CN112429882B - 一种富马酸亚铁废水的处理方法及其装置 - Google Patents

一种富马酸亚铁废水的处理方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种富马酸亚铁废水的处理方法及其装置，该方法包括（1）溶解聚丙烯酰胺,（2）絮凝除杂,（3）投氧化钙,（4）投加富马酸,（5）压滤机过滤,（6）除钙以及（7）静置沉淀等步骤。采用本发明提供的富马酸亚铁废水的处理方法及其装置对富马酸亚铁废水进行处理，可以对废水进行完全的回收利用，变废为宝，无废水排出，绿色环保；处理后得到的废渣可回收利用，处理后得到的上清液为富含富马酸钠的溶液，可直接回用生产富马酸亚铁。采用本发明方法解决了富马酸亚铁废水由于存在COD高，含盐度高的问题因而难以处理的问题，解决了废水污染的问题，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种富马酸亚铁废水的处理方法及其装置
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种富马酸亚铁废水的处理方法及其装置。
背景技术
富马酸亚铁，又称反丁烯二酸亚铁，分子式为C4H2FeO4 ，是一种红棕色固体粉末。富马酸亚铁又称富马铁，是一种安全、高效的有机营养补铁剂，属于有机酸铁（包括：赖氨酸铁、甘氨酸铁、蛋氨酸铁等），它的有机二价铁含量高达30%以上，富马酸亚铁被吸收后二价铁离子较易分解，进入血红细胞不需额外能量，不刺激肠胃，能提高并维持血红素的正常水平，可作为营养添加剂长期使用。富马酸亚铁可预防各种动物缺铁性贫血，减少腹泻，提高畜禽的成活率，减少难产、死胎和流产，提高动物的免疫力、抗病力，促进动物生长发育，使体格健壮，皮肤、拉毛红润有光泽， 提高日增重、产蛋率，减少破、软壳蛋，提高动物产品品质。
目前国内外富马酸亚铁的生产通常采用富马酸与等摩尔比的纯碱成盐生成富马酸二钠，再与硫酸亚铁溶液反应，螯合生成富马酸亚铁。富马酸的来源可以是苯环的催化氧化成顺丁烯二酸，再经过构型转化成反丁烯二酸；也可以是糠醛催化氧化生成反丁烯二酸。硫酸亚铁的溶液来源可以是七水合硫酸亚铁、一水合硫酸亚铁的水溶液或是由铁粉与硫酸反应制备。此合成方法历史悠久，工艺非常成熟，原料便宜，已经很少有人再去探索它的合成工艺，反应母液排废水处理。此法废水主要成分是：硫酸钠，富马酸，硫酸亚铁；存在COD高，含盐度高的问题，而高盐废水难以处理。随着环保要求的提高及公司节能降耗的需求，如何对富马酸亚铁废水进行处理，变废为宝，解决废水污染问题，显得日益重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种富马酸亚铁废水的处理方法及其装置，采用该方法和装置对富马酸亚铁废水进行处理，可以对废水进行完全的回收利用，变废为宝，无废水排出，绿色环保。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种富马酸亚铁废水的处理方法，包括以下步骤：
（1）溶解聚丙烯酰胺（PAM）：按照聚丙烯酰胺:水=0.5:100的重量比，在PAM搅拌罐内，于温度>70℃的热水中添加聚丙烯酰胺，搅拌溶解3h以上，至完全溶解，得到5‰PAM溶液；
