CN102417253A - 重金属废水深度处理零排放回收设备 - Google Patents
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Abstract
一种重金属废水深度处理零排放回收设备，其特征是包括依次连接的预处理设备，第一保安过滤器（5）、超滤设备（6）、超滤水池（7）、活性炭过滤器（8）、第二保安过滤器（9）、反渗透装置（10）和回用水池（11），所述超滤水池（7）的两个反冲洗出水口分别与超滤设备（6）的反冲洗进水口和活性炭过滤器（8）的反冲洗进水口连接，回用水池（11）的反冲洗出水口与反渗透装置（10）的反冲洗进水口连接。本发明具有产水量大、回收效率高、出盐量小、泥渣清洁回收的优点。
Description
技术领域
本发明涉及环保设备领域，尤其是一种重金属废水深度处理零排放回收设备。本发明主要用于含重金属离子废水和重金属离子的回用工程，含盐生产废水的回用工程，纯水制备站的混床、阴阳床再生废水的回用工程，及其它工程的除盐回用工程。
本发明内的单体设备(压力式净水器)可以作为给水净化站的主要处理设施，直接将河水、水库水等地表水处理为生产用水，超滤装置可以作为各种中水处理的深度处理设备。反渗透可以作为超纯水处理的预处理，低压锅炉的给水处理设施等。
背景技术
重金属废水主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水。如果不对重金属废水处理，就会严重污染环境。
由于重金属不能分解破坏，而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态，达到除重金属的目的。例如，废水处理过程中，经化学沉淀处理后，废水中的重金属从溶解的离子形态转变成难溶性化台物而沉淀下来，从水中转移到污泥中；经离子交换处理后，废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上，经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。
所谓“零排放”是指无限地减少污染物和能源排放直至为零的活动：即利用清洁生产，3R(Reduce，Reuse，Recycle)及生态产业等技术，实现对自然资源的完全循环利用，从而不给大气，水体和土壤遗留任何废弃物。
现有的重金属处理设备往往只能针对一种重金属进行处理回收，或者根据特定水质的废水进行处理，不能实现同时对多种性质废水进行处理回收，实际效果差强人意。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重金属废水深度处理零排放回收设备，该设备具有产水量大、回收效率高、出盐量小、泥渣清洁回收的优点。
本发明的技术方案是：
一种重金属废水深度处理零排放回收设备包括依次连接的预处理设备，第一保安过滤器、超滤设备、超滤水池、活性炭过滤器、第二保安过滤器、反渗透装置和回用水池，所述超滤水池的两个反冲洗出水口分别与超滤设备的反冲洗进水口和活性炭过滤器的反冲洗进水口连接，回用水池的反冲洗出水口与反渗透装置的反冲洗进水口连接。
所述预处理设备包括一次连接的调节池、全自动净水器、中间水池和多介质过滤器，所述中间水池的反冲洗出水口与多介质过滤器的顶部进水口连接。
所述全自动净水器的排水口通过泥浆池连接浓缩机，浓缩机的排泥口连接隔膜压滤机；浓缩机和隔膜压滤机的排水口分别连接调节池。隔膜压滤机浓缩排出的泥渣外运。
所述超滤设备的清洗水出水口连接有清洗水箱，清洗水箱的出水口连接第三保安过滤器的进水口，第三保安过滤器的出水口分别连接超滤设备和反渗透装置的进水口；反渗透装置的回用水出口连接清洗水箱。
所述反渗透装置的浓水出口连接浓水池。
所述全自动净水器连接有全自动净水器加药装置，该加药装置可选择加入杀菌剂、NaClO、PAC、PAM药剂；多介质过滤器连接有多介质过滤器加药装置，该加药装置可选择加入PAC药剂。
所述超滤设备和超滤水池均连接超滤加药装置，该加药装置可选择加入NaClO、NaOH、HCL药剂；所述反渗透装置连接有反渗透装置加药装置，该加药装置可选择加入阻垢剂、HCL药剂。
本发明的有益效果是：
本发明的重金属废水深度处理零排放回收设备适用范围广，操作简便；处理量大、性价比高，可根据水质、水量要求进行选型，还具有设备使用寿命长、维修率低；常温再生，能量耗费低的特点；可以实现循环使用降低生产成本。有利于金属盐回收。废酸洗液经纯化回收设备处理后，能够实现废水零排放。是一种清洗化生产，节能减排，绿色环保的设备。
