CN109650594A - 一种基于硅胶凝聚过程的废水处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开揭示了一种基于硅胶凝聚过程的废水处理装置,包括:预调节池、反应池、熟化罐和离心机。本公开还揭示了一种基于硅胶凝聚过程的废水处理方法。本公开能够利用硅酸盐在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中有机物形成硅胶复合物,以达到“以废治废”目的,并将硅胶复合物经烘干、灼烧处理后用氢氧化钠溶液溶解形成硅酸盐溶液,用以重复循环利用。本公开不仅适用于含硅废水的处理,同时也能处理其他类废水,适用范围广。
Description
技术领域
本公开属于污水处理领域,具体涉及一种基于硅胶凝聚过程的废水处理装置及方法。
背景技术
石油化工行业催化剂生产过程中会产生含硅废水,国内大多采用先中和再沉降的方法,使SiO2含量达标后排放,但此法易产生大量的凝胶状沉淀物,含水量高、体积大、难压成滤饼,直接加入絮凝剂,效果也不甚明显;现有方法一般通过添加成核助凝剂解决含硅废水中SiO2易凝胶问题或采用混凝除硅的方式直接在水体中投加酸性玻璃质溶岩矿物质-玻化微珠作为成核剂。上述方法虽然能解决SiO2易凝胶的问题,且能一定程度提高除硅效率,但由于上述方法均采用直接除硅的方式处理含硅废水,其他药剂使用量大且不能回收有用物质,也没有利用硅胶本身对污染物的去除性能,因此虽然达到了除硅的效果,但同时其他药剂对水体也造成了污染。
发明内容
针对以上不足,本公开的目的在于提供一种基于硅胶凝聚过程的废水处理装置及方法,通过向废水添加硅酸盐凝聚形成硅胶的过程吸附有机物,以达到“以废治废”目的,同时实现废物的循环利用。
为实现以上目的,本公开提供一种基于硅胶凝聚过程的废水处理装置,包括:预调节池、反应池、熟化罐和离心机;其中,
所述预调节池的输出端通过排水管与所述反应池的输入端相连,用于将废水和硅酸盐溶液进行混合形成混合溶液,并通过添加酸溶液对混合溶液的pH值进行调节;
所述反应池的输出端通过排水管与所述熟化罐的输入端相连,通过硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中的有机物形成硅胶复合物;
所述熟化罐的输出端通过排水管与所述离心机的输入端相连,用于对含有硅胶复合物的混合溶液进行熟化;
所述离心机用于对熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液进行离心分离。
优选的,所述预调节池与所述反应池之间设置有第一提升泵,用于将经所述预调节池处理后的废水与硅酸盐溶液的混合溶液提升输送至所述反应池中。
优选的,所述反应池与所述熟化罐之间设置有第二提升泵,用于将经所述反应池处理后的含有硅胶复合物的混合溶液提升输送至所述熟化罐中。
优选的,所述熟化罐与所述离心机之间设置有进料泵,用于将经所述熟化罐熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液输送至所述离心机中。
本公开还提供一种基于硅胶凝聚过程的废水处理方法,包括如下步骤:
S100:预调节过程:在废水中混合一定浓度的硅酸盐溶液形成混合溶液,并添加酸溶液对混合溶液的pH值进行调节;
S200:净化过程:在完成pH值调节后的混合溶液中添加凝结剂,使硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中的有机物形成硅胶复合物;
S300:熟化过程:将含有硅胶复合物的混合溶液静止一定时间后进行熟化;
S400:离心过程:将熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液充分搅拌并离心分离;
S500:烘干和灼烧过程:对分离出的硅胶复合物进行烘干,然后进行灼烧;
S600:回用过程:将灼烧后的硅胶复合物用氢氧化钠溶液进行溶解后得到硅酸盐溶液并用于步骤S100。
优选的,步骤S100中,所述硅酸盐溶液的浓度不低于2000mg/L。
优选的,步骤S100中,混合溶液的pH值调节范围为4-9。
优选的,步骤S200中,所述凝结剂包括如下任意一种:氯化铝、硫酸铝、氯化铁、分子筛、粉末活性炭、高岭土、膨润土、硅藻土、滑石粉。
优选的,步骤S300中,将所述含有硅胶复合物的混合溶液静止60-90min。
优选的,步骤S500中,对分离出的硅胶复合物在温度为100~105℃的干燥器中进行烘干,在温度为450℃~900℃的马弗炉中进行灼烧。
与现有技术相比,本公开带来的技术效果为:
