申请日2016.11.30
公开(公告)日2017.03.22
IPC分类号C02F9/04; C02F101/10; C02F101/16; C02F103/34
摘要
本发明公开了一种石墨烯生产废水高效处理方法，属于工业生产废水处理技术领域，包括硝酸盐和总氮的去除、锌的回收处理、锰的回收处理及硫酸盐的去除，经处理后的石墨烯生产废水达标，可排入市政污水厂。本发明的特点在于：石墨烯生产废水不需要调节pH值，可直接通过锌和铝的协同作用，将水中的硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气，可直接排入空气中;通过纯碱反应，产生碳酸锌，通过固废处理单元可以回收利用;通过控制pH值范围，来分离回收锰和硫酸根，不会造成各离子的相互干扰;该方法去除较彻底，工艺流程简短，出水水质好，且所需设备投资少，占地省，固废可全部回收利用，有利于节能环保，具有较高的经济效益和社会效益。
权利要求书
1.一种石墨烯生产废水高效处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)硝酸盐和总氮的去除：废水进入调节池，通过空压机空气搅拌，均质水量水质，出水经提升泵送入除硝塔，并向塔中加入氨基磺酸，除硝塔中放置锌粉填料和沸石，并混合铝催化剂，调节pH为1-2，反应后的出水进入锌盐的回收池;
2)锌的回收处理：向锌盐的回收池中加入碳酸钠反应，pH调节到6.5-7.5，进入高效沉淀分离器，将反应的碳酸锌沉淀分离出来，经污泥泵提升至板框压滤机，浓缩脱水后，送入回转窑加热，然后再经热交换器，冷却后进入布袋分离器，收集氧化锌成品，回收用于氧化锌生产，高效沉淀分离器出水进入锰盐高效沉淀分离器;
3)锰的回收处理：在锰盐高效沉淀分离器中，在混凝区加入PAC、30%的氢氧化钠，将pH调至8-9，然后进入絮凝区，加入PAM，经絮凝后的出水流入沉淀区，将锰盐沉淀分离出来，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，回收用于锰生产，锰盐高效沉淀分离器的出水进入硫酸盐高效沉淀分离器;
4)硫酸盐的去除：向硫酸盐高效沉淀分离器中加入石灰乳，将pH值调节到10-11，并加入PAC和PAM，将硫酸盐絮凝沉出，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，石膏外运处理，上清液进入出水池，达标排入市政污水厂。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯生产废水高效处理方法，其特征在于：除硝塔中放置锌粉填料为200-300目，填充率5%-10%;沸石为15-20目，填充率1%-5%。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯生产废水高效处理方法，其特征在于：步骤1)中铝催化剂的量为锌粉填料量的1‰-1.8‰。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯生产废水高效处理方法，其特征在于：步骤2)中回转炉的温度为290-300℃。
说明书
一种石墨烯生产废水高效处理方法
技术领域
本发明属于工业生产废水处理技术领域，具体涉及一种石墨烯生产废水高效处理方法。
背景技术
石墨烯的生产过程中产生酸洗等废水，废水中含有酸、盐、COD，悬浮物和磷，其中主要含量是硝酸盐和硫酸盐及锰盐，其中COD为500-600mg/L，硫酸盐为2500-4100mg/L，硝酸盐为1000-1900mg/L，锰盐为405-520mg/L，pH值1-2，为强酸高盐水，所以不能用生化法处理。目前，常规工艺是酸碱中和，再沉淀处理。该工艺不能去除硝酸盐，所以总氮指标很高，不能满足市政污水厂接管标准。硝酸盐的去除方法有亚铁盐和铝粉将水中的硝酸盐还原成氨，但氨不能直接排入大气，所以，还需要投资氨气的吸收装置，需要调节PH值到10。当硝酸盐浓度高时，铝的表面会生成氧化膜阻止反应发生。还有反渗透工艺、电渗析、离子交换法，但都存在浓水处理问题。
所以石墨烯废水处理的主要困难在于：其一、硝酸盐很高，处理费用和投资成本较高;其二、硫酸盐很高，处理费用和投资成本较高;其三、因为盐含量高，酸性较强，所以不能用生化法处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种石墨烯生产废水处理彻底、出水水质好、流程短、设备投资少、固废可回收利用、有利于节能环保的石墨烯生产废水处理方法。
本发明一种石墨烯生产废水高效处理方法，包括以下步骤：
1)硝酸盐和总氮的去除：废水进入调节池，通过空压机空气搅拌，均质水量水质，出水经提升泵送入除硝塔，并向塔中加入氨基磺酸，除硝塔中放置锌粉填料和沸石，并混合铝催化剂，调节pH为1-2，反应后的出水进入锌盐的回收池;
