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CN116282717B - 一种生产废水的综合处理方法 - Google Patents

一种生产废水的综合处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种生产废水的综合处理方法，涉及废水处理和回收技术领域。具体而言包括如下步骤：1)调节硫酸亚铁生产废水的pH值至4.5～5.5，反应后进行第一次固液分离，得到第一滤液；2)向所述第一滤液中添加磷酸铁生产的废弃母液，调整混合液的pH值至8.0～9.0，反应后进行第二次固液分离，得到第二滤液和磷肥产品；3)将所述第二滤液进行多级过滤和反渗透处理，得到淡化纯水和浓缩母液；将所述浓缩母液蒸发结晶，得到硫铵和磷铵产品。本发明将硫酸亚铁生产废水与磷酸铁生产母液同用于一套废水处理工艺中，在解决两种废水循环化、资源化利用的同时获得两种化肥级化学品，有效地降低了废水处理的成本。

Description

一种生产废水的综合处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理和回收技术领域，具体而言，涉及一种生产废水的综合处理方法。
背景技术
硫酸亚铁的制备工艺是以硫铁渣、硫酸为原材料，在酸性条件下进行氧化还原反应生成硫酸亚铁，在生产过程中会产生大量酸性废水，该废水pH约为1.3，含有Ca、Mg、Mn、Fe等金属元素和大量SO4 2-，如果直接排到外界会对生态环境造成严重污染。传统废水处理工艺先是先经过预处理，即在废水中加入大量生石灰将pH调节到约11，使部分金属离子沉淀，且SO4 2-转为CaSO4沉淀，再向废水里加入大量沉淀剂(如磷酸)进行软化处理，回调pH值到7左右时进行水质监测，如果水质合格，再经过滤去除微小悬浮物后，使用RO系统对废水进行淡化回收。
上述的现有工艺存在有较多缺陷；如在生产过程中使用生石灰会加入大量Ca2+去除SO4 2-，进而导致水质中Ca2+富集，后续在除去金属元素杂质时会大大增加沉淀剂用量，从而增加污水处理成本。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产废水的综合处理方法，所述的综合处理方法巧妙地将硫酸亚铁生产废水与磷酸铁生产中的母液同用于一套废水处理工艺中，在解决两种废水循环化、资源化利用的同时获得两种化肥级化学品，有效地降低了废水处理的成本。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种生产废水的综合处理方法包括如下步骤：
步骤一、调节硫酸亚铁生产废水的pH值至4.5～5.5，反应后进行第一次固液分离，得到第一滤液；步骤二、向所述第一滤液中添加磷酸铁生产的废弃母液，调整混合液的pH值至8.0～9.0，反应后进行第二次固液分离，得到第二滤液和磷肥产品；步骤三、将所述第二滤液进行多级过滤和反渗透处理，得到淡化纯水和浓缩母液；将所述浓缩母液蒸发结晶，得到硫铵和磷铵产品。
优选地，在步骤一和步骤二中，通过氨水进行pH的调整。
优选地，在步骤一中，调节硫酸亚铁生产废水的pH值至5.0。
优选地，在步骤二中，调节混合液的pH值至8.5。
优选地，所述第一次固液分离和所述第二次固液分离包括滤布或滤网过滤、压滤、抽滤或膜过滤中的至少一种；更优选地，所述第一次固液分离和所述第二次固液分离通过压滤机进行。
优选地，在步骤三中，所述多级过滤为三级过滤；更优选地，所述三级过滤包括砂滤，以及超滤和微滤中的一种或两种；更优选地，在步骤三中，所述多级过滤通过依次连接的砂滤管、超滤装置和保安过滤器进行。
