CN101559983A - 利用铁盐水处理剂的物化污泥制备氧化铁红的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了利用铁盐水处理剂的物化污泥制备氧化铁红的方法，该方法是将使用铁盐水处理剂处理污水后所得的物化污泥先进行脱水处理，脱水至物化污泥的含水率降为65－80％；然后对脱水后的物化污泥进行烘干，使其含水量降到5－30％，再煅烧后制得氧化铁红，控制煅烧温度为600－900℃。本发明将含铁的物化污泥，转化为有用的干法氧化铁红，解决了废水处理厂物化污泥最终处置的难题。此干法生产的氧化铁红，与用硫酸亚铁生产的干法氧化铁红相比，不产生二氧化硫等大气环境污染，利用的物化污泥，不仅不需要采购，而且这些物化污泥的供应商还会提供一定的物化污泥最终处置费用，生产的氧化铁红，又可以出售，可带来可观的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理中的物化污泥利用，特别是涉及利用铁盐水处理剂的物化污泥制备氧化铁红的方法；其制得的氧化铁红可广泛应用于建筑、陶瓷、涂料等领域。
背景技术
纺织印染、造纸工业等工业领域，都产生大量的废水，目前主要是通过混凝沉淀处理法处理废水，该方法常用的水处理工艺。由于铁盐水处理剂，具有价廉，适应pH值较宽等优点，故在工业废水处理领域得到广泛应用。使用铁盐水处理剂，产生大量的物化污泥，成为废水处理厂的难题，往往容易引起二次污染，必须加以处置。若能利用这些物化污泥中的铁，使其变废为宝，则更具有现实意义。
氧化铁红是一个古老的颜料，约在二万年前人类就开始使用铁系颜料于绘画中。人类开始使用的都是天然氧化铁矿物，经粉碎后作为颜料使用。由于工业的发展需要，为了制备更为纯净，性能更为优越的产品，大约在20世纪50年代又开始发展人工合成氧化铁颜料，现在已经逐渐取代了天然产品。合成产品近年来已占总产量的80％以上，由于各国对环境污染的重视，利用各种含铁废物来制造铁红颜料使它更具有生命力。
生产氧化铁红颜料的工艺路线比较多，一般可分为干法与湿法两大工艺，干法包括一些铁矿石的锻烧与粉碎，硫酸亚铁的直接锻烧等，锻烧硫酸亚铁会产生大量的二氧化硫污染，故其应用有所限制。湿法铁红一般分两步反应，首先是晶种制做，然后是二步氧化，所生成的三氧化二铁的铁红。由于湿法铁红的生产要消耗大量的铁屑，酸等化工原料，并需要消耗大量的热能，生产成本较高，且其着色性能更好，售价也相应较高。
铁盐水处理剂是指一些列可作为水处理混凝剂的铁盐，如硫酸亚铁，硫酸铁，氯化亚铁，氯化铁，聚合硫酸铁等。在水处理过程中，由铁盐水处理剂生成的物化污泥，其中的主要成份是氢氧化铁与水中的有机污染物，利用该物化污泥制备氧化铁红的方法尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术本身产生污染或者成本过高的问题，提供一种利用污水处理废物，变废为宝，且生产成本较低的利用铁盐水处理剂的物化污泥制备氧化铁红的方法。
用铁盐水处理剂处理废水后生成的物化污泥的主要成份是氢氧化铁与水中的有机污染物，该物化污泥经烘干，锻烧，充分利用污泥中的氢氧化铁，同时将杂质有机物烧去，因物化污泥中铁主要以氢氧化铁或氢氧化亚铁的形态存在于，故在煅烧过程中不会产生如硫酸亚铁煅烧时产生的二氧化硫等有害气体。该发明既能得到干法铁红，又能解决了物化污泥的最终处置问题。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
利用铁盐水处理剂的物化污泥制备氧化铁红的方法：将使用铁盐水处理剂处理污水后所得的物化污泥，先进行脱水处理，脱水至物化污泥的含水率降为65-80％；然后对脱水后的物化污泥进行烘干，使其含水量降到5-30％，再煅烧，控制煅烧温度为600-900℃，制得氧化铁红。
所述的脱水处理为离心脱水、板框压滤脱水或带式压滤机脱水处理。
