CN110040865A - 一种富含硝酸盐的酸洗废水处理方法及其硝酸盐处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种富含硝酸盐的酸洗废水处理方法及其硝酸盐处理装置，步骤：废水混匀后流入第一pH调节池使pH值调至2.5～3.5；流入第二pH调节池调至中性；进入混凝池内投药搅拌絮凝沉淀；絮凝沉淀后的废水用泵排入沉淀池进行泥水分离，分离后的污泥压滤，废渣中的金属回收处理，产生的滤液以及沉淀池分离的上清液流入硝酸盐处理装置进行去除硝酸盐处理及回收利用；处理后的水进入下一阶段处理，回收的硝酸盐用于车间酸洗；硝酸盐处理装置包括若干过滤罐，过滤罐内置有可去除并回收硝酸盐的螯合离子交换膜。本发明工艺设计合理，废水处理效果良好，可实现达标排放，同时运行成本低、易维护，整个处理过程采用全自动控制，大大降低劳动强度，确保系统稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种酸洗废水处理方法，具体涉及一种富含硝酸盐的酸洗废水处理方法及其硝酸盐处理装置。
背景技术
随着经济社会的快速发展及工业化进程的加快，需水量日趋增大，水资源已成为制约社会发展的重要因素。酸洗废水是为了清除金属表面氧化物，采用硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸及磷酸等酸进行酸洗法处理时而产生的废水。废水多来源于钢铁厂或电镀厂等，pH值一般在1.5以下(游离酸0.5-2％)，呈强酸性，通常采用中和法、化学沉淀法对废水进行处理，可回收废水中的金属离子，然而，这种酸洗废水处理通常存在处理成本低，处理效果差，容易造成二次污染等问题。而且在有些酸洗废水还含有大量的硝酸盐，如果单一的采用化学沉淀法处理，会使得含有的大量硝酸盐直接排入污水处理站，会对整个污水处理站造成冲击。
经查，现有专利号为201510147316.8的中国专利《A/O污水处理流程设备及其工艺方法》，其污水处理流程设备，包括依次排列的格栅井、调质池、好氧池、沉淀池，其特征在于：还包括设在好氧池与沉淀池之间的第二缺氧池、设在沉淀池之后的生物滤池，检验中心污水排入格栅井，依次流经调质池、好氧池、第二缺氧池、沉淀池、生物滤池，污水被处理后达标排出。这种污水处理通过增设缺氧池、生物滤池，强化硝酸盐的反硝化，提高系统的脱氮效率，但是它是针对A/O污水处理，虽然也有针对硝酸盐的处理，但是并不是针对富含硝酸盐的酸洗废水。
还有，如专利号为CN201621378513.7的中国专利《一种环保高效酸洗废水处理系统》，包括：格栅池；除油池，进水口通过管路与格栅池连通；锰砂过滤池，进水口通过管路与除油池出水口连通；调节池，进水口通过管路与锰砂过滤池出水口连通；絮凝反应池，进水口通过管路与调节池出水口连通；二级沉淀池，进水口通过管路与絮凝反应池出水口连通；多介质过滤器，进水口通过管路与二级沉淀池出液口连通；通过管路依次连接超滤单元及RO膜脱盐单元。所述处理系统是针对普通的酸洗废水，设备较简单，但是没有针对硝酸盐进行特殊的处理，不能满足富含硝酸盐的酸洗废水的处理要求。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种工艺简单合理、易操作的富含硝酸盐的酸洗废水处理方法，不仅处理效果好，而且还能对硝酸进行回收利用。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构简单合理的上述富含硝酸盐的酸洗废水处理方法中的硝酸盐处理装置，不仅能有效去除废水中的硝酸盐，还能对硝酸盐进行回收利用。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种富含硝酸盐的酸洗废水处理方法，包括以下步骤：
1)废水在集水池混匀后先自流入第一pH调节池加药反应10～15min，将pH值调至2.5～3.5；
2)接着流入第二pH调节池用水处理剂将pH值调至中性，并辅以机械搅拌；
3)调节至中性的废水进入混凝池内投药搅拌，进行絮凝沉淀；
