申请日2016.07.06
公开(公告)日2016.12.07
IPC分类号C02F9/06; C22B7/00; C22B47/00; C02F103/16; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将渣库中收集到的电解锰渣渗滤液进行抽滤，得到澄清滤液;2)将澄清滤液所在容器中加入饱和澄清石灰水，调节溶液的pH值至7.0～8.0后，得到混合物A;3)向混合物A中加入硅酸钠粉末，搅拌1～2小时后，得到混合物B;所述硅酸钠与步骤1)中的澄清滤液的重量体积比(g︰mL)的范围为1︰150～1︰200;4)向混合物B中加入氯化钠晶体，搅拌后得到混合物C;所述混合物C中的氯化钠浓度范围为200～250mg/L;5)将混合物C所在容器上加入阴阳极板，加载电场并搅拌，3～4小时后得到被无害化处理了的电解锰渣渗滤液;所述电场的电压为10～20V。
权利要求书
1.一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，所述电解锰渣渗滤液为经过雨水冲洗后及锰渣自身渗透所形成的积液，其特征在于，包括以下步骤：
1)将渣库中收集到的电解锰渣渗滤液进行抽滤，得到澄清滤液;
2)将步骤1)中得到的澄清滤液置于容器中，向容器中加入饱和澄清石灰水，调节溶液的pH值至7.0～8.0后，得到混合物A;
3)向混合物A所在容器中加入硅酸钠粉末，搅拌，当锰离子含量小于2mg/L时停止搅拌并得到混合物B;
所述硅酸钠与步骤1)中的澄清滤液的重量体积比(g︰mL)的范围为1︰150～1︰200;
4)向混合物B所在容器中加入氯化钠晶体，搅拌后得到混合物C;
所述混合物C中的氯化钠浓度范围为200～250mg/L;
5)将混合物C所在容器上加入阴阳极板，加载电场并搅拌，当氨氮的含量小于15mg/L时，停止电场和搅拌，得到被无害化处理了的电解锰渣渗滤液;
所述电场的电压为10～20V，所述阳极板为Ti|RuO2，阴极板为不锈钢。
2.根据权利要求1中所述的一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，其特征在于：所述步骤1)中的抽滤过程采用的仪器为循环水式多用真空泵。
3.根据权利要求1中所述的一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，其特征在于：所述步骤3)中的搅拌速率范围为80～100r/min。
4.根据权利要求1中所述的一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，其特征在于：所述步骤5)中的搅拌速率范围为80～100r/min。
5.根据权利要求1中所述的一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，其特征在于：所述步骤3)中采用GB/711906-1989水质锰的测定-高锰酸钾分光光度法，测定锰离子的含量。
6.根据权利要求1中所述的一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，其特征在于：所述步骤5)中采用HJ 535-2009水质-氨氮的测定-纳氏试剂分光光度法，测定氨氮的含量。
说明书
一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法。
背景技术
电解锰渣是用电解法生产金属锰过程中经过压滤产生的一种工业废渣，目前电解锰渣都是采用露天堆存的形式排放。
电解锰渣成分复杂、颗粒细小、含水率高、呈浆体状。电解锰渣在堆存过程中，产生的主要毒性污染物是Mn2+和NH4+-N。
可溶性的锰与氨氮会在雨水的冲刷与自身的渗透下形成渗滤液。电解锰渣渗滤液中Mn的含量为1776.8mg/L，是标准的355倍，NH4+-N含量为1225.8mg/L，是标准的49倍。