所述的煅烧为工业窑炉煅烧，可以是任何工业窑炉，只要可控制煅烧温度，并达到600～900℃即可。
所述的铁盐水处理剂为硫酸亚铁、聚合硫酸铁、氯化亚铁或氯化铁。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明变废为宝，将含铁的物化污泥，转化为有用的干法氧化铁红，解决了废水处理厂物化污泥最终处置的难题。此干法生产的氧化铁红，与用硫酸亚铁生产的干法氧化铁红相比，不产生二氧化硫等大气环境污染，生产过程对设备的腐蚀程度较低。另外，这些物化污泥，不仅不需要采购，而且这些物化污泥的供应商还会提供一定的物化污泥最终处置费用，生产的氧化铁红，又可以出售。故采用新的含铁物化污泥生产氧化铁红的工艺，可带来可观的经济效益。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施例所记载的范围。
实施例1
某纺织印染厂，进水的COD值1000-1500mg/L，废水pH值9-11，投加硫酸亚铁，加入量为使得硫酸亚铁在待处理污水中浓度为1000mg/L，再投加石灰，控制待处理污水的pH值为7-8.5，硫酸亚铁加入水中后，发生水解反应，生成氢氧化亚铁絮体沉淀，通过吸附电中和，压缩水中有机胶体的双电层，和吸附架桥作用，将水中悬浮的有机污染物和胶体物质一起沉淀下来，水中的悬浮物或胶体沉淀后，水质变清，脱除了部分有机物，达到了物化污水处理效果，上清液流入后续废水处理工序。刚沉淀下来的物化污泥含水量极高，其含水率为98％。本例是经平流式沉淀池沉淀，污泥定期排入污泥浓缩池。
为便于污泥脱水，物化污泥通过螺杆泵经管道投加聚丙烯酰胺后，进入带式压滤机压滤，滤出水回流到前面的调节池，物化污泥排出，其含水率为80％。聚丙烯酰胺用量一般为干污泥重量的0.5-2％；对于本例，湿污泥含水率达98％，则其干物质含量只有2％，聚丙烯酰胺对干污泥的投加量为1％计，则其投加量为污泥重量的0.02％；一吨待处理的污泥中，加入聚丙烯酰胺200克。此时，含铁物化污泥已失去流动性，但表面仍有发粘现象，含水量仍然偏高。
将含水率为80％的物化污泥送入带式干燥机中干燥，蒸汽压力6kgf/cm2，经干燥后，污泥含水率为10％。此时的物化污泥，手感干燥，表面不发粘，物化污泥的卫生状态也大幅度改善，便于贮存和输送。
将干燥后的物化污泥，送入旋转窑炉中煅烧(可以是任何工业窑炉，只要可控制煅烧温度，并达到600～900℃)，控制窑内最高温度900，出料即为干法氧化铁红产品。氧化铁红三氧化二铁含量为89.7％。干燥后的物化污泥，因废水处理过程中随沉淀带入的大量有机物，该污泥有一定的燃烧热值，可大大节省煅烧过程中燃料的消耗。通过旋转窑煅烧，有机物被迅速焚烧气化，留下的即为目标产品：氧化铁红。
实施例2
另一纺织印染厂，进水的COD值700-1000mg/L，废水pH值9-11，投加氯化亚铁，加入量为使得硫酸亚铁在待处理污水中浓度为500mg/L，再投加碳酸钠，控制絮凝反应沉淀的PH值为7-8.5，氯化亚铁加入水中后，发生水解反应，生成氢氧化亚铁絮体沉淀，通过吸附电中和，压缩水中有机胶体的双电层，和吸附架桥作用，将水中悬浮的有机污染物和胶体物质一起沉淀下来，水中的悬浮物或胶体沉淀后，水质变清，脱除了部分有机物，达到了物化污水处理效果，上清液流入后续废水处理工序。刚沉淀下来的物化污泥含水量极高，其含水率为98％。本例是经平流式沉淀池沉淀，污泥定期排入污泥浓缩池。
为便于污泥脱水，物化污泥通过螺杆泵经管道投加聚丙烯酰胺后，进入带式压滤机压滤，滤出水回流到前面的调节池，物化污泥排出，其含水率为80％。聚丙烯酰胺用量一般为干污泥重量的0.5-2％；对于本例，湿污泥含水率达96％，则其干物质含量只有4％，聚丙烯酰胺对干污泥的投加量为0.5％计，其投加量为污泥重量的0.02％；一吨待处理的污泥中，加入聚丙烯酰胺200克。此时，含铁物化污泥已失去流动性，但表面仍有发粘现象，含水量仍然偏高。
