本發明涉及一種工業廢水處理領域，具體涉及一種工業廢水處理方法和處理系統。

技術背景

在工業生產當中有大量的廢水產生，多種工業污水中都含大量有害金屬離子的酸性廢液。這些廢液含有多種高濃度污染成分的廢水可以對水體和土壤等環境造成嚴重的污染，若不加以處理或者處理不徹底，將會對周邊環境造成嚴重的污染，故需要經過處理至達到污水排放標準后才能進行排放。

目前針對這些污水的處理主要含有酸性物質和重金屬離子污染物，其中酸性物質普遍采用堿中和處理即可達標；對于污水中的重金屬離子污染物主要的處理方法有化學沉淀法、離子交換法和吸附法等。其中化學沉淀法主要是指加入沉淀劑與金屬離子反應生成沉淀，以達到降低污水中金屬離子濃度的目的；離子交換法是采用離子交換樹脂等具有離子交換性能的物質對其進行處理，交換其中的金屬離子，達到降低其濃度的目的；吸附法一般采用活性炭等具有吸附性能的材料吸附其中的金屬離子，以達到降低金屬離子濃度的目的。

CN 102964006 A中公開了一種去除污水中鎘的方法，主要是把含鎘廢水引入絮凝沉淀池，加入聚合氯化鋁和聚丙烯胺按絮凝劑對懸浮顆粒物進行絮凝沉降處理；去除懸浮顆粒物后的含鎘廢水流經裝有改性凹凸棒土的吸附塔；每次對處理后的吸附填料先用堿液反沖洗，再用廢酸沖洗；對含鎘沖洗液進行濃縮，再加入過量的硫化鈉進行沉淀處理。其具有工藝流程簡單，運行費用較低，除鎘效果高等特點。然而，該工藝為了保證徹底去除金屬鎘而加入了過量的硫化鈉進行處理，殘留在溶液當中的硫化鈉易造成水體的污染，使得COD升高而不滿足排放的標準。CN 103641227 A中公開了一種去除工業污水中重金屬的方法，其先將工業污水的pH值調節為7-8；然后加入硫化鈉，調節pH值為9-10，使硫離子與大部分重金屬離子反應生成硫化物的沉淀，且可有效防止有毒氣體硫化氫的產生；然后在攪拌下加入硫酸亞鐵，與硫離子生成硫化亞鐵的沉淀，以去除多余的硫離子造成的污染；在利用硫酸亞鐵的弱酸性把工業污水的pH值調回中性，同時還避免了用酸調節pH值會產生硫化氫有毒氣體的污染；壓濾后進行排放。該去除工業污水中重金屬的方法工藝流程簡單、通用性強，能滿足各類工業污水去除重金屬的需要。上述專利技術可以有效去除酸性污水中金屬離子污染物，然而其處理步驟復雜，對設備的要求較高，處理成本較高。CN101302073A中公開了一種電鍍污水的深度處理工藝，針對污染物成分復雜的電鍍廢水，其處理步驟主要包括污水預處理和深度處理兩步，其中預處理步驟中包括多次調節pH值，再結合高壓脈沖電凝處理、曝氣和沉淀處理等多個步驟；深度處理包括臭氧氧化處理、A/A/O生化系統進行去除COD、BOD、硝化和吸收磷反應，在經過二次沉淀、回流及絮凝處理后再進行分離處理，最后完成污水的處理。該方案污水處理過程復雜，流程長，費用高，難以實現大規模的應用。

針對于酸性污水的處理，普遍采用堿中和法進行處理。然而對于溶液中的大部分金屬離子污染物，堿可以與其進行反應生成沉淀而達到去除絕大部分的目的。然而，在采用堿中和酸、反應沉淀金屬離子的過程中，都存在著沉淀反應的極限，對于低濃度的金屬離子存在著難以完全沉淀去除的問題。這些相對低濃度的金屬離子含量無法達到排放標準的要求，且僅用堿已經難以去除。對于污水中超過排放標準的低濃度金屬離子，目前主要采用多次堿沉淀法和其他合適的高效沉淀劑進行聯合處理，使得污水中金屬離子污染物濃度符合排放標準的要求進行排放。然而，在添加硫化鈉作為高效沉淀劑進行處理的過程中，添加量不足會直接導致金屬離子去除不完全；添加量過量易引起水體二次污染的問題，而在實際操作過程中，一方面由于溶液混合不均勻，造成檢測樣品沒有代表性；另一方面硫化鈉的添加量難以實時把握。故高效沉淀劑硫化鈉的添加量影響著污水中重金屬處理的效果和污水的質量。

