CN115043535A - 一种高氯离子废水处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高氯离子废水处理工艺，包括如下步骤：将工业废水注入第一级反应池，加入高效吸附剂到废水中并搅拌，进行第一级吸附处理，然后用硫酸调pH值，放入超声波设备进行一次超声波处理；重复吸附处理和超声波处理两次，最终的溶液进入回用水池，残留的吸附剂吸附残渣通入沉渣池，采用压滤机除去水分，自然晾干制得吸附剂污泥渣。本发明采用超声波处理配合高效吸附剂使用，进一步提升了高效吸附剂对氯离子的吸附效果和吸附速度，含氯离子废水不需加温，常温下即可高效吸附，从而降低了反应条件，在大批量处理的场合下极大地节约了能源，减少了废水处理成本。

Description

一种高氯离子废水处理工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种高氯离子废水处理工艺。
背景技术
我国工业生产过程中，产生大量的含高盐废水，含盐溶解性总固体(TDS)一般在4000～6000mg/L之间，有的甚至高达一万多。高盐废水对设备和土壤带来很大的危害。现一般采用化学沉淀法、电解法、离子交换法、但以上几种适用低浓度高盐废水，对于高浓度的含氯离子废水处理困难。
寻找低成本的处理高盐废水的方法，是大家共同的目标。现有技术中经常使用各种工业废料通过添加其它氧化物并经过煅烧改性后，变成吸附剂来用于对废水的处理。例如工业废渣中常见的粉煤灰，通过改性后的获得的吸附剂就是一种很有前途的低成本吸附剂，可用于去除各种污染物。改性后的粉煤灰吸附剂能够较好地吸附氯离子，主要是因为其具有较大比表面积与特殊结构，改性后的粉煤灰吸附剂与水化产物对氯离子可发生物理吸附，水化铝酸钙与氯离子反应生成化合物“费氏盐”对氯离子有化学沉淀作用。目前已经发现改性后的吸附剂对高浓度含氯离子废水中的氯离子有一定的吸附去除作用。
现有技术中通常采用焚烧对粉煤灰进行改性处理，然后使用获得的吸附剂进行高浓度含氯离子废水中氯离子的去除。但这种工艺需要加温到40度，并保持水浴恒温振荡至少2h，才能达到所需的吸附处理效果。但是工业废水一般每小时排放几十吨或上百吨，采用现有的改性粉煤灰吸附氯离子，需要额外加热并持续较长时间，不仅浪费能源提升了成本，处理效率也不够高，满足不了工业废水处理所需的便宜、快速、达标的要求。
发明内容
针对现已有技术中所存在的不足，本发明提供了一种高氯离子废水处理工艺，其解决了现有技术中使用吸附剂来吸附氯离子处理废水时，存在的成本高、效率低的问题。
根据本发明的实施例，一种高氯离子废水处理工艺，包括如下步骤：
S1、将工业废水注入第一级反应池，加入高效吸附剂到废水中并搅拌，进行第一级吸附处理，然后用硫酸调pH值，放入超声波设备进行一次超声波处理；
S2、将一次超声波处理后的溶液通入第一斜管沉淀池，沉淀完毕后进行机械过滤，过滤后的溶液进入第二级反应池；
S3、向第二级反应池内加入高效吸附剂并搅拌，进行第二级吸附处理，然后用硫酸调pH值，再进行二次超声波处理；
S4、将二次超声波处理后的处理溶液，通入第二斜管沉淀池，然后机械过滤，过滤后的溶液进入第三级反应池；
S5、向第三级反应池内加入高效吸附剂并搅拌，进行第三级吸附处理，然后用硫酸调pH值，进行三次超声波处理；
S6、将三次超声波处理后的处理溶液，通入第三斜管沉淀池，然后机械过滤，过滤后的溶液进入回用水池；
S7、将第一斜管沉淀池、第二斜管沉淀池和第三斜管沉淀池中残留的高效吸附剂吸附残渣通入沉渣池，采用压滤机除去水分，自然晾干制得吸附剂污泥渣。
优选的，所述高效吸附剂为氧化物改性的粉煤灰。
优选的，所述氧化物改性的粉煤灰中用于改性的氧化物包括氧化钙或氢氧化钙。
进一步的，所述步骤S1、S3、S5中使用硫酸调pH值至4-6。
进一步的，所述一次超声波处理、二次超声波处理和三次超声波处理均采用10-200kHz的超声波。
进一步的，所述一次超声波处理、二次超声波处理和三次超声波处理均持续5-30min，并在超声波处理过程中持续进行搅拌。
进一步的，所述回用水池连通至冷却水罐和生产车间。
进一步的，所述第一级吸附处理、第二级吸附处理和第三级吸附处理中加入的高效吸附剂为5-30g/L。
进一步的，所述高效吸附剂的制备方式如下：向某物质(即工业废料)中加入一定量的氧化物混合均匀后投入高温炉中在1000℃煅烧3-6小时，然后取出物料自然冷却，粉碎后得到成品。