4)絮凝沉淀后的废水用泵排入沉淀池中，进行泥水分离，分离后的污泥经气动隔膜泵抽至污泥池中，经板框压滤机压滤，废渣中的金属回收处理；
5)压滤产生的滤液以及沉淀池分离的上清液经中间水箱缓存后流入硝酸盐处理装置进行去除硝酸盐处理及硝酸回收利用；
6)处理后的回收有硝酸的废水从出水口排出返回至车间用于酸洗；
作为优选，所述步骤1)中的第一pH调节池中加药采用氢氧化钠，pH值调至3.0。
作为优选，所述步骤2)的水处理剂采用碳酸钠，反应时间10～15min，使废水中的金属离子完全形成不溶物。
作为改进，所述步骤3)的混凝池分为快混池和慢混池，废水先进入快混池中，加入絮凝剂PAC后快速搅拌10～15min，然后进入慢混池，在慢混池的慢速搅拌下加入助凝剂PAM，反应时间10～15min。
进一步，所述步骤5)的硝酸盐处理装置包括若干过滤罐，过滤罐内置有可去除并回收硝酸盐的螯合离子交换膜。
最后，所述步骤1)的氢氧化钠、步骤2)的水处理剂、步骤3)的加药均通过控制系统自动加药。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种上述富含硝酸盐的酸洗废水处理方法中的硝酸盐处理装置，其特征在于：包括箱体，箱体内设有源水泵、精密过滤器以及过滤罐，过滤罐内置有可去除并回收硝酸盐的螯合离子交换膜，源水泵、精密过滤器与过滤罐通过连接管路依次连接。
作为改进，所述过滤罐为二组，每组过滤罐为3～5个，源水泵与精密过滤器各为二个，连接管路采用耐腐蚀的UPVC管路，在连接管路上设有多个控制阀。
再改进，所述箱体采用钢焊接而成，箱体的侧面开设有供进水管与出水管进出的开孔，其中进水管与源水泵相连接，出水管与过滤罐的出水孔相连接，箱体的底部设有固定支架，箱体的外部配设有吊耳，箱体的正面设有触屏控制柜。
最后，所述控制阀为电磁阀，触屏控制柜上设置有触摸面板以及多个控制开关和仪表，仪表包括用电导率、pH控制仪、液位控制器、流量计、压力表、电压表和电流表。
与现有技术相比，本发明的优点在于：针对富含的硝酸盐，设置硝酸盐处理装置，不仅能有效去除废水中的硝酸盐，还能对硝酸进行回收，回收的废酸可用于车间酸洗，节约了成本；并设有触屏控制柜和多个控制阀，使得操作更加直观方便，并且通过触屏控制柜与控制阀来实现废水的全自动处理。本发明设备及工艺设计合理，废水处理效果良好，可以将硝酸盐去除85％以上，并且出水硝酸含量约为2.5％，回收的硝酸，可以用于车间酸洗，同时处理效率高、运行成本低、易维护，整个处理过程采用全自动控制，大大降低劳动强度，确保系统稳定运行。
附图说明
图1为本发明提供的工艺流程图；
图2为本发明的硝酸盐处理装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种富含硝酸盐的酸洗废水处理方法，具体步骤如下：
1)废水在集水池混匀后先自流入第一pH调节池，采用氢氧化钠对废水进行pH值调节，反应12min左右将pH值调至3.0；
2)接着废水自动流入第二pH调节池中，用水处理剂将pH值调至中性，并辅以机械搅拌，水处理剂采用碳酸钠，反应12min，使废水中的金属离子完全形成不溶物；
3)调节至中性的废水进入混凝池内投药搅拌，进行絮凝沉淀，混凝池分为快混池和慢混池，废水先进入快混池中，加入絮凝剂PAC后快速搅拌12min，然后进入慢混池，在慢混池的慢速搅拌下加入助凝剂PAM，反应12min，此时，废水中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加；
4)絮凝沉淀后的废水用泵排入沉淀池中，进行泥水分离，分离后的污泥经气动隔膜泵抽至进入污泥池中进行污泥处理，污泥处理采用板框压滤机压滤，废渣中的金属回收处理；
5)压滤产生的滤液以及沉淀池分离的上清液经中间水箱缓存后流入硝酸盐处理装置进行去除硝酸盐处理及硝酸回收利用；
6)处理后的回收有硝酸的水从出水口排出返回至车间用于酸洗；
所述步骤1)的氢氧化钠、步骤2)的水处理剂和步骤3)的加药均通过控制系统自动加药。