技術實現要素：

基于上述所提到的問題，本發明的目的在于提供一種工業酸性廢水處理方法，主要用于快速處理工業酸性廢水中的多種金屬離子污染物，使之濃度降低至污水排放標準值以下再排放，且有效控制污水處理藥劑的添加，使之在低能耗條件下充分混合反應，在保證污水處理效果的同時避免因藥劑添加過量而帶來的COD偏高的問題；且實現了在一套設備上進行多次處理達到去除多種污染物并進行污染物固液分離的目的。

該發明工藝流程簡單，運行成本低，處理效果顯著，經一次處理后水中殘留的銅、鐵和錳離子濃度皆低于國標規定的10mg/L，且硫化物濃度低于1mg/L；無沉淀產生，不會引起二次污染，且出水和廢水中的金屬氧化物均可回收利用。

為了實現上述目的，本發明是采用如下技術方案實現的：一種工業酸性廢水快速處理方法，包括以下步驟：

S1 采用堿液對污水進行初步中和處理，使得其pH符合污水排放標準要求；

S2 將工業酸性廢水排至污水處理池中，對其中的污水進行抽樣檢測，確定其中的Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺金屬離子污染物濃度，并根據檢測結果判定是否符合排放標準，若符合則直接排放；若不符合，則根據檢測數據得出處理這些金屬離子污染物所需要添加的硫化鈉藥劑量；

S3 將硫化鈉添加至加藥槽中，并通過加藥設備均勻地添加至污水處理池中，并通過高效攪拌裝置使之完成快速混合反應，避免了由于混合不均勻造成檢測結果不準確致使金屬離子去除不完全或硫化物添加過量造成二次污染的問題；

S4 采用電位儀實時監控污水處理池中藥劑濃度，當溶液中金屬離子溶度都低于10mg/L或溶液中硫化物的溶度達到國標規定的濃度閾值1mg/L時停止添加硫化鈉；

S5 添加活性炭進行除色；

S6 將上述混合溶液采用過濾設備進行固液分離處理，濾渣進行回收處理，濾液進行抽樣檢測，若符合則直接排放；若不符合，則再次進入污水處理池進行二次處理，直至符合排放標準之后再排放。

本發明還提供一種應用上述工業酸性廢水快速處理方法的系統，包括中和槽、污水處理池、取樣槽、加藥裝置和過濾裝置。

作為優選，所述的中和槽為污水的中和預處理裝置，其中含有若干個進料管和出料管、pH探測裝置、攪拌裝置和過濾裝置，其中pH探測裝置用于探測中和槽內溶液的pH值；進料管和出料管上分別安裝有泵，為進出料提供動力。在進行中和反應的過程中，酸性的廢液進入到中和槽內，堿液通過管道進入與酸液發生中和反應，開啟攪拌設備，使得堿液分散更均勻，反應更快，待混合液的pH降至預定范圍內后停止添加堿，開啟出料管，將溶液排出至下一步處理。

作為優選，所述的取樣槽分別與污水處理池和過濾裝置相連接，其內含有取樣裝置。當污水進入至污水處理池之后，也會進入至取樣槽內，其中的取樣品裝置與外界相連接，以便于隨時取樣檢測其中污染成分的濃度，以便為下一步的處理提供數據支撐。當中和槽內的溶液進入之后，對其取樣進行檢測，根據檢測到的各種金屬離子的濃度確定處理這些污水所需Na₂S的添加量，對硫化鈉的添加起到指導作用；對于壓濾機排放的溶液，同樣在取樣槽內取樣進行檢測，當檢測發現其污染物含量達到排放標準時，指導其進行排放；當未達到排放標準時，濾液重新進入污水處理池，并根據其污染物的含量添加適量的Na₂S再次進行除雜處理。

