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在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的方法

發(fā)布時(shí)間:2018-4-3 16:41:07  中國(guó)污水處理工程網(wǎng)

  申請(qǐng)日2015.11.11

  公開(公告)日2016.03.23

  IPC分類號(hào)C02F1/72; C02F1/52; C02F1/50; C01G49/00

  摘要

  一種在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的方法及系統(tǒng),該方法包括以下步驟:(1)在線制備高鐵酸鹽混合液;(2)將高鐵酸鹽混合液投加到污水中并攪拌,高鐵酸鹽與污水中還原性物質(zhì)反應(yīng),直至反應(yīng)完全;(3)對(duì)污水進(jìn)行調(diào)節(jié)沉淀,使污水pH值調(diào)節(jié)為中性,使水中的金屬離子沉淀去除,同時(shí)也能夠使水中的磷酸鹽得以沉淀去除;然后靜置,使污水得到最終處理;第一種系統(tǒng)包括第一反應(yīng)池,高鐵酸鹽產(chǎn)生池,污水反應(yīng)池和調(diào)節(jié)沉淀池,四個(gè)池體內(nèi)均設(shè)置有攪拌器,各池依次連接;第二種系統(tǒng)包括第一反應(yīng)池、高鐵酸鹽產(chǎn)生池和污水反應(yīng)沉淀池。本發(fā)明將在線濕法制備的高鐵酸鹽直接用于污水處理,操作運(yùn)行更加簡(jiǎn)便,提高了高鐵酸鹽的產(chǎn)率經(jīng)濟(jì)成本更低。

  權(quán)利要求書

  1.在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的方法,其特征是,包括以下步驟:

  (1)在線制備高鐵酸鹽:

  將漂白粉與水?dāng)嚢杌旌铣蔀榛旌弦,并產(chǎn)生飽和次氯酸鈣溶液,將混合液中加入NaOH攪拌混合,再加入FeNO3、Fe2(SO4)3或FeCl3,飽和次氯酸鈣與NaOH的反應(yīng)產(chǎn)物與FeNO3、Fe2(SO4)3或FeCl3反應(yīng)生成高鐵酸鹽,得到高鐵酸鹽混合液;

  (2)調(diào)節(jié)污水的pH值為2-3,將步驟(1)制備的高鐵酸鹽混合液投加到污水中并攪拌,高鐵酸鹽與污水中還原性物質(zhì)反應(yīng),直至反應(yīng)完全;

  (3)與高鐵酸鹽反應(yīng)后的污水中含有Fe(OH)3和Ca(OH)2,起到混凝絮凝作用,使水中的金屬離子沉淀去除,同時(shí)也能夠使水中的磷酸鹽得以沉淀去除;然后靜置,使污水得到最終處理。

  2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的方法,其特征是,所述步驟(1)中漂白粉中的有效氯含量大于8%。

  3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的方法,其特征是,所述步驟(1)中漂白粉與水質(zhì)量比為1:25-1:35,飽和次氯酸鈣溶液與NaOH體積質(zhì)量比為8ml:1g~12ml:1g,NaOH與Fe(NO3)3質(zhì)量比為0.8:1~1.2:1,NaOH與Fe2(SO4)3質(zhì)量比為0.5:1~1.2,NaOH與FeCl3質(zhì)量比1.0:1~1.2:1。

  4.一種在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的系統(tǒng),其特征是,包括第一反應(yīng)池、高鐵酸鹽產(chǎn)生池、污水反應(yīng)池和調(diào)節(jié)沉淀池,四個(gè)池體內(nèi)均設(shè)置有攪拌器,第一反應(yīng)池上的出液口通過(guò)第一管路與高鐵酸鹽產(chǎn)生池相連,高鐵酸鹽產(chǎn)生池的出液口通過(guò)第二管路與污水反應(yīng)池相連,污水反應(yīng)池的出液口通過(guò)第三管路與調(diào)節(jié)沉淀池連接,第一管路和第二管路均設(shè)置有計(jì)量泵、流量計(jì)和閥門,第三管路上連接有閥門,污水反應(yīng)池上設(shè)置有污水進(jìn)口,調(diào)節(jié)沉淀池上設(shè)有排水口和排泥口。

  5.一種在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的系統(tǒng),其特征是,包括第一反應(yīng)池、高鐵酸鹽產(chǎn)生池和污水反應(yīng)沉淀池,三個(gè)池體內(nèi)均設(shè)置有攪拌器,第一反應(yīng)池上的出液口通過(guò)第一管路與高鐵酸鹽產(chǎn)生池相連,高鐵酸鹽產(chǎn)生池的出液口通過(guò)第二管路與污水反應(yīng)沉淀池相連,第一管路和第二管路均設(shè)置有計(jì)量泵、流量計(jì)和閥門,污水反應(yīng)沉淀池上設(shè)置有污水進(jìn)口、排水口和排泥口。

  說(shuō)明書

  一種在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的方法及系統(tǒng)

