公布日：2022.09.02
申请日：2022.05.13
分类号：C01G49/06(2006.01)I;C09C1/24(2006.01)I
摘要
本发明公开的一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的系统及方法，包括化学反应渠、多功能反应池和氧化铁红颜料生产系统，包括如下步骤：修建化学反应渠收集废水，向化学反应渠投加多孔人工碳酸盐填料，未反应完全的废水进入多功能反应池反应，得到的Fe(OH)3沉淀物，在收集的过程中进行预脱水，脱水后的Fe(OH)3依次进行洗涤、干燥、焙烧、超细磨处理，得氧化铁红颜料。本发明属于工业废水处理及材料生产技术领域，本发明提供了一种能解决酸性含铁废水处理难题，同时制备氧化铁红颜料，能有效保护矿区生态环境，具有明显的生态环境效益、社会效益和经济效益，具有较强的推广应用潜力的方法。
权利要求书
1.一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的系统，其特征在于：包括化学反应渠、多功能反应池和氧化铁红颜料生产系统，所述氧化铁红颜料生产系统包括脱水设备、洗涤设备、干燥设备、焙烧设备、超细磨设备和包装设备。
2.根据权利要求1所述的一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的系统，其特征在于：所述化学反应渠上设有跌水坎，所述化学反应渠末端设有沉淀物收集区。
3.根据权利要求2所述的一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的系统，其特征在于：多功能反应池设有微生物附着填料区，所述多功能反应池底部设有沉淀物收集区，所述多功能反应池顶部设有清水收集区。
4.根据权利要求3所述的一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的系统，其特征在于：所述化学反应渠宽度为0.2-0.8m，深度为0.3-1.5m，所述跌水坎高度大于8cm。
5.根据权利要求4所述的一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的系统，其特征在于：所述多功能反应池的总高度大于4.0m，所述微生物附着填料区的高度为0.8-3.0m。
6.一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：修建化学反应渠收集废水，向化学反应渠投加多孔人工碳酸盐填料，得Fe(OH)3沉淀物和未反应完全的废水；步骤二：未反应完全的废水进入多功能反应池反应，得Fe(OH)3沉淀物；步骤三：收集步骤一和步骤二中得到的Fe(OH)3沉淀物，在收集的过程中进行预脱水，得脱水后的Fe(OH)3；步骤四：将脱水后的Fe(OH)3依次进行洗涤、干燥、焙烧、超细磨处理，得氧化铁红颜料。
7.根据权利要求6所述的一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的方法，其特征在于：所述多孔人工碳酸盐填料粒径为3-15cm。
8.根据权利要求7所述的一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的方法，其特征在于：所述微生物附着填料区采用悬浮填料或者固定式球型填料其中一种，水力停留时间为1-5d，在反应过程中接种氧化亚铁杆菌，接种量为0.05-1.5mg干质量/m3填料。
9.根据权利要求8所述的一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的方法，其特征在于：所述步骤三收集步骤一和步骤二中得到的Fe(OH)3沉淀物的间隔时间大于30d，所述预脱水方式包括但不限于自然干化、板框压滤、离心脱水。
10.根据权利要求9所述的一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的方法，其特征在于：所述步骤四中洗涤时加入添加剂，所述添加剂选用尿素、柠檬酸、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇中的一种或多种，所述添加剂的添加量为
