含酸及酸性污水處理主要方法有哪幾種（含酸污水處理方法方案介紹）
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添加時(shí)間：2022-12-12 瀏覽次數(shù):2479
每年，中國將排放近百萬立方米的工業(yè)廢酸。化工廠、化纖廠、金屬表面處理工業(yè)和電鍍工業(yè)將在制酸和酸的過程中排放大量酸性廢水。如果這些工業(yè)酸性廢水直接排放，會(huì)腐蝕管道，損壞作物，損害魚類等水生物，破壞生態(tài)環(huán)境，危害人體健康。
廢水處理技術(shù)
因此，工業(yè)酸性廢水必須經(jīng)過處理才能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，酸性廢水也可以回收再利用。處理廢酸時(shí)，可采用鹽處理、濃縮、中和、提取、離子交換樹脂和膜法。
1、離子交換樹脂的方法
離子交換樹脂處理有機(jī)酸廢液的基本原理是利用某些離子交換樹脂從廢酸溶液中吸收有機(jī)酸，消除無機(jī)酸和金屬鹽的功能，實(shí)現(xiàn)不同酸和鹽的分離。
比如β-萘磺酸(NSA)，NSA是重要的染料中間體，生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的β-萘磺酸廢液。該廢液COD值高，色度深，酸堿度=2，含有1%左右的H2SO4，是最難處理的有機(jī)廢液之一。李長海等的弱堿性陰離子樹脂分離β-萘磺酸利用高選擇性、高吸附能力、易再生的Indion860樹脂處理廢液，能有效分離β-萘磺酸。
離子交換法是德國拜耳公司開發(fā)的一項(xiàng)去硫酸專利技術(shù)，用于去除硫酸鹽的離子交換樹脂為LewatitE304/88，其官能團(tuán)為聚酰胺。試驗(yàn)結(jié)果顯示。當(dāng)氯化鈉的質(zhì)量濃度為100~150gm時(shí)，用E304/88樹脂進(jìn)行交換。鹽水中硫酸鹽的質(zhì)量濃度降低到0.2g/L左右。當(dāng)硫酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到50%左右時(shí)，交換周期完成，交換容量達(dá)到15g/L左右，然后用精鹽水清洗樹脂。流出的硫酸鹽可以冷凍生產(chǎn)芒硝，也可以不回收直接排出
2、鹽系循環(huán)利用
所謂鹽分析，就是用大量飽和鹽水分析廢酸中的幾乎所有有機(jī)雜質(zhì)。然而，該方法會(huì)產(chǎn)生鹽酸，影響廢酸中硫酸的回收。因此，研究了用硫酸氫鈉飽和溶液分析廢酸中有機(jī)雜質(zhì)的方法。
廢酸含有硫酸和各種有機(jī)雜質(zhì)，主要是少量的6-氯-3-硝基甲苯-4磺酸和甲苯在磺化、氯化和硝化過程中產(chǎn)生的各種異構(gòu)體，除6-氯-3-硝基甲苯-4-磺酸外。鹽分析法是利用大量飽和鹽水，幾乎可以分析廢酸中的所有有機(jī)雜質(zhì)。
鹽分析回收不僅可以去除廢酸中的各種有機(jī)雜質(zhì)，還可以回收硫酸投入回收生產(chǎn)，節(jié)約成本和能源。
3、焙燒法
烘焙法用于鹽酸等揮發(fā)性酸，通過烘焙將其與溶液分離，達(dá)到回收效果。
張新欣等研究的噴霧烤法處理鹽酸洗滌廢液及其再生回收中用過濾罐過濾的鹽酸廢液進(jìn)入預(yù)濃縮塔，在塔內(nèi)用烤箱的余熱循環(huán)加熱濃縮。濃縮液達(dá)到預(yù)定濃度后，泵入烤箱，用噴槍霧狀從烤箱頂部噴入烤箱。
霧化鹽酸廢液在爐內(nèi)受熱分解成氯化氫氣體和氯化亞鐵，后者在高溫下被進(jìn)入爐內(nèi)的空氣氧化成氧化鐵。一部分氧化鐵落到爐底，另一部分與氯化氫氣體從爐頂通過旋風(fēng)分離器分離，氯化氫排入下一道生產(chǎn)工序處理，氧化鐵通過旋風(fēng)分離器分離后進(jìn)入噴霧烤箱底部。
