申请日2018.04.09
公开(公告)日2018.09.04
IPC分类号C02F9/04; C02F103/16
摘要
本发明属于水处理技术领域，提出了一种同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺和系统。本发明工艺包括以下步骤：1)废水进入搅拌沉淀池，并向搅拌沉淀池中加入改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂，废水和改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂在搅拌区域充分混合，混合后，废水进入斜板沉淀区域;2)经步骤1)处理后的出水进入滤料吸附塔，滤料吸附塔中放置有机改性活性焦吸附滤料。本发明技术方案有效解决了电解抛光废水的重金属污染环境的问题，处理后的电解抛光废水pH为6～9，总锌在0.08～0.69mg/L之间，总铅在0.01～0.07mg/L之间，达到国家排放标准。
权利要求书
1.同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)废水进入搅拌沉淀池，并向搅拌沉淀池中加入改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂，所述搅拌沉淀池分为两个部分，前部为搅拌区域，后部为斜板沉淀区域，废水和改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂在搅拌区域充分混合，混合后，废水进入斜板沉淀区域;
2)经步骤1)处理后的出水进入滤料吸附塔，滤料吸附塔中放置有机改性活性焦吸附滤料，有机改性活性焦吸附滤料按体积比占整个滤料吸附塔的65～85%。
2.根据权利要求1所述同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，其特征在于，所述步骤1)中，废水在搅拌区域水力停留时间为3～5分钟，在斜板沉淀区域水力停留时间为45～65分钟。
3.根据权利要求1所述同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，其特征在于，所述步骤2)中，废水在吸附塔中的水力停留时间为35～45分钟。
4.根据权利要求1所述同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，其特征在于，所述步骤1)中，改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂的投加量为32～111mg/L。
5.根据权利要求1所述同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，其特征在于，所述步骤1)中，改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂通过加药箱后进入搅拌沉淀池，所述加药箱中内置搅拌器，搅拌速度为32～48转/分钟。
6.根据权利要求1所述同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，其特征在于，所述改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂制备工艺包括以下步骤：
a)蒙脱石的筛选：选择粒径为80～170目、可交换性阳离子容量为0.49～0.92毫摩尔/克的蒙脱石;
b)蒙脱石的活化：将步骤a)筛选的蒙脱石颗粒浸泡在质量百分比浓度为4～7%的氯化钙溶液中2～3小时，取出后再浸泡在质量百分比浓度为0.5～1.3%的盐酸溶液中1～9小时，用去离子水洗涤至中性，烘干后冷却得到改性钙基蒙脱石;
c)将改性钙基蒙脱石按固液比1:45～90溶解于体积比浓度为8%的乙醇溶液，在超声下搅拌，形成改性钙基蒙脱石混合溶液，然后在每升改性钙基蒙脱石混合溶液中加入5.5～8.6克磷钨酸，形成改性钙基蒙脱石-磷钨酸混合溶液;
d)将改性钙基蒙脱石-磷钨酸混合溶液放入密闭的反应釜内，在压力3～5兆帕，温度为85～95℃的反应釜内反应55～90分钟，然后降温，抽滤，用清水洗涤沉淀3～5次，干燥，形成改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸固体;然后用自来水配制成固含量在24～29%的改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂。
7.根据权利要求6所述同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，其特征在于，所述改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸固体，可交换性阳离子容量为0.82～1.57毫摩尔/克，磷钨总的质量分数为3.2～5.9%，比表面积为4.8～7.6m2/g。