（2）絮凝除杂：从原液池中将富马酸亚铁废水抽至搅拌罐Ⅰ中，然后添加5‰PAM溶液，溶液出现豆腐花状悬浮物时，停止投加，搅拌5～10min，然后经过60目振动筛过滤，滤渣回收；
（3）投氧化钙：将过筛后的废水抽至搅拌罐Ⅱ中，投加氧化钙，用时10～15min，氧化钙的用量M氧化钙=M废水×X×56÷96，其中M废水为要处理的富马酸亚铁废水的质量，X为要处理的富马酸亚铁废水中硫酸根离子的质量百分含量；
（4）投加富马酸：待投加完氧化钙反应15min后，开始投加富马酸，用时10～15min，投加完富马酸后反应30min，pH值10～12；所投加的富马酸的用量MFMS=M氧化钙÷1.12，其中M氧化钙为前述投加的氧化钙的质量；
（5）压滤机过滤：将搅拌罐Ⅱ中反应完全后的废水，经过压滤机进行过滤，滤液抽至搅拌罐Ⅲ中；过滤得到的渣满后，卸渣到空地待处理, 滤渣可用于制作化肥；
（6）除钙：经过压滤机过后的滤液，在搅拌罐Ⅲ中添加纯碱，2～5min加完，搅拌反应10-15min，然后放入沉淀池中；
（7）静置沉淀：反应液放入沉淀池中，静置>2小时，上清液回用生产富马酸亚铁，沉淀物主要为碳酸钙，可用于生产柠檬酸钙。
所述的富马酸亚铁废水的处理方法，步骤（6）中所添加的纯碱的质量M纯碱=M滤液×5‰，其中M滤液为步骤（5）中经过压滤机过滤后得到的滤液的质量。
本发明还提供一种富马酸亚铁废水的处理装置，该装置包括通过管道依次连接的原液池、搅拌罐Ⅰ、振动筛、搅拌罐Ⅱ、压滤机、搅拌罐Ⅲ和沉淀池；其中原液池与搅拌罐Ⅰ之间、振动筛与搅拌罐Ⅱ之间、搅拌罐Ⅱ与压滤机之间、压滤机与搅拌罐Ⅲ之间都连接有水泵，所述的搅拌罐Ⅰ还与PAM搅拌罐相连接。该装置在使用时，PAM搅拌罐中进行溶解配制5‰PAM溶液，用水泵将富马酸亚铁废水从原液池中抽至搅拌罐Ⅰ中，搅拌罐Ⅰ与PAM搅拌罐相连接，从而将5‰PAM溶液添加到废水中进行絮凝除杂反应，反应之后的废水输送至振动筛进行过滤，滤渣回收，滤液用水泵抽至搅拌罐Ⅱ中，先投加氧化钙反应，然后再投加富马酸进行反应，反应完全后的废水经过水泵抽至压滤机中进行过滤，滤液用水泵抽至搅拌罐Ⅲ中；过滤得到滤渣卸渣到空地待处理；经过压滤机后的滤液，在搅拌罐Ⅲ中添加纯碱，搅拌反应后放入沉淀池中静置沉淀>2小时，上清液回用生产富马酸亚铁，沉淀物主要为碳酸钙，可用于生产柠檬酸钙。
本发明聚丙烯酰胺溶解中，PAM必须要完全溶解，不能有结团、小颗粒等，否则絮凝效果差，而且用量增多。溶解时需用温度>70℃热水且提前溶解3个小时以上。
本发明废水处理过程中在添加氧化钙和富马酸时，需注意添加的顺序与时间以及搅拌的力度；废水温度低，需要搅拌的力度和时间越长；否则渣中富马酸含量会偏高。在添加纯碱去除残余钙离子时，需注意沉淀时间的控制，可用肉眼观察液是否澄清，若不澄清需相对延长静置时间，否则生产出来的富马酸亚铁必定偏黄；而且钙含量低，产生的碳酸钙沉淀较少，需每隔一段时间才能清理，而且需要进一步处理才能用作生产柠檬酸钙。本发明富马酸亚铁废水的处理方法也可省略掉絮凝除杂步骤，直接从步骤（3）开始进行处理。
本发明的创新特点：（1）用酸中和废水时，采用添加生产富马酸亚铁主要原料之一富马酸，中和碱性溶液达到沉淀硫酸钙的目的，这样的中和过程不会增加多余的杂质。而此时的废水中含有富马酸，经过处理沉淀后的废水可重新投入生产富马酸亚铁，即可回收利用本已浪费的富马酸，又可达到处理废水的目的，更保证生产富马酸亚铁产品时不会带入其它杂性物质。这样既节约了成本，又可以恢复整个生产无废水排出，彻底解决了废水污染问题。这是一种智慧的创造，也是一种创新技术，具有结合高科技的创举。（2）整个高盐、高COD值、难处理的废水处理过程短且高效、设备要求成本不高，流程简明且占地不大，真正达到了节能环保的要求。
