申请日2015.03.13
公开(公告)日2015.07.01
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种氧化铁红废水处理方法与装置，包括废水调节池、曝气沉淀池、氨气吸收池、多级吸附池、解吸池、缺氧厌氧反应池、折流式曝气生物滤池和清水池;曝气沉淀池包括曝气区和沉淀区，氨气吸收池中添加有硫酸溶液，多级吸附池设有多个吸附区，每个吸附区内填充有吸附剂，缺氧厌氧反应池包括通过折流板分隔成的兼氧段、缺氧段和厌氧段，折流式曝气生物滤池包括下流区、上流区和污泥区;废水经调节池进入曝气沉淀池，氨气被吹脱、吸收后生成硫酸铵回用，然后废水进入多级吸附池，污染物被吸附和解吸，废水再进入缺氧厌氧反应池、折流式曝气生物滤池进行缺氧、厌氧和好氧反应后回用。
摘要附图
权利要求书
1.一种氧化铁红废水处理装置，其特征在于：包括废水调节池、曝气沉淀 池(1)、氨气吸收池、多级吸附池、解吸池、缺氧厌氧反应池(2)、折流式曝 气生物滤池(3)和清水池;
所述的废水调节池包括进水管和出水管，用于调节氧化铁红废水的水质和 水量;
所述的曝气沉淀池包括曝气区(1-1)和沉淀区(1-2);所述的曝气区底部 设置有进水管(1-3)，进水管开口向上，上部设有圆锥形布水挡板(1-4)，可 以使进水在曝气沉淀池内均匀分布，进水管(1-3)连接有水泵，水泵进水口前 设置有脱氮助剂添加计量系统(1-5)，所述的脱氮助剂按质量比由10-50%丁酮、 10-50%的聚乙烯多胺盐类、10-50%的羟乙基纤维素醚和10-60%的次氯酸钠混合 而成，脱氮助剂的加入量为10-40ppm;在脱氮助剂添加计量系统与水泵进水口 之间连接有脱氮助剂计量添加管，曝气区的中下部设有pH计及碱液添加计量系 统(1-6)，曝气区底部、进水管下部设置有曝气系统(1-7)，曝气系统设有曝 气管，曝气管连接有曝气沉淀池外的风机;所述沉淀区内设有挡板(1-8)，该 挡板与沉淀池的内壁形成作为废水进入沉淀区的废水流道，沉淀区的出口处设 有三相分离器(1-9)，沉淀区的出口上部设有溢水堰(1-10)，沉淀区底部设计 成锥形结构，在沉淀区底部设置有排泥阀(1-11);曝气沉淀池的顶部设有圆锥 形上盖，上盖的顶部设有氨气收集管(1-12)，氨气收集管连接有用于排出氨气 的风扇，氨气收集管与氨气吸收池连通;曝气沉淀池的溢水堰(1-10)连接出 水管，出水管连接多级吸附池的进水管;
所述的氨气吸收池中添加有质量浓度为2-5%的硫酸溶液，吸收氨气后生成 硫酸铵回用;
所述的多级吸附池从进水口到出水口依次分布有多个吸附区，每个吸附区 内填充有吸附剂，从进水口到出水口吸附剂的粒径逐渐变小;所述的吸附剂为 将含硅化合物、含铝化合物、碱和水按SiO2/A12O3=1.5-2、SiO2/OH-=6.0-1.0、 H20/OH-=40-100的比例混合，在90℃下水热反应6h，析出晶体，取出晶体产 品过滤、洗涤、干燥得到，所述的含硅化合物包括水玻璃或硅溶胶，含铝化合 物如水合氧化铝，碱包括氢氧化钠或氢氧化钾;多级吸附池的出水口连接缺氧 厌氧反应池的进水口;
所述的解吸池一端与多级吸附池连通，另一端与曝气沉淀池连通，可以对 多级吸附池中吸附剂进行解吸再生循环使用;
所述缺氧厌氧反应池(2)包括通过折流板(2-1)分隔成的兼氧段(2-2)、 缺氧段(2-3)和厌氧段(2-4)，所述兼氧段(2-2)首端设有用于供入废水的进 水管(2-5)，兼氧段末端与缺氧段首端连通，缺氧段末端与厌氧段首端连通，所 述缺氧段和厌氧段进水一侧折流板的下部设置有45度的转角，以避免水流进入 时产生的冲击作用，从而起到缓冲水流和均匀布水的作用;厌氧段末端设有三 相分离器(2-6)和溢水堰(2-7)，溢水堰(2-7)连接出水管;所述兼氧段、缺氧段 和厌氧段底部设计成锥形结构，锥形结构连接污泥排放阀(2-8);所述缺氧厌氧 反应池的兼氧段、缺氧段和厌氧段上盖(2-9)设计成圆锥形结构，圆锥形结构顶 端都设有甲烷废气集气管(2-10);缺氧厌氧反应池处理后的水经溢流堰进入折 流式曝气生物滤池的进水管(3-4);
