含铵钠和铁盐废水处理的方法伏晴艳

含按、钠和铁盐废水处理的方法伏晴艳含按、钠和铁盐废水处理的方法冈ethodsofrTreatingWastewaterContaining冈etallicSalts伏晴艳王郁(华东理工大学,上海200237)FuQingyanWangYu(EastChinaUniversityofScieneeandTeehnology,Shanghai200237)摘要介绍了国内外处理不同浓度含钱、钠和铁盐废水的实用技术与动态,力求为废水处理和资源回收提供参考关键词:钠盐铁盐按盐废水处理资源回收itstrendswereVariousPraetiealteehniquesofrtreatingwastewatereontainingammonium,sodiumandironsaltsandintrodueed.Asaresult,ereativeideaandvaluablesuggestioncouldbeavailableforthePurPoseofcleanerProduetion.Keywords:SodiumsaltlronsaltAmmoniumsaltWastewatertreatmentRecoveyrofresources1前言钱盐、钠盐和铁盐废水因其毒害性低、且处理费用高等原因,长期以来不为企业所重视。此类废水排人水体,会造成气味、色度等方面的负效应,还会引起管道结垢、土壤盐碱化问题。为此,本文较为详细地介绍了国内外按、钠和铁盐废水处理实用技术,为废水处理和资源回收提供参考。2废水除盐方法除盐方法按去除物质进行分类。其中去除水份的方法有:蒸馏、冷冻、结晶水化物、萃取和反渗透等;去除盐分方法为,离子交换法、电化学法、生物法和化学沉淀法等。3含盐废水处理方案分析3.1按盐废水处理3.1.1蒸发一冷凝法〔`,2’某化肥厂硝酸钱生产中排放出含钱盐/氨的蒸发冷凝废液4t/h,其中NH4NO31i200mg/L,NH33000m酬L,送回硝酸吸收塔,作为吸收NO:生产HNO3所用的脱盐水,同时回收NH4NO3和NH3。主要反应为,3NO:+HZO=ZHNO:+NO+QNH3+NHO:=NH4N03+QNH3+HNO:=NH4NO:+Q该厂所设冷凝液回收装置,每年可回收脱盐水23000m,,NH4NO3258t,NH369t,取得良好的经济效益。3.1.2化学沉淀法处理含按废水通常可采用电渗析、反渗透、蒸发和离子交换法,但是这些方法受到许多特定因素干扰,甚至破坏脱盐过程的正常进行。由Ms.Tadeuszstafnowiez等人研究l”,以H3PO;和Mgo去除按离子以及沉淀物回用技术在实际应用中取得较好效果。(1)原理MgNH4PO;·6HZO水中溶解度为60mg/L(15oC),相当于浓度为4mg/L的NH百,向废水中投加MgO和H3Po4,与水中铁离子反应生成磷酸按镁沉淀,同时生成难溶的MgHpO;和Mg3(po;):·4HZo沉淀物,反应方程如下:MgO+H3PO。=MgHPO44+HZO3MgO+ZNH;CI+ZH3PO;=ZMgNH4PO4上+MgC12+3HZO3MgO+ZH3PO;二Mg3(PO4):4+3HZOMgHPO;+NH4OH=MgNH;PO;上+HZO(2)工艺条件操作时,最佳工艺条件为,投加2倍于化学剂量的磷酸和氧化镁[一lgH3po;和4.59(MgO)/g(NH夏)],用NaoH调节pH至9一10,沉淀搅拌时间不少于3h。原第一作者伏晴艳,1973年2月生,1993年毕业于华东理工大学,现正在攻读硕士学位。一27一上海环境科学第17卷第7期1998年7月水中按离子浓度为1000mg/L,处理后达lmg/L以下,反应生成物MgNH4PO;·6HZO可作为农业化肥。(3)资源回收〔4」研究表明,MgNH4PO;沉淀经加热分解生成Mg3(Po4)2,完全可替代Mgo和H3Po;回用于含按废水的化学沉淀处理,而NH毒转化成氨气回收。