1、能够利用硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中的有机物,以达到“以废治废”目的;
2、不仅适用于含硅废水的处理,同时也能处理其他类废水,适用范围广;
3、经离心分离后的硅胶复合物经后续烘干、灼烧、硅胶的溶解及硅酸钠溶液的配制,得到回用硅酸钠溶液,可循环用于废水的预调节,能对废物进行循环利用。
附图说明
图1是本公开提供的一种基于硅胶凝聚过程的废水处理装置的结构示意图。
图中标记表示如下:
1、预调节池;2、反应池;3、熟化罐;4离心机;5、第一提升泵;6、第二提升泵;7、进料泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开的技术方案进行详细描述。
参见图1,本公开提供一种基于硅胶凝聚过程的废水处理装置,包括:预调节池1、反应池2、熟化罐3和离心机4;其中,
所述预调节池1的输出端通过排水管与所述反应池2的输入端相连,用于将废水和硅酸盐溶液进行混合形成混合溶液,并通过添加酸溶液对混合溶液的pH值进行调节;
所述反应池2的输出端通过排水管与所述熟化罐3的输入端相连,通过硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中的有机物形成硅胶复合物;
所述熟化罐3的输出端通过排水管与所述离心机4的输入端相连,用于对含有硅胶复合物的混合溶液进行熟化;
所述离心机4用于对熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液进行离心分离。
现有技术往往通过添加药剂直接除硅的方式对含硅废水进行净化处理,虽然具备一定的除硅效果,但所添加药剂会对水体造成二次污染。与现有技术不同的是,上述实施例通过在废水中混合硅酸盐溶液形成混合溶液,利用硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中具有较强吸附能力的特性,能够有效去除废水中的有机物,达到以废治废的效果,且经离心分离出的硅胶复合物通过后续处理能循环利用,同时不会对水体造成二次污染。
特别需要强调的是,上述实施例不仅能用于处理含硅废水,也能够用于处理含有其他有机物的废水,因此,相比与现有技术,本公开的应用范围更广,更具有推广价值。
作为一个优选的实施方案,所述预调节池1与所述反应池2之间设置有第一提升泵5,用于将经所述预调节池1处理后的废水与硅酸盐溶液的混合溶液提升输送至所述反应池2中。
作为一个优选的实施方案,所述反应池2与所述熟化罐3之间设置有第二提升泵6,用于将经所述反应池2处理后的含有硅胶复合物的混合溶液提升输送至所述熟化罐3中。
作为一个优选的实施方案,所述熟化罐3与所述离心机4之间设置有进料泵7,用于将经所述熟化罐3熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液输送至所述离心机4中。
本公开还提供一种基于硅胶凝聚过程的废水处理方法,包括以下步骤:
S100:预调节过程:在废水中混合一定浓度的硅酸盐溶液形成混合溶液,并添加酸溶液对混合溶液的pH值进行调节;
在该步骤中,若废水中硅酸盐浓度过低,那么在后续步骤中难以形成硅胶,此时需要额外在废水中添加硅酸盐溶液以使硅酸盐达到合适的浓度,再通过添加酸溶液对废水的pH值进行调节,最终使硅酸盐浓度(以SiO2计)不低于2000mg/L;若废水中硅酸盐的浓度足以形成硅胶,就无需补充硅酸盐溶液,直接加入酸溶液对废水的pH值进行调节。
S200:净化过程:在完成pH值调节后的混合溶液中添加凝结剂,使硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中的有机物形成硅胶复合物;
在该步骤中,可选用明矾、固体硫酸铝或硫酸亚铁作为凝结剂,以使硅酸盐能够在较短时间内凝结形成硅胶。本领域技术人员应该了解,硅胶具有开放的多孔结构,不溶于水和任何溶剂,无毒无味,且吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定,是一种具有高活性的吸附材料。因此,不难理解,该实施例正是利用硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中所具备的吸附能力对废水中的有机物进行吸附,以达到净化水体的目的。
S300:熟化过程:将含有硅胶复合物的混合溶液静止60-90min后进行熟化;
该步骤中,为了更好的使硅酸盐溶液凝结形成硅胶,需要对硅酸盐溶液与废水的混合溶液进行熟化处理,以促进硅胶的进一步形成,能更有效的对废水中的有机物进行吸附处理。