作為優選，所述的污水處理池為污水的集中處理所在地，其與取樣槽、加藥槽及過濾裝置相連接，其進料管和出料管上分別安裝有泵，表面設置有物料添加口，用于添加除色劑。且污水處理池內部設置有加藥裝置、攪拌裝置及電位儀，其中加藥裝置用于向其中均勻地加入處理藥劑硫化鈉，攪拌裝置用于均勻攪拌，使得溶液內部的反應物質快速反應。

其中加藥裝置的一端與藥劑配料槽相連接，另一端與多個噴淋裝置相連接，經過抽樣檢測得到污染物含量數據之后，加入質量與之相匹配的硫化鈉藥劑至加藥槽內，經過噴淋裝置均勻地噴灑在污水處理池內部。噴淋裝置中含有多個均勻分布在污水處理池上方的噴淋頭，所述的噴淋裝置為多個均勻分布在污水處理池上方的噴淋頭，這些噴淋頭與中心加藥孔相連接，在反應過程中可以將藥劑均勻地加入至污水處理池中。

攪拌裝置包括安裝在污水處理池內部兩處的潛水攪拌機，這種潛水攪拌機具有更高的攪拌效率，且能耗低。這種結構設計的攪拌裝置從內部攪拌使溶液內部的混合更均勻，反應更快更充分。其中兩臺潛水攪拌機位分別安裝于污水處理池相對應的角落位置，且其安裝方向相對應，使得在工作的過程中由兩臺潛水攪拌機所產生的攪拌氣流相撞擊，使得溶液內部的攪拌更充分，提高攪拌效率，且能耗低。這種結構設計的攪拌裝置從內部攪拌使水體內部的混合更均勻，反應更快更充分。

所述電位儀探測頭安裝在污水處理池內部，用于檢測溶液中的硫化物的濃度，當檢測到溶液中的硫化物濃度達到1mg/L時，停止加入硫化鈉，以確保完全除去溶液中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺金屬離子污染物的同時控制溶液中硫化物的含量，以避免由于硫化物的含量過高而導致COD含量升高而造成二次污染的問題，使得污水中硫化物的濃度控制在1mg/L的二級污水排放標準值以下。

作為優選，所述的工業酸性廢水的pH值范圍為1-4；

作為優選，所述的工業酸性廢水處理后的pH范圍為6-9；

作為優選，所述的堿液可以選用氫氧化鈉、氫氧化鈣、氨水和氧化鈣等溶液；

作為優選，所述的堿液質量濃度范圍為5-40％wt；

作為優選，所述的中和槽出料口污水pH范圍為6-9；

作為優選，所述的中和槽內攪拌速率范圍為10-500r/min；

作為優選，所述的除色劑可以選用活性炭和木質素；

作為優選，所述的除色劑添加質量濃度范圍0.01-0.1％wt；

作為優選，所述的NaS溶液濃度范圍為1-10％wt；

作為優選，所述的排出溶液當中NaS的殘余濃度0.1-1ppm；

與現有技術相比，具有如下優點：

1、依次采用堿和硫化鈉進行兩次去除金屬離子處理，有效去除了污水中的殘余金屬離子，處理效果顯著；

2、采用能夠實時監測污水中硫化物濃度的裝置，合理控制硫化鈉添加量，在保證金屬離子去除率最高的情況下，有效防止因硫化鈉添加過量而導致COD升高而導致的二次污染；

3、獨立的取樣槽能夠對污水處理池和過濾液進行取樣檢測，便于控制污水處理進程；

4、特殊的加藥噴淋裝置，使藥劑分散更均勻；

5、特殊的攪拌裝置，使得水體內部形成對流，提高攪拌效率，進而提高了污水處理效率。

附圖說明

圖1是該工業廢水快速處理操作流程簡圖；

圖2是該工業廢水快速處理系統設備簡圖；

圖3是該工業廢水快速處理工藝污水處理加藥系統噴淋口分布示意圖；

圖4是該工業廢水快速處理工藝污水處理池內部攪拌機分布圖；

圖中：1、污水處理池；2、壓濾機；21、出液管；22、進液管；3、取樣槽；31、進料閥門；32、出料閥門；33、取樣槽出料閥；4、加藥槽；41、加藥槽出料閥；42、泵；5、中心加藥孔；51、水霧噴淋頭；6、潛水攪拌機；7、中和槽。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明并不局限于以下實施例。

