CN108751445B - 利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂的方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明还提供了一种利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂的方法及其应用；该方法首先除去含锌废水中粒径大于15μm的悬浮油，在沉降分离，然后去除各种有机物，调节pH值使废水中溶解态的铁沉淀，再加入絮凝剂沉淀过滤得到滤液；向滤液中加入有机物和无机物，配置成水质稳定剂；向工业循环冷却水中加入水质稳定剂进行阻垢，其中，水质稳定剂量为15～30mg/L时，阻垢率可达到88％以上。本发明的方法与简单的化学沉淀相比，产生的污泥好利用，不会对环境造成二次污染。本发明的方法都是废水处理的常规方法，操作简单可行，运行费用可控，易于工业应用。

Description

利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂的方法及其应用
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂的方法及其应用。
背景技术
在当代人类使用的金属中，锌是仅次于铁、铝、铜之后的第四大用量的重金属，在冶炼、食品及制药等行业中，广泛地使用着锌资源。近年来随着经济的快速发展，锌的生产和消费也得到了飞速的增长。采矿、颜料、冶炼、电镀、金属加工、化工等工业的废弃物成为环境中锌重金属污染的主要来源。含锌废水就其总量来说，比造纸、印染、化工、农药等的水量小，污染面窄，但由于分布广，其危害性是很大的，且具有持久性、高毒性、污染严重等特点，排放到环境中后不易被生物降解，大多数在生物体内富集浓缩，破坏生物体正常生理代谢活动。不仅污染水环境，威胁水体安全，也威胁着人体健康和水生生物的生存。
锌是维持机体正常生长发育、新陈代谢的重要物质，也是人体健康必不可少的有益元素。它广泛存在于人体肌肉及骨骼中，但是含量甚微，人体缺锌会出现不少不良症状，但是含量超量也会发生严重的后果。含锌废水的排放对人体健康和工农业生产活动具有严重危害，随着人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造等生产活动的日益增加，不仅从数量上而且从种类上都大大地增加了重金属废水的产生，使环境严重污染，资源浪费。因此对于含锌废水的治理仍然是世界环保领域不可松懈的研究课题。
目前，比较***的处理方法有物理法和化学沉淀法，但它们在处理含锌废水时存在一些缺点：物化法处理量不大，操作相对复杂，只适合处理组成单纯的含锌废水。而化学沉淀法需要加入大量的沉淀剂，过滤后产生大量的废渣，处理过程长，普遍产生大量的二次污染；若将这些含锌废渣弃置废物场，会有大量的锌被浪费，同时通过渗溶而污染地表和地下水系造成严重的环境污染，对人和动物会产生不良的影响。如能采用合适的方法将这些锌从废渣中分离出来并进一步纯化，制成有应用价值的产品，将剩下的废渣回用到生产工序，既解决了污染问题又可得到较大的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂的方法及其应用，该水质稳定剂解决以下几个问题：
1)利用该方法处理含锌废水产生的污泥，可以直接返生产，不会对环境造成二次污染。
2)经过该方法处理后的含锌废水，一方面实现废水的资源化利用，另一方面可实现部分固废的资源化，达到节能、环保的目的。
为实现上述目的，本发明所设计一种利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂的方法，包括以下步骤：
1)冷轧电镀锌机组生产过程中产生的含锌废水通入隔油池中，利用重力分离法去除粒径大于15μm的悬浮油；
2)将上述除油后的含锌废水排入调节池中进行初步沉降和分离；
3)将上述调节池排出的废水通过生物接触氧化滤池去除各种有机物，使COD显著降低；去除各种有机物进入污泥浓缩池；