随着时间的推移，含有高浓度污染物的渗滤液会转移到周边的土壤、地下水以及河流中，从而破坏周边的生态环境和人类健康。
目前众多学者大都在研究电解锰渣的处理，还没有文献或发明是针对锰渣渗滤液的无害化处理。而对于堆积如山的锰渣的研究大多是基于实验室内小型实验，还没有真正普及于工业上。
因此，在学者寻找到锰渣的工业化处理方法之前，控制锰渣渗滤液对周围环境与人类健康的影响显得尤为重要。
目前，针对锰渣中锰离子的处理方法主要包括浸出后再利用和化学法固化。
对于氨氮的去除相对于之前研究的吹脱气提法、折点氯化法、化学沉淀法、生物法等，电化学氧化法以占地面积小、操作简单、可控性强、无二次污染和不受温度影响等优势已应用到各类污水处理领域。但还没有学者将固化锰离子和电化学氧化氨氮废水相结合的方法应用于锰渣渗滤液的无害化处理。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的问题，电解锰渣渗滤液不能达到良好的无害化处理、工艺复杂等问题，提供一种环境友好型的无害化处理电解锰渣渗滤液的方法。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，所述电解锰渣渗滤液为经过雨水冲洗后及锰渣自身渗透所形成的积液，其特征在于，包括以下步骤：
1)将渣库中收集到的电解锰渣渗滤液进行抽滤，得到澄清滤液;
2)将步骤1)中得到的澄清滤液置于容器中，向容器中加入饱和澄清石灰水，调节溶液的pH值至7.0～8.0后，得到混合物A;
3)向混合物A所在容器中加入硅酸钠粉末，搅拌，当锰离子含量小于2mg/L时停止搅拌并得到混合物B;
所述硅酸钠与步骤1)中的澄清滤液的重量体积比(g︰mL)的范围为1︰150～1︰200;
4)向混合物B所在容器中加入氯化钠晶体，搅拌后得到混合物C;
所述混合物C中的氯化钠浓度范围为200～250mg/L;
5)将混合物C所在容器上加入阴阳极板，加载电场并搅拌，当氨氮的含量小于15mg/L时，停止电场和搅拌，得到被无害化处理了的电解锰渣渗滤液;
所述电场的电压为10～20V，所述阳极板为Ti|RuO2，阴极板为不锈钢。
进一步，所述步骤1)中的抽滤过程采用的仪器为循环水式多用真空泵。
进一步，所述步骤3)中的搅拌速率范围为80～100r/min。
进一步，所述步骤5)中的搅拌速率范围为80～100r/min。
进一步，所述步骤3)中采用GB/711906-1989水质锰的测定-高锰酸钾分光光度法，测定锰离子的含量。
进一步，所述步骤5)中采用HJ 535-2009水质-氨氮的测定-纳氏试剂分光光度法，测定氨氮的含量。
值得说明的是，所述步骤1)中通过循环水式多用真空泵抽滤电渗滤液的目的是防止存在于锰渣渗滤液中有机物等杂质污染验室所用极板、反应仪器等而影响之后实验室内较精确的探究。实际在工业中的应用可以省略此步骤。
本发明是采用硅酸钠固化沉淀电解锰渣渗滤液中的锰离子。其具体固化过程是，硅酸钠作为一种可溶性硅酸盐，既可以水解出硅酸根又具有碱性，硅酸根和碱性氢氧根都能够对锰离子有很好的固化效果，分别形成硅酸锰和氢氧化锰。
氢氧化锰在空气中进一步被氧化为在自然界中稳定存在的二氧化锰物质。若将固化锰离子的固液分离，固体中含有的二氧化锰可以考虑再利用。
另外，本发明中处理电解锰渣渗滤液中的氨氮是采用电化学氧化法。电化学氧化法去除氨氮的作用机理包括直接氧化法和间接氧化法。若不添加氯离子，利用极板与氨氮的直接氧化法去除率只能达到2%～4%。在添加了氯离子后，直接氧化法与间接氧化法相结合促使氨氮可快速处理完全。
其中，阳极板Ti|RuO2由于其具有较低的析氯电位可使氯离子被氧化为强氧化剂——次氯酸或次氯酸根(简称活性氯)，在活性氯的作用下，氨氮被氧化为氮气，最终达到氨氮的有效去除。
先进行锰离子的固化后，再进行氨氮的去除的原因在于，电解锰渣渗滤液中锰离子含量太高，若不固化可在阳极板上氧化沉积出锰的氧化物而抑制了析氯反应，从而影响了氨氮的间接氧化。
实验验证表明，通过本发明电解锰渣渗滤液中的锰离子固化率达到99%以上，氨氮的去除率达到98%，都达到我国污水排放标准GB8978-1996的要求。