實施例1

如圖2所示，在4000L中和槽7上分別設置有多跟進料管和出料管，并在管道上設置有泵，用于為運輸溶液提供動力；設置一個300m³的污水處理池1，選用壓濾機2作為過濾裝置，選用2個3000L的槽子的分別作為取樣槽3和加藥槽4。

將取樣槽3和加藥槽4安裝在污水處理池1上部，并用管道與污水處理池相連接，且分別在管道上安裝了相應的閥門用于控制其管內溶液的流量，其中，取樣槽3和中和槽7相連接，用于收集其中的樣品進行檢測，另一端與污水處理池1相連接；加藥槽4的一端和進藥管道相連接，另一端與噴霧加料裝置的中心加藥孔5相連接。在污水處理池1的底部對角位置安裝2臺方向對應安裝的潛水攪拌泵；在污水處理池上部安裝若干個均勻分布的水霧噴淋頭51，且這些水霧噴淋頭51相互串聯且和中心加藥孔5相連；污水處理池1的頂部密封，且在其中心位置設置一個孔作為物料添加和檢測口34。將壓濾機2的兩端通過管道分別跟污水處理池1和中和槽7相連接。

將4m³污水排放至中和槽內，通過檢測發現其pH值為2，其中Cu²⁺濃度為20000mg/L，Fe³⁺濃度為500mg/L和Mn²⁺濃度為500mg/L。開啟其中的攪拌裝置，向其中加入質量濃度為30％的氫氧化鈉溶液直至溶液的pH達到6.5。將中和處理之后的溶液排放至污水處理池中，開啟攪拌裝置，從取樣槽內取出樣品溶液進行檢測，發現其中Cu²⁺濃度為50mg/L，Fe³⁺濃度為20mg/L和Mn²⁺濃度為5mg/L，逐漸往加藥槽中加入質量濃度為8％的硫化鈉溶液，通過加藥裝置均勻地添加至污水處理池表面，并實時檢測其中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的濃度，當其濃度分別低于國標規定的10mg/L時且電位儀電測到硫化物濃度低于1mg/L時，停止添加硫化鈉，向污水處理池1內加入4Kg活性炭，充分混合后，將溶液排放至壓濾機中進行固液分離。濾渣作為固廢進行回收處理，濾液再次排放至中和槽內，檢測發現其pH值為6.8，滿足污水排放的標準，故將其進行直接排放。

實施例2

采用與上述實施例1相同的裝置，完成污水處理裝置的安裝后，將4m³污水排放至中和槽內，通過檢測發現其pH值為3.9，其中Cu²⁺濃度為1300mg/L，Fe³⁺濃度為113mg/L和Mn²⁺濃度為86mg/L。開啟其中的攪拌裝置，向其中加入質量濃度為30％的氫氧化鈉溶液直至溶液的pH達到7.0。將中和處理之后的溶液排放至污水處理池中，開啟攪拌裝置，從取樣槽內取出樣品溶液進行檢測，發現其中Cu²⁺濃度為8mg/L，Fe³⁺濃度為5mg/L和Mn²⁺濃度為1mg/L，且電位儀電測到硫化物濃度為0.6mg/L，滿足污水排放相關標準，向污水處理池1內加入3Kg活性炭，充分混合后，將溶液排放至壓濾機中進行固液分離，再直接將溶液排放至壓濾機中進行固液分離。濾渣作為固廢進行回收處理，濾液再次檢測發現其pH值仍為7.1，滿足污水排放的標準，故直接將其進行排放。