8.根据权利要求1所述同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，其特征在于，所述有机改性活性焦吸附滤料制备工艺包括以下步骤：
A)活性焦的筛选：选择粒径为0.25～1.1mm、比表面积为72.8～96.3m2/g的活性焦;
B)溶液的配制：配制浓度为67～158mg/L的环氧氯丙烷交联壳聚糖溶液，然后在所述环氧氯丙烷交联壳聚糖溶液中加入6.2～9.8mg/L的硅酸钠，再将溶液pH调至1～2之间，然后将溶液进行超声震荡，形成有机壳聚糖溶液;
C)活性焦的浸渍：将步骤A)筛选的活性焦按固液比1:4～6的比例浸渍在有机壳聚糖溶液中，形成活性焦-有机壳聚糖混合溶液，再将活性焦-有机壳聚糖混合溶液放入55～65℃的恒温水浴中，同时进行搅拌，然后将活性焦载体取出，烘干，冷却后制备得到有机改性活性焦吸附滤料。
9.根据权利要求8所述同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，其特征在于，所述有机改性活性焦吸附滤料的比表面积为131.2～211.5m2/g。
10.应用于权利要求1～9任一项所述同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺的系统，其特征在于，包括进水泵、药剂加药箱、搅拌沉淀池和滤料吸附塔，所述进水泵通过管道与搅拌沉淀池连接，所述药剂加药箱内的药剂通过加药泵进入搅拌沉淀池，所述搅拌沉淀池分为两个部分，前部为搅拌区域，后部为斜板沉淀区域，所述搅拌区域内置搅拌器，所述搅拌沉淀池的出水通过废水提升泵进入滤料吸附塔，所述滤料吸附塔连接排水泵。
说明书
同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺及系统
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺及系统。
背景技术
电镀行业的电解抛光废水主要含有锌离子和铅离子，不加处理直接排放将严重危害环境。目前电解抛光废水主要采用的处理工艺主要为混凝沉淀技术，可是经过处理后的出水水质难以满足《电镀行业污染物排放标准》的要求。另外采用纳滤和反渗透法处理电解抛光废水，成本高，浓水中富集的锌和铅更难处理。CN107651769A公开了一种工业废水处理系统，其中含铅、锌废水处理系统包括依次顺连的调节集水池、加压泵、除铅锌吸附罐、混凝反应池和混凝沉淀池，但是并没有公开该处理系统对铅和锌的处理效果。CN107162299A公开了一种含高浓度重金属的浓盐水零排放的方法，包括以下步骤：(1)重金属沉淀;(2)软化;(3)管式微滤;(4)蒸发结晶，经过该方案处理后得到的蒸发结晶进水，锌含量<1.0mg/L，铅含量<1.0mg/L，镉含量<0.1mg/L，铜含量<0.5mg/L，镍含量<1.0mg/L。
新颁布的《电镀行业污染物排放标准》(GB21900-2008)规定，冷轧排放水总锌低于1.0mg/L，总铅低于0.1mg/L。然而到目前为止，还没有同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理方法和工艺。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就是根据冷电解抛光废水的水质水量情况，提供一种同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺及系统。
为实现以上目的，本发明一方面提供的一种同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，采用如下技术方案：
一种同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理工艺，包括以下步骤：
1)废水进入搅拌沉淀池，并向搅拌沉淀池中加入改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂，所述搅拌沉淀池分为两个部分，前部为搅拌区域，后部为斜板沉淀区域，废水和改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂在搅拌区域充分混合，混合后，废水进入斜板沉淀区域;
2)经步骤1)处理后的出水进入滤料吸附塔，滤料吸附塔中放置有机改性活性焦吸附滤料，有机改性活性焦吸附滤料占整个吸附塔的体积比为65～85%。
优选的，所述步骤1)中，废水在搅拌区域水力停留时间为3～5分钟，在斜板沉淀区域水力停留时间为45～65分钟。
优选的，所述步骤2)中，废水在吸附塔中的水力停留时间为35～45分钟。
优选的，所述步骤1)中，改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂的投加量为32～111mg/L。
优选的，所述搅拌沉淀池的搅拌区域内置搅拌器，搅拌速度为80～130转/分钟。