所述折流式曝气生物滤池(3)中上部为圆柱形、下部为圆锥形结构，包括下 流区(3-1)、上流区(3-2)和污泥区(3-3);所述下流区(3-1)位于折流式曝气生 物滤池的圆柱形结构的中部，为圆柱形结构，下流区上部设有进水管(3-4)和布 水管(3-5)，下流区中部设有填料(3-6)，下流区下部设有曝气管(3-7)，所述下 流区的底部设有折流板(3-8)，所述的折流板的纵断面呈喇叭状;所述上流区 (3-2)位于下流区(3-1)的外围、折流板(3-8)的上部，上流区中部设有填料 (3-9)，下部设有曝气管，上流区上部的出口处设有溢水堰(3-10);所述污泥区 (3-3)位于折流式曝气生物滤池的底部、下流区和上流区的下部，污泥区的底部 设有污泥排放阀(3-11);
折流式曝气生物滤池处理后的水经溢流堰进入清水池后回用。
2.一种采用如权利要求1所述的氧化铁红废水处理装置进行废水处理的方 法，具有如下步骤：
①氧化铁红废水通过进水管进入废水调节池调节水质和水量;
②将加入脱氮助剂的氧化铁红废水放入曝气沉淀池(1)中，调节其pH值为 9-11，废水在曝气区(1-1)中进行曝气处理，将废水中游离氨气排至氨气吸收池， 经吸收生成硫酸铵后回用;曝气后的废水进入沉淀区(1-2)的废水流道，废水中 的Fe2+、Fe3+在碱性条件下生产Fe(OH)2、Fe(OH)3沉淀物，沉淀区(1-2)的 三相分离器(1-9)实现固液气分离，Fe(OH)2、Fe(OH)3固体沉淀物在重力的 作用下下沉到曝气沉淀池沉淀区(1-2)的下部，通过底部的排泥阀(1-11)排出; 废水通过溢水堰(1-10)、出水管和连接管进入多级吸附池;
③废水进入多级吸附池后，废水中氨氮被吸附剂吸附，吸附剂吸附饱和后 取出放入含有浓度为0.5mol/L、pH=11-12的NaCl或碳酸氢钠或柠檬酸钠溶液 的解吸池中进行解吸再生，解吸再生液回流进入曝气沉淀池;吸附处理后的废 水进入缺氧厌氧反应池(2);
④废水通过缺氧厌氧反应池兼氧段的进水管(2-5)进入缺氧厌氧反应池的 下部;废水进入缺氧厌氧反应池(2)后沿折流板(2-1)上下前进，依次通过兼氧 段(2-2)、缺氧段(2-3)和厌氧段(2-4)的每个反应室的污泥床，反应池中的污泥 随着废水的上下流动和沼气上升的作用而运动，折流板(2-1)的阻挡作用和污泥 自身的沉降作用又使污泥的流速降低，因此大量的污泥都被截留在反应池中， 反应池中的微生物与废水充分接触;兼氧段的兼性菌、缺氧段和厌氧段的异养 菌将废水中的污染物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不 溶性的有机物转化成可溶性有机物;
⑤厌氧反应后的废水在厌氧段末端设有的三相分离器(2-6)实现泥、水、甲 烷气的分离，污泥在重力的作用下下沉到缺氧厌氧反应池的下部，多余的污泥 通过底部的污泥排放阀(2-8)排出;缺氧厌氧反应池产生的甲烷废气通过反应池 顶部集气管(2-10)收集排放;处理后的废水通过溢水堰(2-7)、出水管和连接管 进入折流式曝气生物滤池的进水管(3-4);
⑥废水通过进水管、布水管进入折流式曝气生物滤池的下流区(3-1)，曝气 管产生的空气与废水在填料中交汇发生生化反应，同时填料对废水进行过滤， 废水通过折流板(3-8)后进入上流区(3-2)，在填料中发生生化反应，同时填料 对废水进行过滤，下流区(3-1)和上流区(3-2)产生的污泥下沉到污泥区，通过 污泥区底部的污泥排放阀(3-11)排放出去，折流式曝气生物滤池(3)处理后的水 通过溢水堰(3-10)进入清水池后回用。
说明书
一种氧化铁红废水处理方法与装置
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种氧化铁红废水处理方法与装 置。
