专利名称：一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化和资源化处置的方法
技术领域：
本发明涉及不锈钢生产、电镀行业及相关的表面处理工业废水中和处理后沉淀污 泥的无害化和资源化处置方法，特别涉及不锈钢酸洗行业毒害废水中和污泥的无害化处置 及有价金属的资源回收的方法。
背景技术：
不锈钢在表面酸洗处理过程中产生大量含镍、铬、锰等重金属离子的酸性废水。目 前，大部分不锈钢酸洗企业仍然采用传统中和沉淀法去除其中的重金属，从而产生大量含 多种重金属的毒害性污泥。这种污泥中的重金属多以氢氧化物、氧化物、碳酸盐等状态存 在，很不稳定，容易浸出扩散到土壤、水体等环境中，对人体健康和生态环境造成严重危害， 已被列入国家危险废物名录(冊17)。不锈钢酸洗废水中和污泥因含混合重金属，难以处理，通常须进行安全填埋，但费 用极高，企业难以承受，因而大部分污泥尚未得到妥善处置。江苏泰州等地拥有众多的小型 不锈钢酸洗加工企业，其产生的数万立方米酸洗污泥只作简单堆放，对当地生态环境和人 民健康危害巨大，开发出经济、简单、高效、安全的不锈钢酸洗废水中和污泥处理方法极为 迫切。不锈钢酸洗废水中和污泥中含有锰、镍、铬等多种金属成分，其本身是一种廉价的 可再生资源。近年来，随着经济的发展，我国镍、铬等金属资源消耗巨大，供需矛盾日益尖 锐，而镍、铬等金属资源储量有限，因而对废弃的镍、铬金属资源进行回收显得尤为重要。回 收不锈钢酸洗废水中和污泥中镍、铬等金属资源一方面从根本上解决了污泥中重金属污染 问题，另一方面镍铬等金属资源得到了再生利用，在获得经济效益的同时节约了资源。因而 污泥中有价金属回收技术越来越成为研究热点。近年来，不少研究者研究了电镀污泥中重金属的无害化和资源化处理技术，但是， 不锈钢酸洗废水中和污泥无害化和资源化处置技术的研究却鲜见报道。只有年东南大学宋 敏等人的一个专利(公开号CN 101618892A)涉足此领域。该专利采用萃取法回收浸出液 中的镍，沉淀法回收铬。但该法除铁时生成的氢氧化铁胶体对镍、铬等金属具有强烈的吸附 效应，容易形成共沉淀，引起镍、铬的严重损失及二次污染。而且该法还存在相分离困难、萃 取剂夹带流失、二次污染严重等问题。
发明内容
1、本发明要解决的技术问题本发明的目的是提出一种不锈钢酸洗废水中和污泥 无害化及资源化处置的方法，根据不锈钢酸洗废水中和处理污泥的特点，结合污染物排放 标准的要求，使污泥得到无害化处理的同时，有价金属得到资源化回收，较好地回收锰、镍、 铬有价金属，实现了经济效益、环境效益和社会效益的统一。2、技术方案
本发明是通过下述技术方案得以实现的
3一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化及资源化处置的方法，其步骤为
1)浸出将不锈钢酸洗废水中和污泥与水混合搅拌，加入浸出剂，保持PH为1.0-1.5， 保证金属元素的充分浸出；
2)除铁保持总铁浓度小于1000mg/L的条件，投加针铁矿晶种，将溶液加热到 60-85°C，搅拌，不断滴加碱液，保持pH在2. 5-5.0范围内，不断将浸出液中的铁以针铁矿的 形式沉淀分离；
3)除锰往步骤2)处理得到的浸出液中投加氧化剂，将Cr3+和Mn2+分别完全氧化成 Cr ( VI)和MnO2,过滤；滤渣经干燥即为MnO2产品；
4)除铬在离子交换柱中填装离子交换树脂，将步骤3)中得到的滤液通过离子交换 柱，富集回收溶液中的六价铬，吸附饱和后的树脂用再生剂再生，再生液即为高浓度铬酸钠 溶液，经蒸发结晶获得铬酸钠固体产品；
5)除镍在树脂吸附柱中填装螯合树脂，将步骤4)中离子交换出水调节pH至2-5后， 通过螯合树脂吸附柱，富集回收溶液中的Ni2+。树脂饱和后用脱附剂再生，脱附液为高浓度 硫酸镍溶液，经蒸发结晶获得硫酸镍固体产品；出水达标排放或回用到工艺过程中的耗水 环节。步骤1)中不锈钢酸洗废水中和污泥为不锈钢酸洗废水中和处理后的固体废弃物。步骤1)所述的加入的浸出剂为重量百分比为30-70%的硫酸，浸取时间为1-3小 时。步骤2)所投加的针铁矿晶种的量为每IOOmL l_5g，所加碱液为重量百分比为 5-15% 的 Na2CO3。步骤3)所加氧化剂为重量百分比为3-6%的高锰酸钾溶液，按理论需要量的100% 投加。步骤4)所用的树脂为阴离子交换树脂，尤其是大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树 脂；再生剂为重量百分比为4-12%的NaOH溶液，再生温度为40-80°C。步骤5)中所用的树脂为对镍有较强吸附性能的螯合树脂，Rohm Haas公司的 Amberlite IRC 748、Chelexl00及Dow公司的Dowex M-4195)；脱附剂为 1-4 mol/L硫酸， 再生温度为10-40°C。3、有益效果
本发明一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化及资源化处置的方法，采用针铁矿法除 铁，很好地解决了镍、铬共沉淀损失问题；后续采用不同功能离子交换与吸附树脂分步回收 镍、铬，回收率高，出水水质好。本发明同时回收了污泥中的锰。具有以下优点