该发明主要分为预处理和脱盐处理、高效蒸发处理和污泥处理四大部分，预处理主要除去进水中含有的重金属离子、悬浮物、浊度和部分高价金属离子，以上杂质在压力式净水器设备内部絮凝沉淀、捕集、架桥等作用，在迷宫式双层填料及内部泥水分离装置的作用下，使得絮凝较大颗粒的悬浮物沉降于填料下部的泥斗，通过自动排泥阀排至污泥池，剩余的细小絮体通过双层介质过滤，保证出水的浊度在10NTU以内，重金属离子含量在1mg/L以内。保证后续处理设施的正常运行，压力式过滤器的出水通过多介质过滤器进一步去除水中的悬浮物及各种颗粒物质，保证出水浊度在3NTU以内，确保超滤装置的长期稳定运行，减少超滤装置的反洗频率及化学加强反洗的次数，节约运行成本及耗水水量。超滤出水经过活性炭过滤器，确保活性炭出水余氯含量在0.1mg/L以下，有机物含量小于0.3mg/L，确保反渗透系统的稳定运行。一级反渗透的浓水进入浓水反渗透系统，提高系统的回收率。在整个系统中，控制超滤设备之前的PH值在9左右，活性炭出水PH在7以内，同时加入相应的杀菌剂等药剂，可以确保系统的长期的稳定运行。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图中：1为调节池、2为全自动净水器、3为中间水池、4为多介质过滤器、5为第一保安过滤器、6为超滤设备、7为超滤水池、8为活性炭过滤器、9为第二保安过滤器、10为反渗透装置、11为回用水池、12为泥浆池、13为浓缩机、14为隔膜压滤机、15为清洗水箱、16为第三保安过滤器、17为浓水池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1，一种重金属废水深度处理零排放回收设备包括依次连接的预处理设备，第一保安过滤器5、超滤设备6、超滤水池7、活性炭过滤器8、第二保安过滤器9、反渗透装置10和回用水池11，所述超滤水池7的两个反冲洗出水口分别与超滤设备6的反冲洗进水口和活性炭过滤器8的反冲洗进水口连接，回用水池11的反冲洗出水口与反渗透装置10的反冲洗进水口连接。
预处理设备包括一次连接的调节池1、全自动净水器2、中间水池3和多介质过滤器4，所述中间水池3的反冲洗出水口与多介质过滤器4的顶部进水口连接。
全自动净水器2的排水口通过泥浆池12连接浓缩机13，浓缩机13的排泥口连接隔膜压滤机14；浓缩机13和隔膜压滤机14的排水口分别连接调节池1。隔膜压滤机14浓缩排出的泥渣外运。
超滤设备6的清洗水出水口连接有清洗水箱15，清洗水箱15的出水口连接第三保安过滤器16的进水口，第三保安过滤器16的出水口分别连接超滤设备6和反渗透装置10的进水口；反渗透装置10的回用水出口连接清洗水箱15。
反渗透装置10的浓水出口连接浓水池17。
全自动净水器2连接有全自动净水器加药装置，该加药装置可选择加入杀菌剂、NaClO、PAC、PAM药剂；多介质过滤器4连接有多介质过滤器加药装置，该加药装置可选择加入PAC药剂。
超滤设备6和超滤水池7均连接超滤加药装置，该加药装置可选择加入NaClO、NaOH、HCL药剂；所述反渗透装置10连接有反渗透装置加药装置，该加药装置可选择加入阻垢剂、HCL药剂。
本发明的主工艺流程如下：重金属废水首先流至调节池1，用泵扬至全自动净水器2，经混凝、沉淀、过滤后，出水自流至中间水池3，再用泵扬至多介质过滤器4，去除悬浮物。多介质过滤器4出水经保安过滤器5后进入超滤装置6，去除水中悬浮物、微粒、胶体、大分子有机物和细菌等。超滤装置6出水自流至超滤水池7，再由泵扬至活性炭过滤器8，进一步去除有机物和余氯。活性炭过滤器8出水经保安过滤器7后进入反渗透装置10，最终进行脱盐处理，反渗透处理后水进行回用，浓水池7中的浓水用于冲渣。
本发明的重金属废水深度处理零排放回收设备的出水水质可以达到出水含盐量小于100mg/l，设备产水率大于71％。
处理后出水水质优于：污水综合排放标准GB8978-1996一级标准；地表水水质标准GB3838-2002中I类水域水质标准；钢铁工业水污染物排放标准(GB13456-92)一级排放标准；工业循环冷却水处理设计规范GB50050-2007水质要求标准；同时，该系统出水水质标准大大由于该厂生产用水水质标准。
进出水水质如表1所示：
表1.进出水水质对比表(单位：毫克每升)
| 序号 | Ca | Mg | Pb | Cu | Zn | Fe | As | SO4 2- | CL- |
| 进水样1 | 1610 | 94.5 | 0.4 | 0.2 | 9.9 | 0.01 | 21.8 | 731 | 117 |
| 进水样2 | 1620 | 92.8 | 0.4 | 0.2 | 10.08 | 0.2 | 21.8 | 712 | 116 |
设备运行参数：
1、进水电导：6200μs/cm
2、进水TDS：3300PPm
3、进水氧化还原电位：17mVORP