硝酸盐处理装置的结构如图2所示，包括箱体1，箱体1内设有源水泵2、精密过滤器3、过滤罐4以及连接管路5，过滤罐4为二组，每组过滤罐4为4个，分别布设在箱体1内左右两侧，源水泵2与精密过滤器3分别为与二组过滤罐4相对应的二个，源水泵2、精密过滤器3与过滤罐4通过连接管路5依次连接，箱体1采用钢焊接而成，箱体1的侧面开设有供进水管与出水管进出的开孔，其中进水管与源水泵2相连接，出水管与过滤罐4的出水孔相连接，过滤罐4内置有螯合离子交换膜，可用于去除并回收硝酸盐，精密过滤器3的作用是过滤杂质，保护螯合离子交换膜不被杂质污染，延长使用寿命，而源水泵2的作用就是将废水提升至精密过滤器3，再进入过滤罐4，提升废水、增压作用；连接管路5采用耐腐蚀的UPVC管路，在连接管路5上设有多个控制阀6；箱体1的底部设有固定支架，箱体1的外部配设有吊耳，方便整体撬装；在箱体1的正面设有触屏控制柜7，触屏控制柜7上设置有触屏面板以及多个控制开关9及仪表8，仪表9包括用电导率、pH控制仪、液位控制器、流量计、压力表、电压表和电流表，通过仪表8检测，反馈信号，控制和保护设备自动运动，控制阀7为电磁阀，控制阀7与仪表8、传感器等配合，实现自动运行。
硝酸盐处理装置的工作原理是利用螯合效应原理，螯合离子交换膜的反应比普通非螯合配合物的反应更有利：一是熵增作用，螯合反应熵变高过普通配位反应，因需用配体分子数较少；另一则是焓作用，同一多齿配体减少了多个配位点原子间的相互排斥，有利于促进螯合物的生成。
螯合离子交换膜对废水中的硝酸盐的去除及回收相当于一个置换过程：通过螯合树脂，将硝酸盐中的钠离子吸附在螯合树脂上，螯合树脂的氢离子释放到水中，这样通过离子交换将硝酸钠置换成硝酸和硫酸钠，从而达到去除硝酸盐的目的，同时也起到回收硝酸的效果。而螯合树脂里面的氢离子不断释放，结合了钠离子，时间久了就会饱和，可以通过加入酸进行再生，到达重复使用。
采用本发明的螯合离子交换膜，能够有效去除废水中的硝酸盐，并且回收硝酸，经实际使用，硝酸盐的去除率达到85％，回收的硝酸含量可以达到2.5％，此部分回收的废酸，可以用于车间酸洗。
经过硝酸盐处理装置处理后的酸洗废水与其它废水混合后，经过现有处理站处理，废水总氮将控制在70ppm以下。
下面对本发明的运行成本及经济效益进行分析：
一、运行成本
1、动力消耗
表1动力消耗分析
2、药剂费用
表2药剂估算表
| 序号 | 名称 | 配置浓度 | 日消耗量(kg) | 单价(元/kg) | 总价(元) |
| 1 | 氢氧化钠 | 10％ | 106 | 2.0 | 212 |
| 2 | 水处理剂 | 10％ | 211 | 2.0 | 502 |
| 3 | PAC | 01％ | 20 | 5 | 10 |
| 4 | 高分子 | 0.1％ | 2.0 | 15 | 30 |
| 5 | H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> | 10％ | 150 | 0.55 | 82.5 |
| 合计 | 836.5 |
药剂费为(日处理量10m3计算)：83.65元/m3废水
3、设备维护
主体硝酸盐处理设备，由于企业排水浓度很高，我公司设备评估半年更换一次螯合离子膜，一次费用约为5万。其它日常维护维修(pH电极更换，管道阀门维护，钢构油漆维护、水泵密封圈等)费用约为2.0万/年。
4、运转费用汇总
表3直接运行费用分析
二、经济效益分析
1、经济可行性
以10t/d为标准，则一年产生的水量为3000t，核算经济效益如下：
直接运行费用：3000吨×93.46元/吨＝28万元；
设备维护费用：一年12万元；
含重金属污泥回收：400kg/d×300d×15元/kg＝180万元；
净利润：180-28-12＝140万元。
根据以上分析，可以清晰的看到，通过酸洗废液的预处理，摒除日处理运行费用，通过对污泥的回收利用，仍有很大的经济效益，一年的运行费用约为40万元，而所产生的污泥回收价值约为180万元，这样每年仍然有140万元的收入。虽然预处理系统初步投资达到了104.29万元，不到一年，就可以回收整个投资，经济效益非常可观。
2、环境可行性
