申请/专利权人：中铝广西国盛稀土开发有限公司

申请日：2019-07-05

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN110357318B

主分类号：C02F9/00

分类号：C02F9/00;C02F101/20;C02F101/30;C02F103/16;C02F1/463;C02F1/52;C02F1/56;C02F1/66;C02F1/00;C02F1/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.10#授权;2022.05.27#实质审查的生效;2019.10.22#公开

摘要：本发明公开了一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，废水经中和后，加入聚合硫酸铁，并结合电凝聚技术对废水中重金属离子、有机物进行去除，最后加入硅酸镁钠和聚丙烯酰胺，对废水中粒径较小的金属离子进行去除。该方法简单易行，重金属去除效果好。本发明采用物理和电化学联合处理法，对稀土工业酸性废水中重金属去除率达99.9%以上，可以有效防治稀土工业排放水的重金属污染。

主权项：1.一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将废水隔油后输送至混合池中，静置30~40min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为5molL的氢氧化钠溶液，调节pH至8~10；（2）将中和池中的废水引进搅拌池中，加入聚合硫酸铁溶液，启动搅拌装置，以400~500rpm的速度进行搅拌，搅拌时间为30~50min，然后静置10-30min；所述聚合硫酸铁溶液的质量浓度为1.5~3.5%，其添加流量为10~50Lh，控制聚合硫酸铁在废水中的终浓度为0.1-0.5gL；（3）将搅拌池上层澄清液引入电凝聚池中，同时开启搅拌装置，以500-600rpm的速度进行搅拌，投入粉状碳酸钠，搅拌均匀后调节pH至11~12，开启电凝聚装置，控制电流换向周期为1-5min，进行周期换向电凝聚反应30~60min；粉状碳酸钠添加质量为废水质量的2~8%；所述电凝聚反应其电压强度为0.5-2Vcm，电流为1.5-3A，功率为300-800W；（4）将电凝聚反应后的废水引流至混凝池中，以200~300rpm的速度不断进行搅拌，投入硅酸镁钠粉末，间隔5-10min后再投入聚丙烯酰胺溶液，搅拌反应10~20min；（5）混凝池中液体采用泵输送至自浮槽实现浮渣和水的分离，自浮槽出水进入砂滤池，经砂率后调节pH至中性得到达标排放水，即完成对稀土工业酸性废水中重金属的去除处理。