优选地，在步骤二中，所述第一滤液和所述磷酸铁生产的废弃母液的体积比为1:(0.25～1.5)。
优选地，所述磷肥产品为肥料级产品，有效五氧化二磷含量≥18.0％。
优选地，所述硫铵和磷铵产品为肥料级产品，总氮含量≥20.5％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)硫酸亚铁制备工艺的废水中含有大量Ca、Mg、Mn、Fe等金属杂质，其中Ca、Mg元素无法通过pH调节、以沉淀形式完全去除，若要达到后续RO反渗透系统的进水要求，则需要使用其他沉淀剂将水质中的Ca、Mg杂质去除；通过采用磷酸铁母液为沉淀剂，通过富余的P、F去除Ca、Mg杂质，大大降低污水站的运行成本的同时实现了废弃物的资源化利用。
(2)硫酸亚铁制备工艺的废水中含有大量硫酸根离子，通过氨法调节pH值，可以和硫酸根离子形成大量硫氨无机盐，形成硫铵副产品肥料用于销售，进而减少污水设备运行成本；通过MVR蒸发系统，将浓缩液中富余的硫铵、磷铵蒸发出来，形成具有附加价值的产品。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明通过如下方式进行实施：一种生产废水的综合处理方法包括如下步骤：步骤一、调节硫酸亚铁生产废水的pH值至4.5～5.5，反应后进行第一次固液分离，得到第一滤液；步骤二、向所述第一滤液中添加磷酸铁生产的废弃母液，调整混合液的pH值至8.0～9.0，反应后进行第二次固液分离，得到第二滤液和磷肥产品；步骤三、将所述第二滤液进行多级过滤和反渗透处理，得到淡化纯水和浓缩母液；将所述浓缩母液蒸发结晶，得到硫铵和磷铵产品。
具体而言，硫酸亚铁生产废水的pH约为1.3，含有Ca、Mg、Mn、Fe等金属元素和大量SO4 2-；而磷酸铁生产的废弃母液是共沉淀法制备磷酸铁工艺中，将磷酸铁滤除后剩余的液相，以及在磷酸铁多次洗涤过程中的漂洗水，其中含有不同浓度的金属离子、磷酸根离子和硫酸根离子，其中，金属离子的浓度通常很低，磷含量通常在2500ppm～4000ppm。
作为一种优选的实施方式，在步骤二中，所述第一滤液和所述磷酸铁生产的废弃母液的体积比为1:(0.25～1.5)，包括但不限于1：0.25、1：0.5、1：0.75、1：1、1：1.25、1：1.5。
作为一种优选的实施方式，在步骤一和步骤二中，通过氨水进行pH的调整；作为一种更优选的实施方式，所述氨水采用工业级纯度，有效含量(以氢氧化铵计)为18％～30％。
本发明还提供了实施所述生产废水的综合处理方法的一种水处理装置，包括有依次连接的调节池、第一压滤装置、第一产水池、第二压滤装置、第二产水池、过滤装置、中水池、反渗透装置、浓缩装置和蒸发装置。
具体而言，将硫酸亚铁生产车间中的废水输送至所述调节池，可选地在所述调节池中进行pH调节，或是另外输送至反应池中进行pH调节；pH调节后将混合液输送至所述第一压滤装置中，分别得到滤饼和产水；将产水暂存于所述第一产水池，可选地在所述第一产水池中进行磷酸铁母液的混合和pH调节，或是另外输送至第二反应池中进行磷酸铁母液的混合和pH调节；反应后的混合液输送至过滤装置中，分别得到另一组滤饼和产水；将产水暂存于中水池，而后再次输送至反渗透装置，得到浓缩液和淡化水；将浓缩液输送至浓缩装置和蒸发装置并得到副产物。
作为一种优选的实施方式，在各池结构和装置之间还设置有若干水泵或污泥泵中的之中。
作为一种优选的实施方式，所述第一压滤装置和所述第二压滤装置均采用压滤机。
作为一种优选的实施方式，所述过滤装置采用三级复合过滤结构，包括依次设置的砂滤管、超滤设备和保安过滤器(精密过滤器)，其中，所述保安过滤器的滤膜孔径略高于所述超滤设备的滤膜孔径，在超滤设备出现故障时起到保险作用。