氧化鐵通過排氣扇排入袋式除塵器，然后進(jìn)入氧化鐵粉料倉。含氯氣體通過旋風(fēng)分離器流入預(yù)濃縮塔。冷卻后的氣體從預(yù)濃縮塔底部排入吸收塔頂部。氣體中的氯化氫被吸收塔頂部的噴霧洗滌水吸收，在塔底形成再生鹽酸。
鹽酸酸洗廢液采用噴霧焙燒法處理，具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，不產(chǎn)生新的污染物，廢氣排放達(dá)標(biāo)。與此同時(shí)，回收的鹽酸可以回收利用，F(xiàn)e2O3粉可以作為生產(chǎn)顏料的原料，也可以作為生產(chǎn)軟磁、永磁等磁性材料的主要原料，既消除了對(duì)水、土的危害，又實(shí)現(xiàn)了資源的回收利用，滿足了可持續(xù)發(fā)展的要求。
4、膜分離法
酸性廢液也可采用滲析、電滲析等膜處理方法。
膜法回收廢酸主要采用滲析原理，以濃度差為推動(dòng)力，整個(gè)裝置由擴(kuò)散滲析膜、配液板、強(qiáng)化板、液流板框等組合而成，分離廢液中的物質(zhì)達(dá)到分離效果。
膜片具有選擇透過性，它不會(huì)讓每一種離子以平等的機(jī)會(huì)通過。第一，陰離子膜骨架本身帶正電荷，在溶液中具有吸引帶負(fù)電水化離子并排斥帶正電荷水化離子的特點(diǎn)，因此，在濃度差的作用下，廢酸側(cè)陰離子被吸引，順利地通過膜孔進(jìn)入水的一側(cè)。與此同時(shí)，根據(jù)電中性要求，還會(huì)夾帶正電荷的離子，因?yàn)镠+的水化半徑較小，電荷較少；而金屬鹽的水化離子半徑較大，價(jià)格較高，所以H+優(yōu)先通過膜片，使廢液中的酸分離。
滲析法的缺點(diǎn)是處理量少，擴(kuò)散滲析法設(shè)備龐大的回收酸濃度受到平衡濃度的限制。也就是說，回收酸的濃度不能超過原料廢酸的濃度，回收酸后的殘液也不能直接排出。
膜片回收還包括電膜片回收(ED)，由于產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的原因，排放的工業(yè)廢酸中經(jīng)常含有各種各樣的金屬離子，ED可實(shí)現(xiàn)金屬離子和廢酸的回收。對(duì)含銅、鐵、鎳離子的硫酸廢水，即使硫酸濃度高達(dá)200g/L，金屬離子濃度高達(dá)59%，ED回收硫酸也能取得良好的效果。
膜生物反應(yīng)器法:化工廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸堿廢水中，難降解物質(zhì)的化學(xué)需氧量、化學(xué)需氧量、化學(xué)需氧量和化學(xué)需氧量都很高。在采用浸入式屏幕結(jié)構(gòu)的空心纖維膜組件的MBR處理酸堿廢水中，MBR由6組SM-L膜組件組成，處理水量為220m3/d，實(shí)際運(yùn)行中膜通量為0.20m3/(m2?d)。出水中的SS幾乎為零，化學(xué)需氧量的去除率大于95%。
5、化學(xué)中和法
H+(aq)+OH-(aq)H2O是最基本、最重要的酸堿反應(yīng)式也是處理酸性廢水的重要依據(jù)。人類處理酸性廢水的常用方法有:中和回收、酸堿廢水相互中和、給藥中和、過濾中和等。傅在鹽酸酸洗廢液和氧化置換工藝研究中的中和方法是以鹽酸酸洗廢液的無害化和資源化為出發(fā)點(diǎn)，通過中和氧化置換工藝的理論分析和工藝過程的研究得到最佳的工藝參數(shù)。
我國一些鋼鐵企業(yè)早期采用酸堿中和的方法處理鹽酸、硫酸酸洗滌廢液，使pH值達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。以碳酸鈉、氫氧化鈉、石灰石或石灰為原料進(jìn)行酸堿中和，最常用的是價(jià)格便宜、易制造的石灰。
