞留在小规模低级粗加工阶段，各地大量家庭式作坊均呈集散型存在，如广东博罗就集中了1000多小型宝石加工厂，多的时候有3000多家，全国现共有类似宝石加工集散地20多处。加工原料主要有玛瑙、透明石英石和各种带色杂石(包括东陵石、红石等杂石)，加工工艺主要有石料切割(加切割油和不加切割油)、切割定型、磨珠、钻孔、染色、抛光等工序，长期以来，由于宝石加工废水存在分散处理难和微细粒胶状悬浮物自然沉降难的行业问题，在加工过程中产生废水到处乱排，没有进行环保处理，给周边地区带来了严重的水土污染，也浪费资源。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种宝石加工废水处理方法，为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种宝石加工废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将宝石加工废水用A混凝剂混凝，搅拌；
步骤2，搅拌完成后，静置1h，絮凝沉淀；
步骤3，进行固液分离，上层为液体、下层为污泥，上层液体直接回收用于宝石加工生产，下层污泥脱水后清理。
进一步地，所述步骤1为：将宝石加工废水用充气搅拌器快速搅拌后停止，静置1小时，取出上层油，下层液用A混凝剂混凝，搅拌。
进一步地，所述充气搅拌器的搅拌时间为20min，转速为800r/min。
进一步地，所述A混凝剂混凝时包括快速搅拌、慢速搅拌，快速搅拌的转速为120r/min，时间为3min；慢速搅拌的转速30r/min，时间为3min。
进一步地，所述步骤3为：进行固液分离，上层为液体、下层为炭碴，上层液体加入C试剂，慢速搅拌吸附4h后静置1h，得到上清液、炭碴，上清液回收用于宝石加工生产，炭碴可多次循环利用于吸附作业中，下层污泥脱水后清理。
进一步地，所述C试剂为活性炭。
进一步地，所述A混凝剂为YC混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、石灰或聚合氯化铝铁，YC混凝剂的用量为0.8-1.6g/L。
进一步地，所述A混凝剂为YE混凝剂为无机铝盐、石灰或无机铁盐，YE混凝剂的用量为1.0-1.4g/L。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明通过气浮回收废水中绝大部的废油，脱油废水再通过混凝使废水中悬浮的难沉胶状微粒石粉快速絮凝沉淀，最后污泥压滤使固液分离，最终获得弱眼观察无明显颜色和悬浮物、漂浮油的处理水，回用于宝石加工生产，形成可持续循环利用，环保、节约资源，避免废水排放对环境造成不良影响，提高废水资源利用率，提升废水处理成效。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1为本发明实施例中含油废水处理流程示意图；
图2为本发明实施例中不含油废水处理流程示意图；
图3为本发明实施例中染色废水处理流程示意图。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
以惠州为例，惠州宝石加工厂主要分布于惠州四角楼地区，四角楼宝石加工区废水主要来自于宝石加工厂切料、磨料等工段的冷却废水，据市场调查宝石加工过程中原材料利用率一般不到50％，其余部分成为边角料、泥浆料或成为切割冷却水中的石粉微粒，废水的主要成分是石粉微粒和在冷却水中加入的冷却剂(白矿油或柴油)。这些有机高分子化合物能够吸附水中的那些细微石粉颗粒，使其能长期维持稳定。废水水质特征表现为高浊度、高色度和悬浮物含量大，水中存在大量的不溶性石粉。这些石粉微粒浓度随着冷却水循环而不断提高，如果超过一定浓度，会对刀头造成磨损，因此，切割冷却废水在一定时间内需要更换或需处理后再用。
本次废水处理试验针对四角楼宝石加工厂产生的三种类型废水(不含油废水、含油废水和染色废水)分别进行废水处理试验，使处理后的水达到生产回用的目的。
采自多个取样点的废水按不含油废水、含油废水和染色废水三种类型废水分别处理：