  技術(shù)領(lǐng)域

  本發(fā)明涉及一種通過(guò)在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的方法及系統(tǒng),屬于高鐵酸鹽處理污水技術(shù)領(lǐng)域。

  背景技術(shù)

  高鐵酸鹽是一種氧化能力極強(qiáng)的六價(jià)鐵化合物,其氧化還原電位高于常見的氧化劑臭氧、高錳酸鹽和次氯酸鹽,可以同時(shí)滿足殺菌消毒、氧化有機(jī)物及混凝助凝等多種需要,與含氯消毒劑相比,不會(huì)產(chǎn)生致癌、致畸變、致突變的氯代衍生物。高鐵酸鹽被認(rèn)為是綠色環(huán)保的新型污水處理劑,在水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。大量研究表明,高鐵酸鹽對(duì)廢水中酚類、絡(luò)合金屬、氨氮、環(huán)丙沙星、偶氮染料、磷酸鹽、苯胺、砷等污染物均具有較好的去除效果。高鐵酸鹽制備及其在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用研究已成為研究熱點(diǎn)之一。但是由于高鐵酸鹽提取率低和貯存時(shí)間短等原因使得高鐵酸鹽難于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),加之高鐵酸鹽制備成本較高,且高鐵酸鹽不穩(wěn)定,在水溶液或潮濕環(huán)境中極易分解,使其推廣應(yīng)用受到限制。因此,研究一種簡(jiǎn)便、高效、低成本、易操作的制備及應(yīng)用方法是解決目前高鐵酸鹽難于大規(guī)模應(yīng)用的主要手段。

  目前高鐵酸鹽的制備方法主要有高溫熔融法、濕法氧化法和電解法等。其中濕法氧化法主要指的是次氯酸鹽氧化法,該方法具有研究較早,工藝相對(duì)成熟、生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、產(chǎn)品純化度較高、實(shí)驗(yàn)室容易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn),在實(shí)際中研究應(yīng)用較多。濕法氧化法最初是在攪拌條件下,向Fe(Ⅵ)液中加入飽和KOH溶液,抽濾,得到粗品K2FeO4,粗品溶解于3mol/LKOH溶液中,然后在冰水冷卻的條件下,將此溶液加入到飽和KOH溶液中,再次析出K2FeO4,抽濾、洗滌、干燥。但是這種方法制備費(fèi)用高,加之高鐵酸鹽的穩(wěn)定性差,在廢水處理中難于應(yīng)用。為了降低制備成本,在制備前期用NaOH代替了部分價(jià)格較高的KOH,但是成本仍然較高,同時(shí)制作程序復(fù)雜,高鐵酸鹽的提取率較低。為了進(jìn)一步降低高鐵酸鹽的制備及應(yīng)用成本,人們將上述方法進(jìn)一步改進(jìn),采用簡(jiǎn)易制備方法,省去了除鹽純化和干燥的程序,大大降低了制備的成本,也克服了高鐵酸鹽穩(wěn)定性差的缺點(diǎn),在高鐵酸鹽的應(yīng)用上又前進(jìn)了一步,但是這種方法仍然存在費(fèi)用偏高的問(wèn)題,因此研究高鐵酸鹽制備及應(yīng)用的更經(jīng)濟(jì)有效的方法具有重要的意義。

  中國(guó)專利文獻(xiàn)CN103058281A提供了一種《一種在線濕化學(xué)法制備高鐵酸鹽的工藝及裝置》,通過(guò)第一儲(chǔ)罐的NaOH和NaClO混合溶液,傳送帶輸送的固體FeNO3或第三儲(chǔ)罐的FeNO3溶液送入第二混合儲(chǔ)罐或靜態(tài)混合器進(jìn)行充分混合得到反應(yīng)混合液,將反應(yīng)混合液送入環(huán)形管,從環(huán)形管的液體出口得到高鐵酸鹽液體產(chǎn)品。該工藝及裝置雖然能夠在線間歇式或連續(xù)生產(chǎn)液體高鐵酸鹽,但是同樣不能解決高鐵酸鹽穩(wěn)定性差的問(wèn)題,不能將制備的高鐵酸鹽及時(shí)進(jìn)行利用,同時(shí),由于所用試劑價(jià)格較高,使制備成本較高,限制其在實(shí)際中的應(yīng)用。

  綜上可知,盡管高鐵酸鹽被譽(yù)為“綠色”化學(xué)品,但制約它應(yīng)用的主要有兩個(gè)因素,一個(gè)是制備條件苛刻,成本高;另一個(gè)就它的不穩(wěn)定性,潮濕狀態(tài)下尤其不穩(wěn)定。在水處理應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn),使用高鐵酸鉀晶體在水中溶解也是一個(gè)較為緩慢的過(guò)程,必須通過(guò)強(qiáng)力攪拌或射流噴射等方法才能加速其溶解,并且在溶解的過(guò)程中高鐵酸鉀的降解也很嚴(yán)重?梢姼哞F酸鹽在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)更實(shí)際一些,而且用于水處理時(shí),無(wú)需提純成晶體,直接應(yīng)用高鐵酸鹽溶液,能避免提純?cè)偃芙膺@一重復(fù)工作造成的藥劑和能量的浪費(fèi)。