本发明的技术原理为：改性后的高效吸附剂含有多孔玻璃体、多孔炭粒，呈多孔性蜂窝状组织，比表面积较大，同时还具有活性基团，吸附活性高，因此改性高效吸附剂处理废水的机理主要有物理吸附和化学吸附及沉淀。
关于物理吸附，超声波在水中产生的高频震动会引发大量气泡，产生空穴效应，使得水体中的粒子在微观尺度运动频率大大增加，提升了废水中氯离子和其他污染物成分和高效吸附剂中具有吸附效果的颗粒接触的概率，同时超声波产生的空泡会提升离子的活性，使其更容易被吸附。
关于化学吸附，高效吸附剂存在大量铝、铁、硅等活性点，对水中多数带负电的胶体微粒能进行强有力的吸附，产生絮凝作用，从而形成大量絮凝体；与此同时，超声波在水中产生的空泡在破裂时产生的局部高温会让水分解出大量具有氧化性的羟基自由基，这些羟基自由基与含有金属正离子的絮凝体结合，进一步形成多核结构，使其具备更强的负离子吸附能力，并促使其沉降。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明在具有一定吸附功能的粉煤灰中加入一定量的氧化物并采用高温煅烧改性，提高吸附剂的活性，废水中再采用超声波处理，进一步提升了吸附剂对氯离子的吸附效果和吸附速度；
2、本发明的工艺中，含氯离子废水不需加温，常温下即可高效吸附，从而降低了反应条件，在大批量处理的场合下极大地节约了能源，减少了废水处理成本；
3、采用三级吸附处理和超声波处理，可以充分吸收废水中的氯离子以及其他污染物成分，使得废水达到回用的水质要求；
4、本发明中处理完毕的废水可用于工业生产中的冷却水和车间冲洗水，实现了废水的再利用，零排放；而吸附处理后剩余的吸附剂污泥渣则相当于200号水泥的强度，可用来制作广场砖、路沿石、涵管等建筑材料，从而变废为宝，实现了绿色环保的循环利用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
为了通过标准化的实验参数证明本发明的技术效果，以下实施例中均使用人工配置的溶液进行实验，实验溶液中氯离子浓度为4000mg/L。因超声波频率越高效果越好，但能耗变大，本发明的实施例中统一采用100kHz的超声波。
本发明的实施例中所使用的高效吸附剂的制备方式如下：向粉煤灰中加入一定量的氧化物，混合均匀后投入高温炉中在1000℃煅烧3—6小时，然后取出物料自然冷却，粉碎后得到成品。关于加入的改性氧化物，实施例1、2中采用氧化钙，实施例3中采用氢氧化钙。
实验过程中室温为9℃。
实施例1：
本实施例中一种高氯离子废水处理工艺，包括如下步骤：
S1、将实验溶液注入第一级反应池，按5g/L的比例加入高效吸附剂到废水中并搅拌，进行第一级吸附处理，然后用硫酸调pH值至4-6，放入超声波设备进行一次超声波处理，持续20min；
S2、将一次超声波处理后的溶液通入第一斜管沉淀池，沉淀完毕后进行机械过滤，过滤后的溶液进入第二级反应池；
S3、向第二级反应池内按10g/L的比例加入高效吸附剂并搅拌，进行第二级吸附处理，然后用硫酸调pH值至4-6，再进行二次超声波处理，持续20min；
S4、将二次超声波处理后的处理溶液，通入第二斜管沉淀池，然后机械过滤，过滤后的溶液进入第三级反应池；
S5、向第三级反应池内按10g/L的比例加入高效吸附剂并搅拌，进行第三级吸附处理，然后用硫酸调pH值至4-6，进行三次超声波处理，持续20min；
S6、将三次超声波处理后的处理溶液，通入第三斜管沉淀池，然后机械过滤，过滤后的溶液进入回用水池。
实施例2：
本实施例中一种高氯离子废水处理工艺，包括如下步骤：
S1、将实验溶液注入第一级反应池，按15g/L的比例加入高效吸附剂到废水中并搅拌，进行第一级吸附处理，然后用硫酸调pH值至4-6，放入超声波设备进行一次超声波处理，持续18min；
S2、将一次超声波处理后的溶液通入第一斜管沉淀池，沉淀完毕后进行机械过滤，过滤后的溶液进入第二级反应池；
S3、向第二级反应池内按15g/L的比例加入高效吸附剂并搅拌，进行第二级吸附处理，然后用硫酸调pH值至4-6，再进行二次超声波处理，持续18min；
S4、将二次超声波处理后的处理溶液，通入第二斜管沉淀池，然后机械过滤，过滤后的溶液进入第三级反应池；
S5、向第三级反应池内按15g/L的比例加入高效吸附剂并搅拌，进行第三级吸附处理，然后用硫酸调pH值至4-6，进行三次超声波处理，持续18min；
S6、将三次超声波处理后的处理溶液，通入第三斜管沉淀池，然后机械过滤，过滤后的溶液进入回用水池。
实施例3：
本实施例中一种高氯离子废水处理工艺，包括如下步骤：
