本发明涉及含铁废水的处理，特别是一种金属表面处理产生的含铁废水的处理方法及处理系统。
背景技术
不锈钢材在成形和热处理过程中，表面会产生一层黑色的氧化皮，这类氧化皮结构致密，与基体附着力强，含有fe、cr、ni、少量c和si，有些产品可能存在mn、ti、mo、cu和w等元素，氧化物结构为：氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁、氧化铬、氧化镍、二氧化硅、铬尖晶石(cr2o3·feo)和镍尖晶石(nio·fe2o3)等。不锈钢氧化皮不仅破坏了钢材表面的美观性，又会加快金属表面的
电化学腐蚀，而且其存在的表面应力会加快钢材表面的应力腐蚀。因此，不锈钢表面的氧化皮必须在后续加工前去除干净。工程上，常使用酸洗工艺去除热轧及退火过程中在不锈钢钢材表面形成的氧化皮，同时对不锈钢表面进行钝化处理，使其更具耐蚀性。
酸洗过程中，主要存在两类酸性废液。其一为酸洗槽中酸洗产生的废酸液，其二为漂洗或冲洗废水。目前大多数金属表面处理废酸液及废水都是统一收集处理，采用石灰一步中和沉淀法，将水中的残余酸中和，形成硫酸钙或磷酸钙或氟化钙或金属氢氧化物的共沉淀污泥。该方法缺点是在ph值在6～9之间，部分金属氢氧化物沉淀不完全，处理后的废水中部分金属离子超标，水处理产生的污泥量非常大，且沉淀物中含大量重金属，需按工业危险废物管理，处置费用大。
由于这种污泥属危险废物，直接使用方式被限制，目前处理这些污泥主要采用三种途径：一是固化稳定化后送危险废物填埋场填埋，二是采用水泥窑协调焚烧处置，作为水泥填料使用，三是掺入粘土中烧制砖或与水泥混和制成免烧砖。污泥的处理较复杂，且费用较高。
技术实现要素：
鉴于此，有必要提供一种能够减少污泥产生的含铁废水的处理方法及处理系统。
本发明提供一种含铁废水的处理方法，包括以下步骤：
a、在含铁废水中加入磷酸盐溶液，搅拌反应后进行压滤，得到磷酸铁与含其它金属离子的合成母液；
b、将步骤a中得到的所述磷酸铁用稀硫酸溶液洗涤并进行压滤，以去除所述磷酸铁中残留的其它金属离子；
c、将步骤b中得到的所述磷酸铁用液碱和水打浆，使所述磷酸铁转化为氢氧化铁，压滤，得到氢氧化铁和磷酸盐溶液；
d、将步骤c中的所述氢氧化铁用稀氢氧化钠溶液洗涤并进行压滤，以去除所述氢氧化铁中残留的磷酸根离子，烘干，得到氢氧化铁产品。
一种实施所述含铁废水的处理方法的处理系统，所述处理系统包括依次连接的磷酸铁合成装置、磷酸铁洗涤装置、磷酸铁转换装置和氢氧化铁洗涤烘干装置。
本发明采用磷酸盐溶液沉淀含铁废水中的铁元素，得到磷酸铁，再将磷酸铁用稀硫酸溶液洗涤，以得到较纯的磷酸铁，然后将磷酸铁用液碱和水打浆，使磷酸铁转化为氢氧化铁，再将氢氧化铁用稀氢氧化钠溶液洗涤并进行压滤，烘干，得到氢氧化铁产品。因此，本发明的含铁废水的处理方法能够回收铁元素，减少了污泥的产生，工艺流程简单，操作方便，资源回收的效益较高，可取得良好的社会经济效益和环保效益。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的含铁废水的处理方法的流程图。
图2是本发明实施方式提供的含铁废水的处理系统的示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
在描述本发明之前，需要说明的是本发明不限于以下所描述的具体实施方式。本领域技术人员可以理解到在不脱离本发明权利要求精神的情况下，可对以下所述的具体实施方式进行变更及修改。
本发明提供一种含铁废水的处理方法，主要用于金属表面处理中产生的含铁废水，该处理方法使用磷酸盐溶液沉淀铁元素，以回收含铁废水中的铁元素。请参照图1，含铁废水的处理方法包括以下步骤：
步骤a：在含铁废水中加入磷酸盐溶液，搅拌反应后进行压滤，得到磷酸铁与含其它金属离子的合成母液。
具体地，含铁废水的ph值控制在1.5～2.5之间，在搅拌含铁废水的情况下，采用滴加的方式将磷酸盐溶液加入到含铁废水中，搅拌反应1～3小时，以沉淀出含铁废水中的铁离子。滴加完成后，含铁废水的ph值控制在1.8～3.0之间，继续搅拌反应1～2小时，反应停止后进行压滤，得到磷酸铁沉淀与含其它金属离子的合成母液。