S400:离心过程:将熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液充分搅拌并离心分离;
在上一步骤中,混合溶液经熟化后,硅胶基本能够将废水中所含有机物完全吸附形成硅胶复合物,因此,为了达到废水治理的目的,需要进一步对含有硅胶复合物的混合溶液进行分离。具体的,在该步骤中,通过借助离心力,使得比重较大的硅胶复合物得以沉淀析出。
S500:烘干和灼烧过程:对分离出的硅胶复合物在温度为100~105℃的干燥器中进行烘干,然后在温度为450℃~900℃的马弗炉中进行灼烧;
该步骤中,将硅胶复合物先烘干脱去其中的水分,然后将烘干的硅胶复合物进行灼烧,能够分解掉其中所含的挥发性杂质,同时去除所吸附的有机物,得到较为纯净的无机化硅胶复合物。
S600:回用过程:将灼烧后的硅胶复合物用氢氧化钠溶液进行溶解后得到硅酸盐溶液并回用于步骤S100。
该步骤中,将所述无机化硅胶复合物置于氢氧化钠溶液中溶解,能够得到硅酸盐溶液,所述硅酸盐溶液能够再次用于预调节过程,从而达到循环利用的目的。
下面通过具体实施例对上述方法进行进一步的展开描述。
一个实施例中,废水中不含硅酸盐。一种基于硅胶凝聚过程的废水处理方法,包括以下步骤:
S001:取储存的硅胶复合物,用氢氧化钠溶液进行溶解,得到硅酸钠溶液,然后将废水与硅酸钠溶液混合形成混合溶液,使最终硅酸盐浓度(以SiO2计)为5000mg/L,同时用浓度为1M的硫酸将混合溶液的pH值调节为6.5;
S002:在完成pH值调节后的混合溶液中加入0.01~0.05g/升的ZSM-5型分子筛,使硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中的有机物形成硅胶复合物;
S003:将含有硅胶复合物的混合溶液静止60min后进行熟化,促进硅酸盐溶充分凝结形成硅胶,进一步对废水中的有机物进行吸附;
S004:将经熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液先进行搅拌,然后进行离心分离,得到清水和硅胶复合物固体;
S005:将分离出的硅胶复合物在温度为100~105℃的干燥器中进行烘干,然后在温度为450℃~900℃的马弗炉中进行灼烧;
S006:将灼烧后的硅胶复合物用氢氧化钠溶液进行溶解,得到硅酸盐溶液并循环用于步骤S001。
另一个实施例中,废水的硅酸盐浓度(以SiO2计)为500mg/L~600mg/L,属于低浓度含硅废水,不足以形成足够的硅胶,因此需补充硅酸盐溶液。
一种基于硅胶凝聚过程的废水处理方法,包括以下步骤:
S001:取储存的硅胶复合物,用氢氧化钠溶液进行溶解,得到硅酸钠溶液,然后将废水与硅酸钠溶液混合形成混合溶液,使最终硅酸盐浓度(以SiO2计)为10000mg/L,同时用浓度为1M的硫酸将混合溶液的pH值调节为7;
S002:在完成pH值调节后的混合溶液中加入0.01~0.05g/升的粉末活性炭,使硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中的有机物形成硅胶复合物;
S003:将含有硅胶复合物的混合溶液静止75min后进行熟化,促进硅酸盐溶充分凝结形成硅胶,进一步对废水中的有机物进行吸附;
S004:将经熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液先进行搅拌,然后进行离心分离,得到清水和硅胶复合物固体;
S005:将分离出的硅胶复合物在温度为100~105℃的干燥器中进行烘干,然后在温度为450℃~900℃的马弗炉中进行灼烧;
S006:将灼烧后的硅胶复合物用氢氧化钠溶液进行溶解,得到硅酸盐溶液并循环用于步骤S001。
另一个实施例中,废水中硅酸盐浓度为15000~20000mg/L,属于较高浓度含硅废水,无需补充硅酸钠溶液。
一种基于硅胶凝聚过程的废水处理方法,包括以下步骤:
S001:用1M的硫酸将废水与硅酸盐溶液的混合溶液的pH值调节为7.5;
S002:在完成pH值调节后的混合溶液中加入0.05~0.10g/升的氯化铝,使硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中的有机物形成硅胶复合物;
S003:将含有硅胶复合物的混合溶液静止90min后进行熟化,促进硅酸盐溶充分凝结形成硅胶,进一步对废水中的有机物进行吸附;
S004:将经熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液先进行搅拌,然后进行离心分离,得到清水和硅胶复合物固体;