将含水率为65％的物化污泥送入烘箱中干燥，蒸汽压力4kgf/cm2，经干燥后，污泥含水率为15％。此时的物化污泥，手感干燥，表面不发粘，物化污泥的卫生状态也大幅度改善，便于贮存和输送。
将干燥后的物化污泥，送入旋转窑炉中，控制窑内最高温度800℃，出料即为干法氧化铁红产品。氧化铁红三氧化二铁含量为83.5％。
实施例3
某造纸厂，进水的COD值600-800mg/L，废水pH值7-9，投加聚合硫酸铁，加入量为使得硫酸亚铁在待处理污水中浓度为200mg/L，再投加碳酸钠，控制絮凝反应沉淀的PH值为7-8，聚合硫酸铁加入水中后，发生水解反应，生成氢氧化铁絮体沉淀，通过吸附电中和，压缩水中有机胶体的双电层，和吸附架桥作用，将水中悬浮的有机污染物和胶体物质一起沉淀下来，水中的悬浮物或胶体沉淀后，水质变清，脱除了部分有机物，达到了物化污水处理效果，上清液流入后续废水处理工序。刚沉淀下来的物化污泥含水量极高，其含水率为99％。本例是经辐流式沉淀池沉淀，污泥定期排入污泥浓缩池。
为便于污泥脱水，物化污泥通过螺杆泵经管道投加聚丙烯酰胺后，进入带式压滤机压滤，滤出水回流到前面的调节池，物化污泥排出，其含水率为78％。对于本例，湿污泥含水率达99％，则其干物质含量只有1％，聚丙烯酰胺对干污泥的投加量为2％计，其投加量为污泥重量的0.02％；一吨待处理的污泥中，加入聚丙烯酰胺200克。此时，含铁物化污泥已失去流动性，但表面仍有发粘现象，含水量仍然偏高。
将含水率约78％的物化污泥送入带式脱水机中干燥，蒸汽压力6kgf/cm2，经干燥后，污泥含水率约10％。此时的物化污泥，手感干燥，表面不发粘，物化污泥的卫生状态也大幅度改善，便于贮存和输送。
将干燥后的物化污泥，送入旋转窑炉中，控制窑内最高温度600℃，出料即为干法氧化铁红产品。氧化铁红三氧化二铁含量为75.3％。
因盐铁水处理剂在工业废水的处理过程中得到广泛应用，且使用铁盐水处理剂产生大量的物化污泥，这些物化污泥的处置一直没有很好的解决。本发明是从变废为宝的角度，利用这些物化污泥中的氧氧化铁或氢氧化亚铁，在干燥和锻烧的过程中，氢氧化铁与氢氧化亚铁转化为氧化铁(氧化铁红)，在锻烧的过程中，物化污泥中的有机物，被焚烧脱除，在得到干法氧化铁红的同时，又能彻底解决物化污泥的最终处置问题。而现有技术用硫酸亚铁干法生产氧化铁红，还存在生成大量二氧化硫的空气污染问题，若用硫酸亚铁作为水处理剂，处理完水后，生成的物化污泥，硫酸亚铁就转化为氢氧化亚铁的沉淀物，利用该沉淀物干法生产氧化铁红，大大减轻了二氧化硫的空气污染问题，比直接用硫酸亚铁干法生产氧化铁红污染低，还是变废为宝的有效措施。
Claims (5)
1、利用铁盐水处理剂的物化污泥制备氧化铁红的方法，其特征在于：将使用铁盐水处理剂处理污水后所得的物化污泥先进行脱水处理，脱水至物化污泥的含水率降为65-80％；然后对脱水后的物化污泥进行烘干，使其含水量降到5-30％，再煅烧，控制煅烧温度为600-900℃，制得氧化铁红。
2、根据权利要求1所述的利用铁盐水处理剂的物化污泥制备氧化铁红的方法，其特征在于：所述的脱水处理为离心脱水、板框压滤脱水或带式压滤机脱水处理。
3、根据权利要求1所述的利用铁盐水处理剂的物化污泥制备氧化铁红的方法，其特征在于：所述的煅烧为工业窑炉煅烧。
4、根据权利要求1所述的利用铁盐水处理剂的物化污泥制备氧化铁红的方法，其特征在于：所述的铁盐水处理剂为硫酸亚铁、聚合硫酸铁、氯化亚铁或氯化铁。
5、根据权利要求1所述的利用铁盐水处理剂的物化污泥制备氧化铁红的方法，其特征在于：脱水处理前还包括在物化污泥中投加聚丙烯酰胺；所述的聚丙烯酰胺用量为干污泥重量的0.5-2％。
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