4)将上述调节池处理排出的废水进入pH缓冲池，调整pH值至5～6保持10～20min使废水中溶解态的铁沉淀，调节废水pH值至7～8；因氢氧化锌为两性物质，pH值为9～11时，氢氧化锌会发生沉淀；
5)向pH值至7～8的废水中加入絮凝剂，搅拌混凝沉淀悬浮态铁和其它重金属，得到上清液和沉淀，上清液过滤得到滤液，备用，悬浮态铁和其它重金属排入污泥浓缩池；
将制备得到的上清液作原液制备工业循环冷却水水质稳定剂。在工业用水中循环冷却水的用量居于首位，一般循环冷却水的用量占工业用水的60％以上。目前我国在工业用水方面的节水水平仍很低，节约用水的潜力还很大，循环水水质稳定剂在实际生产中的广泛应用是非常有效的一种节水措施。在工业循环冷却水中，为了控制腐蚀、结垢及微生物黏泥等必须添加水质稳定剂,水质稳定剂普遍使用含锌的缓蚀配方,锌盐能将碳钢表面氧化，形成一层极薄的氧化膜，牢固地吸附在碳钢上，改变碳钢的腐蚀电位，降低碳钢的腐蚀速度。这层氧化膜的厚度仅仅几个纳米，膜的分布均匀、致密，防蚀效果较好。
6)向滤液中加入有机物和无机物，配置成水质稳定剂，其中，所述有机物选自聚环氧琥珀酸(PESA)、聚天冬氨酸(PASP)、聚马来酸酐、聚丙烯酸钠、氨基三亚甲基叉磷酸和葡萄糖酸钠；所述无机物包括钼酸钠和锌盐。
进一步地，所述步骤3)中，生物接触氧化滤池中，废水量与H2O2体积比50～100∶1，其中，H2O2质量分数为30％。在酸性条件下，H2O2与废水中Fe2+作用加生物接触氧化滤池的氧化作用，该滤池填料采用斜波纹板式。
再进一步地，所述步骤5)中，絮凝剂与废水的比例为1～5‰；所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺和聚合硫酸亚铁。
再进一步地，所述步骤5)中，搅拌过程中，首先在100～150r/min速度下搅拌1～2min，再在40～50r/min速度下搅拌5～8min。
再进一步地，所述步骤6)中，水质稳定剂中各组分的含量为：0～40％的聚环氧琥珀酸(PESA)、0～40％的聚天冬氨酸(PASP)、0～40％的聚马来酸酐、0～40％的的聚丙烯酸钠、0～40％的氨基三亚甲基叉磷酸、5％～10％的葡萄糖酸钠、10％～15％的钼酸钠和5％～10％的锌盐。
再进一步地，所述步骤6)中，水质稳定剂中各组分的含量为：35％的聚环氧琥珀酸(PESA)、35％的聚天冬氨酸(PASP)、5％的葡萄糖酸钠、15％的钼酸钠和10％的锌盐。
本发明还提供了制备得到的水质稳定剂在工业循环冷却水中应用，所述应用的方法：向工业循环冷却水中加入水质稳定剂进行阻垢，其中，水质稳定剂量为15～30mg/L时，阻垢率可达到88％以上。
本发明的有益效果：
1)该方法与简单的化学沉淀相比，产生的污泥好利用，不会对环境造成二次污染。
2)该方法都是废水处理的常规方法，操作简单可行，运行费用可控，易于工业应用。
3)经过该方法处理后的冷轧电镀锌废水，一方面实现废水的资源化利用，另一方面可实现部分固废的资源化，达到节能、环保的目的。
4)形成“以废治废，变废为宝”的良性循环。
附图说明
图1为利用含锌废水处理的流程图；
图2为三个实施例制备的水质稳定剂阻垢效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
实施例1
利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂1的方法，包括以下步骤：
1)冷轧电镀锌机组生产过程中产生的2L含锌废水通入隔油池中，利用重力分离法停留10min，去除粒径大于15μm的悬浮油；
2)将上述除油后的含锌废水排入调节池中，调节池水力停留时间8min进行初步沉降和分离；
3)将上述调节池排出的废水通过生物接触氧化滤池，在池中缓慢加入30mL的质量分数为30％的H2O2，池中水力停留时间30min，在pH值为3～5，与废水中Fe2+相互作用发生氧化反应，去除各种有机物，使COD显著降低；去除各种有机物进入污泥浓缩池；
4)将上述调节池处理排出的废水进入pH缓冲池，随后在搅拌的条件下(220转/分)在pH缓冲池中缓慢加入质量分数为30％的NaOH溶液，调整pH值至5～6保持15min，使废水中溶解态的铁沉淀，调节废水pH值至7～8；