实施例1
1)硫酸亚铁车间废水通过泵打到调节池；硫酸亚铁车间废水的成分如下表1所示；
表1
离子种类 Ca Mg Mn Fe
含量/ppm 161.48 55.35 24.53 197.71
2)调节池废水通过泵输送至混合反应池，加入氨水，调节pH值到5.0，使废水中铁离子形成氢氧化亚铁沉淀；将混合液通过污泥泵打到压滤机中进行过滤，压滤机产水流到产水池，产水的成分如下表2所示；
表2
3)产水池的废水通过泵和管道输送至另一混和反应池，加入硫酸铁废水体积总量25％的磷酸铁母液，硫酸铁母液的成分如下表3所示；
表3
离子总量 Ca Mg Mn Fe p
含量/ppm 6.11 6.72 0.24 1.75 3212.4
而后加入氨水调节pH到8.5，进行混合反应；将混合反应池的废水通过泵和管道输送至压滤机进行过滤，压滤机产水输送至另一产水池，此环节的产水的成分如下表4所示；
表4
离子种类 Ca Mg Mn Fe
含量/ppm 124.85 27.96 3.25 1.57
4)将产水池通过泵和管道依次输送至砂滤管、超滤设备、精密过滤器，进行三级过滤，产水流到中水池；
5)中水池废水通过泵和管道输送至RO反渗透系统，进行浓缩和淡化，浓缩的浓缩液流到浓缩液池，淡化的纯水流到纯水箱最终回到车间；浓缩液通过泵和管道输送至MVR蒸发系统，进行蒸发结晶，形成硫铵、磷氨两种副产。
实施例2
1)硫酸亚铁车间废水通过泵打到调节池；采用与实施例1相同批次的硫酸亚铁车间废水；
2)调节池废水通过泵输送至混合反应池，加入氨水，调节pH值到5.0，使废水中铁离子形成氢氧化亚铁沉淀；将混合液通过污泥泵打到压滤机中进行过滤，压滤机产水流到产水池，产水的成分如下表5所示；
表5
离子种类 Ca Mg Mn Fe
含量/ppm 163.26 53.76 11.35 1.97
3)产水池的废水通过泵和管道输送至另一混和反应池，加入硫酸铁废水体积总量50％的磷酸铁母液(采用与实施例1同批次的硫酸铁母液)，加入氨水调节pH到8.5，进行混合反应；将混合反应池的废水通过泵和管道输送至压滤机进行过滤，压滤机产水输送至另一产水池，此环节的产水的成分如下表6所示；
表6
离子种类 Ca Mg Mn Fe
含量/ppm 72.27 13.71 3.20 0.87
4)将产水池通过泵和管道依次输送至砂滤管、超滤设备、精密过滤器，进行三级过滤，产水流到中水池；
5)中水池废水通过泵和管道输送至RO反渗透系统，进行浓缩和淡化，浓缩的浓缩液流到浓缩液池，淡化的纯水流到纯水箱最终回到车间；浓缩液通过泵和管道输送至MVR蒸发系统，进行蒸发结晶，形成硫铵、磷氨两种副产。
实施例3
1)硫酸亚铁车间废水通过泵打到调节池；采用与实施例1相同批次的硫酸亚铁车间废水；
2)调节池废水通过泵输送至混合反应池，加入氨水，调节pH值到5.0，使废水中铁离子形成氢氧化亚铁沉淀；将混合液通过污泥泵打到压滤机中进行过滤，压滤机产水流到产水池，产水的成分如下表7所示；
表7
离子种类 Ca Mg Mn Fe
含量/ppm 157.98 56.72 10.95 2.27
3)产水池的废水通过泵和管道输送至另一混和反应池，加入硫酸铁废水体积总量75％的磷酸铁母液(采用与实施例1同批次的硫酸铁母液)，加入氨水调节pH到8.5，进行混合反应；将混合反应池的废水通过泵和管道输送至压滤机进行过滤，压滤机产水输送至另一产水池，此环节的产水的成分如下表8所示；
表8
离子种类 Ca Mg Mn Fe
含量/ppm 23.24 8.23 1.24 0.47
4)将产水池通过泵和管道依次输送至砂滤管、超滤设备、精密过滤器，进行三级过滤，产水流到中水池；