實施例3

采用與上述實施例1相同的裝置，完成污水處理裝置的安裝后，將4m³污水排放至中和槽內，通過檢測發現其pH值為2.3，其中Cu²⁺濃度為21000mg/L，Fe³⁺濃度為513mg/L和Mn²⁺濃度為486mg/L。開啟其中的攪拌裝置，向其中加入質量濃度為30％的氫氧化鈉溶液直至溶液的pH達到8.9。將中和處理之后的溶液排放至污水處理池中，開啟攪拌裝置，從取樣槽內取出樣品溶液進行檢測，發現其中Cu²⁺濃度為52mg/L，Fe³⁺濃度為31mg/L和Mn²⁺濃度為4mg/L，逐漸往加藥槽中加入質量濃度為5％的硫化鈉溶液，通過加藥裝置均勻地添加至污水處理池表面，并實時檢測其中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的濃度，當其濃度分別低于國標規定的10mg/L時且電位儀電測到硫化物濃度低于1mg/L時，停止添加硫化鈉，向污水處理池1內加入1Kg活性炭，充分混合后，將溶液排放至壓濾機中進行固液分離，再將溶液排放至壓濾機中進行固液分離。濾渣作為固廢進行回收處理，濾液再次排放至中和槽內，檢測發現其pH值為9.0，滿足污水排放的標準，故將其進行直接排放。

實施例4

采用與上述實施例1相同的裝置，完成污水處理裝置的安裝后，將4m³污水排放至中和槽內，通過檢測發現其pH值為3.1，其中Cu²⁺濃度為25200mg/L，Fe³⁺濃度為624mg/L和Mn²⁺濃度為536mg/L。開啟其中的攪拌裝置，向其中加入質量濃度為30％的氫氧化鈉溶液直至溶液的pH達到6.1。將中和處理之后的溶液排放至污水處理池中，開啟攪拌裝置，從取樣槽內取出樣品溶液進行檢測，發現其中Cu²⁺濃度為83mg/L，Fe³⁺濃度為42mg/L和Mn²⁺濃度為25mg/L，逐漸往加藥槽中加入質量濃度為2％的硫化鈉溶液，通過加藥裝置均勻地添加至污水處理池表面，并實時檢測其中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的濃度，當其濃度分別低于國標規定的10mg/L時且電位儀電測到硫化物濃度低于1mg/L時，停止添加硫化鈉，并將溶液排放至壓濾機中進行固液分離。濾渣作為固廢進行回收處理，濾液通過取樣檢測發現其中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的濃度分別為21mg/L、17mg/L和9mg/L，不滿足污水排放的相關標準，將濾液重新排至中和槽內進行再次中和處理和硫化鈉除雜處理后檢測發現Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的濃度分別為6mg/L、4mg/L和1mg/L，滿足排放標準，向污水處理池1內加入0.4Kg活性炭，充分混合后，將溶液排放至壓濾機中進行固液分離，進行排放。

對比例1

采用與上述實施例1相同的裝置，去除硫化鈉檢測的電位儀裝置，完成污水處理裝置的安裝后，將4m³污水排放至中和槽內，通過檢測發現其pH值為3.1，其中Cu²⁺濃度為25200mg/L，Fe³⁺濃度為624mg/L和Mn²⁺濃度為536mg/L。開啟其中的攪拌裝置，向其中加入質量濃度為30％的氫氧化鈉溶液直至溶液的pH達到6.1。將中和處理之后的溶液排放至污水處理池中，開啟攪拌裝置，從取樣槽內取出樣品溶液進行檢測，發現其中Cu²⁺濃度為83mg/L，Fe³⁺濃度為42mg/L和Mn²⁺濃度為25mg/L，逐漸往加藥槽中加入質量濃度為2％的硫化鈉溶液，通過加藥裝置均勻地添加至污水處理池表面，并實時檢測其中Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的濃度，當其濃度分別低于國標規定的10mg/L時，停止添加硫化鈉，并將溶液排放至壓濾機中進行固液分離。濾渣作為固廢進行回收處理，濾液通過取樣檢測發現Cu²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺的濃度分別為7mg/L、3mg/L和2mg/L，滿足排放標準，采用電位儀檢測硫化物的濃度為3.2mg/L，超過了相關標準，無法直接進行排放。

需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例內容僅僅是對本發明所作的舉例說明。凡依據本發明專利構思所做的等效變化或者簡單變化，均在本發明專利的保護范圍內。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。