  發(fā)明內(nèi)容

  為降低高鐵酸鹽的制備成本,提高高鐵酸鹽在污水處理中的可應(yīng)用性,本發(fā)明提供一種經(jīng)濟(jì)有效、運(yùn)行過(guò)程簡(jiǎn)便、處理效果好的在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的方法,同時(shí)提供一種實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。

  本發(fā)明的在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的方法,包括以下步驟:

  (1)在線制備高鐵酸鹽:

  將漂白粉與水?dāng)嚢杌旌铣蔀榛旌弦,并產(chǎn)生飽和次氯酸鈣溶液,將混合液中加入NaOH攪拌混合,再加入FeNO3、Fe2(SO4)3或FeCl3,飽和次氯酸鈣與NaOH的反應(yīng)產(chǎn)物與FeNO3、Fe2(SO4)3或FeCl3反應(yīng)生成高鐵酸鹽,得到高鐵酸鹽混合液;

  (2)調(diào)節(jié)污水的pH值為2-3,將步驟(1)制備的高鐵酸鹽混合液投加到污水中并攪拌,高鐵酸鹽與污水中還原性物質(zhì)反應(yīng),直至反應(yīng)完全;

  (3)與高鐵酸鹽反應(yīng)后的污水中含有Fe(OH)3和Ca(OH)2,起到混凝絮凝作用,使水中的金屬離子沉淀去除,同時(shí)也能夠使水中的磷酸鹽得以沉淀去除;然后靜置,使污水得到最終處理。

  所述步驟(1)中漂白粉中的有效氯含量大于8%。

  所述步驟(1)中漂白粉與水質(zhì)量比為1:25-1:35,飽和次氯酸鈣溶液與NaOH體積質(zhì)量比為8ml:1g~12ml:1g,NaOH與Fe(NO3)3質(zhì)量比為0.8:1~1.2:1,NaOH與Fe2(SO4)3質(zhì)量比為0.5:1~1.2,NaOH與FeCl3質(zhì)量比1.0:1~1.2:1。

  實(shí)現(xiàn)上述方法的在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的系統(tǒng),可以采用兩種結(jié)構(gòu)形式,第一種采用以下技術(shù)方案:

  該裝置,包括第一反應(yīng)池、高鐵酸鹽產(chǎn)生池、污水反應(yīng)池和調(diào)節(jié)沉淀池,四個(gè)池體內(nèi)均設(shè)置有攪拌器,第一反應(yīng)池上的出液口通過(guò)第一管路與高鐵酸鹽產(chǎn)生池相連,高鐵酸鹽產(chǎn)生池的出液口通過(guò)第二管路與污水反應(yīng)池相連,污水反應(yīng)池的出液口通過(guò)第三管路與調(diào)節(jié)沉淀池連接,第一管路和第二管路均設(shè)置有計(jì)量泵、流量計(jì)和閥門,第三管路上連接有閥門,污水反應(yīng)池上設(shè)置有污水進(jìn)口,調(diào)節(jié)沉淀池上設(shè)有排水口和排泥口。

  第二種在線制備高鐵酸鹽進(jìn)行污水處理的系統(tǒng),采用以下技術(shù)方案:

  該裝置,包括第一反應(yīng)池、高鐵酸鹽產(chǎn)生池和污水反應(yīng)沉淀池,三個(gè)池體內(nèi)均設(shè)置有攪拌器,第一反應(yīng)池上的出液口通過(guò)第一管路與高鐵酸鹽產(chǎn)生池相連,高鐵酸鹽產(chǎn)生池的出液口通過(guò)第二管路與污水反應(yīng)沉淀池相連,第一管路和第二管路均設(shè)置有計(jì)量泵、流量計(jì)和閥門,污水反應(yīng)沉淀池上設(shè)置有污水進(jìn)口、排水口和排泥口。

  本發(fā)明采用漂白粉、NaOH、FeNO3或Fe2(SO4)3為原料,將在線濕法制備的高鐵酸鹽直接用于污水處理,無(wú)須進(jìn)行離心分離、洗滌、純化等過(guò)程,省去復(fù)雜的提純過(guò)程,操作運(yùn)行更加簡(jiǎn)便,對(duì)設(shè)備的要求也相對(duì)較低;同時(shí)提高了高鐵酸鹽的產(chǎn)率,達(dá)到相同水處理效果時(shí),高鐵酸鈉混合溶液的投加量更少,所以經(jīng)濟(jì)成本更低。克服了高鐵酸鹽穩(wěn)定性差的問(wèn)題,廣泛應(yīng)用于污水中有機(jī)物、金屬等污染物的去除,并適合污水的脫氮除磷。

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