1)不含油废水试验样：分别从塘上村、金河旧工业厂房、柏江布宝石加工厂和东坑建筑材料厂各采集不含油废水40kg左右，各种废水分别搅拌均匀，自然沉淀24小时后，抽取上层液体混合在一起搅拌均匀作为本次试验不含油废水试验样。
2)含油废水试验样：分别从水尾村、柏江布、小金村、塘佛村和田心村宝石加工厂各采集含油废水40kg左右，各种废水分别搅拌均匀，自然沉淀24小时后，抽取上层液体混合在一起搅拌均匀作为本次试验不含油废水试验样。
3)染色废水试验样：从东坑宝石染色加工厂采集的含多种染料废水40kg左右，作为本次试验染色废水试验样。
三种类型废水分别搅拌均匀后，缩分出各水样原样分析样。
1、含油废水
肉眼观察，含油废水呈乳白黄色，无浮油，混浊，不透明，有较多的微细粒悬浮于水中，放久有臭味。原水水质分析结果见表1-1，主要对含油废水回用时有影响的相关参数进行了分析。
表1-1含油废水原水水质分析结果
项目 单位 含油废水
pH 无量纲 6.74
悬浮物含量 mg/L 5087
色度 倍 13560
浊度 NTU 4498
石油类 mg/L 1023
采用LS603型激光粒度仪对原始水样中悬浮物粒径进行分析，原始水样中悬浮物粒径分布结果见表1-2。
表1-2含油废水原始水中悬浮物样粒径分布
由粒径分布结果可知微粒粒径主要集中在0.10μm至0.8μm粒级，D1粒度为0.1μm，D50粒度为0.15μm，D90粒度为0.19μm，D99粒度为0.8μm。微分分布占比最多的粒级是0.1μm～0.19μm。
四角楼宝石加工含油废水中主要成分有微粒石粉、白矿油和柴油，微粒石粉主要成分是SiO2，粒径一般在0.10μm至2.0μm，粒径在1μm以下的微粒在水中易形成胶体溶液，在水体中长期保持相对稳定，不易于沉降，导致含油废水中悬浮物含量高。
四角楼宝石加工浊环水回用于加工过程的主要有害因素是悬浮物，其含量过高时会严重磨损刀片，其它水质指标对浊环水回用影响较小。因此，本试验废水处理试验主要从废水循环利用角度出发，采用气浮脱油、混凝沉淀和固液分离工艺处理含油废水，通过气浮脱油回收废水中绝大部的废油，脱油废水再通过混凝沉淀使废水中悬浮的难沉微粒石粉快速絮凝沉淀，最后通过污泥压滤使固液分离，最终获得弱眼观察无明显颜色和悬浮物、漂浮油的处理水。含油废水处理工艺流程见附图1。
其中，气浮脱油环节，取300mL石油类含量为1023mg/L的含油废水于充气搅拌器中，快速搅拌20min(转速800r/min)后停止搅拌，并把搅拌好的废水移入萃取瓶中静置1小时，放出下层废液测定石油类含量为21.3mg/L，石油类去除率为97.92％；上层油较纯，以后工业上可回用于宝石加工生产中。
混凝沉淀环节，取6份300mL搅拌均匀的脱油废液分装于6个500mL烧杯中，分别加入不同用量的YC混凝剂，先快速搅拌(转速120r/min)3min，再慢速搅拌(转速30r/min)3min，然后把搅拌好的废液均移入300mL量筒中静置于试验操作台上1h。静置1h小时后，小心抽取上层液体50ml置于GZ－3(3A)型浊度仪中测量浊度，这里的YC混凝剂为聚合硫酸铁，YC混凝剂用量试验结果见表1-3。
表1-3 YC混凝剂用量试验结果
表1-3结果表明，YC混凝剂添加量在1.3g/L以下时，上清液浊度随添加量的增加而急剧减少；当添加量超过1.3g/L时，上清液浊度开始呈上升趋势；添加量在1.0～1.3g/L用量范围时对废水有较好的处理效果，上清液浊度20NTU左右，pH值6～8。实验证明，YC混凝剂用量为1.3g/L时，水处理效果较好。
对添加1.3g/LYC混凝剂处理后的水进行了水质分析，主要对回用水中对生产有影响的几项相关指标进行了分析，并与原水进行对比，含油废水处理前后相关指标分析对比结果见表1-4。
表1-4含油废水处理前后相关指标分析对比结果
表1-4结果显示，含油废水经过脱油、混凝沉淀处理后，悬浮物含量降至50.85mg/L，去除率达99.00％；石油类含量由1023mg/L降至1.2mg/L，去除率达99.88％，处理后水质满足回用水要求，以后生产中含油废水处理后可全部回用。
2、不含油废水