当含铁废水的酸度较高时，铜、镍、铬等离子基本不会形成磷酸盐沉淀，而三价铁离子则可以形成沉淀，因此，采用磷酸盐溶液作为沉淀液，能够将废水中铁离子与其它金属离子分离。但酸度过高，磷酸铁沉淀量下降，影响铁沉淀的效率，同时损失部分磷酸盐。因此，含铁废水的ph值应控制在1.5～3.0之间。磷酸盐沉淀过滤性能很好，不吸附杂质。
步骤b：将步骤a中得到的磷酸铁用稀硫酸溶液洗涤并进行压滤，以去除磷酸铁中残留的其它金属离子。
具体地，采用ph值为2.8～3.2之间的稀硫酸溶液对磷酸铁进行洗涤、压滤、再洗涤、再压滤，重复1～3次，去除磷酸铁中残留的其它金属离子，从而得到比较纯的铁盐。较佳地，稀硫酸溶液的固液比范围控制在1:10～1:20之间。
步骤c：将步骤b中得到的磷酸铁用液碱和水打浆，使磷酸铁转化为氢氧化铁，压滤，得到氢氧化铁和磷酸盐溶液。
步骤b中得到的磷酸铁固体需立即用液碱和水打浆。具体地，将磷酸铁固体加入到搅拌打浆槽中，加入液碱，控制ph值在13～14之间，反应4～5小时，使磷酸铁转化为氢氧化铁沉淀，压滤分离，滤液为磷酸盐溶液，可返回使用。较佳地，磷酸铁与液碱的固液比范围控制在1:10～1:20之间。
步骤d：将步骤c中得到的氢氧化铁用稀氢氧化钠溶液洗涤并进行压滤，以去除氢氧化铁中残留的磷酸根离子，烘干，得到氢氧化铁产品。
具体地，将用ph值为12.8～13.2的稀氢氧化钠溶液对氢氧化铁进行洗涤、压滤、再洗涤、再压滤，重复1～3次，以去除氢氧化铁固体中残留的磷酸根离子，再将氢氧化铁烘干，烘干后得到氢氧化铁产品，可在包装后作为产品出售。
步骤e：将步骤a中得到的含其它金属离子的合成母液，用石灰乳液中和并进行压滤，得到金属氢氧化物和滤液。
具体地，将步骤a中得到的含其它金属离子的合成母液，用石灰乳液中和至ph≤9.0，在碱性条件下沉淀金属离子，得到金属氢氧化物。用石灰乳液中和的反应时间控制在0.5～2.0小时，然后压滤分离，得到金属氢氧化物和滤液。所述金属氢氧化物可以进一步资源化利用，也可以填埋处理。
步骤f：将步骤e中得到的滤液进行生化处理和排放。
具体地，将滤液进行生化处理，处理后不含重金属的废水，可在生产中循环利用或少量余水进行生化处理达标后排放。
请参照图2，本发明同时提供一种含铁废水的处理系统，其包括依次连接的磷酸铁合成装置10、磷酸铁洗涤装置20、磷酸铁转换装置30、氢氧化铁洗涤烘干装置40、磷酸盐溶解装置50和母液处理装置60。
所述磷酸铁合成装置10用于在含铁废水中沉淀出磷酸铁，其包括相连接的合成反应槽11和第一压滤机12。所述合成反应槽11用于将含铁废水和磷酸盐溶液进行反应，以沉淀出含铁废水中的铁元素，所述第一压滤机12用于过滤，以得到磷酸铁沉淀与含其它金属离子的废水。第一压滤机12的出水口连接母液处理装置60，第一压滤机12的滤饼下接磷酸铁洗涤装置20。
所述磷酸铁洗涤装置20用于洗涤磷酸铁，其包括相连接的第一搅拌洗涤槽21和第二压滤机22。第一搅拌洗涤槽21用于加入磷酸铁和ph值在2.8～3.2之间的稀硫酸溶液，以利用稀硫酸溶液对磷酸铁进行洗涤。第一搅拌洗涤槽21下端用泵连接第二压滤机22，第二压滤机22出水口连接母液处理装置60，滤饼下接磷酸铁转换装置30。
所述磷酸铁转换装置30用于将磷酸铁转换为氢氧化铁沉淀，其包括依次连接的液碱储槽31、搅拌打浆槽32、第三压滤机33和皮带传送机34。搅拌打浆槽32用于加入第二压滤机22中得到的磷酸铁和液碱储槽31提供的液碱，以将磷酸铁转换为氢氧化铁沉淀。搅拌打浆槽32下接第三压滤机33，第三压滤机33的出水口连接磷酸盐溶解装置50，第三压滤机33的滤饼通过皮带传送机34连接氢氧化铁洗涤烘干装置40。
所述氢氧化铁洗涤烘干装置40用于洗涤和烘干氢氧化铁，其包括依次连接的第二搅拌洗涤槽41、第四压滤机42、皮带传送机43、真空干燥器44、粉碎机45和包装机46，以及与第二搅拌洗涤槽41连接的稀碱储槽47。第二搅拌洗涤槽41用于加入氢氧化铁沉淀和稀碱储槽47中提供的稀氢氧化钠溶液，以对氢氧化铁沉淀进行洗涤。第四压滤机42的出水口连接磷酸盐溶解装置50，第四压滤机42的滤饼下接皮带传送机43，皮带传送机43连接真空干燥器44，真空干燥器44连接粉碎机45，粉碎机45出口连接包装机46，包装后得到氢氧化铁产品。