5)中水池废水通过泵和管道输送至RO反渗透系统，进行浓缩和淡化，浓缩的浓缩液流到浓缩液池，淡化的纯水流到纯水箱最终回到车间；浓缩液通过泵和管道输送至MVR蒸发系统，进行蒸发结晶，形成硫铵、磷氨两种副产。
实施例4
1)硫酸亚铁车间废水通过泵打到调节池；采用与实施例1相同批次的硫酸亚铁车间废水；
2)调节池废水通过泵输送至混合反应池，加入氨水，调节pH值到5.0，使废水中铁离子形成氢氧化亚铁沉淀；将混合液通过污泥泵打到压滤机中进行过滤，压滤机产水流到产水池，产水的成分如下表9所示；
表9
离子种类 Ca Mg Mn Fe
含量/ppm 165.27 53.29 13.46 2.38
3)产水池的废水通过泵和管道输送至另一混和反应池，加入硫酸铁废水体积总量100％的磷酸铁母液(采用与实施例1同批次的硫酸铁母液)，加入氨水调节pH到8.5，进行混合反应；将混合反应池的废水通过泵和管道输送至压滤机进行过滤，压滤机产水输送至另一产水池，此环节的产水的成分如下表10所示；
表10
离子种类 Ca Mg Mn Fe
含量/ppm 3.24 4.54 0.68 0.26
4)将产水池通过泵和管道依次输送至砂滤管、超滤设备、精密过滤器，进行三级过滤，产水流到中水池；
5)中水池废水通过泵和管道输送至RO反渗透系统，进行浓缩和淡化，浓缩的浓缩液流到浓缩液池，淡化的纯水流到纯水箱最终回到车间；浓缩液通过泵和管道输送至MVR蒸发系统，进行蒸发结晶，形成硫铵、磷氨两种副产。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims (9)

1.一种生产废水的综合处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、调节硫酸亚铁生产废水的pH值至4.5~5.5，反应后进行第一次固液分离，得到第一滤液；
步骤二、向所述第一滤液中添加磷酸铁生产的废弃母液，调整混合液的pH值至8.0~9.0，反应后进行第二次固液分离，得到第二滤液和磷肥产品；
步骤三、将所述第二滤液进行多级过滤和反渗透处理，得到淡化纯水和浓缩母液；将所述浓缩母液蒸发结晶，得到硫铵和磷铵产品；
在步骤一和步骤二中，通过氨水进行pH的调整。
2.根据权利要求1所述的生产废水的综合处理方法，其特征在于，在步骤一中，调节硫酸亚铁生产废水的pH值至5.0。
3.根据权利要求1所述的生产废水的综合处理方法，其特征在于，在步骤二中，调节混合液的pH值至8.5。
4.根据权利要求1所述的生产废水的综合处理方法，其特征在于，所述第一次固液分离和所述第二次固液分离包括滤布或滤网过滤、压滤、抽滤或膜过滤中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的生产废水的综合处理方法，其特征在于，在步骤三中，所述多级过滤为三级过滤；所述三级过滤包括砂滤，以及超滤和微滤中的一种或两种。
6.根据权利要求5所述的生产废水的综合处理方法，其特征在于，在步骤三中，所述多级过滤通过依次连接的砂滤管、超滤装置和保安过滤器进行。
7.根据权利要求1所述的生产废水的综合处理方法，其特征在于，在步骤二中，所述第一滤液和所述磷酸铁生产的废弃母液的体积比为1:（0.25~1.5）。
8.根据权利要求1所述的生产废水的综合处理方法，其特征在于，所述磷肥产品为肥料级产品，有效五氧化二磷含量≥18.0%。
9.根据权利要求1所述的生产废水的综合处理方法，其特征在于，所述硫铵和磷铵产品为复合肥料级产品，总氮含量≥20.5%。
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