该法不受废水初始条件限制,虽试剂量消耗大,但能回收其中的NH毒或化肥和NH3,因此仍有其实用价值。3.1.3反渗透法反渗透法是50年代为海水淡化而提出的一种膜分离方法,由于膜对溶解性盐有良好的隔离效果,且分离过程是室温下无相变进行,因此该技术在水质领域得到迅速发展`’,6了。德国ROCHEM公司〔”设计的盘片管式DT型专利反渗透法装置(ROCHEMDiseTubeModuleTypenT)设计独特、操作简便、无进水水质要求,大大提高了反渗透处理含盐废水的效果。Peters在1991年指出:cShonberg填埋场安装的DT反渗透设施是迄今为止最先进、规模最大的处理装置,年处理126000m3渗沥液,处理效果为,NH毒由380mg/L降至o.4mg/L,Na+由325smg/L降至2.4mg/L,处理效率99.9%,已达到饮用水标准。3.2钠盐废水的处理3.2.1蒸发一冷冻法8[]某厂通过3次蒸发,2次冷冻法处理保险粉(连二亚硫酸钠)盐析后产生的饱和废盐水,无需添加其它化工原料,能耗较高。回收的粗亚硫酸钠(NaZSo3)可作造纸蒸煮浆用。此法可应用于无机盐与NaCI共溶液的回收,以及含铁酸性废水的酸盐分离。(1)工艺条件常温、常压下澄清3h,前2次蒸发温度控制60-70℃,蒸发时间3一4h(80一93kPa),第3次蒸发温度90℃,蒸发时间6h(80一93kPa),二次冷冻皆保持在一3℃下Zh。(2)处理效果废水中含NaCI20.33%,NaSO34.67%,NaOH3.62%,日处理150t废水,每年可回收NaCI8000t,液碱1200t,冻硝Zsoot,无残留废水。3.2.2碳化法采用流态化技术焚烧碳化含钠盐废水,可处理高浓度、高色度含盐废水,还可回收无机盐,无二次污染t”J。但在处理含钠盐废水前,需进行浓缩预处理。目前,常用的方法有!`0]:浸没燃烧法;列管式蒸发器;火焰塔中蒸发浓缩;沸腾床喷雾造粒法;喷雾蒸发浓缩法;敞口锅蒸发浓缩法。(1)工艺流程废水经pH调节后,进入废气洗涤塔循环浓缩,再送人喷雾流化床(120一140℃)造粒,随后将制成污盐粒在流化床高温(440一460℃)碳化,在溶盐罐中制成混合卤,经过滤得到清卤再蒸发结晶,回收Nacl。(2)处理效果某厂日处理能力80t废水,可回收其中10%~15%钠盐。碳化法回收钠盐,温度控制是关键,该法环境效益较好{川,运行成本高,适用于生产规模大,经济实力雄厚的企业。3·2.3纳滤法[`,]采用纳滤法技术浓缩分离1,6二磷酸果糖(FD)P与NaCI水溶液,取得满意结果。使用NF一L型纳滤膜,可以100%截留FDP,透过NaCI,一次除水和钠盐70%以上。该法最大优点是常温浓缩,没有相变,还可脱除无机盐,大幅度节能,在药品行业应用普及。此外,张夏亭〔川等人发明的有机磷农药含NaCI废水物化处理方法,通过投加ea(oH)2、HCI、NaZCO3,先后脱去Ca、Mg、S、P和悬浮物等杂质后,回收NaCI废液。3·2.4电渗析法[14、15:电渗析法较蒸锢法、冷冻法和溶剂回收法等工艺简单,且成套设备日臻完善,在海水脱盐和卤水制盐中已得到广泛应用。早在60年代初,我国就大规模使用电渗析法生产盐。但是该法要求水质预处理,对水中悬浮杂质和油分敏感,运行耗电量大,用以处理大流量低浓度含盐废水经济上不可行。因此,国内外对此法处理含盐废水目前尚停留在实验阶段l`6’。3.2.5电化学膜法l7[〕原理是,当电流通过电解槽时,溶液中离子向电极迁移并在电极上发生化学反应。阳离子选择性膜将电解槽隔成两半,在浓度梯度的推动下,钠离子可以通过膜在阴极室浓缩,co子一则在阳极生成coZ。(1)工艺条件Na0H回收的电流效率:70%~80%,操作电流密度:300一1000A/m,,电量消耗:4000kwh八(100%NaoH),电解槽温度控制在40一60℃。