所述磷酸盐溶解装置50用于溶解磷酸盐、得到并储存磷酸盐溶液，其包括依次连接的溶解反应釜51、第五压滤机52和磷酸盐储槽53。溶解反应釜51用于加入定量的水(可以是回用水)和定量的磷酸盐固体并进行搅拌溶解。第五压滤机52用于过滤掉水不溶物，滤液用泵打入磷酸盐储槽53备用。磷酸盐储槽53还与磷酸铁合成装置10的第一压滤机12，以及磷酸铁洗涤装置20的第二压滤机22相连接，以存储磷酸盐溶液，将磷酸盐溶液循环使用。
所述母液处理装置60用于处理磷酸铁合成装置10和磷酸铁洗涤装置20得到的合成母液，其包括依次连接的合成母液储槽61、搅拌反应槽62、第六压滤机63和生化装置64，以及与搅拌反应槽62连接的石灰打浆槽65。合成母液储槽61分别与磷酸铁合成装置10中的第一压滤机12，以及磷酸铁洗涤装置20中的第二压滤机22相连接。合成母液储槽61和石灰打浆槽65分别连接搅拌反应槽62，搅拌反应槽62用于将合成母液用石灰乳液进行中和。搅拌反应槽62连接第六压滤机63，第六压滤机63的出水口连接生化装置64，生化装置64用于将滤液进行生化和排放，生化处理后的中水可回用或排放，污泥可填埋。
可以理解，在其他实施方式中，皮带传送机34、43可以取消或取代为其他的传送装置。
可以理解，在其他实施方式中，所述磷酸盐溶解装置50可以省略或取代为其他磷酸盐溶液储存装置，只要合成反应槽11能够加入磷酸盐溶液即可。
可以理解，在其他实施方式中，所述母液处理装置60可以省略或取代为其他废液处理装置，相应的，步骤e、f可以省略或取代为其他废液处理方法。
上述含铁废水的处理方法及处理系统采用磷酸盐溶液沉淀含铁废水中的铁元素，得到磷酸铁，再将磷酸铁用稀硫酸溶液洗涤，以得到较纯的磷酸铁，然后将磷酸铁用液碱和水打浆，使磷酸铁转化为氢氧化铁，再将氢氧化铁用稀氢氧化钠溶液洗涤并进行压滤，烘干，得到氢氧化铁产品。其中，本发明采用磷酸盐沉淀铁离子，在酸性条件下固液分离，磷酸铁沉淀容易过滤；利用液碱转化磷酸铁，得到金属氢氧化物沉淀，这种沉淀比液碱直接沉淀容易过滤而且不易吸附夹带其它重金属离子。
因此，本发明的含铁废水的处理方法解决了金属表面处理产生的含铁废水的资源化利用的技术问题，废水中的铁元素基本得到回收利用，利用率在98％以上，极大地减少了污泥的产生。本发明工艺流程简单，操作方便，资源回收的效益较高，可取得良好的社会经济效益和环保效益。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，所以本发明之保护范围当视后附的申请专利范围所界。
技术特征：
技术总结
本发明提供一种含铁废水的处理方法，包括以下步骤：A、在含铁废水中加入磷酸盐溶液，搅拌反应后进行压滤，得到磷酸铁与含其它金属离子的合成母液；B、将步骤A中得到的磷酸铁用稀硫酸溶液洗涤并进行压滤，以去除磷酸铁中残留的其它金属离子；C、将步骤B中得到的磷酸铁用液碱和水打浆，使磷酸铁转化为氢氧化铁，压滤，得到氢氧化铁和磷酸盐溶液；D、将步骤C中的氢氧化铁用稀氢氧化钠溶液洗涤并进行压滤，以去除氢氧化铁中残留的磷酸根离子，烘干，得到氢氧化铁产品。本发明同时提供一种实施上述含铁废水的处理方法的处理系统。本发明能够回收铁元素，减少了污泥的产生。
技术研发人员：徐丽阳;米永红;郑晓凤
受保护的技术使用者：深圳市深投环保科技有限公司
技术研发日：2018.08.16
技术公布日：2018.12.14
声明：
“含铁废水的处理方法及处理系统与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：深圳市深投环保科技有限公司
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2024年07月12日 ~ 14日 
