申請(qǐng)日2016.07.20

　　公開(公告)日2016.10.12

　　IPC分類號(hào)C02F9/14; C02F103/16; C02F101/20

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種去除冶金工業(yè)廢水中錳的處理方法，廢水依次通過集水井、粗格柵、一次沉淀池、pH值調(diào)節(jié)池、改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置、曝氣池、生物氧化濾池、二次沉淀池、凈水池。本方法創(chuàng)造性的利用了人工改性粉煤灰的離子化學(xué)鍵合特性，經(jīng)過特殊加工后的粉煤灰能夠在常溫水溶液中與錳金屬離子發(fā)生離子化學(xué)鍵合作用，將錳離子吸附于改性粉煤灰顆粒表面，從而達(dá)到吸附凈化廢水中錳金屬離子的目的。同時(shí)，本方法應(yīng)用了先進(jìn)的微波技術(shù)，通過使用特定頻率的微波輻射對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性處理，能夠有效促進(jìn)粉煤灰顆粒的體積膨脹，大大提高了粉煤灰的吸附效能。此外，本方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)火電廠和燃煤鍋爐廢物——粉煤灰的二次利用，具有很高的環(huán)境效益。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種去除冶金工業(yè)廢水中錳的處理方法，其特征在于，含有錳離子的冶金工業(yè)廢水通過廢水管線進(jìn)入集水井，集水井的出口通過廢水管線連接粗格柵，在此去除廢水中的大直徑固體物質(zhì)，粗格柵的出口通過廢水管線連接一次沉淀池，在此進(jìn)一步去除廢水中的不溶物質(zhì)，一次沉淀池的出口通過廢水管線連接pH值調(diào)節(jié)池，廢水在此進(jìn)行調(diào)節(jié)至約5.5~6.5，pH值調(diào)節(jié)池的出口通過廢水管線連接改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置，改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置的出口通過廢水管線連接曝氣池，在此通過好氧曝氣過程對(duì)廢水中剩余的COD進(jìn)行初步氧化分解處理，曝氣池的出口通過廢水管線連接生物氧化濾池，在此對(duì)廢水殘留的COD進(jìn)行最后的深度凈化處理，生物氧化濾池的出口通過廢水管線連接二次沉淀池，在此將廢水中的剩余不溶物質(zhì)全部除去，二次沉淀池的出口通過廢水管線連接凈水池，凈水池的出口通過廢水管線將經(jīng)過本系統(tǒng)處理后的凈化出水外排。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除冶金工業(yè)廢水中錳的處理方法，其特征在于，改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置最前端設(shè)有粉煤灰進(jìn)料口，粉煤灰進(jìn)料口后部安裝有1套輪式研磨機(jī)，輪式研磨機(jī)出口設(shè)有1部細(xì)料傳送帶，細(xì)料傳送帶中部上方并排安裝有3支微波發(fā)生器和1部冷卻風(fēng)扇，細(xì)料傳送帶末端連接有軟連接管，并與位于振搖吸附艙內(nèi)部的多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管相連，多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管末端由軟連接管連接至廢渣輸送帶，將廢渣排出本裝置，同時(shí)多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管分別通過4根驅(qū)動(dòng)連桿與4部驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，同時(shí)，振搖吸附艙右下部設(shè)有進(jìn)水閥門，左上部設(shè)有排水閥門。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除冶金工業(yè)廢水中錳的處理方法，其特征在于，火電廠和燃煤鍋爐所產(chǎn)生的粉煤灰由改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置最左端的粉煤灰進(jìn)料口進(jìn)入本裝置，經(jīng)過輪式研磨機(jī)的粉碎研磨后，形成較小直徑的粉煤灰顆粒，這些粉煤灰顆粒經(jīng)細(xì)料傳送帶輸送至微波發(fā)生器下方，此時(shí)微波發(fā)生器啟動(dòng)并向其下方經(jīng)過的粉煤灰顆粒發(fā)射特定頻率的微波輻射，粉煤灰顆粒在這種微波輻射的作用下，會(huì)發(fā)生均勻且適度的體積膨脹，經(jīng)過微波輻射處理后的改性粉煤灰顆粒再經(jīng)冷卻風(fēng)扇送風(fēng)冷卻至常溫后，由細(xì)料傳送帶輸送至軟連接管，并進(jìn)入多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管，多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管由4根驅(qū)動(dòng)連桿分別與4部驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，可在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下做小幅度的水平振蕩運(yùn)動(dòng)，此時(shí)經(jīng)過pH值調(diào)節(jié)處理后(處理后pH值為5.5~6.5)的含有金屬錳離子的冶金工業(yè)廢水通過位于振搖吸附艙右下部的進(jìn)水閥門進(jìn)入振搖吸附艙內(nèi)部，與多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管中的改性粉煤灰顆粒發(fā)生接觸，廢水中的金屬錳離子能夠與改性粉煤灰顆粒發(fā)生離子化學(xué)鍵合作用，將錳離子吸附于改性粉煤灰顆粒表面，并且，改性粉煤灰顆粒在水平振蕩運(yùn)動(dòng)的作用下緩緩的向多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管底部運(yùn)動(dòng)，最終排出多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管，并由廢渣輸送帶排出本裝置，并進(jìn)行外運(yùn)處理;同時(shí)經(jīng)過吸附凈化處理后的廢水經(jīng)由振搖吸附艙左上部的排水閥門排出本裝置，并進(jìn)入下一處理工序。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除冶金工業(yè)廢水中錳的處理方法，其特征在于，改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置的微波發(fā)生器的工作電壓為55V，能夠發(fā)出頻率范圍為450MHz~180GHz的微波，平均使用壽命為9000h。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除冶金工業(yè)廢水中錳的處理方法，其特征在于，改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置的振搖吸附艙的有效容積為2800m3。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除冶金工業(yè)廢水中錳的處理方法，其特征在于，改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置的多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作電壓為380V，額定功率為2.8KW，平均扭矩為3.9N·m。

