申请日2014.08.14
公开(公告)日2014.12.17
IPC分类号C02F1/66; C02F1/64
摘要
本发明属于环境保护及水处理领域，具体的说是一种去除酸性废水Fe3+酸度的方法。本发明循环利用甲酸盐再生溶液转移石灰/石灰石碱度，中和去除酸性废水Fe3+酸度。本发明发明降低利用石灰/石灰石碱度中和去除酸性废水Fe3+酸度的难度，获取纯度较高、可回收利用的Fe3+水解沉淀，降低含钙沉淀废弃物的产生量和处置难度，降低酸性废水中其它污染物的处理难度。
权利要求书
1.一种去除酸性废水Fe3+酸度的方法，其特征在于：循环利用甲酸盐再生溶液转移石灰/石灰石碱度，中和去除酸性废水Fe3+酸度。
2.按权利要求1所述的去除酸性废水Fe3+酸度的方法，其特征在于：所述去除酸性废水Fe3+酸度采用序批式或连续流模式。
3.按权利要求2所述的去除酸性废水Fe3+酸度的方法，其特征在于：所述采用序批式循环利用甲酸盐再生溶液去除酸性废水Fe3+酸度时，
(1)甲酸盐中和沉淀除铁：向待处理的酸性废水中加入甲酸盐，控制反应的pH终点处于3.0-4.5之间，产生Fe3+水解沉淀及甲酸酸性废水;
(2)甲酸盐溶液再生：将上述所获得的甲酸酸性废水与石灰/石灰石作用，并控制反应的pH终点处于4.0-9.0之间，获得甲酸盐再生溶液;
(3)循环利用甲酸盐中和沉淀除铁：利用步骤(2)获得甲酸盐再生溶液代替步骤(1)所需的甲酸盐，重复步骤(1)、步骤(2)，循环利用甲酸盐再生溶液转移石灰/石灰石碱度，中和沉淀去除待处理的酸性废水的Fe3+酸度，直至循环多次后甲酸盐再生溶液的甲酸根总浓度稀释10-50倍或降低至0.5-5mmol/L之间。
4.按权利要求2所述的去除酸性废水Fe3+酸度的方法，其特征在于：所述连续流模式循环利用甲酸盐去除酸性废水Fe3+酸度时：
(1)甲酸盐再生溶液连续回流中和沉淀除铁：将步骤(2)获得的甲酸盐再生溶液以其90%-99%的体积比连续回流至待处理酸性废水中，并补加甲酸盐浓溶液以补偿步骤(2)溢流导致的甲酸盐损失，反应的pH终点控制在3.0-4.5之间，持续产生Fe3+水解沉淀及甲酸酸性废水上清液;
(2)连续流形式再生甲酸盐溶液：以连续流形式将上述获得的甲酸酸性废水上清液与加入的石灰/石灰石发生反应，控制反应的pH终点处于4.0-9.0，持续获得甲酸盐再生溶液;其中，所得的甲酸盐再生溶液以其90-99%体积比回流至步骤(1)，剩余部分溢流形式收集。
5.按权利要求4所述的去除酸性废水Fe3+酸度的方法，其特征在于：
所述步骤(1)中甲酸盐浓溶液的甲酸根补加绝对量与步骤(2)溢流出去的甲酸盐溶液中甲酸根的绝对量相当，酸性废水和甲酸盐浓溶液的流入速率之和与步骤(2)中甲酸盐溶液的溢流速率相当。
6.按权利要求3所述的去除酸性废水Fe3+酸度的方法，其特征在于：所述步骤(1)加入的甲酸盐为甲酸钠、甲酸钾、甲酸钙、甲酸镁中的一种或几种的组合。
7.按权利要求4所述的去除酸性废水Fe3+酸度的方法，其特征在于：所述步骤(1)中持续补加的甲酸盐为甲酸钠、甲酸钾、甲酸钙、甲酸镁中的一种或几种的组合。
说明书
一种去除酸性废水Fe3+酸度的方法
技术领域
本发明属于环境保护及水处理领域，具体的说是一种去除酸性废水Fe3+酸度的方法。
背景技术
金属硫化物在矿石开采和加工过程中接触空气和水分，发生化学和生物氧化作用，产生含有Fe3+、Fe2+、Cu2+、Pb2+等金属类金属离子的酸性废水，很容易致使受纳水土环境酸化和有害元素超标。避免受纳水土环境不被污染，一方面需要对废弃矿山采取植被、石灰石层、有机质层、水层覆盖等手段，源头减少酸性废水的产生，另一方面，需要对矿石开采和加工过程中产生的酸性废水进行处理，确保到达排放标准。
处理矿山类酸性废水的方法多样，主要包括硫化物沉淀法，氧化沉淀法，酸碱中和沉淀法。硫化沉淀法选择性强，但成本高，多用于回收铜等有价值元素。氧化沉淀法一般用于去除Fe2+，pH<5时Fe2+与氧气反应缓慢，使用过氧化氢等可以加快其氧化速率。
