加快酸性废水中亚铁离子空气氧化反应的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种酸性废水处理方法和装置，尤其涉及一种含有亚铁离子的酸性废水处理方法和装置。
【背景技术】
[0002]在冷轧板带生产过程中都必须经过酸洗工艺，其能够使得金属表面整洁，在金属加工前用不同比例的混合酸，边加温边对金属进行清洗以除去附着在金属表面上的氧化物。然而，从酸洗液中取出的金属材料，其表面仍残留有酸洗液，必须再用水进行冲洗，由此排出的冲洗水即为酸性废水。由于酸性废水对环境污染很大，大部分酸性废水必须进行中和沉淀处理后才能被再次利用。
[0003]酸性废水中含有大量亚铁离子和三价铁离子。在中和沉淀过程时，只有当水溶液PH值超过8时，亚铁离子才开始产生沉淀，亚铁离子完全沉淀时的水溶液PH值约为11左右；而三价铁离子在水溶液PH值超过3.5时，就开始产生沉淀，三价铁离子完全沉淀时的水溶液PH值为6。由于亚铁离子沉淀的PH区间远高于三价铁离子沉淀的PH区间，因此，同时处理两种离子的难度较大。
[0004]在处理酸性废水时，如废水的PH值达到11以上，虽然可以使得废水中的亚铁离子沉淀，但是会导致所投入的中和剂过量，并且在废水沉淀后还需要将其调至中性，从而导致药剂资源的严重浪费。酸洗废水经中和后的PH值为8-9，此时，三价铁离子完全沉淀，但废水中亚铁离子并未完全沉淀，后续处理时废水中的亚铁离子被空气中的氧气逐步氧化成三价铁离子，废水逐渐变为棕色，不仅使得废水中的铁离子超标，而且使得人体感官感觉较差。同时，亚铁离子所形成氢氧化亚铁沉淀疏松且破碎，难以在沉淀池中沉淀，又使得沉淀池出水的铁离子超标。当酸洗废水中含有大量亚铁离子时，采用中和沉淀法处理后的废水很难达标排放，因此，只有将亚铁离子大部分氧化成三价铁离子后进行中和沉淀，才能确保酸洗废水处理后的达标排放。
[0005]目前，将酸性废水中亚铁氧化成三价铁离子的现有技术主要为两种:一种是氧化剂氧化，另一种是空气氧化。采用前者的生产成本较高，且所添加的氧化剂会在后续处理过程中产生新的污染物，在酸洗废水处理中不宜采用该方法。虽然采用后者的生产成本较低，但是所需时间较长，氧化效率较差。通过空气氧化酸洗废水中亚铁离子，一般在酸洗废水中和池底部铺设压缩空气曝气管，以向中和池内通入压缩空气来氧化废水中的亚铁离子。由于压缩空气与废水的接触面积很小，压缩空气中融入废水的氧气量很小，废水中亚铁离子绝大部分未被氧化，中和池出水中仍含有大量的亚铁离子，中和后的氢氧化亚铁沉淀在沉淀池中难于沉降。此外,亚铁离子完全氧化需要3?4个小时，酸洗废水在中和池中的停留时间不可能达到数个小时，因而，对于含亚铁离子的酸性废水来说，空气氧化方法并不是一种有效的处理方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的之一在于提供一种加快酸性废水中亚铁离子空气氧化反应的方法，其可以快速、充分地将酸性废水中的亚铁离子氧化成三价铁离子以形成容易沉降的氢氧化铁沉淀，从而降低出水中的铁离子含量，减少氧化中和沉淀的时间，提高酸性废水的处理效率。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种加快酸性废水中亚铁离子空气氧化反应的装置，通过该装置可以有效、充分地将酸性废水中的亚铁离子氧化成三价铁离子，避免发生沉淀池出水浑浊且铁离子含量较高的情况，使得酸性废水能够达到排放标准，同时，整个装置还能节约亚铁离子的氧化时间。
[0008]为了实现上述目的之一，本发明提供了一种加快酸性废水中亚铁离子空气氧化反应的方法，其包括下列步骤:
[0009]( I)将具有压力的酸性废水喷溅成均匀的水滴；