　　說明書

　　一種去除冶金工業(yè)廢水中錳的處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種去除冶金工業(yè)廢水中錳的處理方法，屬于環(huán)境保護(hù)中的廢水處理領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　錳是在地殼中廣泛分布的元素之一，它在地殼中的含量為0.085%，約占地殼總原子數(shù)的萬分之三。雖然在海水中含錳量很少，但在海洋深處的淤泥中，含錳卻達(dá)千分之三。錳的各種價(jià)態(tài)的氧化物中以二氧化錳最重要，在大自然中，便有大量天然的二氧化錳——軟錳礦，它是冶煉錳鐵合金的主要原料。在制造玻璃時(shí)，加入少量二氧化錳作為脫色劑，二氧化錳也可作為火柴工業(yè)的助燃劑，電池工業(yè)的氧化劑，油漆和油墨的催干劑，與氫氧化鉀混合可制成高錳酸鉀。此外，錳還用于有色金屬、化工、醫(yī)藥、食品、分析和科研等方面。

　　錳為社會(huì)帶來GDP增長(zhǎng)的同時(shí)，也給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，這反過來制約了社會(huì)的發(fā)展腳步，給人們的正常生活帶來較大的影響。地表水中錳含量超標(biāo)的現(xiàn)象本不多見。但近年來隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，伴隨著各種工業(yè)污染，錳通過煉鋼爐里釋放的煙塵、電廠鍋爐排放的粉煤灰、錳礦的開采和加工以及市政焚燒爐污染等途徑進(jìn)入大氣中，然后沉降進(jìn)入土壤和水環(huán)境中。而電解錳、干電池生產(chǎn)和部分農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)含錳污水的排放更可直接污染地表水。加上自然界中一些含錳天然土壤被長(zhǎng)期沖刷流入河流，造成某些地區(qū)水體底泥中錳的自然本底值偏高，受到人為活動(dòng)干擾時(shí)進(jìn)入水體，導(dǎo)致地表水中鐵錳含量不斷升高。

　　目前，凈化處理含錳廢水的方法主要包括以下幾種：

　　(1)絮凝沉淀法：

　　絮凝沉淀法是通過向廢水中投加混凝劑，使廢水中難以沉淀的細(xì)小顆粒及膠體顆粒脫穩(wěn)并互相聚集成粗大的顆粒而沉淀，從而實(shí)現(xiàn)與廢水的分離，達(dá)到水質(zhì)凈化的目的。本方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、管理方便、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低;但同時(shí)，此方法也存在對(duì)廢水pH值要求較嚴(yán)格、絮凝劑污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。