背景技术
氧化铁红是一种重要无机工业原料，其生产工艺简单，成本较低，并具有 无毒、耐碱、耐高温、耐光等优良特性，因此被广泛应用于建材、涂料、化妆 品、电子、化工等行业。常用的氧化铁红生产工艺主要包括干法和湿法两种， 由于湿法生产氧化铁红粒度细小，产品纯度高，因此目前普遍采用湿法工艺。 在湿法工艺生产过程中，会产生大量含亚铁离子的酸性废水，一般情况下，每 生产一吨氧化铁红，会排放大约15-20吨废水，其主要来源为反应桶中分离出 成品氧化铁红的水溶液以及水洗氧化铁红产品后排放的废水。此类废水中铁离 子的平均含量在0.05%-0.35%之间，pH值约为3-5，呈酸性，废水色度高达400 倍以上，氨氮浓度高。采用传统的物理化学和生化处理工艺对氧化铁红废水进 行处理，很难达到高效，节能、低成本以及环保等需求，因此以传统物理化学 和生化处理工艺为基础，进行改进或者创新的新型组合工艺的研究与开发已经 成为氧化铁红废水处理研究的热点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述氧化铁红废水处理中的难题， 本发明提供一种氧化铁红废水处理方法与装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氧化铁红废水处理装置， 包括废水调节池、曝气沉淀池、氨气吸收池、多级吸附池、解吸池、缺氧厌氧 反应池、折流式曝气生物滤池和清水池。
所述的废水调节池包括进水管和出水管，用于调节氧化铁红废水的水质和 水量。
所述的曝气沉淀池包括曝气区和沉淀区;所述的曝气区底部设置有进水管， 进水管开口向上，上部设有圆锥形布水挡板，可以使进水在曝气沉淀池内均匀 分布，进水管连接有水泵，水泵进水口前设置有脱氮助剂添加计量系统，所述 的脱氮助剂按质量比计由10-50%丁酮、10-50%的聚乙烯多胺盐类、10-50%的羟 乙基纤维素醚和10-60%的次氯酸钠混合而成，脱氮助剂的加入量为10-40ppm; 在脱氮助剂添加计量系统与水泵进水口之间连接有脱氮助剂计量添加管，曝气 区的中下部设有pH计及碱液添加计量系统，曝气区底部、进水管下部设置有曝 气系统，曝气系统设有曝气管，曝气管连接有曝气沉淀池外的风机;所述沉淀 区内设有挡板，该挡板与沉淀池的内壁形成作为废水进入沉淀区的废水流道， 沉淀区的出口处设有三相分离器，沉淀区的出口上部设有溢水堰，沉淀区底部 设计成锥形结构，在沉淀区底部设置有排泥阀;曝气沉淀池的顶部设有圆锥形 上盖，上盖的顶部设有氨气收集管，氨气收集管连接有用于排出氨气的风扇， 氨气收集管与氨气吸收池连通;曝气沉淀池的溢水堰连接出水管，出水管连接 多级吸附池的进水管。
所述的氨气吸收池中添加有质量浓度为2-5%的硫酸溶液，吸收氨气后生成 硫酸铵回用。
所述的多级吸附池从进水口到出水口依次分布有多个吸附区，每个吸附区 内填充有吸附剂，从进水口到出水口吸附剂的粒径逐渐变小;所述的吸附剂为 将含硅化合物、含铝化合物、碱和水按SiO2/A12O3=1.5-2、SiO2/OH-=6.0-1.0、 H2O/OH-=40-100的比例混合，在90℃下水热反应6h，析出晶体，取出晶体产 品过滤、洗涤、干燥得到，所述的含硅化合物包括水玻璃或硅溶胶;含铝化合 物如水合氧化铝;碱包括氢氧化钠或氢氧化钾;多级吸附池的出水口连接缺氧 厌氧反应池的进水口。
所述的解吸池的一端与多级吸附池连通，另一端与曝气池连通，可以对多 级吸附池中吸附剂进行解吸再生循环使用。
所述缺氧厌氧反应池包括通过折流板分隔成的兼氧段、缺氧段和厌氧段， 所述兼氧段首端设有用于供入废水的进水管，兼氧段末端与缺氧段首端连通， 缺氧段末端与厌氧段首端连通，所述缺氧段和厌氧段进水一侧折流板的下部设 置有45度的转角，以避免水流进入时产生的冲击作用，从而起到缓冲水流和均 匀布水的作用;厌氧段末端设有三相分离器和溢水堰，溢水堰连接出水管;所 述兼氧段、缺氧段和厌氧段底部设计成锥形结构，锥形结构连接污泥排放阀; 所述缺氧厌氧反应池的兼氧段、缺氧段和厌氧段上盖设计成圆锥形结构，圆锥 形结构顶端都设有独立的甲烷废气集气管。缺氧厌氧反应池处理后的水经溢流 堰进入折流式曝气生物滤池的进水管。
