一种工业酸性废水快速处理方法和处理系统与流程

本发明涉及一种工业废水处理领域，具体涉及一种工业废水处理方法和处理系统。

技术背景

在工业生产当中有大量的废水产生，多种工业污水中都含大量有害金属离子的酸性废液。这些废液含有多种高浓度污染成分的废水可以对水体和土壤等环境造成严重的污染，若不加以处理或者处理不彻底，将会对周边环境造成严重的污染，故需要经过处理至达到污水排放标准后才能进行排放。

目前针对这些污水的处理主要含有酸性物质和重金属离子污染物，其中酸性物质普遍采用碱中和处理即可达标；对于污水中的重金属离子污染物主要的处理方法有化学沉淀法、离子交换法和吸附法等。其中化学沉淀法主要是指加入沉淀剂与金属离子反应生成沉淀，以达到降低污水中金属离子浓度的目的；离子交换法是采用离子交换树脂等具有离子交换性能的物质对其进行处理，交换其中的金属离子，达到降低其浓度的目的；吸附法一般采用活性炭等具有吸附性能的材料吸附其中的金属离子，以达到降低金属离子浓度的目的。

CN 102964006 A中公开了一种去除污水中镉的方法，主要是把含镉废水引入絮凝沉淀池，加入聚合氯化铝和聚丙烯胺按絮凝剂对悬浮颗粒物进行絮凝沉降处理；去除悬浮颗粒物后的含镉废水流经装有改性凹凸棒土的吸附塔；每次对处理后的吸附填料先用碱液反冲洗，再用废酸冲洗；对含镉冲洗液进行浓缩，再加入过量的硫化钠进行沉淀处理。其具有工艺流程简单，运行费用较低，除镉效果高等特点。然而，该工艺为了保证彻底去除金属镉而加入了过量的硫化钠进行处理，残留在溶液当中的硫化钠易造成水体的污染，使得COD升高而不满足排放的标准。CN 103641227 A中公开了一种去除工业污水中重金属的方法，其先将工业污水的pH值调节为7-8；然后加入硫化钠，调节pH值为9-10，使硫离子与大部分重金属离子反应生成硫化物的沉淀，且可有效防止有毒气体硫化氢的产生；然后在搅拌下加入硫酸亚铁，与硫离子生成硫化亚铁的沉淀，以去除多余的硫离子造成的污染；在利用硫酸亚铁的弱酸性把工业污水的pH值调回中性，同时还避免了用酸调节pH值会产生硫化氢有毒气体的污染；压滤后进行排放。该去除工业污水中重金属的方法工艺流程简单、通用性强，能满足各类工业污水去除重金属的需要。上述专利技术可以有效去除酸性污水中金属离子污染物，然而其处理步骤复杂，对设备的要求较高，处理成本较高。CN101302073A中公开了一种电镀污水的深度处理工艺，针对污染物成分复杂的电镀废水，其处理步骤主要包括污水预处理和深度处理两步，其中预处理步骤中包括多次调节pH值，再结合高压脉冲电凝处理、曝气和沉淀处理等多个步骤；深度处理包括臭氧氧化处理、A/A/O生化系统进行去除COD、BOD、硝化和吸收磷反应，在经过二次沉淀、回流及絮凝处理后再进行分离处理，最后完成污水的处理。该方案污水处理过程复杂，流程长，费用高，难以实现大规模的应用。