全文数据：一种稀土工业酸性废水重金属处理方法技术领域本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种稀土工业酸性废水重金属处理方法。背景技术我国稀土储量大，但采用传统的物理选矿法富集稀土，效率低，只能采用化学浸出的方法。其提取工艺流程包括原矿浸出、浸出液除杂、从浸出液中提取稀土等步骤，最终获得混合稀土碳酸盐、氧化物或氯化物等稀土产品。稀土产品的浸出、除杂、沉淀等过程都需要投入大量的原料试剂，导致在生产过程中会产生大量废水和废渣，严重污染生态环境，极大制约着稀土产业的可持续发展。因此，解决稀土工业的环境污染问题，实现稀土资源的清洁高效利用和可持续发展，是我国稀土产业发展面临的重大难题。中国专利CN201410041557.X公开了一种稀土工业废水除重金属的方法，利用功能纳米材料为吸附剂，通过化学吸附作用，深度处理稀土工业废水中的氯、钠、钙及重金属等离子；功能纳米材料指带有功能基团如硫酸基、硫基、胺基、羧酸基、磷酸基等的纳米材料。专利CN201610851421.4公开了一种稀土重金属废液处理方法，包括如下步骤：S01：扩散渗析；S02：预处理；S03：双极膜电渗析；其中S02：预处理，包括如下步骤：S021：碱中和；S022：纳滤分离；S023：SS吸附；S024：Na树脂软化；S025：均相电渗析。涉及仪器昂贵精密。发明内容针对现有技术存在的问题，本发明公开了一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，废水经中和后，加入聚合硫酸铁，并结合电泳技术对废水中重金属离子、有机物进行去除，然后继续加入碳酸钠，降低废水的硬度，最后加入硅酸镁钠和聚丙烯酰胺，对废水中粒径较小的金属离子进行去除。该方法简单易行，重金属去除效果好。经过本发明处理后，排放到环境中的水质中重金属含量达到排放标准。本发明的技术方案如下：一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，包括以下步骤：1将废水隔油后输送至混合池中，静置30～40min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为5molL的氢氧化钠溶液，调节pH至8～10；2将中和池中的废水引进搅拌池中，加入聚合硫酸铁溶液，启动搅拌装置，以400～500rpm的速度进行搅拌，搅拌时间为30～50min，然后静置10-30min；3将搅拌池上层澄清液引入电凝聚池中，同时开启搅拌装置，以500-600rpm的速度进行搅拌，投入粉状碳酸钠，搅拌均匀后调节pH至11～12，开启电凝聚装置，控制电流换向周期为1-5min，进行周期换向电凝聚反应30～60min；4将电凝聚反应后的废水引流至混凝池中，以200～300rpm的速度不断进行搅拌，投入硅酸镁钠粉末，间隔5-10min后再投入聚丙烯酰胺溶液，搅拌反应10～20min；5混凝池中液体采用泵输送至自浮槽实现浮渣和水的分离，自浮槽出水进入砂滤池，经砂率后调节pH至中性得到达标排放水，即完成对稀土工业酸性废水中重金属的去除处理。作为本发明的进一步说明：步骤2中所述聚合硫酸铁溶液的质量浓度为1.5～3.5％，其添加流量为10～50Lh。作为本发明的进一步说明：步骤2中控制聚合硫酸铁在废水中的终浓度为0.1-0.5gL。作为本发明的进一步说明：步骤3中粉状碳酸钠添加质量为废水质量的2～8％。作为本发明的进一步说明：步骤3中所述电凝聚反应其电压强度为0.5-2Vcm，电流为1.5-3A，功率为300-800W。作为本发明的进一步说明：步骤3中进行周期换向电凝聚反应时，对废水进行曝气，控制曝气量为1-5Lm3·min。作为本发明的进一步说明：步骤4中硅酸镁钠粉末的添加质量为废水质量的0.5～1.5％。作为本发明的进一步说明：步骤4中聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为0.1～0.5％，其添加流量为20～80Lh。作为本发明的进一步说明：步骤4中控制聚丙烯酰胺在废水中的终浓度为0.02-0.1gL。本发明的技术原理如下：在酸性废水中，重金属主要以离子形式存在，将废水的pH值调整至碱性，并引入大量的氢氧根离子，可以有效的将一部分重金属以氢氧化物的形式沉淀除去，且废水中存在氯离子和氟离子等配位体，能与重金属离子络合成可溶物，增大氢氧化物的溶解度，所以控制pH很重要。聚合硫酸铁为废水处理常用絮凝沉淀剂，对废水中铁离子、色度、臭味、有机物等具有一定的去除效果。电泳技术是重金属去除的新技术，在废水中加入聚合硫酸铁，将废水中大部分的有机物和重金属离子进行吸附，再通过电泳技术的复合使用，能有效分配聚合硫酸铁中中离子电位，加大聚合硫酸铁对重金属离子、有机物等物质的吸附，增加废水处理的效率。碳酸钠与废水中钙离子反应生成大量的碳酸钙沉淀，可降低废水中硬度，同时还与Pb、Zn、Cd等生成碳酸盐沉淀将其从废水中去除。电凝聚法是近年发展起来的重金属废水处理方法，它是利用电解氧化铁板或铝板等生成Fe2+、Fe3+或Al3+，经一系列水解、聚合成为各种羟基络合物以及多核羟基络合物的凝聚剂，可吸附金属氢氧化物形成共絮体。它具有在同一pH值条件下能够去除废水中几种重金属离子的特点。硅酸镁钠是一种无机高分子化合物，其具有优良的三维空间，具有良好的吸附能力，经反应池、沉淀池处理后的水中残留的重金属与硅酸镁钠发生絮凝作用，在不断搅拌的情况下，硅酸镁钠与重金属、无机物不断接触，絮凝胶团不断增大，形成难溶的非晶态化合物，可通过澄清分层的作用实现重金属、无机物的有效去除。投加聚丙烯酰胺可以除去水中粒径＞100μm的沉淀颗粒，增大絮体颗粒，提高沉淀分离效果，使重金属能有效去除，加快沉淀效率。废水经过层层处理后达到排放标准。本发明的有益效果：1本发明采用物理和电化学联合处理法，对稀土工业酸性废水中重金属去除率达99.9％以上，可以有效防治稀土工业排放水的重金属污染。2本发明可实现连续作业，处理效率高、效果好，适合大规模的稀土重金属污水处理。3本发明设备简单、操作简便、处理成本低，可在稀土工厂中推广使用。具体实施方式实施例1：一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，包括以下步骤：1将废水隔油后输送至混合池中，静置30min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为5molL的氢氧化钠溶液，调节pH至9；2将中和池中的废水引进搅拌池中，加入聚合硫酸铁溶液，启动搅拌装置，以500rpm的速度进行搅拌，搅拌时间为30min，然后静置20min，所述聚合硫酸铁溶液的质量浓度为2％，其添加流量为30Lh，控制聚合硫酸铁在废水中的终浓度为0.3gL；3将搅拌池上层澄清液引入电凝聚池中，同时开启搅拌装置，以600rpm的速度进行搅拌，投入粉状碳酸钠，粉状碳酸钠添加质量为废水质量的4％，搅拌均匀后调节pH至12，开启电凝聚装置，控制电流换向周期为2min，电压强度为2Vcm，电流为3A，功率为600W，进行周期换向电凝聚反应40min，同时对废水进行曝气，控制曝气量为4Lm3·min；4将电凝聚反应后的废水引流至混凝池中，以300rpm的速度不断进行搅拌，投入硅酸镁钠粉末，添加质量为废水质量的1.2％，间隔10min后再投入质量浓度为0.2％的聚丙烯酰胺溶液，其添加流量为50Lh，控制聚丙烯酰胺在废水中的终浓度为0.05gL，搅拌反应20min；5混凝池中液体采用泵输送至自浮槽实现浮渣和水的分离，自浮槽出水进入砂滤池，经砂率后调节pH至中性得到达标排放水，即完成对稀土工业酸性废水中重金属的去除处理。