CN111977833A - 一种铝氧化废水处理方法及利用该废水制备磷酸铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝氧化废水处理方法及利用该废水制备磷酸铁的方法，从铝氧化工艺过程中的混排含磷酸废水中取水，加入碱液进行中和调节，设定pH.为2.4‑3.0，而后在次一级搅拌池中加入定量铁盐并添加氧化剂在搅拌池中搅拌混合，即生成磷酸铁沉淀；经分离后，可得纯度较高的磷酸铁，而清液再经石灰乳中和并控制pH.至9.5‑10.5进行二级沉淀，可将残留磷酸根以磷酸钙方式沉淀，同时废液中的铝、氟、镍离子亦同步沉淀，再进一步经泥水分离，清液通过加注定量次氯酸钠并曝气，将水中的氨氮氧化后吹脱，出水pH将回落至7‑9，通过处理，最终出水可达到国家排放标准，并以沉淀的方式有效回收了磷酸盐。
Description
技术领域
本发明涉及铝氧化废水的处理领域，具体涉及到一种铝氧化废水处理方法及利用该废水制备磷酸铁的方法。
背景技术
铝氧化是当前主要的表面处理工艺，广泛应用于各种铝塑包装产品、电子电器产品外壳、铝型材表面处理，现有铝氧化表面处理工艺需将铝材表面经电解抛光及化学抛光，再经表面封镍、染色，对表面处理的品质有一定要求时，一般使用高浓磷酸为主，配合硫酸和硝酸进行处理，由于铝的活泼化学属性，整个过程中消耗大量酸液，废酸废水量大，废水中有害物质持续排放，且该废水可生化性极差，如不加以彻底前置处理必将造成后续市政污水处理企业的生化系统过载、崩溃，造成严重的环境污染事故。
传统的铝氧化废水处理是用石灰粉中和，混凝，脱色。由于铝氧化工艺废水酸度高，铝离子浓度高，所以传统方法会产生大量的污泥，而且污泥里含有镍、铬、铜等重金属，使污泥必须以危险固体废弃物进行处置，从而使处理费用居高不下，给相关企业和废水处理带来沉重的压力。而且，采用该处理方法，污水中的大量的高价值磷酸得不到有效利用。
发明内容
本发明一种铝氧化废水处理方法及利用该废水制备磷酸铁的方法，有效的解决了铝氧化废水的的处理问题，并且通过废水处理利用废水中的磷酸制得磷酸铁，变废为宝。从铝氧化工艺过程中的混排含磷酸废水中取水，加入铝氧化生产过程中除酸雾产生的废氨水进行中和调节，设定pH.为2.4-3.0，而后在次一级搅拌池中加入定量铁盐并添加氧化剂在搅拌池中搅拌混合，即生成磷酸铁沉淀，该沉淀为均相沉淀，反应速率高，且在该pH.范围内，其他杂质不能沉淀，经分离后，可得纯度较高的磷酸铁，而清液再经石灰乳中和并控制pH.至9.5-10.5进行二级沉淀，可将残留磷酸根以磷酸钙方式沉淀，同时废液中的铝、氟、镍离子亦同步沉淀，再进一步经泥水分离，清液通过加注定量次氯酸钠并曝气，将水中的氨氮氧化后吹脱，出水pH将回落至7-9，通过处理，最终出水可达到国家排放标准，并以沉淀的方式有效回收了磷酸盐，大幅度减少了含危险固体废弃物的泥渣量，最终回收的磷酸铁的市场价值，又极大降低了全流程废水处理的成本，并可能实现正收益。
本发明包括如下内容：
一种铝氧化废水处理方法，所述的铝氧化废水处理方法包括如下步骤：
步骤一、将混排含废酸液废水从收集池中引入一级中和池，利用碱液进行酸碱中和，调节pH至2.4-3.5；
步骤二、将步骤一中和后所得的废水引入搅拌反应池中，加入铁盐和氧化剂进行催化，产生沉淀，分离，得到上层清液与沉淀物；
步骤三、将步骤二中和后所得的上层清液，引入次一级搅拌反应池中，加入碱液进行二级中和，设定pH值为9.5-10.5；搅拌反应，将反应产物固液分离，得到沉淀物与上层清液；
步骤四、将步骤三所得的废水加入次氯酸钠进行除氨氮和除COD处理，并进行曝气，次氯酸钠添加量参考除氨氮折点氯化法进行定量添加；经过除氨氮后的废水， pH回落至7.5-9.0。
优选地，所述的铝氧化废水处理方法中的步骤一中的碱液为车间吸收酸雾的废氨水、片碱、纯碱溶液、氨水或者尿素中的一种或几种。