所述折流式曝气生物滤池中上部为圆柱形、下部为圆锥形结构，包括下流 区、上流区和污泥区;所述下流区位于折流式曝气生物滤池的圆柱形结构的中 部，为圆柱形结构，下流区上部设有进水管和布水管，下流区中部设有填料， 下流区下部设有曝气管，所述下流区的底部设有折流板，所述的折流板的纵断 面呈喇叭状;所述上流区位于下流区的外围、折流板的上部，上流区中部设有 填料，下部设有曝气管，上流区上部的出口处设有溢水堰;所述污泥区位于折 流式曝气生物滤池的底部、下流区和上流区的下部，污泥区的底部设有污泥排 放阀。
折流式曝气生物滤池处理后的水经溢流堰进入清水池后回用。
一种采用上述氧化铁红废水处理装置进行废水处理的方法，具有如下步骤：
①氧化铁红废水通过进水管进入废水调节池调节水质和水量。
②将加入脱氮助剂的氧化铁红废水放入曝气沉淀池中，调节其pH值为9-11， 废水在曝气区中进行曝气处理，将废水中游离氨气排至氨气吸收池，经吸收生 成硫酸铵后回用;曝气后的废水进入沉淀区的废水流道，废水中的Fe2+、Fe3+在碱性条件下生产Fe(OH)2、Fe(OH)3沉淀物，沉淀区的三相分离器实现固 液气分离;Fe(OH)2、Fe(OH)3固体沉淀物在重力的作用下下沉到曝气沉淀 池沉淀区的下部，通过底部的排泥阀排出;废水通过溢水堰、出水管和连接管 进入多级吸附池。
③废水进入多级吸附池后，废水中氨氮被吸附剂吸附，吸附剂吸附饱和后 取出放入含有浓度为0.5mol/L、pH=11-12的NaCl或碳酸氢钠或柠檬酸钠溶液 的解吸池中进行解吸再生，解吸再生液回流进入曝气沉淀池;吸附处理后的废 水进入缺氧厌氧反应池。
④废水通过缺氧厌氧反应池兼氧段的进水管进入缺氧厌氧反应池的下部; 废水进入缺氧厌氧反应池后沿折流板上下前进，依次通过兼氧段、缺氧段和厌 氧段的每个反应室的污泥床，反应池中的污泥随着废水的上下流动和沼气上升 的作用而运动，折流板的阻挡作用和污泥自身的沉降作用又使污泥的流速降低， 因此大量的污泥都被截留在反应池中，反应池中的微生物与废水充分接触。兼 氧段的兼性菌、缺氧段和厌氧段的异养菌将废水中的污染物水解为有机酸，使 大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物。
⑤厌氧反应后的废水在厌氧段末端设有的三相分离器实现泥、水、甲烷气 的分离，污泥在重力的作用下下沉到缺氧厌氧反应池的下部，多余的污泥通过 底部的污泥排放阀排出;缺氧厌氧反应池产生的甲烷废气通过反应池顶部集气 管收集排放;处理后的废水通过溢水堰、出水管和连接管进入折流式曝气生物 滤池的进水管。
⑥废水通过进水管、布水管进入折流式曝气生物滤池的下流区，曝气管产 生的空气与废水在填料中交汇发生生化反应，同时填料对废水进行过滤，废水 通过折流板后进入上流区，在填料中发生生化反应，同时填料对废水进行过滤， 下流区和上流区产生的污泥下沉到污泥区，通过污泥区底部的污泥排放阀排放 出去，折流式曝气生物滤池处理后的水通过溢水堰进入清水池后回用。
本发明的有益效果是：本发明采用加碱中和的方法进行处理，能够提高废 水的pH值，不仅能将废水中的亚铁离子和铁离子以氢氧化物的形式沉淀，达 到了去除铁离子的目的，再利用该铁泥作为晶种生产氧化铁红，为含亚铁离子 酸性废水中铁元素的资源化利用开辟新的途径;同时利用碱性条件下对氨气进 行吹脱，添加脱氮助剂提高了吹脱效率，吹脱出的氨气回收利用，避免了二次 污染，对吸附剂进行解吸再生循环使用，也降低了成本。系统装置连续运行， 适用于中大规模高浓度氧化铁红废水的处理。污水提升较少，污水处理单元靠 重力自流，运行费用很低。系统装置结构简单、安装操作方便。同时实现了污 水回用，达到污水零排放的目标，也节约了水资源。