本发明的效果是毋庸置疑的，本发明具有以下优点：
1)本发明的工艺技术简单，原料来源广泛并且价格价廉。
2)本发明的处理效果优良，使用本发明所公开的方案，电解锰渣渗滤液中的锰离子固化率达到99%以上，氨氮的去除率达到98%，都达到我国污水排放标准GB8978-1996的要求。
3)本发明达到无害化处理电解锰渣渗滤液的目的;
在反应过程中，添加的硅酸钠对环境没有污染，电化学氧化法具有占地面积小、操作简单、可控性强、无二次污染的特点，因此，此无害化处理电解锰渣渗滤液的方法不仅方法本身对环境无污染，同时有效地去除了电解锰渣渗滤液中有害成分，又对环境起到了保护的作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，所述电解锰渣渗滤液为经过雨水冲洗后及锰渣自身渗透所形成的积液，其特征在于，包括以下步骤：
1)将渣库中收集到的电解锰渣渗滤液通过循环水式多用真空泵进行抽滤，得到澄清滤液;
2)量取步骤1)中得到的澄清滤液300mL置于水槽中，向容器中加入饱和澄清石灰水，调节溶液的pH值至7.0后，得到混合物A;
3)向混合物A所在容器中加入1.5g硅酸钠粉末，搅拌2小时后，得到混合物B;所述搅拌速率为80r/min;
4)向混合物B所在容器中加入氯化钠晶体，搅拌后得到混合物C;所述混合物C中的氯化钠浓度范围为200mg/L;
5)将混合物C所在容器上加入阴阳极板，加载电场并搅拌，4小时后得到被无害化处理了的电解锰渣渗滤液;所述搅拌速率为80～100r/min;
所述电场的电压为20V;所述极板为钛镀钌(Ti|RuO2)(尺寸为：5cm×10cm)，阴极板为不锈钢(尺寸为：5cm×10cm)。
在本实施例中，电解锰渣渗滤液中的锰离子固化率达到99.81%，氨氮的去除率达到98.78%。
在本实施例中的反应过程中，添加的硅酸钠对环境没有污染，电化学氧化法具有占地面积小、操作简单、可控性强、无二次污染的特点，因此，此无害化处理电解锰渣渗滤液的方法不仅方法本身对环境无污染，同时有效地去除了电解锰渣渗滤液中有害成分，又对环境起到了保护的作用。
实施例2：
一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，所述电解锰渣渗滤液为经过雨水冲洗后及锰渣自身渗透所形成的积液，其特征在于，包括以下步骤：
1)将渣库中收集到的电解锰渣渗滤液通过循环水式多用真空泵进行抽滤，得到澄清滤液;
2)量取步骤1)中得到的澄清滤液300mL置于水槽中，向容器中加入饱和澄清石灰水，调节溶液的pH值至7.5后，得到混合物A;
3)向混合物A所在容器中加入2.0g硅酸钠粉末，搅拌1小时后，得到混合物B;所述搅拌速率为100r/min;
4)向混合物B所在容器中加入氯化钠晶体，搅拌后得到混合物C;所述混合物C中的氯化钠浓度范围为210mg/L;
5)将混合物C所在容器上加入阴阳极板，加载电场并搅拌，4小时后得到被无害化处理了的电解锰渣渗滤液;所述搅拌速率为80～100r/min;
所述电场的电压为18V;所述极板为钛镀钌(Ti|RuO2)(尺寸为：5cm×10cm)，阴极板为不锈钢(尺寸为：5cm×10cm)。
在本实施例中，电解锰渣渗滤液中的锰离子固化率达到99.95%，氨氮的去除率达到98.94%。
在本实施例中的反应过程中，添加的硅酸钠对环境没有污染，电化学氧化法具有占地面积小、操作简单、可控性强、无二次污染的特点，因此，此无害化处理电解锰渣渗滤液的方法不仅方法本身对环境无污染，同时有效地去除了电解锰渣渗滤液中有害成分，又对环境起到了保护的作用。
实施例3：
一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，所述电解锰渣渗滤液为经过雨水冲洗后及锰渣自身渗透所形成的积液，其特征在于，包括以下步骤：
1)将渣库中收集到的电解锰渣渗滤液通过循环水式多用真空泵进行抽滤，得到澄清滤液;