优选地，所述的铝氧化废水处理方法中的步骤一中的酸碱中和，调节pH至2.4-2.8。
优选地，所述的铝氧化废水处理方法中的步骤二中铁盐为硫酸亚铁，所述的氧化剂为过氧化氢。
优选地，所述的铝氧化废水处理方法中的步骤三中的二级中和过程中，将废水用液碱中和至pH.值5-6；再引入下一级搅拌反应池中加入石灰乳并设定pH值9.5-10.5。
一种采用上述铝氧化废水处理方法制备磷酸铁的方法，所述的步骤二中的铁盐为二价铁盐或者三价铁盐；
采用二价铁盐时，氧化剂对二价铁进行氧化，二价铁经氧化成三价铁离子后与废水中的磷酸根生成沉淀；
采用三价铁盐时，在该级反应中补充碱液或氨水，将反应pH值区间设置在1.8-2.2之间。
优选地，所述的铝氧化废水处理方法中的铁盐采用二价铁盐，其铁盐溶液加注量，以废水中磷酸根含量为投放依据，铁磷的摩尔比应优先控制在0.8:1-1.2:1。
优选地，所述的铝氧化废水处理方法中的氧化剂为过氧化氢；过氧化氢加注量，与所加注铁盐的量成正比，其摩尔比为(Fe:H2O2=2:1~2:1.5)，以ORP计进行控制，控制范围在300mv-500mv。
优选地，所述的铝氧化废水处理方法中的步骤二过程中采用曝气装置进行曝气，利用空气中的氧气氧化部分二价铁，同时将废水中有机物在前述氧化反应中的生成物进行吹脱。
优选地，所述的铝氧化废水处理方法中的反应产物进行分离过程中，根据沉淀磷酸铁的浓度，可利用沉淀池进行预浓缩后，再将沉淀物用板框压滤机脱水；对于磷酸铁含量较高的反应浆料，可不经沉淀将所有反应所得浆料直接泵入板框压滤机进行泥水分离，所得泥饼经清洗干燥后即为二水合磷酸铁。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
1、将混排含废酸液废水从收集池中引入一级中和池，可利用碱液、氨水进行酸碱中和，调节pH.至2.4-3.5。
（1）前述碱液可选用片碱、纯碱溶液或氨水、尿素等碱性水溶液，优选使用车间吸收酸雾的废氨水用于一级中和，使废氨水得到合理利用，有效减少挥发氨气污染大气环境；
（2）中和调节pH.值设定于2.4-3.5之间，为减少废水中的铝离子在该步骤中产生沉淀，优选pH.为2.4-2.8；
2、将一级中和后的废水引入搅拌反应池中，加入铁盐和氧化剂进行催化，即可生产磷酸铁沉淀，经泥水分离后，所得泥渣即为高纯度磷酸铁，而清液中的含磷量可大幅度减少。
（1）前述铁盐可使用所有可溶于水的二价铁盐和三价铁盐；
一、在使用二价铁盐时，应加注氧化剂对二价铁进行氧化，二价铁经氧化成三价铁离子后即与废水中的磷酸根生成沉淀；
二、在使用三价铁盐时，应在该级反应中补充碱液或氨水，将反应区间设置在pH.值1.8-2.2之间。
三、在实践中，优先选择硫酸亚铁，硫酸亚铁在氧化为硫酸铁时，亦同步中和了废水中的部分硫酸，减少后续中和的用碱量；
（2）铁盐溶液加注量，以废水中磷酸根含量为投放依据，实践中铁磷的摩尔比应优先控制在0.8:1-1.2:1；
（3）前述氧化剂可选用所有可将二价铁氧化为三价铁的氧化剂，实践中，优先选用过氧化氢进行氧化催化；
一、过氧化氢加注量，与所加注铁盐的量成正比，其摩尔比为(Fe:H2O2=2:1~2:1.5)，实践中以ORP计进行控制，控制范围在300mv-500mv；
二、在本级反应中，可选曝气装置进行曝气，利用空气中的氧气氧化部分二价铁，同时将废水中有机物在前述氧化反应中的生成物进行吹脱，有利于降低废水中的氨氮和COD浓度。
（4）前述泥水分离，视沉淀磷酸铁的浓度，可利用沉淀池进行预浓缩后，再将沉淀物用板框压滤机脱水；对于磷酸铁含量较高的反应浆料，也可不经沉淀将所有反应所得浆料直接泵入板框压滤机进行泥水分离，所得泥饼经清洗干燥后即为二水合磷酸铁。清液进入下一级处理。