针对于酸性污水的处理，普遍采用碱中和法进行处理。然而对于溶液中的大部分金属离子污染物，碱可以与其进行反应生成沉淀而达到去除绝大部分的目的。然而，在采用碱中和酸、反应沉淀金属离子的过程中，都存在着沉淀反应的极限，对于低浓度的金属离子存在着难以完全沉淀去除的问题。这些相对低浓度的金属离子含量无法达到排放标准的要求，且仅用碱已经难以去除。对于污水中超过排放标准的低浓度金属离子，目前主要采用多次碱沉淀法和其他合适的高效沉淀剂进行联合处理，使得污水中金属离子污染物浓度符合排放标准的要求进行排放。然而，在添加硫化钠作为高效沉淀剂进行处理的过程中，添加量不足会直接导致金属离子去除不完全；添加量过量易引起水体二次污染的问题，而在实际操作过程中，一方面由于溶液混合不均匀，造成检测样品没有代表性；另一方面硫化钠的添加量难以实时把握。故高效沉淀剂硫化钠的添加量影响着污水中重金属处理的效果和污水的质量。

技术实现要素：

基于上述所提到的问题，本发明的目的在于提供一种工业酸性废水处理方法，主要用于快速处理工业酸性废水中的多种金属离子污染物，使之浓度降低至污水排放标准值以下再排放，且有效控制污水处理药剂的添加，使之在低能耗条件下充分混合反应，在保证污水处理效果的同时避免因药剂添加过量而带来的COD偏高的问题；且实现了在一套设备上进行多次处理达到去除多种污染物并进行污染物固液分离的目的。

该发明工艺流程简单，运行成本低，处理效果显著，经一次处理后水中残留的铜、铁和锰离子浓度皆低于国标规定的10mg/L，且硫化物浓度低于1mg/L；无沉淀产生，不会引起二次污染，且出水和废水中的金属氧化物均可回收利用。

为了实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：一种工业酸性废水快速处理方法，包括以下步骤：

S1 采用碱液对污水进行初步中和处理，使得其pH符合污水排放标准要求；

S2 将工业酸性废水排至污水处理池中，对其中的污水进行抽样检测，确定其中的Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺金属离子污染物浓度，并根据检测结果判定是否符合排放标准，若符合则直接排放；若不符合，则根据检测数据得出处理这些金属离子污染物所需要添加的硫化钠药剂量；

S3 将硫化钠添加至加药槽中，并通过加药设备均匀地添加至污水处理池中，并通过高效搅拌装置使之完成快速混合反应，避免了由于混合不均匀造成检测结果不准确致使金属离子去除不完全或硫化物添加过量造成二次污染的问题；

S4 采用电位仪实时监控污水处理池中药剂浓度，当溶液中金属离子溶度都低于10mg/L或溶液中硫化物的溶度达到国标规定的浓度阈值1mg/L时停止添加硫化钠；

S5 添加活性炭进行除色；

S6 将上述混合溶液采用过滤设备进行固液分离处理，滤渣进行回收处理，滤液进行抽样检测，若符合则直接排放；若不符合，则再次进入污水处理池进行二次处理，直至符合排放标准之后再排放。

本发明还提供一种应用上述工业酸性废水快速处理方法的系统，包括中和槽、污水处理池、取样槽、加药装置和过滤装置。

作为优选，所述的中和槽为污水的中和预处理装置，其中含有若干个进料管和出料管、pH探测装置、搅拌装置和过滤装置，其中pH探测装置用于探测中和槽内溶液的pH值；进料管和出料管上分别安装有泵，为进出料提供动力。在进行中和反应的过程中，酸性的废液进入到中和槽内，碱液通过管道进入与酸液发生中和反应，开启搅拌设备，使得碱液分散更均匀，反应更快，待混合液的pH降至预定范围内后停止添加碱，开启出料管，将溶液排出至下一步处理。

作为优选，所述的取样槽分别与污水处理池和过滤装置相连接，其内含有取样装置。当污水进入至污水处理池之后，也会进入至取样槽内，其中的取样品装置与外界相连接，以便于随时取样检测其中污染成分的浓度，以便为下一步的处理提供数据支撑。当中和槽内的溶液进入之后，对其取样进行检测，根据检测到的各种金属离子的浓度确定处理这些污水所需Na₂S的添加量，对硫化钠的添加起到指导作用；对于压滤机排放的溶液，同样在取样槽内取样进行检测，当检测发现其污染物含量达到排放标准时，指导其进行排放；当未达到排放标准时，滤液重新进入污水处理池，并根据其污染物的含量添加适量的Na₂S再次进行除杂处理。