5)向pH值至7～8的废水中加入絮凝剂，缓慢加入质量分数为5％的聚合硫酸铁2mL和质量分数为0.1％的聚丙烯酰胺1mL，在120r/min速度下搅拌1min，再在40r/min速度下搅拌5min，使废水中悬浮态铁和其它重金属沉降下来，游离锌离子无法转化为Zn(OH)2发生沉淀反应，得到上清液和沉淀，上清液过滤得到滤液，备用，沉淀排入污泥浓缩池；
6)向滤液中加入聚环氧琥珀酸、聚马来酸酐、葡萄糖酸钠、钼酸钠、锌盐、配置成水质稳定剂1，其中，水质稳定剂1中各组分的含量为：30％的聚环氧琥珀酸(PESA)、40％的聚马来酸酐、10％的葡萄糖酸钠、10％的钼酸钠和10％的锌盐。
上述比例配比的水质稳定剂1在工业循环冷却水中投加量为25mg/L时，阻垢率可达到90％以上。
实施例2
利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂2的方法，包括以下步骤：
1)冷轧电镀锌机组生产过程中产生的4L含锌废水通入隔油池中，利用重力分离法停留10min，去除粒径大于15μm的悬浮油；
2)将上述除油后的含锌废水排入调节池中，调节池水力停留时间8min进行初步沉降和分离；
3)将上述调节池排出的废水通过生物接触氧化滤池，在池中缓慢加入60mL的质量分数为30％的H2O2，池中水力停留时间30min，在pH值为3～5，与废水中Fe2+相互作用发生氧化反应，去除各种有机物，使COD显著降低；去除各种有机物进入污泥浓缩池；
4)将上述调节池处理排出的废水进入pH缓冲池，随后在搅拌的条件下(220转/分)在pH缓冲池中缓慢加入质量分数为30％的NaOH溶液，调整pH值至5～6保持15min，使废水中溶解态的铁沉淀，调节废水pH值至7～8；
5)向pH值至7～8的废水中加入絮凝剂，缓慢加入质量分数为7.5％的聚合硫酸铁5mL和质量分数为0.1％的聚丙烯酰胺2mL，在100r/min速度下搅拌1min，再在45r/min速度下搅拌8min，使废水中悬浮态铁和其它重金属沉降下来，游离锌离子无法转化为Zn(OH)2发生沉淀反应，得到上清液和沉淀，上清液过滤得到滤液，备用，沉淀排入污泥浓缩池；
6)向滤液中加入氨基三亚甲基叉磷酸、聚丙烯酸钠、葡萄糖酸钠、钼酸钠和锌盐，配置成水质稳定剂2，其中，水质稳定剂2中各组分的含量为：40％的氨基三亚甲基叉磷酸、30％的聚丙烯酸钠、8％的葡萄糖酸钠、12％的钼酸钠和10％的锌盐。
上述比例配比的水质稳定剂2在工业循环冷却水中投加量为15mg/L时，阻垢率可达到88％以上。
实施例3
利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂3的方法，包括以下步骤：
1)冷轧电镀锌机组生产过程中产生的5L含锌废水通入隔油池中，利用重力分离法停留10min，去除粒径大于15μm的悬浮油；
2)将上述除油后的含锌废水排入调节池中，调节池水力停留时间8min进行初步沉降和分离；
3)将上述调节池排出的废水通过生物接触氧化滤池，在池中缓慢加入80mL的质量分数为30％的H2O2，池中水力停留时间30min，在pH值为3～5，与废水中Fe2+相互作用发生氧化反应，去除各种有机物，使COD显著降低；去除各种有机物进入污泥浓缩池；
4)将上述调节池处理排出的废水进入pH缓冲池，随后在搅拌的条件下(220转/分)在pH缓冲池中缓慢加入质量分数为30％NaOH溶液，调整pH值至5～6保持15min，使废水中溶解态的铁沉淀，调节废水pH值至7～8；
5)向pH值至7～8的废水中加入絮凝剂，缓慢加入质量分数为6％的聚合硫酸铁10mL和质量分数为0.1％的聚丙烯酰胺2mL，在110r/min速度下搅拌2min，再在50r/min速度下搅拌8min，使废水中悬浮态铁和其它重金属沉降下来，游离锌离子无法转化为Zn(OH)2发生沉淀反应，得到上清液和沉淀，上清液过滤得到滤液，备用，沉淀排入污泥浓缩池；
6)向滤液中加入聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、葡萄糖酸钠、钼酸钠、锌盐，配置成水质稳定剂3，其中，水质稳定剂3中各组分的含量为：35％的聚环氧琥珀酸、35％的聚天冬氨酸、5％的葡萄糖酸钠、15％的钼酸钠、10％锌盐。