2)量取步骤1)中得到的澄清滤液300mL置于水槽中，向容器中加入饱和澄清石灰水，调节溶液的pH值至7.8后，得到混合物A;
3)向混合物A所在容器中加入1.7g硅酸钠粉末，搅拌1.6小时后，得到混合物B;所述搅拌速率为85r/min;
4)向混合物B所在容器中加入氯化钠晶体，搅拌后得到混合物C;所述混合物C中的氯化钠浓度范围为220mg/L;
5)将混合物C所在容器上加入阴阳极板，加载电场并搅拌，3.7小时后得到被无害化处理了的电解锰渣渗滤液;所述搅拌速率为XX;
所述电场的电压为15V;所述极板为钛镀钌(Ti|RuO2)(尺寸为：5cm×10cm)，阴极板为不锈钢(尺寸为：5cm×10cm)。
在本实施例中，电解锰渣渗滤液中的锰离子固化率达到99.92%，氨氮的去除率达到98.85%。
在本实施例中的反应过程中，添加的硅酸钠对环境没有污染，电化学氧化法具有占地面积小、操作简单、可控性强、无二次污染的特点，因此，此无害化处理电解锰渣渗滤液的方法不仅方法本身对环境无污染，同时有效地去除了电解锰渣渗滤液中有害成分，又对环境起到了保护的作用。
实施例4：
一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，所述电解锰渣渗滤液为经过雨水冲洗后及锰渣自身渗透所形成的积液，其特征在于，包括以下步骤：
1)将渣库中收集到的电解锰渣渗滤液通过循环水式多用真空泵进行抽滤，得到澄清滤液;
2)量取步骤1)中得到的澄清滤液300mL置于水槽中，向容器中加入饱和澄清石灰水，调节溶液的pH值至8.0后，得到混合物A;
3)向混合物A所在容器中加入1.8g硅酸钠粉末，搅拌1.4小时后，得到混合物B;所述搅拌速率为90r/min;
4)向混合物B所在容器中加入氯化钠晶体，搅拌后得到混合物C;所述混合物C中的氯化钠浓度范围为240mg/L;
5)将混合物C所在容器上加入阴阳极板，加载电场并搅拌，3.5小时后得到被无害化处理了的电解锰渣渗滤液;所述搅拌速率为80～100r/min;
所述电场的电压为13V;所述极板为钛镀钌(Ti|RuO2)(尺寸为：5cm×10cm)，阴极板为不锈钢(尺寸为：5cm×10cm)。
在本实施例中，电解锰渣渗滤液中的锰离子固化率达到99.96%，氨氮的去除率达到98.94%。
在本实施例中的反应过程中，添加的硅酸钠对环境没有污染，电化学氧化法具有占地面积小、操作简单、可控性强、无二次污染的特点，因此，此无害化处理电解锰渣渗滤液的方法不仅方法本身对环境无污染，同时有效地去除了电解锰渣渗滤液中有害成分，又对环境起到了保护的作用。
实施例5：
一种电解锰渣渗滤液无害化处理的方法，所述电解锰渣渗滤液为经过雨水冲洗后及锰渣自身渗透所形成的积液，其特征在于，包括以下步骤：
1)将渣库中收集到的电解锰渣渗滤液通过循环水式多用真空泵进行抽滤，得到澄清滤液;
2)量取步骤1)中得到的澄清滤液300mL置于水槽中，向容器中加入饱和澄清石灰水，调节溶液的pH值至7.2后，得到混合物A;
3)向混合物A所在容器中加入1.9g硅酸钠粉末，搅拌1.2小时后，得到混合物B;所述搅拌速率为95r/min;
4)向混合物B所在容器中加入氯化钠晶体，搅拌后得到混合物C;所述混合物C中的氯化钠浓度范围为250mg/L;
5)将混合物C所在容器上加入阴阳极板，加载电场并搅拌，3小时后得到被无害化处理了的电解锰渣渗滤液;所述搅拌速率为80～100r/min;
所述电场的电压为10V;所述极板为钛镀钌(Ti|RuO2)(尺寸为：5cm×10cm)，阴极板为不锈钢(尺寸为：5cm×10cm)。
在本实施例中，电解锰渣渗滤液中的锰离子固化率达到99.94%，氨氮的去除率达到99.35%。
在本实施例中的反应过程中，添加的硅酸钠对环境没有污染，电化学氧化法具有占地面积小、操作简单、可控性强、无二次污染的特点，因此，此无害化处理电解锰渣渗滤液的方法不仅方法本身对环境无污染，同时有效地去除了电解锰渣渗滤液中有害成分，又对环境起到了保护的作用。