(2)处理效果该法优于传统蒸发或碳化分解法,无需加热,占地面积小,对于废水中含有易挥发性有害物质进行常温下分离,通过选择合适阳极(如汞)还能从放射性废液中分离钠盐〔`8〕,回收有用原料,且大大减少末端处理的负荷。但是该法对进水需预处理,使其形成更易于电化学反应的物质。一28一含按、钠和铁盐废水处理的方法伏晴艳3.3铁盐废水的处理铁盐废水主要来源于酸洗工段,其处理方法以沉淀为主〔`,一川,常规处理方法有{”’:(1)大型企业常用焙烧法回收HCI,并得Fe203,但能耗大,对设备要求高,不适于中小型企业使用;(2)加人H2504得HCI和FeSO4或加人Fe粉使盐酸耗尽,制成FeCI,。此法前者重新得HCI,但消耗HZSO4,得到FeSO;用途不广泛,后者得Fe1C3,用途广却消耗HCI,对生产过程不利;(3)中和后排放,丢弃了废液中铁和酸「,,]。3.3.1萃取法徐光宪等人l’4,用萃取法回收Fe1C3,设备简单,操作方便,特别适合中小型企业。(1)工艺条件室温下,176mL含铁盐酸酸洗废液中通hlCI:气,其中Fe1C2氧化成Fe1C3,浓度为1.56moL,酸浓度4.omoL。加人300mL萃取体系(三正辛胺45%,异辛醇35%,煤油20%,体积比),在30℃振荡萃取smin,两液相分离后,酸相循环使用。(2)处理效果有机相中含FeC13为0.715moL(分配比2.02)。用普通水于38℃进行8级串级反萃取(相比2:1)。反萃取后残留Fe1C3浓度为.0021moL,占反萃取前的2.9%。水相含FeCI:1.32moL,用于制备FeCI:系列产品,有机相循环使用。3.3.2铁氧体法铁氧体法回收酸洗铁盐经济易行125,2“]。将酸洗废液与电镀废水配置为Fe/er比为0.4一101时[,7〕,er6·还原至C+3r,再经氧化脱水生成铁氧体。此法是典型的以废治废,回收资源、废物减量化方案。相类似的综合利用方法还包括:回收含铁硫酸废液制取铁红或铁黄等「,8,’9】,但需考虑运输设备腐蚀或产品质量下降等潜在危害。3.3.3生物法`’0]国外生物法除铁的方法有:UYREDOX法;地表径流法;缓慢沙滤法;复滤法;生物反应器。以生物反应器为例,生物反应器由水处理单元、生物反应层和缓慢沙滤层组成。原始水中含铁量:14mg/L,出水时仅为0.2mg/L,去除率99%。在废水处理各领域中,生物法去除铁盐很有希望替代化学法,但对原水水质要求苛刻,如何满足生物生长所需的营养物质和其它环境条件都有待于进一步研究。3.3.4离子交换法l川离子交换法去除含铁氰金矿废水中氰化铁,效果明显,进水氰化物浓度470mg/L,最终排放浓度3mg/L。它存在的最大障碍是树脂再生需消耗大量再生剂,树脂成本高,操作复杂,且会引起二次污染,因此在废水处理方面的应用已日渐淘汰。目前,最新研究动态转向生物法再生饱和树脂,可大大节约再生剂的使用但是再生尚局限于NH蕊树脂的再生,高浓度铁盐对生物潜在杀伤性,影响该法使用。4结语4.1馁盐废水的处理,应考虑对高浓度废水的直接回用、反应生成物综合利用、不引起二次污染等问题;化学沉淀法适用于高浓度铰盐废水的处理;反渗透处理效果好,但对设备的技术要求高,国内尚未使用。4.2钠盐废水的处理,有物理、化学和物化等多种方法,且技术比较成熟,但能耗高。企业应从环境效益和社会效益的角度考虑对钠盐废水的有效处理。4.3铁盐以沉淀形式从废水中分离后,制成经济价值高的产品综合利用更为实用。4.4膜分离技术处理含盐废水能达到零排放的要求,但能否改善膜性能、合理设计配套装置是解决废水腐蚀或阻塞和降低成本等问题的关键。4.5生物法脱盐主要用于生活用水处理上,对高浓度含铁废水的生物处理还有待于进一步研究。参考文献陈群青.硫酸按废水的综合利用.化工环保,1985,5(:l)49-51.李文霞.关于CO中变催化剂生产中含硫酸钱废水再生问题的探讨.化工环保,1987,7(6):328一330.TadeuszSteafnowiCzetal.AmmoniumremovalfromwastesolutionsbyPreeiPitati