作为优选，所述的污水处理池为污水的集中处理所在地，其与取样槽、加药槽及过滤装置相连接，其进料管和出料管上分别安装有泵，表面设置有物料添加口，用于添加除色剂。且污水处理池内部设置有加药装置、搅拌装置及电位仪，其中加药装置用于向其中均匀地加入处理药剂硫化钠，搅拌装置用于均匀搅拌，使得溶液内部的反应物质快速反应。

其中加药装置的一端与药剂配料槽相连接，另一端与多个喷淋装置相连接，经过抽样检测得到污染物含量数据之后，加入质量与之相匹配的硫化钠药剂至加药槽内，经过喷淋装置均匀地喷洒在污水处理池内部。喷淋装置中含有多个均匀分布在污水处理池上方的喷淋头，所述的喷淋装置为多个均匀分布在污水处理池上方的喷淋头，这些喷淋头与中心加药孔相连接，在反应过程中可以将药剂均匀地加入至污水处理池中。

搅拌装置包括安装在污水处理池内部两处的潜水搅拌机，这种潜水搅拌机具有更高的搅拌效率，且能耗低。这种结构设计的搅拌装置从内部搅拌使溶液内部的混合更均匀，反应更快更充分。其中两台潜水搅拌机位分别安装于污水处理池相对应的角落位置，且其安装方向相对应，使得在工作的过程中由两台潜水搅拌机所产生的搅拌气流相撞击，使得溶液内部的搅拌更充分，提高搅拌效率，且能耗低。这种结构设计的搅拌装置从内部搅拌使水体内部的混合更均匀，反应更快更充分。

所述电位仪探测头安装在污水处理池内部，用于检测溶液中的硫化物的浓度，当检测到溶液中的硫化物浓度达到1mg/L时，停止加入硫化钠，以确保完全除去溶液中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺金属离子污染物的同时控制溶液中硫化物的含量，以避免由于硫化物的含量过高而导致COD含量升高而造成二次污染的问题，使得污水中硫化物的浓度控制在1mg/L的二级污水排放标准值以下。

作为优选，所述的工业酸性废水的pH值范围为1-4；

作为优选，所述的工业酸性废水处理后的pH范围为6-9；

作为优选，所述的碱液可以选用氢氧化钠、氢氧化钙、氨水和氧化钙等溶液；

作为优选，所述的碱液质量浓度范围为5-40％wt；

作为优选，所述的中和槽出料口污水pH范围为6-9；

作为优选，所述的中和槽内搅拌速率范围为10-500r/min；

作为优选，所述的除色剂可以选用活性炭和木质素；

作为优选，所述的除色剂添加质量浓度范围0.01-0.1％wt；

作为优选，所述的NaS溶液浓度范围为1-10％wt；

作为优选，所述的排出溶液当中NaS的残余浓度0.1-1ppm；

与现有技术相比，具有如下优点：

1、依次采用碱和硫化钠进行两次去除金属离子处理，有效去除了污水中的残余金属离子，处理效果显著；

2、采用能够实时监测污水中硫化物浓度的装置，合理控制硫化钠添加量，在保证金属离子去除率最高的情况下，有效防止因硫化钠添加过量而导致COD升高而导致的二次污染；

3、独立的取样槽能够对污水处理池和过滤液进行取样检测，便于控制污水处理进程；

4、特殊的加药喷淋装置，使药剂分散更均匀；

5、特殊的搅拌装置，使得水体内部形成对流，提高搅拌效率，进而提高了污水处理效率。

附图说明

图1是该工业废水快速处理操作流程简图；

图2是该工业废水快速处理系统设备简图；

图3是该工业废水快速处理工艺污水处理加药系统喷淋口分布示意图；

图4是该工业废水快速处理工艺污水处理池内部搅拌机分布图；

图中：1、污水处理池；2、压滤机；21、出液管；22、进液管；3、取样槽；31、进料阀门；32、出料阀门；33、取样槽出料阀；4、加药槽；41、加药槽出料阀；42、泵；5、中心加药孔；51、水雾喷淋头；6、潜水搅拌机；7、中和槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，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