肉眼观察，不含油废水悬浮物相对含油废水少很多，但也有少量微细粒石粉悬于水中，废水呈浅白色，半透明，无味。原水水质分析结果见表2-1，主要对含油废水回用时有影响的相关参数进行了分析。
表2-1不含油废水原水水质分析结果
项目 单位 不含油废水
pH 无量纲 6.86
悬浮物含量 mg/L 2576
色度 倍 6758
浊度 NTU 1976
采用LS603型激光粒度仪对原始水样中悬浮物的粒径进行分析，原始水样中悬浮物粒径分布结果见表2-2。
表2-2原始水样中悬浮物粒径分布结果
由粒径分布结果可知微粒粒径主要集中在0.10μm至5μm粒级，D1粒度为0.11μm，D50粒度为0.89μm，D90粒度为2.55μm，D99粒度为4.38μm。
不含油废水与含油废水相比，废水中不含油，悬浮物含量也少很多，处理相对含油废水较容易，但由于废水中仍含有1μm以下的微粒石粉，悬浮在废水中不易沉淀，因此，废水颜色呈浅白色，如不处理直接回用于生产，经多次循环后悬浮物仍会越来越高而损坏刀片。根据原水水质及粒度分析结果，采用混凝沉淀和固液分离处理不含油废水，通过混凝工艺使废水中悬浮的难沉微粒石粉快速絮凝沉淀，再通过污泥压滤工艺使固液分离，最终获得弱眼观察无明显颜色和悬浮物的处理水。不含油废水处理工艺流程见附图2。
原水水质的絮凝剂用量主要和悬浮物浓度有关，不含油废水悬浮物浓度相对于含油废水低，因此，本试验在以上含油废水试验结果的基础上，针对不含油废水进一步进行了YC混凝剂用量试验。
试验取6份300mL搅拌均匀的不含油废液分装于6个500mL烧杯中，分别加入不同用量的YC混凝剂，先快速搅拌(转速120r/min)3min，再慢速搅拌(转速30r/min)3min，然后把搅拌好的废液均移入300mL量筒中静置于试验操作台上1h。静置1h小时后，小心抽取上层液体50ml置于GZ－3(3A)型浊度仪中测量浊度。YC混凝剂用量试验流程见图2-3，YC混凝剂用量试验结果见表2-3。
表2-3YC混凝剂用量试验结果
表2-3结果表明，YC混凝剂添加量在1.0g/L以下时，上清液浊度随添加量的增加而急剧减少；当添加量超过1.0g/L时，上清液浊度开始呈上升趋势；添加量在0.8～1.0g/L用量范围时对废水有较好的处理效果，上清液浊度6.89NTU，pH值6～8。实验证明，YC混凝剂用量为1.0g/L时，水处理效果较好。
对添加1.0g/LYC混凝剂处理后的水进行了水质分析，主要对回用水中对生产有影响的几项相关指标进行了分析，并与原水进行对比，含油废水处理前后相关指标分析对比结果见表2-4。
表2-4不含油废水处理前后相关指标分析对比结果
项目 单位 处理前 处理后 去除率(％)
pH 无量纲 6.86 7.65 －
悬浮物含量 mg/L 2576 28 98.91
色度 倍 6758 4 99.94
浊度 NTU 1976 6.89 99.65
表2-4结果显示，不含油废水经过混凝沉淀处理后，悬浮物含量降至28mg/L，去除率达98.91％，处理后水质满足回用水要求，以后生产中不含油废水处理后可全部回用。
3、染色废水
肉眼观察，染色废水颜色较深，很少悬浮物。原水水质分析结果见表3-1，主要对染色废水回用时有影响的相关参数进行了分析。
表3-1染色废水原水水质分析结果
项目 单位 染色废水
pH 无量纲 7.41
COD<sub>Cr</sub> mg/L 434
悬浮物含量 mg/L 80
色度 倍 3200
染色废水色度高，悬浮物很少，处理目的主要是脱色。根据原水特点，试验采用混凝沉淀—C试剂吸附物化方法，使染色废水脱色，同时降低CODCr含量，染色废水处理工艺流程见附图3。
试验共取1800mL染色废水原液进行YE混凝剂用量试验，YE混凝剂具备脱色效果，并通过检测色度指标进行观察。取6份300mL搅拌均匀的染色废水分装于6个500mL烧杯中，分别加入不同用量的YE混凝剂，慢速搅拌(转速30r/min)1h，然后把搅拌好的废液静置1h后进行固液分离。分离出的液体分别检测色度，这里的YE混凝剂为氯化铝，YE混凝剂用量试验结果见表3-2。
表3-2 YE混凝剂用量试验结果