6、萃取法
液體萃取又稱溶劑萃取，是利用原料液中成分在適當(dāng)溶劑中溶解度的差異，實(shí)現(xiàn)分離的單元操作。處理含酸廢水即是使含酸廢水與有機(jī)溶劑充分接觸，從而將廢酸中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)移到溶劑中。對(duì)提取物的要求是：(1)對(duì)廢酸是惰性的，不與廢酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不溶于廢酸；(2)廢酸中的雜質(zhì)在提取物和硫酸中分配系數(shù)較高；(3)價(jià)格便宜，易得到；(4)易與雜質(zhì)分離，反萃時(shí)損失較小。普通提取物有苯(甲苯、硝基苯、氯苯)、酚(雜酚油粗二苯)、鹵化烴(三氯乙烷、二氯乙烷)、異丙醚和N-503等。
我國粗苯精制技術(shù)多采用硫酸洗滌法，該技術(shù)年產(chǎn)生廢酸約5萬噸。李梅香粗苯精制廢酸再生研究實(shí)驗(yàn)證明，以粗酚為萃取劑，萃取效果最好，在最佳萃取條件下，萃取后再生酸顏色為透明淡黃色，廢酸CODcr:從13.56*104mg/L下降到9.61*104mg/L，CODcr去除率約為30%。
再例如，李潛等以40％三異辛胺、25％辛醇和35％航空煤油為萃取相，考察了萃取劑濃度、相調(diào)節(jié)劑濃度、相比及溫度等因素對(duì)萃取和反萃取的影響。并對(duì)某廠鈦白水解廢酸液進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。結(jié)果表明：在萃取相比為2，以水為反萃劑，反萃取相比為1．5的條件下。硫酸質(zhì)量濃度為146．02g／L的廢酸液經(jīng)8級(jí)萃取和6級(jí)反萃取，硫酸回收率達(dá)到91．8％，產(chǎn)品酸質(zhì)量濃度達(dá)119．73r，／L。胡熙用質(zhì)量分?jǐn)?shù)75％的磷酸三丁酯一煤油溶液組成的萃取劑萃取回收冷軋鋼板鹽酸酸洗廢液，獲得了90％的鹽酸回收率。
在我國粗苯精制工藝大多采用硫酸洗滌法，該工藝年產(chǎn)生廢酸約5萬噸。李梅香的粗苯精制廢酸的再生研究中通過實(shí)驗(yàn)證明用粗酚作萃取劑，萃取效果最好，在最佳萃取條件下，萃取后再生酸的顏色為透明淺黃色，廢酸的CODcr:由13.56*104mg/L降至9.61*104mg/L，CODcr的去除率約30%左右。
7、冷卻結(jié)晶法
冷卻結(jié)晶法即為降低溶液溫度使溶質(zhì)析出的方法。運(yùn)用在廢酸處理工藝上即是把廢酸中的雜質(zhì)降溫析出，以回收得到符合要求的酸溶液得以重新利用。如南京軋鋼廠酰洗工序排放的廢硫酸中含有大量的硫酸亞鐵，采用濃縮-結(jié)晶-過濾的工藝來處理。經(jīng)過濾除去硫酸亞鐵后的酸液可返回鋼材酸洗工序繼續(xù)使用。
冷卻結(jié)晶在工業(yè)上應(yīng)用很多，在此以金屬加工中的酸洗工藝加以說明。
在鋼鐵、機(jī)械加工過程中，普遍采用硫酸溶液來去掉金屬表面的鐵銹。因此，廢酸的回收利用可以大大降低成本，保護(hù)環(huán)境。工業(yè)上多用冷卻結(jié)晶法來實(shí)現(xiàn)這一過程。
查閱數(shù)據(jù)知，當(dāng)溫度為-5℃硫酸濃度為15%至20%時(shí)，硫酸亞鐵的溶解度將降低到5.1%至3.8%。根據(jù)這一特性，對(duì)廢酸采取處理措施，適當(dāng)調(diào)整酸度和溫度，可使其中溶解的硫酸亞鐵大部分結(jié)晶析出并加以分離，從而大大降低溶液中硫酸亞鐵的含量，以便將得到再生的酸洗液回收再用。如此循環(huán)，可以形成無廢酸排放的酸液封閉系統(tǒng)，以便回收有用物質(zhì)，從而降低和保護(hù)環(huán)境。