如图2所示，在4000L中和槽7上分别设置有多跟进料管和出料管，并在管道上设置有泵，用于为运输溶液提供动力；设置一个300m³的污水处理池1，选用压滤机2作为过滤装置，选用2个3000L的槽子的分别作为取样槽3和加药槽4。

将取样槽3和加药槽4安装在污水处理池1上部，并用管道与污水处理池相连接，且分别在管道上安装了相应的阀门用于控制其管内溶液的流量，其中，取样槽3和中和槽7相连接，用于收集其中的样品进行检测，另一端与污水处理池1相连接；加药槽4的一端和进药管道相连接，另一端与喷雾加料装置的中心加药孔5相连接。在污水处理池1的底部对角位置安装2台方向对应安装的潜水搅拌泵；在污水处理池上部安装若干个均匀分布的水雾喷淋头51，且这些水雾喷淋头51相互串联且和中心加药孔5相连；污水处理池1的顶部密封，且在其中心位置设置一个孔作为物料添加和检测口34。将压滤机2的两端通过管道分别跟污水处理池1和中和槽7相连接。

将4m³污水排放至中和槽内，通过检测发现其pH值为2，其中Cu²⁺浓度为20000mg/L，Fe³⁺浓度为500mg/L和Mn²⁺浓度为500mg/L。开启其中的搅拌装置，向其中加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液直至溶液的pH达到6.5。将中和处理之后的溶液排放至污水处理池中，开启搅拌装置，从取样槽内取出样品溶液进行检测，发现其中Cu²⁺浓度为50mg/L，Fe³⁺浓度为20mg/L和Mn²⁺浓度为5mg/L，逐渐往加药槽中加入质量浓度为8％的硫化钠溶液，通过加药装置均匀地添加至污水处理池表面，并实时检测其中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的浓度，当其浓度分别低于国标规定的10mg/L时且电位仪电测到硫化物浓度低于1mg/L时，停止添加硫化钠，向污水处理池1内加入4Kg活性炭，充分混合后，将溶液排放至压滤机中进行固液分离。滤渣作为固废进行回收处理，滤液再次排放至中和槽内，检测发现其pH值为6.8，满足污水排放的标准，故将其进行直接排放。

实施例2

采用与上述实施例1相同的装置，完成污水处理装置的安装后，将4m³污水排放至中和槽内，通过检测发现其pH值为3.9，其中Cu²⁺浓度为1300mg/L，Fe³⁺浓度为113mg/L和Mn²⁺浓度为86mg/L。开启其中的搅拌装置，向其中加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液直至溶液的pH达到7.0。将中和处理之后的溶液排放至污水处理池中，开启搅拌装置，从取样槽内取出样品溶液进行检测，发现其中Cu²⁺浓度为8mg/L，Fe³⁺浓度为5mg/L和Mn²⁺浓度为1mg/L，且电位仪电测到硫化物浓度为0.6mg/L，满足污水排放相关标准，向污水处理池1内加入3Kg活性炭，充分混合后，将溶液排放至压滤机中进行固液分离，再直接将溶液排放至压滤机中进行固液分离。滤渣作为固废进行回收处理，滤液再次检测发现其pH值仍为7.1，满足污水排放的标准，故直接将其进行排放。