由于对酸洗废水进行了预处理，废液中大量的硝酸盐得到去除，对后续的污水处理厂进行的保护，不会由于废液的冲击，造成污水处理厂的波动，导致水质不达标，影响出水水质。并且通过预处理系统，将废水大量悬浮物得以去除，减少了后续污泥处理量，同样带来经济效益，现在污泥委外处理费用约为800元/吨，这样每天能减少约0.4吨的污泥处理量，即每天能节约费用为320元，一年可节省9.6万元。
由于本系统可以回收硝酸，车间酸洗槽内硝酸配比为3％，而本设备回收硝酸含量为 2.5％，每天只需要补加少量的硝酸就可以达到车间生产需求，每天可节约硝酸量85％以上。
三、总结
通过以上分析，可以明确看到本发明的废水处理方法能够为企业带来非常高的经济效益，从原有的废弃物，变成有经济价值的稀有金属污泥，不但减轻原有污水处理站的运行负担，还能变废为宝，带来经济利润，第一年就可以完全回收成本；而后摒除设备维修、折旧等费用，每年可以为企业带来近149万的经济效益，通过此预处理系统的建设，可以带来非常高的经济效益。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种富含硝酸盐的酸洗废水处理方法，包括以下步骤：
1)废水在集水池混匀后先自流入第一pH调节池，加药反应10～15min，将pH值调至2.5～3.5；
2)接着流入第二pH调节池，用水处理剂将pH值调至中性，并辅以机械搅拌；
3)调节至中性的废水进入混凝池内投药搅拌，进行絮凝沉淀；
4)絮凝沉淀后的废水用泵排入沉淀池中，进行泥水分离，分离后的污泥经气动隔膜泵抽至污泥池中，经板框压滤机压滤，废渣中的金属回收处理；
5)压滤产生的滤液以及沉淀池分离的上清液经中间水箱缓存后流入硝酸盐处理装置进行去除硝酸盐处理及硝酸回收利用；
6)处理后的回收有硝酸的废水从出水口排出返回至车间用于酸洗。
2.根据权利要求1所述的酸洗废水处理方法，其特征在于：所述步骤1)中的第一pH调节池中加药采用氢氧化钠，pH值调至3.0。
3.根据权利要求1所述的酸洗废水处理方法，其特征在于：所述步骤2)的水处理剂采用碳酸钠，使废水中的金属离子完全形成不溶物。
4.根据权利要求1所述的酸洗废水处理方法，其特征在于：所述步骤3)的混凝池分为快混池和慢混池，废水先进入快混池中，加入絮凝剂PAC后快速搅拌10～15min，然后进入慢混池，在慢混池的慢速搅拌下加入助凝剂PAM，反应时间10～15min。
5.根据权利要求1所述的酸洗废水处理方法，其特征在于：所述步骤5)的硝酸盐处理装置包括若干过滤罐，过滤罐内置有可去除并回收硝酸盐的螯合离子交换膜。
6.根据权利要求2所述的酸洗废水处理方法，其特征在于：所述步骤1)的氢氧化钠、步骤2)的水处理剂、步骤3)的加药均通过控制系统自动加药。
7.一种根据权利要求1所述的富含硝酸盐的酸洗废水处理方法中的硝酸盐处理装置，其特征在于：包括箱体(1)，箱体(1)内设有源水泵(2)、精密过滤器(3)以及过滤罐(4)，过滤罐(4)内置有可去除并回收硝酸盐的螯合离子交换膜，源水泵(2)、精密过滤器(3)与过滤罐(4)通过连接管路(5)依次连接。
8.根据权利要7所述的硝酸盐处理装置，其特征在于：所述过滤罐(4)为二组，分别对称布设在箱体(1)内左右两侧，每组过滤罐(4)为3～5个，源水泵(2)与精密过滤器(3)分别为与二组过滤罐(4)相对应的二个，连接管路(5)采用耐腐蚀的UPVC管路，在连接管路(5)上设有多个控制阀(6)。
9.根据权利要求8所述的硝酸盐处理装置，其特征在于：所述箱体(1)采用钢焊接而成，箱体(1)的侧面开设有供进水管与出水管进出的开孔，其中进水管与源水泵(2)的进水口相连接，出水管与过滤罐(4)的出水孔相连接，箱体(1)的底部设有固定支架，箱体(1)的外部配设有吊耳，箱体(1)的正面设有触屏控制柜(7)。
10.根据权利要求9所述的硝酸盐处理装置，其特征在于：所述控制阀(6)为电磁阀，触屏控制柜(7)上设置有触摸面板以及多个控制开关(9)和仪表(8)，仪表(8)包括用电导率、pH控制仪、液位控制器、流量计、压力表、电压表和电流表。
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