本发明的有益效果为：
本发明富马酸亚铁废水的处理方法中PAM絮凝沉淀后得到的湿渣可返回富马酸亚铁生产线回收利用，步骤5中经压滤机过滤后得到的渣主要为硫酸钙沉淀，可用于制作化肥。在处理过程中添加的纯碱不仅能够去除滤液中残余的钙离子，生成碳酸钙沉淀，同时加入的纯碱能够与滤液中含有的富马酸反应生产富马酸钠（即生产富马酸亚铁的中间产物），从而使得经过最终处理后得到的上清液为含有富马酸钠的溶液，上清液可直接回用生产富马酸亚铁。
采用本发明提供的一种富马酸亚铁废水的处理方法及其装置对富马酸亚铁废水进行处理，可以对废水进行完全的回收利用，变废为宝，无废水排出，绿色环保；采用本发明方法解决了富马酸亚铁废水由于存在COD高，含盐度高的问题因而难以处理的问题，解决了废水污染的问题，具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明一种富马酸亚铁废水的处理方法的处理工艺流程图；
图2为本发明一种富马酸亚铁废水的处理装置的连接结构示意图；
图中标号及名称如下：
1、原液池，2、搅拌罐Ⅰ，3、振动筛，4、搅拌罐Ⅱ，5、压滤机，6、搅拌罐Ⅲ，7、沉淀池，8、水泵，9、PAM搅拌罐。
具体实施方式
实施例1
一种富马酸亚铁废水的处理方法，包括以下步骤：
（1）溶解聚丙烯酰胺（PAM）：按照聚丙烯酰胺:水=0.5:100的重量比，在PAM搅拌罐内，于温度>70℃的80㎏热水中添加聚丙烯酰胺0.4㎏，搅拌溶解3h以上，至完全溶解，得到5‰PAM溶液；
（2）絮凝除杂：从原液池中将8000㎏富马酸亚铁废水（富马酸亚铁废水中硫酸根含量X=12.06%）抽至搅拌罐Ⅰ中，然后添加5‰PAM溶液，溶液出现豆腐花状悬浮物时，停止投加，搅拌5min，然后经过60目振动筛过滤，滤渣回收；
（3）投氧化钙：将过筛后的废水抽至搅拌罐Ⅱ中，投加氧化钙，用时10min，氧化钙的用量M氧化钙=M废水×X×56÷96=8000㎏×12.06%×56÷96=562.8㎏，其中M废水为要处理的富马酸亚铁废水的质量，X为要处理的富马酸亚铁废水中硫酸根离子的质量百分含量；
（4）投加富马酸：待投加完氧化钙反应15min后，开始投加富马酸，用时10min，投加完富马酸后反应30min，pH值10～12；所投加的富马酸的用量MFMS=M氧化钙÷1.12=562.8㎏÷1.12=502.5㎏，其中M氧化钙为前述投加的氧化钙的质量；
（5）压滤机过滤：将搅拌罐Ⅱ中反应完全后的废水，经过压滤机进行过滤，滤液抽至搅拌罐Ⅲ中；过滤得到的渣满后，卸渣到空地待处理, 滤渣可用于制作化肥；
（6）除钙：经过压滤机过后的滤液，在搅拌罐Ⅲ中添加纯碱，2min加完，搅拌反应10min，然后放入沉淀池中；所添加的纯碱的质量M纯碱=M滤液×5‰=7500㎏×5‰=37.5㎏，其中M滤液为步骤（5）中经过压滤机过滤后得到的滤液的质量；
（7）静置沉淀：反应液放入沉淀池中，静置2.5小时，上清液（富含富马酸钠）回用生产富马酸亚铁，沉淀物主要为碳酸钙，可用于生产柠檬酸钙。
实施例2
一种富马酸亚铁废水的处理方法，包括以下步骤：