表3-2结果表明，随着YE混凝剂投加量增加，滤液中色度急剧减少；当投加量为1.4g/L时，再继续投加YE混凝剂，滤液颜色变化很少，试验确定合适的YE混凝剂用量为1.4g/L。滤渣产出率可先集中存放，定期送废物处理专业机构处理。
上述YE混凝剂用量试验中，通过添加1.4g/LYE处理过的滤液中，和原液比，色度脱除率已达92.53％，但弱眼观察还能见到淡淡的颜色，该滤液中再继续投加1％(溶液重量百分比)的活性C试剂(活性炭)，慢速搅拌吸附4小时后，静置1小时过滤，检测滤液色度为2。试验说明染色废水通过混凝沉淀—C试剂吸附联合脱色工艺，脱色效果好。
对上述通过混凝沉淀—C试剂吸附处理所获得的处理水进行水质分析，并与原水进行对比，染色废水处理前后相关指标分析对比结果见表3-3。
表3-3染色废水处理前后相关指标分析对比结果
项目 单位 处理前 处理后 去除率(％)
pH 无量纲 7.41 7.65 －
COD<sub>Cr</sub> mg/L 434 65 85.02
悬浮物含量 mg/L 80 12 85.00
色度 倍 3200 2 99.94
表3-3结果显示，染色废水经过混凝沉淀—C试剂吸附处理后，CODCr含量由434mg/L降至65mg/L，去除率达85.02％；色度由3200倍降至2倍，处理水满足回用水要求，以后生产中染色废水处理后可全部回用。
综上，三种不同废水性质差别较大，从技术上合理，经济环保角度考虑，三类废水处理最优方式为单独处理，单独回用于各自的生产工序中。宝石加工含油废水处理采用附图1工艺流程，不含油废水处理采用附图2工艺流程，杂色废水处理采用附图3工艺流程。
本发明通过气浮回收废水中绝大部的废油，脱油废水再通过混凝使废水中悬浮的难沉微粒石粉快速絮凝沉淀，最后污泥压滤使固液分离，最终获得弱眼观察无明显颜色和悬浮物、漂浮油的处理水，用于宝石加工生产，形成可持续循环利用，环保、节约资源，避免废水排放对环境造成不良影响，提高废水资源利用率，提升废水处理成效。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (8)

1.一种宝石加工废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将宝石加工废水用A混凝剂混凝，搅拌；
步骤2，搅拌完成后，静置1h，絮凝沉淀；
步骤3，进行固液分离，上层为液体、下层为污泥，上层液体直接回收用于宝石加工生产，下层污泥脱水后清理。
2.根据权利要求1所述的一种宝石加工废水处理方法，其特征在于，所述步骤1为：将宝石加工废水用充气搅拌器快速搅拌后停止，静置1小时，取出上层油，下层液用A混凝剂混凝，搅拌。
3.根据权利要求2所述的一种宝石加工废水处理方法，其特征在于，所述充气搅拌器的搅拌时间为20min，转速为800r/min。
4.根据权利要求1或2所述的一种宝石加工废水处理方法，其特征在于，所述A混凝剂混凝时包括快速搅拌、慢速搅拌，快速搅拌的转速为120r/min，时间为3min；慢速搅拌的转速30r/min，时间为3min。
5.根据权利要求1所述的一种宝石加工废水处理方法，其特征在于，所述步骤3为：进行固液分离，上层为液体、下层为炭碴，上层液体加入C试剂，慢速搅拌吸附4h后静置1h，得到上清液、炭碴，上清液回用于宝石加工生产，炭碴可多次循环利用于吸附作业中，下层污泥脱水后清理。
6.根据权利要求5所述的一种宝石加工废水处理方法，其特征在于，所述C试剂为活性炭。
7.根据权利要求1所述的一种宝石加工废水处理方法，其特征在于，所述A混凝剂为YC混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、石灰或聚合氯化铝铁，YC混凝剂的用量为0.8-1.6g/L。
8.根据权利要求1所述的一种宝石加工废水处理方法，其特征在于，所述A混凝剂为YE混凝剂为无机铝盐、石灰或无机铁盐，YE混凝剂的用量为1.0-1.4g/L。
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