0.05％-1％，所述步骤四中干燥的温度为65-105℃，干燥时间为3-12h，所述步骤四中焙烧温度为500-750℃，焙烧时间为3-6h，所述步骤四中氧化铁红颜料的粒径小于35μm。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明针对酸性含铁废水现有处理技术和氧化铁红颜料生产工艺存在的问题，本发明通过微生物和化学催化作用，将废水中的Fe2+氧化为Fe3+后，分离出高纯度的Fe(OH)3沉淀物，然后加入添加剂，通过高温焙烧制备氧化铁红颜料，该方法能实现酸性含铁废水中有效处理，避免酸性含铁废水造成生态环境破坏，同时生产氧化铁红颜料，生产工艺中无二次污染产生。
本发明采用的技术方案如下：一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的系统，包括化学反应渠、多功能反应池和氧化铁红颜料生产系统，所述氧化铁红颜料生产系统包括脱水设备、洗涤设备、干燥设备、焙烧设备、超细磨设备和包装设备。
进一步地，所述化学反应渠上设有跌水坎，所述化学反应渠末端设有沉淀物收集区。
进一步地，多功能反应池设有微生物附着填料区，所述多功能反应池底部设有沉淀物收集区，所述多功能反应池顶部设有清水收集区，用于排放处理达标的废水。
进一步地，所述化学反应渠宽度为0.2-0.8m，深度为0.3-1.5m，所述跌水坎高度大于8cm。
进一步地，所述多功能反应池的总高度大于4.0m，所述微生物附着填料区的高度为0.8-3.0m。
一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的方法，包括如下步骤：
步骤一：修建化学反应渠收集废水，向化学反应渠投加多孔人工碳酸盐填料，使酸性含铁废水与多孔人工碳酸盐填料充分接触，调节废水的pH值，并通过多孔人工碳酸盐填料的化学作用将部分Fe2+氧化为Fe3+，得Fe(OH)3沉淀物和未反应完全的废水；
步骤二：未反应完全的废水进入多功能反应池反应，多功能反应池中设有安装微生物附着填料区，接种氧化亚铁杆菌，通过微生物氧化作用和自然化学氧化作用，将剩余Fe2+加速氧化为Fe3+，得Fe(OH)3沉淀物；
步骤三：收集步骤一和步骤二中得到的Fe(OH)3沉淀物，在收集的过程中进行预脱水，得脱水后的Fe(OH)3；
步骤四：将脱水后的Fe(OH)3依次进行洗涤、干燥、焙烧、超细磨处理，得氧化铁红颜料。
进一步地，所述化学反应渠根据酸性含铁废水实际出水点进行设置，所述多孔人工碳酸盐填料粒径为3-15cm。
进一步地，所述微生物附着填料区采用悬浮填料或者固定式球型填料其中一种，水力停留时间为1-5d，在反应过程中接种氧化亚铁杆菌，接种量为0.05-1.5mg干质量/m3填料。
进一步地，所述步骤三收集步骤一和步骤二中得到的Fe(OH)3沉淀物的间隔时间大于30d，所述预脱水方式包括但不限于自然干化、板框压滤、离心脱水。
进一步地，所述步骤四中洗涤时加入添加剂，所述添加剂选用尿素、柠檬酸、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇中的一种或多种，所述添加剂的添加量为0.05％-1％，所述步骤四中干燥的温度为65-105℃，干燥时间为3-12h，所述步骤四中焙烧温度为500-750℃，焙烧时间为3-6h，所述步骤四中氧化铁红颜料的粒径小于35μm。
采用上述技术方案后，本发明有益效果如下：一种利用酸性含铁废水制备氧化铁红颜料的系统及方法，利用废水中的高浓度铁离子制备氧化铁红颜料，通过化学反应渠、多功能反应池实现废水有效处理，并将Fe(OH)3沉淀物收集后制备氧化铁红颜料，在处理酸性含铁废水的过程中具有无动力、不添加化学药剂、出水水质稳定、运行管理简单、运行成本低的特点，在制备氧化铁红颜料的过程中具有生产工艺简单、生产成本低、无二次污染、产品质量达标的特点。本发明能解决酸性含铁废水处理难题，同时制备氧化铁红颜料，能有效保护矿区生态环境，具有明显的生态环境效益、社会效益和经济效益，具有较强的推广应用潜力。
（发明人：李彦澄;杨爱江;尚光兴;廖珣;罗光逊;王进;田明明）