2)锌的回收处理：向锌盐的回收池中加入碳酸钠反应，pH调节到6.5-7.5左右，进入高效沉淀分离器，将反应的碳酸锌沉淀分离出来，经污泥泵提升至板框压滤机，浓缩脱水后，送入回转窑加热，然后再经热交换器，冷却后进入布袋分离器，收集氧化锌成品，回收用于氧化锌生产，高效沉淀分离器出水进入锰盐高效沉淀分离器;
3)锰的回收处理：在锰盐高效沉淀分离器中，在混凝区加入PAC、30%的氢氧化钠，将pH调至8-9，然后进入絮凝区，加入PAM，经絮凝后的出水流入沉淀区，将锰盐沉淀分离出来，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，回收用于锰生产，锰盐高效沉淀分离器的出水进入硫酸盐高效沉淀分离器;
4)硫酸盐的去除：向硫酸盐高效沉淀分离器中加入石灰乳，将pH值调节到10.4-11，并加入PAC和PAM，将硫酸盐絮凝沉出，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，石膏外运处理，上清液进入出水池，达标排入市政污水厂。
除硝塔中放置锌粉填料为200-300目，填充率5%-10%;沸石为15-20目，填充率1%-5%。
步骤1)中铝催化剂的量为锌粉填料量的1‰-1.8‰。
步骤2)中回转炉的温度为290-300℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
石墨烯生产废水不需要调节pH值，可直接通过锌和铝的协同作用，将水中的硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气，可直接排入空气中;通过纯碱反应，产生碳酸锌，通过固废处理单元可以回收利用;通过控制pH值范围，来分离回收锰和硫酸根，不会造成各离子的相互干扰;该方法去除较彻底，工艺流程简短，出水水质好，且所需设备投资少，占地省，固废可全部回收利用，有利于节能环保，具有较高的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例1
本发明一种石墨烯生产废水高效处理方法，包括以下步骤：
1)硝酸盐和总氮的去除：废水进入调节池，通过空压机空气搅拌，均质水量水质，出水经提升泵送入除硝塔，并向塔中加入氨基磺酸2000mg/L，除硝塔中放置锌粉填料和沸石，放置锌粉填料为200目，填充率5%;沸石为15目，填充率1%，并混合铝催化剂，铝催化剂的量为锌粉填料量的1‰，调节pH为1.5，在pH值为1.5时和水中的硝酸盐和亚硝酸盐发生氧化还原反应，反应时间为1h，水中的硝酸盐被锌粉还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐经氨基磺酸还原为氮气可直接排入空气中，反应后的出水进入锌盐的回收池;
2)锌的回收处理：向锌盐的回收池中加入碳酸钠1060mg/L反应，pH调节到6.5，进入高效沉淀分离器，将反应的碳酸锌沉淀分离出来，经污泥泵提升至板框压滤机，浓缩脱水后，送入回转窑加热至290℃，然后再经热交换器，冷却后进入布袋分离器，收集氧化锌成品，回收用于氧化锌生产，高效沉淀分离器出水进入锰盐高效沉淀分离器;
3)锰的回收处理：在锰盐高效沉淀分离器中，在混凝区加入10mg/L的PAC、30%的氢氧化钠1mg/L，将pH调至8.3，然后进入絮凝区，加入0.5mg/L的PAM，经絮凝后的出水流入沉淀区，将锰盐沉淀分离出来，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，回收用于锰生产，锰盐高效沉淀分离器的出水进入硫酸盐高效沉淀分离器;
4)硫酸盐的去除：向硫酸盐高效沉淀分离器中加入石灰乳253mg/L，将pH值调节到10.5，并加入15mg/L的PAC和0.7mg/L的PAM，将硫酸盐絮凝沉出，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，石膏外运处理，上清液进入出水池，达标排入市政污水厂。
本实施例1不同处理阶段的水质分析数据如表1所示。
表1不同处理阶段的水质数据
实施例2
本发明一种石墨烯生产废水高效处理方法，包括以下步骤：
1)硝酸盐和总氮的去除：废水进入调节池，通过空压机空气搅拌，均质水量水质，出水经提升泵送入除硝塔，并向塔中加入氨基磺酸4000mg/L，除硝塔中放置锌粉填料和沸石，放置锌粉填料为300目，填充率10%;沸石为20目，填充率5%，并混合铝催化剂，铝催化剂的量为锌粉填料量的1.2‰，，调节pH为1.0，在pH值为1时和水中的硝酸盐和亚硝酸盐发生氧化还原反应，反应时间为1h，水中的硝酸盐被锌粉还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐经氨基磺酸还原为氮气可直接排入空气中，反应后的出水进入锌盐的回收池;
2)锌的回收处理：向锌盐的回收池中加入碳酸钠1410mg/L反应，pH调节到7.5，进入高效沉淀分离器，将反应的碳酸锌沉淀分离出来，经污泥泵提升至板框压滤机，浓缩脱水后，送入回转窑加热至300℃，然后再经热交换器，冷却后进入布袋分离器，收集氧化锌成品，回收用于氧化锌生产，高效沉淀分离器出水进入锰盐高效沉淀分离器;