[0010](2)水滴通过蜂窝喷淋区以形成直径更小的均匀水滴，所述蜂窝喷淋区内具有交错密布的多层网格，所述多层网格沿水滴的下落方向排布；
[0011](3)使所述直径更小的均匀水滴在下落过程中与逆流而上的具有压力的含氧气体进行水气两相接触，以使水滴中的亚铁离子充分氧化；
[0012](4)收集经过步骤(3)处理的水滴，将其中沉淀物分离，得到清液；
[0013](5)循环进行下述步骤，直至酸性废水中的亚铁离子全部氧化为三价铁离子:
[0014](5a)清液在曝气槽内进行曝气氧化；
[0015](5b)将经过曝气的液体加压雾化，以形成细小液滴；
[0016](5c)细小液滴经过薄膜喷淋区，以使细小液滴在薄膜上形成水膜且沿薄膜的表面流下，然后流至曝气槽；所述薄膜喷淋区内层叠密布有多层薄膜，所述各薄膜的表面均凹凸不平。
[0017]在上述技术方案中，采用气液两相循环逆气流喷淋+水下曝气氧化的方法，以获得气体与液体的均匀混合及一定的接触时间，同时还增加了空气与水的接触面积，使得空气中的氧气大量地溶入酸性废水中，加快了废水中亚铁离子的氧化速度，从而解决了出水铁离子含量高的问题。
[0018]酸性废水中亚铁离子被空气氧化可以看作是酸性废水对空气中氧气的吸收，其主要化学反应式为:4Fe2++4H++02 = 4Fe3++2H20
[0019]需要说明的是，在步骤(2)中所形成的形成直径更小均匀水滴是以步骤(I)中的水滴为参照基础的，也就是说，在经过步骤(2)中的蜂窝喷淋区后的均匀水滴的直径要小于步骤(I)中的均匀水滴的直径。
[0020]由于酸性废水不可避免地会带有一定量的杂质，当酸性废水经过蜂窝喷淋区后，其流通阻力较小，因此，具有较好的防堵塞性。在步骤(2)和步骤(3)中，酸性废水在经过蜂窝喷淋区内交错密布的多层网格结构而下落时，会溅散成无数细小的均匀水滴；随着水滴直径越来越小，其下落速度也会有所减缓，相应地，水滴的分布也会越来越均匀，大量细小而均匀的水滴拥有巨大的表面积，此时，含氧气体沿水滴下落的相反方向被通入，并与均匀水滴相接触，这样，均匀水滴和逆流而上的含氧气体实现充分接触，从而为水滴中的亚铁离子的充分氧化反应提供了良好的条件。
[0021]在步骤(4)中，下落后的水滴经收集、沉淀分离后以去除酸性废水中的部分杂质获得清液，此时，酸性废水中的亚铁离子还尚未完全被氧化成三价铁离子。
[0022]在步骤(5 )中，酸性废水需要先经过曝气氧化，然后经过加压雾化后进入薄膜喷淋区，在薄膜喷淋区中层叠有密布有多层、表面凹凸不平的薄膜，酸性废水以水膜状态沿薄膜两侧向下流动，凹凸不平的薄膜对亚铁离子的氧化反应起到的作用为:1)增加酸性废水自身的比面积,使其与空气具有较大的接触面积；2 )延长酸性废水下落的时间，增加酸性废水与空气的接触时间；3)增强水膜向下流动的再分布，加强了酸性废水在薄膜上分布的均匀性。酸性废水在步骤(5a)至步骤(5c)之间循环反复进行，在一定时间后，酸性废水中亚铁离子含量将被氧化成三价铁离子。同时，亚铁离子所需的氧化时间大大低于现有的空气曝气所需的氧化时间。
[0023]在一种实施方式下，上述步骤(I)中酸性废水的pH值为6-9。
[0024]在另一种实施方式下，述步骤(I)中酸性废水的压力为2_3bar，以获得较佳的喷溅布水效果。
[0025]在其他一种实施方式下，上述步骤(2)中蜂窝喷淋区的高度为l_3m。
[0026]在另外一种实施方式下，上述步骤(3)中含氧气体的通气量为1000-1500m3/吨酸性废水。
[0027]另外，本领域的技术人员还可以根据废水水质来确定蜂窝喷淋区的高度以及含氧气体的通气量，上述蜂窝喷淋区的高度以及含氧气体通气量的设置仅是在某一种实施方式下的选择。
[0028]在又一种实施方式下，上述步骤(5a)中曝气氧化的溶氧量为3_6mg/L。
[0029]在还有一种实施方式下，上述步骤(5b)中加压