实施例2：一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，包括以下步骤：1将废水隔油后输送至混合池中，静置40min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为5molL的氢氧化钠溶液，调节pH至8；2将中和池中的废水引进搅拌池中，加入聚合硫酸铁溶液，启动搅拌装置，以400rpm的速度进行搅拌，搅拌时间为40min，然后静置20min，所述聚合硫酸铁溶液的质量浓度为1.5％，其添加流量为50Lh，控制聚合硫酸铁在废水中的终浓度为0.1gL；3将搅拌池上层澄清液引入电凝聚池中，同时开启搅拌装置，以500rpm的速度进行搅拌，投入粉状碳酸钠，粉状碳酸钠添加质量为废水质量的2％，搅拌均匀后调节pH至11，开启电凝聚装置，控制电流换向周期为1min，电压强度为0.5Vcm，电流为1.5A，功率为300W，进行周期换向电凝聚反应60min，同时对废水进行曝气，控制曝气量为1Lm3·min；4将电凝聚反应后的废水引流至混凝池中，以200rpm的速度不断进行搅拌，投入硅酸镁钠粉末，添加质量为废水质量的1.5％，间隔5min后再投入质量浓度为0.5％的聚丙烯酰胺溶液，其添加流量为20Lh，控制聚丙烯酰胺在废水中的终浓度为0.1gL，搅拌反应10min；5混凝池中液体采用泵输送至自浮槽实现浮渣和水的分离，自浮槽出水进入砂滤池，经砂率后调节pH至中性得到达标排放水，即完成对稀土工业酸性废水中重金属的去除处理。实施例3：一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，包括以下步骤：1将废水隔油后输送至混合池中，静置35min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为5molL的氢氧化钠溶液，调节pH至10；2将中和池中的废水引进搅拌池中，加入聚合硫酸铁溶液，启动搅拌装置，以500rpm的速度进行搅拌，搅拌时间为50min，然后静置10min，所述聚合硫酸铁溶液的质量浓度为3.5％，其添加流量为10Lh，控制聚合硫酸铁在废水中的终浓度为0.5gL；3将搅拌池上层澄清液引入电凝聚池中，同时开启搅拌装置，以500rpm的速度进行搅拌，投入粉状碳酸钠，粉状碳酸钠添加质量为废水质量的8％，搅拌均匀后调节pH至12，开启电凝聚装置，控制电流换向周期为5min，电压强度为2Vcm，电流为3A，功率为800W，进行周期换向电凝聚反应30min，同时对废水进行曝气，控制曝气量为2Lm3·min；4将电凝聚反应后的废水引流至混凝池中，以300rpm的速度不断进行搅拌，投入硅酸镁钠粉末，添加质量为废水质量的1.5％，间隔5min后再投入质量浓度为0.3％的聚丙烯酰胺溶液，其添加流量为30Lh，控制聚丙烯酰胺在废水中的终浓度为0.02gL，搅拌反应20min；5混凝池中液体采用泵输送至自浮槽实现浮渣和水的分离，自浮槽出水进入砂滤池，经砂率后调节pH至中性得到达标排放水，即完成对稀土工业酸性废水中重金属的去除处理。实施例4：一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，包括以下步骤：1将废水隔油后输送至混合池中，静置30min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为5molL的氢氧化钠溶液，调节pH至8；2将中和池中的废水引进搅拌池中，加入聚合硫酸铁溶液，启动搅拌装置，以400rpm的速度进行搅拌，搅拌时间为30min，然后静置30min，所述聚合硫酸铁溶液的质量浓度为2.5％，其添加流量为20Lh，控制聚合硫酸铁在废水中的终浓度为0.2gL；3将搅拌池上层澄清液引入电凝聚池中，同时开启搅拌装置，以500rpm的速度进行搅拌，投入粉状碳酸钠，粉状碳酸钠添加质量为废水质量的6％，搅拌均匀后调节pH至12，开启电凝聚装置，控制电流换向周期为4min，电压强度为1.5Vcm，电流为2.5A，功率为500W，进行周期换向电凝聚反应40min，同时对废水进行曝气，控制曝气量为3Lm3·min；4将电凝聚反应后的废水引流至混凝池中，以300rpm的速度不断进行搅拌，投入硅酸镁钠粉末，添加质量为废水质量的0.8％，间隔8min后再投入质量浓度为0.4％的聚丙烯酰胺溶液，其添加流量为60Lh，控制聚丙烯酰胺在废水中的终浓度为0.06gL，搅拌反应15min；5混凝池中液体采用泵输送至自浮槽实现浮渣和水的分离，自浮槽出水进入砂滤池，经砂率后调节pH至中性得到达标排放水，即完成对稀土工业酸性废水中重金属的去除处理。实施例5：一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，包括以下步骤：1将废水隔油后输送至混合池中，静置30min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为5molL的氢氧化钠溶液，调节pH至9.5；2将中和池中的废水引进搅拌池中，加入聚合硫酸铁溶液，启动搅拌装置，以400rpm的速度进行搅拌，搅拌时间为30min，然后静置15min，所述聚合硫酸铁溶液的质量浓度为3％，其添加流量为25Lh，控制聚合硫酸铁在废水中的终浓度为0.4gL；3将搅拌池上层澄清液引入电凝聚池中，同时开启搅拌装置，以500rpm的速度进行搅拌，投入粉状碳酸钠，粉状碳酸钠添加质量为废水质量的5％，搅拌均匀后调节pH至11，开启电凝聚装置，控制电流换向周期为2.5min，电压强度为2Vcm，电流为1.5A，功率为400W，进行周期换向电凝聚反应50min，同时对废水进行曝气，控制曝气量为2.5Lm3·min；4将电凝聚反应后的废水引流至混凝池中，以200rpm的速度不断进行搅拌，投入硅酸镁钠粉末，添加质量为废水质量的0.5％，间隔5min后再投入质量浓度为0.3％的聚丙烯酰胺溶液，其添加流量为70Lh，控制聚丙烯酰胺在废水中的终浓度为0.05gL，搅拌反应15min；5混凝池中液体采用泵输送至自浮槽实现浮渣和水的分离，自浮槽出水进入砂滤池，经砂率后调节pH至中性得到达标排放水，即完成对稀土工业酸性废水中重金属的去除处理。