S1、将实验溶液注入第一级反应池，按30g/L的比例加入高效吸附剂到废水中并搅拌，进行第一级吸附处理，然后用硫酸调pH值至4-6，放入超声波设备进行一次超声波处理，持续15min；
S2、将一次超声波处理后的溶液通入第一斜管沉淀池，沉淀完毕后进行机械过滤，过滤后的溶液进入第二级反应池；
S3、向第二级反应池内按20g/L的比例加入高效吸附剂并搅拌，进行第二级吸附处理，然后用硫酸调pH值至4-6，再进行二次超声波处理，持续15min；
S4、将二次超声波处理后的处理溶液，通入第二斜管沉淀池，然后机械过滤，过滤后的溶液进入第三级反应池；
S5、向第三级反应池内按20g/L的比例加入高效吸附剂并搅拌，进行第三级吸附处理，然后用硫酸调pH值至4-6，进行三次超声波处理，持续15min；
S6、将三次超声波处理后的处理溶液，通入第三斜管沉淀池，然后机械过滤，过滤后的溶液进入回用水池。
对比例4：
本对比例中使用的吸附剂的制备手段与实施例1-3中的高效吸附剂一致，其区别在于未加入氧化物。
本对比例中的废水处理工艺对实施例3一致，其区别在于未进行一次超声波处理、二次超声波处理和三次超声波处理。
对比例5：
本对比例中使用的吸附剂制备手段与实施例1-3中的高效吸附剂一致，其区别在于未加入氧化物。
本对比例中的废水处理工艺对实施例3一致，其区别在于未进行一次超声波处理、二次超声波处理和三次超声波处理，且第一级吸附处理、第二级吸附处理和第三级吸附处理均在40℃下进行。
在实施例1-3和对比例4-5的回用水池中取样，然后使用硝酸银滴定法进行氯离子浓度检测，结果如表1：
Figure BDA0003693346890000061
表1
根据表1，由实施例1-3和对比例4可知，当采用相同的环境条件时，加入了本发明中高效吸附剂并配合超声波处理的实施例1-3明显具备更高的吸附率；由实施例1-3和对比例5可知，本发明的实施例可以在更低的温度(9℃)下获得和对比例5中40℃下相似的吸附效果，因此具有节能、低成本的优势。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种高氯离子废水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将工业废水注入第一级反应池，加入高效吸附剂到废水中并搅拌，进行第一级吸附处理，然后用硫酸调pH值，放入超声波设备进行一次超声波处理；
S2、将一次超声波处理后的溶液通入第一斜管沉淀池，沉淀完毕后进行机械过滤，过滤后的溶液进入第二级反应池；
S3、向第二级反应池内加入高效吸附剂并搅拌，进行第二级吸附处理，然后用硫酸调pH值，再进行二次超声波处理；
S4、将二次超声波处理后的处理溶液，通入第二斜管沉淀池，然后机械过滤，过滤后的溶液进入第三级反应池；
S5、向第三级反应池内加入高效吸附剂并搅拌，进行第三级吸附处理，然后用硫酸调pH值，进行三次超声波处理；
S6、将三次超声波处理后的处理溶液，通入第三斜管沉淀池，然后机械过滤，过滤后的溶液进入回用水池；
S7、将第一斜管沉淀池、第二斜管沉淀池和第三斜管沉淀池中残留的高效吸附剂吸附残渣通入沉渣池，采用压滤机除去水分，自然晾干制得吸附剂污泥渣。
2.如权利要求1所述的一种高氯离子废水处理工艺，其特征在于：所述高效吸附剂为氧化物改性的粉煤灰。
3.如权利要求2所述的一种高氯离子废水处理工艺，其特征在于：所述氧化物改性的粉煤灰中用于改性的氧化物包括氧化钙或氢氧化钙。
4.如权利要求1所述的一种高氯离子废水处理工艺，其特征在于：所述步骤S1、S3、S5中使用硫酸调pH值至4-6。
5.如权利要求1所述的一种高氯离子废水处理工艺，其特征在于：所述一次超声波处理、二次超声波处理和三次超声波处理均采用10-200kHz的超声波。
6.如权利要求5所述的一种高氯离子废水处理工艺，其特征在于：所述一次超声波处理、二次超声波处理和三次超声波处理均持续5-30min，并在超声波处理过程中持续进行搅拌。
7.如权利要求1所述的一种高氯离子废水处理工艺，其特征在于：所述回用水池连通至冷却水罐和生产车间。
8.如权利要求1所述的一种高氯离子废水处理工艺，其特征在于：所述第一级吸附处理、第二级吸附处理和第三级吸附处理中加入的高效吸附剂为5-30g/L。
9.如权利要求2或3所述的一种高氯离子废水处理工艺，其特征在于，所述高效吸附剂的制备方式如下：向吸附剂中加入10-20％的氧化物，混合均匀后投入高温炉中在1000℃煅烧3-6小时，然后取出物料自然冷却，粉碎后得到成品。
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