S005:将分离出的硅胶复合物在温度为100~105℃的干燥器中进行烘干,然后在温度为450℃~900℃的马弗炉中进行灼烧;
S006:将灼烧后的硅胶复合物用氢氧化钠溶液进行溶解,得到硅酸盐溶液并循环用于步骤S001。
需要说明的是,以上实施例中,在混合溶液中所添加的凝结剂除了上述几种以外,还可选用氯化铁、高岭土、膨润土、硅藻土和滑石粉等作为凝结剂,可以达到同样的效果,此处不一一举例说明。
以上所述仅为本公开的较佳实施例,并不能因此而理解为对本公开范围的限制,应当指出,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本公开构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本公开的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于硅胶凝聚过程的废水处理装置,包括:预调节池、反应池、熟化罐和离心机;其中,
所述预调节池的输出端通过排水管与所述反应池的输入端相连,用于将废水和硅酸盐溶液进行混合形成混合溶液,并通过添加酸溶液对混合溶液的pH值进行调节;
所述反应池的输出端通过排水管与所述熟化罐的输入端相连,通过硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中的有机物形成硅胶复合物;
所述熟化罐的输出端通过排水管与所述离心机的输入端相连,用于对含有硅胶复合物的混合溶液进行熟化;
所述离心机用于对熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液进行离心分离。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,优选的,所述预调节池与所述反应池之间设置有第一提升泵,用于将经所述预调节池处理后的废水与硅酸盐溶液的混合溶液提升输送至所述反应池中。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述反应池与所述熟化罐之间设置有第二提升泵,用于将经所述反应池处理后的含有硅胶复合物的混合溶液提升输送至所述熟化罐中。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述熟化罐与所述离心机之间设置有进料泵,用于将经所述熟化罐熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液输送至所述离心机中。
5.一种根据权利要求1-4所述装置对废水处理的方法,包括如下步骤:
S100:预调节过程:在废水中混合一定浓度的硅酸盐溶液形成混合溶液,并添加酸溶液对混合溶液的pH值进行调节;
S200:净化过程:在完成pH值调节后的混合溶液中添加凝结剂,使硅酸盐溶液在凝结形成硅胶的过程中吸附废水中的有机物形成硅胶复合物;
S300:熟化过程:将含有硅胶复合物的混合溶液静止一定时间后进行熟化;
S400:离心过程:将熟化后的含有硅胶复合物的混合溶液充分搅拌并离心分离;
S500:烘干和灼烧过程:对分离出的硅胶复合物进行烘干,然后进行灼烧;
S600:回用过程:将灼烧后的硅胶复合物用氢氧化钠溶液进行溶解后得到硅酸盐溶液并回用于步骤S100。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S100中,所述硅酸盐溶液的浓度不低于2000mg/L。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S100中,混合溶液的pH值调节范围为4-9。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S200中,所述凝结剂包括如下任意一种:氯化铝、硫酸铝、氯化铁、分子筛、粉末活性炭、高岭土、膨润土、硅藻土、滑石粉。
9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S300中,将所述含有硅胶复合物的混合溶液静止60-90min。
10.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤S500中,对分离出的硅胶复合物在温度为100~105℃的干燥器中进行烘干,在温度为450℃~900℃的马弗炉中进行灼烧。
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