例如．江西洪都鋼廠采用真空度0．08至0.088MPa的負(fù)壓蒸發(fā)。冷凍結(jié)晶溫度為-7至-5℃的工藝條件，處理該廠的酸洗廢液，每平方酸液回收再生酸625kg，七水硫酸亞鐵90kg，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
8、氧化法
該法應(yīng)用已久，原理是用氧化劑在適當(dāng)?shù)臈l件下將廢硫酸中的有機(jī)雜質(zhì)氧化分解，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸肌⑺⒌难趸锏葟牧蛩嶂蟹蛛x出去，從而使廢硫酸凈化回收。常用的氧化劑有過氧化氫、硝酸、高氯酸、次氯酸、硝酸鹽、臭氧等。每種氧化劑都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性。
天津染料八廠采用硝酸為氧化劑對(duì)蒽醌硝化廢酸進(jìn)行氧化處理，其操作過程為：將廢酸稀釋至H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，使所含的二硝基蒽醌最大限度地析出，經(jīng)過濾槽真空抽濾后廢酸進(jìn)入升膜列管式蒸發(fā)器，在112℃、88.1kPa條件下濃縮，在旋液分離器中分離水蒸氣和酸(此時(shí)H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為70%)，廢酸再流入鑄鐵濃縮釜(280～310℃，真空度為6.67～13.34kPa)，用噴射泵帶出水蒸氣，使H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到93%，然后流入搪瓷氧化缸，加入濃硝酸(HNO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%)進(jìn)行氧化處理，至硫酸呈淺黃色。反應(yīng)中產(chǎn)生的一氧化氮?dú)怏w用堿液吸收。
硫酸在高濃度(H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97%～98%)和高溫條件下也具有較強(qiáng)的氧化性，它可以將有機(jī)物較為徹底地氧化掉。例如處理苯繞蒽酮廢酸、分散藍(lán)廢酸及分散黃廢酸時(shí)，將廢酸加熱至320～330℃，把有機(jī)物氧化掉，部分硫酸被還原成二氧化硫。這種方法由于硫酸濃度和溫度太高，有大量的酸霧產(chǎn)生，會(huì)造成環(huán)境污染，同時(shí)還要消耗一定量的硫酸，使硫酸收率降低，因此其應(yīng)用受到很大限制。
結(jié)語：
廢酸的處理方法各有利弊，在工業(yè)處理中均有應(yīng)用。對(duì)于各種方法優(yōu)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)以其達(dá)到更為優(yōu)化的處理方法。其缺點(diǎn)也應(yīng)找出對(duì)策消除。除上述幾種常用方法外，廢硫酸及含硫酸廢水的處理還有電解法、熱解法、氣體法等。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，還是應(yīng)該根據(jù)廢酸的濃度及其組成，選擇最適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ赃_(dá)到更高的效率。
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