酸碱中和沉淀法是处理酸性废水最常见的方法。碱度来源多样，氢氧化钠等易溶物质的中和效率高，但使用成本高;使用石灰/石灰石等溶解度较低的物质，成本相对较低，但是，常常受Fe3+水解沉淀、Fe2+氧化沉淀和硫酸钙沉淀的影响，导致碱度利用率较低，其中，Fe3+常常是矿山类酸性废水中酸度的主要存在形式之一，Fe3+水解沉淀的不利影响尤为突出。采用石灰石过滤工艺处理时，废水Fe3+浓度>1mg/L就会导致长期运行效果很差。采取石灰/石灰石泥浆搅拌工艺时，因为Fe3+水解沉淀导致碱度利用效率偏低，会产生大量铁钙类物质为主、多种有害元素混在其中的沉淀废弃物，非常不便于回收利用或安全处置。
不过，基于成本考虑，石灰/石灰石碱度中和法仍是处理矿山类酸性废水的首选，如何降低甚至避免Fe3+水解沉淀对石灰/石灰石碱度释放的影响，降低沉淀废弃物的资源化利用或处置难度，是提高石灰/石灰石碱度中和法竞争力的关键。
发明内容
本发明目的在于提供一种去除酸性废水Fe3+酸度的处理方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种去除酸性废水Fe3+酸度的方法，循环利用甲酸盐再生溶液转移石灰/石灰石碱度，中和去除酸性废水Fe3+酸度。所述去除酸性废水Fe3+酸度采用序批式或连续流模式。
所述酸性废水中Fe3+浓度为2-200mmol/L。
所述采用序批式循环利用甲酸盐再生溶液去除酸性废水Fe3+酸度时，
(1)甲酸盐中和沉淀除铁：向待处理的酸性废水中加入甲酸盐，控制反应的pH终点处于3.0-4.5之间，产生Fe3+水解沉淀及甲酸酸性废水;
(2)甲酸盐溶液再生：将上述所获得的甲酸酸性废水与石灰/石灰石作用，并控制反应的pH终点处于4.0-9.0之间，获得甲酸盐再生溶液;
(3)循环利用甲酸盐中和沉淀除铁：利用步骤(2)获得甲酸盐再生溶液代替步骤(1)所需的甲酸盐，重复步骤(1)、步骤(2)，循环利用甲酸盐再生溶液转移石灰/石灰石碱度，中和沉淀去除待处理的酸性废水的Fe3+酸度，直至循环多次后甲酸盐再生溶液的甲酸根总浓度稀释10-50倍或降低至0.5-5mmol/L之间，然后接受其它后续处理。
所述连续流模式循环利用甲酸盐去除酸性废水Fe3+酸度时：
(1)甲酸盐再生溶液连续回流中和沉淀除铁：将步骤(2)获得的甲酸盐再生溶液以其90%-99%的体积比连续回流至待处理酸性废水中，并补加甲酸盐浓溶液以补偿步骤(2)溢流导致的甲酸盐损失，反应的pH终点控制在3.0-4.5之间，持续产生Fe3+水解沉淀及甲酸酸性废水上清液;
(2)连续流形式再生甲酸盐溶液：以连续流形式将上述获得的甲酸酸性废水上清液与加入的石灰/石灰石发生反应，控制反应的pH终点处于4.0-9.0，持续获得甲酸盐再生溶液;其中，所得的甲酸盐再生溶液以其90-99%体积比回流至步骤(1)，剩余部分溢流形式收集，接受其他后续处理。
所述步骤(1)中甲酸盐浓溶液的甲酸根补加绝对量与步骤(2)溢流出去的甲酸盐溶液中甲酸根的绝对量相当，酸性废水和甲酸盐浓溶液的流入速率之和与步骤(2)中甲酸盐溶液的溢流速率相当。
所述步骤(1)加入的甲酸盐为甲酸钠、甲酸钾、甲酸钙、甲酸镁中的一种或几种的组合。
所述步骤(1)中持续补加的甲酸盐为甲酸钠、甲酸钾、甲酸钙、甲酸镁中的一种或几种的组合。
原理，利用甲酸盐中和去除废水Fe3+酸度，实质是弱酸盐与强酸反应，去除Fe3+酸度的同时得到弱酸甲酸，而弱酸甲酸可以较快地溶解石灰石/石灰，再次获得弱酸盐-甲酸盐，这样，可以循环利用甲酸盐再生溶液高效转移石灰石/石灰碱度，中和去除废水Fe3+酸度。
本发明所具有的优点：
本发明规避Fe3+水解沉淀对石灰/石灰石碱度释放的不利影响，同时提高Fe3+水解沉淀的纯度，降低其回收利用难度，降低含钙类沉淀废弃物产生量和回收利用或安全处置难度，降低废水中其它金属类金属离子的处理难度，废水Fe3+去除后甲酸盐残余浓度低，其COD含量低，易于生化去除。