（1）溶解聚丙烯酰胺（PAM）：按照聚丙烯酰胺:水=0.5:100的重量比，在PAM搅拌罐内，于温度>70℃的100㎏热水中添加聚丙烯酰胺0.5㎏，搅拌溶解3h以上，至完全溶解，得到5‰PAM溶液；
（2）絮凝除杂：从原液池中将10000㎏富马酸亚铁废水（富马酸亚铁废水中硫酸根含量X=12.0%）抽至搅拌罐Ⅰ中，然后添加5‰PAM溶液，溶液出现豆腐花状悬浮物时，停止投加，搅拌8min，然后经过60目振动筛过滤，得到滤渣回收；
（3）投氧化钙：将过筛后的废水抽至搅拌罐Ⅱ中，投加氧化钙，用时13min，氧化钙的用量M氧化钙=M废水×X×56÷96=10000㎏×12.0%×56÷96=700㎏，其中M废水为要处理的富马酸亚铁废水的质量，X为要处理的富马酸亚铁废水中硫酸根离子的质量百分含量；
（4）投加富马酸：待投加完氧化钙反应15min后，开始投加富马酸，用时12min，投加完富马酸后反应30min，pH值10～12；所投加的富马酸的用量MFMS=M氧化钙÷1.12=700㎏÷1.12=625㎏，其中M氧化钙为前述投加的氧化钙的质量；
（5）压滤机过滤：将搅拌罐Ⅱ中反应完全后的废水，经过压滤机进行过滤，滤液抽至搅拌罐Ⅲ中；过滤得到的渣满后，卸渣到空地待处理，得到的滤渣可用于制作化肥；
（6）除钙：经过压滤机过后的滤液，在搅拌罐Ⅲ中添加纯碱，4min加完，搅拌反应14min，然后放入沉淀池中；所添加的纯碱的质量M纯碱=M滤液×5‰=8050㎏×5‰=40.25㎏，其中M滤液为步骤（5）中经过压滤机过滤后得到的滤液的质量；
（7）静置沉淀：反应液放入沉淀池中，静置3小时，上清液（8050㎏，富含富马酸钠）回用生产富马酸亚铁，沉淀物主要为碳酸钙，可用于生产柠檬酸钙。
实施例3
一种富马酸亚铁废水的处理方法，包括以下步骤：
（1）溶解聚丙烯酰胺（PAM）：按照聚丙烯酰胺:水=0.5:100的重量比，在PAM搅拌罐内，于温度>70℃的150㎏热水中添加聚丙烯酰胺0.75㎏，搅拌溶解3h以上，至完全溶解，得到5‰PAM溶液；
（2）絮凝除杂：从原液池中将15000㎏富马酸亚铁废水（富马酸亚铁废水中硫酸根含量X=11.96%）抽至搅拌罐Ⅰ中，然后添加5‰PAM溶液，溶液出现豆腐花状悬浮物时，停止投加，搅拌10min，然后经过60目振动筛过滤，滤渣回收；
（3）投氧化钙：将过筛后的废水抽至搅拌罐Ⅱ中，投加氧化钙，用时15min，氧化钙的用量M氧化钙=M废水×X×56÷96=15000㎏×11.96%×56÷96=1046.5㎏，其中M废水为要处理的富马酸亚铁废水的质量，X为要处理的富马酸亚铁废水中硫酸根离子的质量百分含量；
（4）投加富马酸：待投加完氧化钙反应15min后，开始投加富马酸，用时15min，投加完富马酸后反应30min，pH值10～12；所投加的富马酸的用量MFMS=M氧化钙÷1.12=1046.5㎏÷1.12=934.375㎏，其中M氧化钙为前述投加的氧化钙的质量；
（5）压滤机过滤：将搅拌罐Ⅱ中反应完全后的废水，经过压滤机进行过滤，滤液抽至搅拌罐Ⅲ中；过滤得到的渣满后，卸渣到空地待处理, 滤渣可用于制作化肥；
（6）除钙：经过压滤机过后的滤液，在搅拌罐Ⅲ中添加纯碱，5min加完，搅拌反应15min，然后放入沉淀池中；所添加的纯碱的质量M纯碱=M滤液×5‰=13000㎏×5‰=65㎏，其中M滤液为步骤（5）中经过压滤机过滤后得到的滤液的质量；