(1)工艺流程短，操作简单，管理方便。本工艺只涉及搅拌、化学沉淀、氧化、离子交换等 简单而成熟的操作工段，均有商业化标准设备，不仅适用于大型不锈钢酸洗企业，还特别适 用于中小不锈钢酸洗企业污泥处理。(2)有价金属回收效率高。采用针铁矿法除铁，形成的针铁矿颗粒大，沉淀速度快， 而且镍锰基本没有损失，铬损失较小，污泥中锰、镍总收率在95%以上，铬的收率在80%以 上。(3)经济效益、环境效益和社会效益显著。不锈钢酸洗废水中和污泥作为一种危险 废物，安全填埋费用非常高，企业难以承受。本发明有效地解决了不锈钢酸洗废水中和污泥的处置问题，在污泥无害化的同时回收其中的锰、镍和铬，回收价值非常可观，在抵消处理 费用后甚至有不小的节余，经济效益和环境效益显著。此外，循环利用重金属，对有效的缓 解我国重金属资源短缺，推动相关产业发展，都有着积极作用和重要意义，具有较好的社会 效益。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述，这些实施例仅用于说明本发明而 不限制本发明的适用范围。实施例1
不锈钢酸洗废水中和污泥取自盐城市某不锈钢酸洗废水污水处理厂，经消解测得其中 金属含量如下表
权利要求
一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化和资源化处置的方法，其步骤为1)浸出将不锈钢酸洗废水中和污泥与水混合搅拌，加入浸出剂，保持pH值为1.0 1.5，使得金属元素充分浸出；2)除铁保持总铁浓度小于1000mg/L的条件，投加针铁矿晶种，将溶液加热到60 85℃，搅拌，不断滴加碱液，保持pH值在2.5 5.0范围内，将浸出液中的铁以针铁矿的形式沉淀分离；3)除锰往步骤2)处理得到的浸出液中投加氧化剂，将Cr3+和Mn2+分别完全氧化成Cr(Ⅵ)和MnO2，过滤；滤渣经干燥即为MnO2；4)除铬在离子交换柱中填装离子交换树脂，将步骤3)中得到的滤液通过离子交换柱，富集回收溶液中的六价铬，吸附饱和后的树脂用再生剂再生，再生液即为高浓度铬酸钠溶液，经蒸发结晶获得铬酸钠固体；5)除镍在树脂吸附柱中填装螯合树脂，将步骤4)中离子交换出水调节pH值至2 5后，通过螯合树脂吸附柱，富集回收溶液中的Ni2+，树脂饱和后用脱附剂再生，脱附液为高浓度硫酸镍溶液，经蒸发结晶获得硫酸镍固体产品；出水达标排放或回用到工艺过程中的耗水环节。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化和资源化处置的方法， 其特征在于步骤1)所述的加入的浸出剂为重量百分比为30-70%的硫酸，浸取时间为1-3 小时。
3.根据权利要求2所述的一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化和资源化处置的方法， 其特征在于步骤2)所投加的针铁矿晶种的量为每IOOmL l_5g，所加碱液为重量百分比为 5-15% 的 Na2CO3。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化和资源化 处置的方法，其特征在于步骤3)所加氧化剂为重量百分比为3-6%的高锰酸钾溶液，按理论 需要量的100%投加。
5.根据权利要求1 3中任一项所述的一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化和资源化 处置的方法，其特征在于步骤4)所用的树脂为大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂；再生 剂为重量百分比为4-12%的NaOH溶液，再生温度为40_80°C。
6.根据权利要求1 3中任一项所述的一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化和资源化 处置的方法，其特征在于步骤5)中所用的螯合树脂为对镍有较强吸附性能的螯合树脂亚氨 基二乙酸型或双吡啶甲基胺型螯合树脂；脱附剂为1-4 mol/L硫酸，再生温度为10-40°C。
7.根据权利要求6中所述的一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化和资源化处置的 方法，其特征在于步骤5)中所用的螯合树脂为Amberlite IRC 748、ChelexlOO或Dowex M-4195螯合树脂。
全文摘要
本发明公布了一种不锈钢酸洗废水中和污泥无害化和资源化处置的方法，属于有害、有价重金属资源回收利用领域。不锈钢酸洗废水中和污泥经硫酸浸出，有毒有害的锰、镍、铬等金属进入浸出液中，污泥得到无害化处置。浸出液采用针铁矿法、高锰酸钾氧化法、阴离子树脂交换法、螯合树脂吸附法等技术分别实现其中铁、锰、铬、镍等金属资源的分离、富集、回收，处理后出水达标排放或回用到工艺过程中的耗水环节。本发明方法工艺流程短、操作简单、管理方便，锰、镍、铬等有价金属资源回收率高，在污泥得到无害化处置的同时，实现了多种有价金属的资源化回收，实现了经济效益、环境效益和社会效益的统一。
文档编号C02F9/04GK101982433SQ201010535160
公开日2011年3月2日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者侯鹏, 刘福强, 戴建军, 李兰娟, 李爱民, 杨才杰, 王津南 申请人:南京大学