权利要求：1.一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将废水隔油后输送至混合池中，静置30~40min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为5molL的氢氧化钠溶液，调节pH至8~10；（2）将中和池中的废水引进搅拌池中，加入聚合硫酸铁溶液，启动搅拌装置，以400~500rpm的速度进行搅拌，搅拌时间为30~50min，然后静置10-30min；（3）将搅拌池上层澄清液引入电凝聚池中，同时开启搅拌装置，以500-600rpm的速度进行搅拌，投入粉状碳酸钠，搅拌均匀后调节pH至11~12，开启电凝聚装置，控制电流换向周期为1-5min，进行周期换向电凝聚反应30~60min；（4）将电凝聚反应后的废水引流至混凝池中，以200~300rpm的速度不断进行搅拌，投入硅酸镁钠粉末，间隔5-10min后再投入聚丙烯酰胺溶液，搅拌反应10~20min；（5）混凝池中液体采用泵输送至自浮槽实现浮渣和水的分离，自浮槽出水进入砂滤池，经砂率后调节pH至中性得到达标排放水，即完成对稀土工业酸性废水中重金属的去除处理。2.根据权利要求1所述一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，其特征在于：步骤（2）中所述聚合硫酸铁溶液的质量浓度为1.5~3.5%，其添加流量为10~50Lh。3.根据权利要求2所述一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，其特征在于：步骤（2）中控制聚合硫酸铁在废水中的终浓度为0.1-0.5gL。4.根据权利要求1所述一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，其特征在于：步骤（3）中粉状碳酸钠添加质量为废水质量的2~8%。5.根据权利要求1所述一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，其特征在于：步骤（3）中所述电凝聚反应其电压强度为0.5-2Vcm，电流为1.5-3A，功率为300-800W。6.根据权利要求5所述一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，其特征在于：步骤（3）中进行周期换向电凝聚反应时，对废水进行曝气，控制曝气量为1-5Lm3·min。7.根据权利要求1所述一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，其特征在于：步骤（4）中硅酸镁钠粉末的添加质量为废水质量的0.5~1.5%。8.根据权利要求1所述一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，其特征在于：步骤（4）中聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为0.1~0.5%，其添加流量为20~80Lh。9.根据权利要求8所述一种稀土工业酸性废水重金属处理方法，其特征在于：步骤（4）中控制聚丙烯酰胺在废水中的终浓度为0.02-0.1gL。

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