　　(2)微電解法：

　　用鐵屑微電解法處理電解錳酸性廢水時(shí)，一方面廢水中分散的膠體微粒、極性分子、細(xì)小污染物受微電場(chǎng)的作用，向相反電荷的電極方向移動(dòng)，聚集在電極上，形成大顆粒而沉淀;另一方面電極反應(yīng)不斷消耗廢水中的H+，使得OH-濃度增高，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，廢水中的一些重金屬離子就會(huì)轉(zhuǎn)化為溶度極低的金屬氫氧化物而沉淀，從而達(dá)到處理電解錳廢水的目的。微電解法處理廢水中錳的效果比較好，但是需要較為復(fù)雜的技術(shù)和設(shè)備，投資成本比較高，不適合廣泛應(yīng)用。

　　(3)液膜分離法：

　　當(dāng)含重金屬離子廢水與乳液接觸時(shí)金屬離子的傳遞過程主要分為萃取反應(yīng)和反萃取反應(yīng)，通過傳質(zhì)原理可知，廢水中的金屬離子透過液膜濃縮在膜內(nèi)相中，從而達(dá)到分離的目的。本方法具有高效、快速、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，但是處理成本比較高。

　　目前，現(xiàn)有的處理冶金工業(yè)廢水中金屬錳的方法存在技術(shù)條件要求高、設(shè)備投資較大、會(huì)產(chǎn)生二次污染等問題。因此，有必要擺脫現(xiàn)有的處理技術(shù)思路，開辟出處理含錳廢水的新途徑，進(jìn)而開發(fā)一種全新形式的冶金工業(yè)廢水中金屬錳的處理技術(shù)。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種去除冶金工業(yè)廢水中錳的處理方法，含有錳離子的冶金工業(yè)廢水通過廢水管線進(jìn)入集水井，在此進(jìn)行集中收集和初步穩(wěn)定調(diào)節(jié)，集水井的出口通過廢水管線連接粗格柵，在此去除廢水中的大直徑固體物質(zhì)，粗格柵的出口通過廢水管線連接一次沉淀池，在此進(jìn)一步去除廢水中的不溶物質(zhì)，一次沉淀池的出口通過廢水管線連接pH值調(diào)節(jié)池，廢水在此進(jìn)行pH值的精確調(diào)節(jié)，pH值調(diào)節(jié)池出水的pH值范圍為5.5~6.5，以滿足改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置的入水pH值要求，pH值調(diào)節(jié)池的出口通過廢水管線連接改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置，改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置的出口通過廢水管線連接曝氣池，在此通過好氧曝氣過程對(duì)廢水中剩余的COD進(jìn)行初步氧化分解處理，曝氣池的出口通過廢水管線連接生物氧化濾池，在此對(duì)廢水殘留的COD進(jìn)行最后的深度凈化處理，生物氧化濾池的出口通過廢水管線連接二次沉淀池，在此將廢水中的剩余不溶物質(zhì)全部除去，二次沉淀池的出口通過廢水管線連接凈水池，凈水池的出口通過廢水管線將經(jīng)過本系統(tǒng)處理后的凈化出水外排。

　　其中，改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置由粉煤灰改性處理區(qū)和粉煤灰振搖吸附艙兩部分組成，該裝置最前端設(shè)有粉煤灰進(jìn)料口，粉煤灰進(jìn)料口后部安裝有1套輪式研磨機(jī)，輪式研磨機(jī)出口設(shè)有1部細(xì)料傳送帶，細(xì)料傳送帶中部上方并排安裝有3支微波發(fā)生器和1部冷卻風(fēng)扇，細(xì)料傳送帶末端連接有軟連接管，并與位于振搖吸附艙內(nèi)部的多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管相連，多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管末端由軟連接管連接至廢渣輸送帶，將廢渣排出本裝置，同時(shí)，多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管分別通過4根驅(qū)動(dòng)連桿與4部驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，同時(shí)，振搖吸附艙右下部設(shè)有進(jìn)水閥門，左上部設(shè)有排水閥門。