上述比例配比的水质稳定剂3在工业循环冷却水中投加量为15mg/L时，阻垢率可达到90％以上。
实施例4
本实施例制备滤液的方法与实施例3的方法相同，不同之处在于：
水质稳定剂4中各组分的含量为：20％的聚环氧琥珀酸(PESA)、20％的聚天冬氨酸(PASP)、5％的聚马来酸酐、5％的聚丙烯酸钠、10％的氨基三亚甲基叉磷酸、5％的葡萄糖酸钠、10％的钼酸钠和5％的锌盐。
上述比例配比的水质稳定剂4在工业循环冷却水中投加量为15mg/L时，阻垢率可达到80％以上。
实施例5
本实施例制备滤液的方法与实施例3的方法相同，不同之处在于：
水质稳定剂5中各组分的含量为：40％的聚天冬氨酸(PASP)、40％的的聚丙烯酸钠、5％的葡萄糖酸钠、10％的钼酸钠和5％的锌盐。
上述比例配比的水质稳定剂3在工业循环冷却水中投加量为15mg/L时，阻垢率可达到70％以上。
实施例6
本实施例制备滤液的方法与实施例3的方法相同，不同之处在于：
水质稳定剂6中各组分的含量为：10％的聚环氧琥珀酸(PESA)、20％的聚天冬氨酸(PASP)、40％的聚丙烯酸钠、10％的氨基三亚甲基叉磷酸、8％的葡萄糖酸钠、12％的钼酸钠和10％的锌盐。
表1、实施例三种水质稳定剂配方
Figure BDA0001682046040000071
Figure BDA0001682046040000081
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (4)

1.一种利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）冷轧电镀锌机组生产过程中产生的含锌废水通入隔油池中，利用重力分离法去除粒径大于15μm的悬浮油；
2）将上述除油后的含锌废水排入调节池中进行初步沉降和分离；
3）将上述调节池排出的废水通过生物接触氧化滤池去除各种有机物，使COD显著降低；去除各种有机物进入污泥浓缩池；其中，生物接触氧化滤池中，废水量与质量分数为30%的H2O2体积比50~100∶1；
4）将上述生物接触氧化滤池处理排出的废水进入pH缓冲池，调整pH值至5~6保持10~20min使废水中溶解态的铁沉淀，调节废水pH值至7~8；
5）向pH值至7~8的废水中加入絮凝剂，搅拌混凝沉淀悬浮态铁和其它重金属，得到上清液，上清液过滤得到滤液，备用，悬浮态铁和其它重金属排入污泥浓缩池；其中，絮凝剂与废水的比例为1~5‰；所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺和聚合硫酸亚铁；
6）向滤液中加入有机物和无机物，配置成水质稳定剂，其中，所述有机物选自聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸、聚马来酸酐、聚丙烯酸钠、氨基三亚甲基叉磷酸和葡萄糖酸钠；所述无机物包括钼酸钠和锌盐；水质稳定剂中各组分的含量为：0~40%的聚环氧琥珀酸、0~40%的聚天冬氨酸、0~40%的聚马来酸酐、0~40%的聚丙烯酸钠、0~40%的氨基三亚甲基叉磷酸、5%~10%的葡萄糖酸钠、10%~15%的钼酸钠和5%~10%的锌盐。
2.根据权利要求1所述利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂的方法，其特征在于：所述步骤5）中，搅拌过程中，首先在100~150r/min速度下搅拌1~2min，再在40~50r/min速度下搅拌5~8min。
3.根据权利要求1所述利用含锌废水制备循环冷却水水质稳定剂的方法，其特征在于：所述步骤6）中，水质稳定剂中各组分的含量为： 35%的聚环氧琥珀酸、35%的聚天冬氨酸、5%的葡萄糖酸钠、15%的钼酸钠和10%的锌盐。
4.一种权利要求1所述方法制备得到的水质稳定剂在工业循环冷却水中应用，其特征在于：所述应用的方法：向工业循环冷却水中加入水质稳定剂进行阻垢，其中，水质稳定剂量为15~30mg/L时，阻垢率可达到88%以上。
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