3、将除磷后的清液引入次一级搅拌反应池中，加入碱液进行二级中和，设定pH.值为9.5-10.5，本步骤可将水体中的镍离子、氟离子及残留磷酸根进行沉淀；
本级二级中和，为减少泥渣含量，可继续优化方案，可选方案有：将废水用液碱中和至pH.值5-6；再引入下一级搅拌反应池中加入石灰乳并设定pH.值9.5-10.5；本方案能将水体中的污染物同步沉淀，同时减少惰性石膏沉淀物；
经搅拌反应后的废水排入沉淀池中进行沉淀和固液分离。清液进入下一步脱氮处理。
4、将中和至中弱碱性的废水加入次氯酸钠进行除氨氮和除COD处理，并进行曝气，本环节中的次氯酸钠添加量需参考除氨氮折点氯化法进行定量添加。经过除氨氮后的废水，其pH.将回落至7.5-9，同时水体中有少量在碱性溶液中的溶解态铝离子亦完成同步沉淀，至此，铝氧化废水已完成资源回收和无害化处理，其排放可达到国家标准。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铝氧化废水处理方法，其特征在于：所述的铝氧化废水处理方法包括如下步骤：
步骤一、将混排含废酸液废水从收集池中引入一级中和池，利用碱液进行酸碱中和，调节pH至2.4-3.5；
步骤二、将步骤一中和后所得的废水引入搅拌反应池中，加入铁盐和氧化剂进行催化，产生沉淀，分离，得到上层清液与沉淀物；
步骤三、将步骤二中和后所得的上层清液，引入次一级搅拌反应池中，加入碱液进行二级中和，设定pH值为9.5-10.5；搅拌反应，将反应产物固液分离，得到沉淀物与上层清液；
步骤四、将步骤三所得的上层清液加入次氯酸钠进行除氨氮和除COD处理，并进行曝气，次氯酸钠添加量参考除氨氮折点氯化法进行定量添加；经过除氨氮后的废水， pH回落至7.5-9.0。
2.根据权利要求1所述的铝氧化废水处理方法，其特征在于：所述的步骤一中的碱液为车间吸收酸雾的废氨水、片碱、纯碱溶液、氨水或者尿素中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的铝氧化废水处理方法，其特征在于：所述的步骤一中的酸碱中和，调节pH至2.4-2.8。
4.根据权利要求1所述的铝氧化废水处理方法，其特征在于：所述的步骤二中铁盐为硫酸亚铁，所述的氧化剂为过氧化氢。
5.根据权利要求1所述的铝氧化废水处理方法，其特征在于：所述的步骤三中的二级中和过程中，将废水用液碱中和至pH.值5-6；再引入下一级搅拌反应池中加入石灰乳并设定pH值9.5-10.5。
6.一种根据权利要求1所述的铝氧化废水处理方法制备磷酸铁的方法，其特征在于：所述的步骤二中的铁盐为二价铁盐或者三价铁盐；
采用二价铁盐时，氧化剂对二价铁进行氧化，二价铁经氧化成三价铁离子后与废水中的磷酸根生成沉淀，固液分离得到磷酸铁产物。
7.根据权利要求6所述的铝氧化废水处理方法，其特征在于：所述的铁盐采用二价铁盐，其铁盐溶液加注量，以废水中磷酸根含量为投放依据，铁磷的摩尔比应优先控制在0.8:1-1.2:1。
8.根据权利要求7所述的铝氧化废水处理方法，其特征在于：所述的氧化剂为过氧化氢；过氧化氢加注量，与所加注铁盐的量成正比，其摩尔比为(Fe:H2O2=2:1~2:1.5)，以ORP计进行控制，控制范围在300mv-500mv。
9.根据权利要求6所述的铝氧化废水处理方法，其特征在于：所述的步骤二过程中采用曝气装置进行曝气，利用空气中的氧气氧化部分二价铁，同时将废水中有机物在前述氧化反应中的生成物进行吹脱。
10.根据权利要求6所述的铝氧化废水处理方法，其特征在于：所述的反应产物进行分离过程中，根据沉淀磷酸铁的浓度，可利用沉淀池进行预浓缩后，再将沉淀物用板框压滤机脱水；对于磷酸铁含量较高的反应浆料，可不经沉淀将所有反应所得浆料直接泵入板框压滤机进行泥水分离，所得泥饼经清洗干燥后即为二水合磷酸铁。
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