　　其中，火電廠和燃煤鍋爐所產(chǎn)生的粉煤灰由改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置最左端的粉煤灰進(jìn)料口進(jìn)入本裝置，經(jīng)過輪式研磨機(jī)的粉碎研磨后，形成較小直徑的粉煤灰顆粒，這些粉煤灰顆粒經(jīng)細(xì)料傳送帶輸送至微波發(fā)生器下方，此時(shí)，微波發(fā)生器啟動(dòng)并向其下方經(jīng)過的粉煤灰顆粒發(fā)射頻率為95.3GHz的微波輻射，粉煤灰顆粒在這種微波輻射的作用下，會(huì)發(fā)生均勻且適度的體積膨脹，經(jīng)過微波輻射處理后的改性粉煤灰顆粒再經(jīng)冷卻風(fēng)扇送風(fēng)冷卻至常溫后，由細(xì)料傳送帶輸送至軟連接管，并進(jìn)入多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管，多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管由4根驅(qū)動(dòng)連桿分別與4部驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，可在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下做小幅度的水平振蕩運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，經(jīng)過pH值調(diào)節(jié)處理后(處理后pH值為5.5~6.5)的含有金屬錳離子的冶金工業(yè)廢水通過位于振搖吸附艙右下部的進(jìn)水閥門進(jìn)入振搖吸附艙內(nèi)部，與多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管中的改性粉煤灰顆粒發(fā)生接觸，廢水中的金屬錳離子能夠與改性粉煤灰顆粒發(fā)生離子化學(xué)鍵合作用，將錳離子吸附于改性粉煤灰顆粒表面，并且，改性粉煤灰顆粒在水平振蕩運(yùn)動(dòng)的作用下會(huì)緩緩的向多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管底部運(yùn)動(dòng)，最終排出多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管，并由廢渣輸送帶排出本裝置，并進(jìn)行外運(yùn)處理;同時(shí)，經(jīng)過吸附凈化處理后的廢水經(jīng)由振搖吸附艙左上部的排水閥門排出本裝置，并進(jìn)入下一處理工序。其中，pH值調(diào)節(jié)池的作用是將經(jīng)過一次沉淀的廢水pH值調(diào)節(jié)至5.5~6.5，以滿足改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置的入水pH值要求;其中，曝氣池的作用是通過好氧曝氣過程對(duì)廢水中剩余的COD進(jìn)行初步氧化分解處理;其中，生物氧化濾池的作用是對(duì)廢水殘留的COD進(jìn)行最后的深度凈化處理。

　　進(jìn)一步，改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置的微波發(fā)生器的工作電壓為55V，能夠發(fā)出頻率范圍為450MHz~180GHz的微波，平均使用壽命為9000h。

　　進(jìn)一步，改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置的振搖吸附艙的有效容積為2800m3，其多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管采用硬質(zhì)不銹鋼材料，抗拉強(qiáng)度為575N/mm2，維氏硬度為180HV，布氏硬度為171HB。

　　進(jìn)一步，改性粉煤灰振搖吸附除錳裝置，多孔網(wǎng)狀螺旋輸送管驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作電壓為380V，額定功率為2.8KW，平均扭矩為3.9N·m。

　　通過本系統(tǒng)處理后的廢水，其金屬錳的去除效率可達(dá)99.2%。

　　本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

　　(1)本方法擺脫了現(xiàn)有的冶金工業(yè)廢水中金屬錳的處理技術(shù)思路，創(chuàng)造性的利用了人工改性粉煤灰的離子化學(xué)鍵合特性，經(jīng)過特殊加工后的粉煤灰能夠在常溫水溶液中與錳金屬離子發(fā)生離子化學(xué)鍵合作用，將錳離子吸附于改性粉煤灰顆粒表面，從而達(dá)到吸附凈化廢水中錳金屬的目的，其處理效率可達(dá)到99.2%。

　　(2)本方法還創(chuàng)新應(yīng)用了先進(jìn)的微波技術(shù)，通過使用特定頻率的微波輻射對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性處理，能夠有效促進(jìn)粉煤灰顆粒的體積膨脹，大大提高了粉煤灰的吸附效能。

　　(3)本方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)火電廠和燃煤鍋爐廢物——粉煤灰的二次利用，既重復(fù)利用了生產(chǎn)廢物，又大大節(jié)省了處理物料成本，具有很高的經(jīng)理效益和環(huán)境效益。

　　(4)本方法原理簡(jiǎn)單易行，設(shè)計(jì)施工成本較低，并且處理效果較好，運(yùn)行維護(hù)成本很低，有利于大范圍推廣應(yīng)用。