3)锰的回收处理：在锰盐高效沉淀分离器中，在混凝区加入15mg/L的PAC、30%的氢氧化钠1.8mg/L，将pH调至9，然后进入絮凝区，加入0.5mg/L的PAM，经絮凝后的出水流入沉淀区，将锰盐沉淀分离出来，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，回收用于锰生产，锰盐高效沉淀分离器的出水进入硫酸盐高效沉淀分离器;
4)硫酸盐的去除：向硫酸盐高效沉淀分离器中加入石灰乳740mg/L，将pH值调节到11.0，并加入20mg/L的PAC和0.9mg/L的PAM，将硫酸盐絮凝沉出，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，石膏外运处理，上清液进入出水池，达标排入市政污水厂。
本实施例2不同处理阶段的水质分析数据如表2所示。
表2不同处理阶段的水质数据
实施例3
本发明一种石墨烯生产废水高效处理方法，包括以下步骤：
1)硝酸盐和总氮的去除：废水进入调节池，通过空压机空气搅拌，均质水量水质，出水经提升泵送入除硝塔，并向塔中加入氨基磺酸3000mg/L，除硝塔中放置锌粉填料和沸石，放置锌粉填料为250目，填充率7%;沸石为18目，填充率3%，并混合铝催化剂，铝催化剂的量为锌粉填料量的1.2‰，调节pH为1.0，在pH值为1.0时和水中的硝酸盐和亚硝酸盐发生氧化还原反应，反应时间为1h，水中的硝酸盐被锌粉还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐经氨基磺酸还原为氮气可直接排入空气中，反应后的出水进入锌盐的回收池;
2)锌的回收处理：向锌盐的回收池中加入碳酸钠1200mg/L反应，pH调节到7.0，进入高效沉淀分离器，将反应的碳酸锌沉淀分离出来，经污泥泵提升至板框压滤机，浓缩脱水后，送入回转窑加热至295℃，然后再经热交换器，冷却后进入布袋分离器，收集氧化锌成品，回收用于氧化锌生产，高效沉淀分离器出水进入锰盐高效沉淀分离器;
3)锰的回收处理：在锰盐高效沉淀分离器中，在混凝区加入20mg/L的PAC、30%的氢氧化钠1.5mg/L，将pH调至8.9，然后进入絮凝区，加入1.0mg/L的PAM，经絮凝后的出水流入沉淀区，将锰盐沉淀分离出来，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，回收用于锰生产，锰盐高效沉淀分离器的出水进入硫酸盐高效沉淀分离器;
4)硫酸盐的去除：向硫酸盐高效沉淀分离器中加入石灰乳610mg/L，将pH值调节到10.9，并加入16mg/L的PAC和1.0mg/L的PAM，将硫酸盐絮凝沉出，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，石膏外运处理，上清液进入出水池，达标排入市政污水厂。
本实施例3不同处理阶段的水质分析数据如表3所示。
表3不同处理阶段的水质数据
实施例4
本发明一种石墨烯生产废水高效处理方法，包括以下步骤：
1)硝酸盐和总氮的去除：废水进入调节池，通过空压机空气搅拌，均质水量水质，出水经提升泵送入除硝塔，并向塔中加入氨基磺酸3200mg/L，除硝塔中放置锌粉填料和沸石，放置锌粉填料为300目，填充率8%;沸石为20目，填充率2%，并混合铝催化剂，铝催化剂的量为锌粉填料量的1.1‰，调节pH为1.8，在pH值为1.8时和水中的硝酸盐和亚硝酸盐发生氧化还原反应，反应时间为1h，水中的硝酸盐被锌粉还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐经氨基磺酸还原为氮气可直接排入空气中，反应后的出水进入锌盐的回收池;
2)锌的回收处理：向锌盐的回收池中加入碳酸钠1100mg/L反应，pH调节到7.2，进入高效沉淀分离器，将反应的碳酸锌沉淀分离出来，经污泥泵提升至板框压滤机，浓缩脱水后，送入回转窑加热至300℃，然后再经热交换器，冷却后进入布袋分离器，收集氧化锌成品，回收用于氧化锌生产，高效沉淀分离器出水进入锰盐高效沉淀分离器;
3)锰的回收处理：在锰盐高效沉淀分离器中，在混凝区加入15mg/L的PAC、30%的氢氧化钠1mg/L，将pH调至8，然后进入絮凝区，加入1.0mg/L的PAM，经絮凝后的出水流入沉淀区，将锰盐沉淀分离出来，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，回收用于锰生产，锰盐高效沉淀分离器的出水进入硫酸盐高效沉淀分离器;
4)硫酸盐的去除：向硫酸盐高效沉淀分离器中加入石灰乳220mg/L，将pH值调节到10.4，并加入15mg/L的PAC和1.0mg/L的PAM，将硫酸盐絮凝沉出，经污泥泵送入板框压滤机，浓缩脱水后，石膏外运处理，上清液进入出水池，达标排入市政污水厂。