实施例3

采用与上述实施例1相同的装置，完成污水处理装置的安装后，将4m³污水排放至中和槽内，通过检测发现其pH值为2.3，其中Cu²⁺浓度为21000mg/L，Fe³⁺浓度为513mg/L和Mn²⁺浓度为486mg/L。开启其中的搅拌装置，向其中加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液直至溶液的pH达到8.9。将中和处理之后的溶液排放至污水处理池中，开启搅拌装置，从取样槽内取出样品溶液进行检测，发现其中Cu²⁺浓度为52mg/L，Fe³⁺浓度为31mg/L和Mn²⁺浓度为4mg/L，逐渐往加药槽中加入质量浓度为5％的硫化钠溶液，通过加药装置均匀地添加至污水处理池表面，并实时检测其中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的浓度，当其浓度分别低于国标规定的10mg/L时且电位仪电测到硫化物浓度低于1mg/L时，停止添加硫化钠，向污水处理池1内加入1Kg活性炭，充分混合后，将溶液排放至压滤机中进行固液分离，再将溶液排放至压滤机中进行固液分离。滤渣作为固废进行回收处理，滤液再次排放至中和槽内，检测发现其pH值为9.0，满足污水排放的标准，故将其进行直接排放。

实施例4

采用与上述实施例1相同的装置，完成污水处理装置的安装后，将4m³污水排放至中和槽内，通过检测发现其pH值为3.1，其中Cu²⁺浓度为25200mg/L，Fe³⁺浓度为624mg/L和Mn²⁺浓度为536mg/L。开启其中的搅拌装置，向其中加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液直至溶液的pH达到6.1。将中和处理之后的溶液排放至污水处理池中，开启搅拌装置，从取样槽内取出样品溶液进行检测，发现其中Cu²⁺浓度为83mg/L，Fe³⁺浓度为42mg/L和Mn²⁺浓度为25mg/L，逐渐往加药槽中加入质量浓度为2％的硫化钠溶液，通过加药装置均匀地添加至污水处理池表面，并实时检测其中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的浓度，当其浓度分别低于国标规定的10mg/L时且电位仪电测到硫化物浓度低于1mg/L时，停止添加硫化钠，并将溶液排放至压滤机中进行固液分离。滤渣作为固废进行回收处理，滤液通过取样检测发现其中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的浓度分别为21mg/L、17mg/L和9mg/L，不满足污水排放的相关标准，将滤液重新排至中和槽内进行再次中和处理和硫化钠除杂处理后检测发现Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的浓度分别为6mg/L、4mg/L和1mg/L，满足排放标准，向污水处理池1内加入0.4Kg活性炭，充分混合后，将溶液排放至压滤机中进行固液分离，进行排放。

对比例1

采用与上述实施例1相同的装置，去除硫化钠检测的电位仪装置，完成污水处理装置的安装后，将4m³污水排放至中和槽内，通过检测发现其pH值为3.1，其中Cu²⁺浓度为25200mg/L，Fe³⁺浓度为624mg/L和Mn²⁺浓度为536mg/L。开启其中的搅拌装置，向其中加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液直至溶液的pH达到6.1。将中和处理之后的溶液排放至污水处理池中，开启搅拌装置，从取样槽内取出样品溶液进行检测，发现其中Cu²⁺浓度为83mg/L，Fe³⁺浓度为42mg/L和Mn²⁺浓度为25mg/L，逐渐往加药槽中加入质量浓度为2％的硫化钠溶液，通过加药装置均匀地添加至污水处理池表面，并实时检测其中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的浓度，当其浓度分别低于国标规定的10mg/L时，停止添加硫化钠，并将溶液排放至压滤机中进行固液分离。滤渣作为固废进行回收处理，滤液通过取样检测发现Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的浓度分别为7mg/L、3mg/L和2mg/L，满足排放标准，采用电位仪检测硫化物的浓度为3.2mg/L，超过了相关标准，无法直接进行排放。

需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例内容仅仅是对本发明所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所做的等效变化或者简单变化，均在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。