优选的，所述步骤1)中，改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂通过加药箱后进入搅拌沉淀池，所述加药箱中内置搅拌器，搅拌速度为32～48转/分钟，通过加药箱中搅拌器的持续搅拌，改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂保持均匀，不易产生沉淀。
优选的，所述经步骤1)处理后的出水通过提升泵进入滤料吸附塔。
进一步地，所述改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂根据电解抛光废水的水质特征制备而成，其制备工艺包括以下步骤：
a)蒙脱石的筛选：选择粒径为80～170目、可交换性阳离子容量为0.49～0.92毫摩尔/克的蒙脱石;
b)蒙脱石的活化：将步骤a)筛选的蒙脱石颗粒浸泡在质量百分比浓度为4～7%的氯化钙溶液中2～3小时，取出后再浸泡在质量百分比浓度为0.5～1.3%的盐酸溶液中1～9小时，用去离子水洗涤至中性，烘干后冷却得到改性钙基蒙脱石;
c)将改性钙基蒙脱石按固液比1:45～90溶解于体积比浓度为8%的乙醇溶液，在超声下搅拌，形成改性钙基蒙脱石混合溶液，然后在每升改性钙基蒙脱石混合溶液中加入5.5～8.6克磷钨酸，形成改性钙基蒙脱石-磷钨酸混合溶液;
d)将改性钙基蒙脱石-磷钨酸混合溶液放入密闭的反应釜内，在压力3～5兆帕，温度为85～95℃的反应釜内反应55～90分钟，然后降温，抽滤，用清水洗涤沉淀3～5次，干燥，形成改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸固体;然后用自来水配制成固含量在24～29%的改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂。
所述步骤b)得到的活化后钙基蒙脱石可交换性阳离子容量为0.67～1.21毫摩尔/克。
所述改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸固体，可交换性阳离子容量为0.82～1.57毫摩尔/克，磷钨总的质量分数为3.2～5.9%，比表面积为4.8～7.6m2/g。
优选的，所述步骤a)中蒙脱石按重量份计，包括以下组分：二氧化硅为53.6～75.3份，三氧化二铝为9.6～17.7份，三氧化二铁为0～4.7份，氧化镁为0～3.5份，氧化钙为0～2.7份，氧化钠为0～1.3份，氧化钾为0～0.9份，二氧化钛为0～0.2份，结晶水为9.7～15.9份。
进一步地，所述有机改性活性焦吸附滤料根据电解抛光废水的特性制备而成，其制备工艺包括以下步骤：
A)活性焦的筛选：选择粒径为0.25～1.1mm、比表面积为72.8～96.3m2/g的活性焦;
B)溶液的配制：配制浓度为67～158mg/L的环氧氯丙烷交联壳聚糖溶液，然后在所述环氧氯丙烷交联壳聚糖溶液中加入6.2～9.8mg/L的硅酸钠，再将溶液pH调至1～2之间，然后将溶液进行超声震荡，形成有机壳聚糖溶液;
C)活性焦的浸渍：将步骤A)筛选的活性焦按固液比1:4～6的比例浸渍在有机壳聚糖溶液中，形成活性焦-有机壳聚糖混合溶液，再将活性焦-有机壳聚糖混合溶液放入55～65℃的恒温水浴中，同时进行搅拌，然后将活性焦载体取出，烘干，冷却后制备得到有机改性活性焦吸附滤料。
通过本申请工艺制备得到有机改性活性焦吸附滤料的比表面积为131.2～211.5m2/g，随着改性后比表面积的提高，总锌和总铅的吸附能力大大提高。
所述电解抛光废水经过吸附塔后通过排水泵达标排放。
另一方面，本发明还提供一种同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理系统，包括药剂加药箱、搅拌沉淀池和滤料吸附塔，所述进水泵通过管道与搅拌沉淀池连接，所述药剂加药箱内的药剂通过加药泵进入搅拌沉淀池，所述搅拌沉淀池分为两个部分，前部为搅拌区域，后部为斜板沉淀区域，所述搅拌区域内置搅拌器，所述搅拌沉淀池的出水通过废水提升泵进入滤料吸附塔，所述滤料吸附塔连接排水泵。
优选的，所述加药箱中内置搅拌器，
本申请有益效果：
(1)本发明首次提出了同时去除电解抛光废水中总锌和总铅的处理技术方案，此技术方案有效解决了电解抛光废水的重金属污染环境的问题，属于电镀行业绿色环保生产工艺，具有良好的社会效益和环境效益;
(2)本发明工艺中使用的改性钙基蒙脱石负载杂多磷钨酸混合药剂和有机改性活性焦吸附滤料均是根据电解抛光废水的特性制备而成，对废水中的锌和铅处理效果好，水质特征：pH为6～9、总锌为19.7～45.7mg/L、总铅为6.8～10.2mg/L的电解抛光废水，经过搅拌沉淀池后，电解抛光废水中的总锌为2.3～5.5mg/L，总铅为0.6～1.7mg/L;经过滤料吸附塔后，电解抛光废水pH为6～9，总锌在0.08～0.69mg/L之间，总铅在0.01～0.07mg/L之间，达到国家排放标准。