（7）静置沉淀：反应液放入沉淀池中，静置>2小时，上清液回用生产富马酸亚铁，沉淀物主要为碳酸钙，可用于生产柠檬酸钙。
本发明一种富马酸亚铁废水的处理装置，该装置包括通过管道依次连接的原液池1，搅拌罐Ⅰ2，振动筛3，搅拌罐Ⅱ 4，压滤机5,搅拌罐Ⅲ 6和沉淀池7；其中原液池与搅拌罐Ⅰ之间、振动筛与搅拌罐Ⅱ之间、搅拌罐Ⅱ与压滤机之间、压滤机与搅拌罐Ⅲ之间都连接有水泵8，所述的搅拌罐Ⅰ2还与PAM搅拌罐9相连接。
如图2所示，该装置在使用时，PAM搅拌罐9中进行溶解配制5‰PAM溶液，用水泵8将富马酸亚铁废水从原液池1中抽至搅拌罐Ⅰ2中，搅拌罐Ⅰ2与 PAM搅拌罐9相连接，从而将5‰PAM溶液添加到废水中进行絮凝除杂反应，反应之后的废水通过管道输送至振动筛3进行过滤，滤渣回收，滤液用水泵抽至搅拌罐Ⅱ 4中，先投加氧化钙反应，然后再投加富马酸进行反应，反应完全后的废水经过水泵抽至压滤机5中进行过滤，滤液用水泵抽至搅拌罐Ⅲ 6中；过滤得到滤渣卸渣到空地待处理；经过压滤机5后的滤液，在搅拌罐Ⅲ 6中添加纯碱，搅拌反应后通过管道放入沉淀池7中静置沉淀>2小时，沉淀后上清液回用生产富马酸亚铁，沉淀物主要为碳酸钙，可用于生产柠檬酸钙。

Claims (1)

1.一种富马酸亚铁废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）溶解聚丙烯酰胺：按照聚丙烯酰胺:水=0.5:100的重量比，在PAM搅拌罐内，于温度>70℃的热水中添加聚丙烯酰胺，搅拌溶解3h以上，至完全溶解，得到5‰PAM溶液；
（2）絮凝除杂：从原液池中将富马酸亚铁废水抽至搅拌罐Ⅰ中，然后添加5‰PAM溶液，溶液出现豆腐花状悬浮物时，停止投加，搅拌5～10min，然后经过60目振动筛过滤，滤渣回收；
（3）投氧化钙：将过筛后的废水抽至搅拌罐Ⅱ中，投加氧化钙，用时10～15min，氧化钙的用量M氧化钙=M废水×X×56÷96，其中M废水为要处理的富马酸亚铁废水的质量，X为要处理的富马酸亚铁废水中硫酸根离子的质量百分含量；
（4）投加富马酸：待投加完氧化钙反应15min后，开始投加富马酸，用时10～15min，投加完富马酸后反应30min，pH值10～12；所投加的富马酸的用量MFMS=M氧化钙÷1.12，其中M氧化钙为投加的氧化钙的质量；
（5）压滤机过滤：将搅拌罐Ⅱ中反应完全后的废水，经过压滤机进行过滤，滤液抽至搅拌罐Ⅲ中；过滤得到的渣满后，卸渣到空地待处理，滤渣用于制作化肥；
（6）除钙：经过压滤机过滤后得到的滤液，在搅拌罐Ⅲ中添加纯碱，2～5min加完，搅拌反应10-15min，然后放入沉淀池中；
（7）静置沉淀：反应液放入沉淀池中，静置>2小时，上清液回用生产富马酸亚铁，沉淀物主要为碳酸钙，用于生产柠檬酸钙；
所述的富马酸亚铁废水的处理方法，步骤（6）中所添加的纯碱的质量M纯碱=M滤液×5‰，其中M滤液为步骤（5）中经过压滤机过滤后得到的滤液的质量；
上述富马酸亚铁废水的处理方法所采用的处理装置，包括通过管道依次连接的原液池、搅拌罐Ⅰ、振动筛、搅拌罐Ⅱ、压滤机、搅拌罐Ⅲ和沉淀池；所述的原液池与搅拌罐Ⅰ之间、振动筛与搅拌罐Ⅱ之间、搅拌罐Ⅱ与压滤机之间、压滤机与搅拌罐Ⅲ之间都连接有水泵，所述的搅拌罐Ⅰ还与PAM搅拌罐相连接。
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