[发明专利]碳化硅酸洗废水资源化处理工艺

说明书

一种碳化硅酸洗废水资源化处理工艺，主要是采用“单膜电渗析+沉淀+过滤”作为酸洗废水资源化技术的工艺路线。在没有引入额外的化学药剂的前提下，可有效地实现硫酸酸洗废水中酸与金属离子的分离，以保证硫酸酸洗废水中铁含量由500mg/L下降到10mg/L以下，铁回收率高达90%以上，酸的回收率在99%以上。本处理工艺没有新引进其他任何杂质，只需要在每升硫酸酸洗回收液中添加3g的98%的浓硫酸，使硫酸酸洗回收液补充到3%的酸度，即可实现废水回用。同时，该处理工艺产生的全部是金属铁的单质和/或化合物，从而，可实现零排放，保证清洁生产，实现废水和铁的资源化回收利用，产生很好的经济与环境效益。

技术领域

本发明涉及一种酸洗废水处理工艺，特别是碳化硅酸洗废水资源化处理工艺，它适用于碳化硅行业的酸洗废水资源化回收利用。

背景技术

碳化硅是耐材、磨料和光伏行业的基础原材料，我国现有碳化硅企业500多家。碳化硅微粉生产过程中，需要利用硫酸溶液去除碳化硅微粉中的铁杂质，该过程中产生大量的酸洗废水。酸洗废水的主要污染物是以硫酸为主的废酸及各种铁离子（Fe²⁺、Fe³⁺）等。pH值在2左右，铁离子浓度在50~500mg/L之间。

如果该酸洗废水处理不当，会造成的危害有：1、会腐蚀下水管道和钢筋混凝土构筑物等。2、会阻碍水生生物的生长繁殖。3、废水渗入土壤，时间长了会造成土质钙化，破坏土层松散状态，影响农作物生长。4、废水中的铁离子，会在生物体内富集，对生物和人类健康产生危害。

现有碳化硅企业的酸洗废水，大部分使用中和沉淀工艺，其基本反应是：H⁺+OH^-→H₂O，使废水pH值升高到7~8之间；同时发生：Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂↓，Fe²⁺成为Fe(OH)₂通过沉淀而除去，实现废水的达标排放。

传统工艺的主要缺点有：①需要消耗大量的中和药剂氧化钙或烧碱，外加电费人工等，处理成本高达5元/吨水左右；②废水只能达标排放，废水的盐含量过高，不能实现回用，造成水资源的大量浪费；③废水处理过程中产生的大量废渣，主要成分是硫酸钙和氢氧化铁，各种有效成分分离难度太大，大部分都进行了土地填埋，浪费大量的土地资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅酸洗废水资源化处理工艺，它能够克服己有技术的不足，在没有引入额外的化学药剂的前提下，可有效地实现硫酸酸洗废水中酸与金属离子的分离，并且在除去酸洗过程产生的金属离子（铁离子）杂质后，没有新引进其他任何杂质，可有效地进行水资源的回用。同时，该处理工艺过程中产生的固体废弃物全部是金属铁的单质和/或化合物，后续很方便实现铁的资源化和硫酸酸洗废水零排放的目标。

本发明采用单膜电渗析设备作为碳化硅酸洗废水资源化处理工艺的核心技术设备，所述的单膜电渗析设备是在阴极室和阳极室之间设置阴离子交换膜，在阴离子交换膜两侧设置U型密封垫，使阴极室和阳极室及阴离子交换膜之间呈密封状，在阴极室中设置阴极板作为阴电极，在阴极板和阴离子交换膜之间设置使酸洗废水在阴极室内的停留时间均一且让电渗析反应充分进行的导流板，在阳极室中设置阳极板作为阳电极，于阳极板与阴离子交换膜之间设置带孔膜支撑板，用于支撑固定阴离子交换膜，通过阴极板和阳极板上设置的阴、阳极金属接线柱接直流电源，于阴、阳极室两外侧设置左、右外固定板，并通过紧固件将左、右外固定板、阴极室、阳极室、阴离子交换膜、U型密封垫夹紧连接在一起。

本发明在具体实现过程中，考虑到各个反应器的具体停留时间、进水离子浓度和运行电压会严重影响整个系统的运行效果和回用水质，对这些参数进行了充分的研究，并探究了停留时间、运行电压和进水铁离子浓度与铁和酸回收率之间的关系，最终确定阴极室停留时间的范围选取1.5h～2.5h之间，运行电压的范围选取30V～44V之间，进水铁离子浓度的研究范围选取100mg/L～700mg/L之间；