4、浓水电导：46320μs/cm TDS：23120PPm
5、出水TDS：34PPm
从以上运行数据可以看出，高浓度的高价金属离子及重金属离子通过该系统处理之后，出水水质优于生产用水，可直接用于超纯水制备的源水。
新工艺的运用成功主要取决于将预处理系统设备的改进，在预处理系统中增加压力式净水器，能有效去除污水中的重金属离子和高价金属离子，大大的降低了对进水水质的要求，在较宽的水质条件下能够产生叫稳定的水质，保证后续工艺的稳定运行。将先前工艺的微滤改造为超滤，进一步确保了预处理水水质能够长期满足系统的运行。
本发明处理含高浓度重金属离子(As＝21.8mg/L)及处理后水回用锅炉，含超高含盐量浓水通过三效蒸发器结晶后直接填埋，凝结水进入产水箱，进入工艺处理，实现废水的零排放。本发明主要用于污酸污水处理后回水深度处理回用、贵金属及其它有价离子的回收、高温高浊度水的除盐及回用、本发明还可处理浊度在500NTU以下、悬浮物在100mg/L以下的地表水(处理后可直接用于生产)。
本发明有四大技术核心：
(1)采用压力式净水器作为预处理沉淀过滤设备，在压力式净水器之前管道混合器中投入絮凝剂和石灰，通过投加石灰经与废水进行充分混合之后可以有效地降低该废水中重金属离子的含量，并起到碱化软化的作用，减轻后续工艺去除重金属离子和钙镁离子的处理负荷；通过投加絮凝剂与废水充分混合反应之后形成絮体，有效地在压力式净水器的沉淀区和过滤区进行沉淀和过滤，大部分去除水中的悬浮物，为后续超滤装置进水创造良好的条件。该型号净水器占地面积小、高度低、箱体整体高度为3米，处理负荷大、瞬时进水浊度可达到3000NTU、耐冲击符合能力强、设备为全自动运行，无需专人看守，检修方便，设备内部损耗部件少，1个小时即可完成设备的所有部位的检修，进水压力只需0.07Mpa，动力小，压头损失低。该设备整体反应原理为絮凝、沉淀、重金属离子捕捉、过滤等功能，底部的配水不同于普通的“非”字形布水方式，根据进水管布水压力和水量进行核算，采用整体回路布水，同时通过布水管的管径和布水装置的间距来保证整体布水的均匀性，确保布水点出口流速相同，减少布水区域因流速不等引起的涡流，同时、布水出口角度的设定，保证布水不会产生积泥。该设备设置在处理工艺系统的全端，严格控制出水的浊度和重金属离子的含量，后续处理设施为超滤系统、一级反渗透系统、浓水反渗透系统、三效蒸发系统和其它配套设施，系统的正常运行还必须控制好没个设备进出口的运行参数。
(2)采用超滤系统+一级反渗透作为深度回用处理工艺的主体工艺。超滤工艺和反渗透工艺已作为国际成熟的预处理工艺和脱盐工艺，已成功了应用在各行各业中。相对于普通的脱盐工艺来说存在着占地面积大、操作复杂、工艺自动化控制程度不高等等缺点，而超滤装置是一种很好的预处理过滤装置，可有效地去除水中的悬浮物、大分子有机物等，可以有效保证进入反渗透系统的水质，超滤装置出水浊度可以控制在0.2NTU左右。而反渗透装置具有超高的脱盐率，单支膜的脱盐率可以达到99.7％，反渗透装置脱盐率高达99％以上，可以有效地去除各种离子，从而保证出水水质达到回用的要求。而且超滤系统+反渗透系统的工艺组合可以有效地降低占地面积，自动化控制程度高，可以达到无人值守的目的，有效地减少操作工的劳动强度，并且不像离子交换器那么产生大量的再生废水。
(3)采用浓水反渗透+三效蒸发器的工艺来处理一级反渗透装置产生的浓水，可以直接实现一级反渗透装置浓水的回收利用。一级反渗透装置产生的浓水由于含盐量较高，杂质较少，可以直接用浓水箱收集之后提升去浓水反渗透进行处理。浓水反渗透产生的淡水直接进入工艺回用阶段。浓水反渗透装置由于是用来处理一级反渗透装置产生的浓水，具有很高的运行压力，对于设备制作和工艺运行都提出了很高的要求。当然不同的浓水反渗透装置当来水水质不同时，运行的压力是不同的。如云南新立公司钛白粉深度废水处理工艺中浓水反渗透装置的运行压力高达4.80Mpa，而云南南磷集团电厂深度处理工艺中浓水反渗透装置的运行压力只有1.8Mpa。所对对于浓水反渗透装置来说需要根据计算的结果来选用不同材质不同压力的高压泵和不同材质不同压力和适应不同含盐量的反渗透膜。该工艺的后段采用三效蒸发器来处理浓水反渗透装置产生的浓水，由于浓水反渗透装置产生的浓水含盐量超高，已无法采用普通常规的工艺来进行处理。选用三效蒸发器可以有效地分离淡水和结晶物，淡水可以直接送入工艺回用，而结晶物回收利用可以用于不同的行业，比如说用于建筑行业，从而实现废物利用，产生经济效益。(4)该系统除去用三效蒸发器进行浓缩蒸发的部分浓水反渗透产生的浓水外，全部可以进行系统循环利用。压力式净水器和过滤器产生的反洗水排入废水调节池中，不外排，通过调节池和前端设置的自然沉淀池进行沉降，产生的污泥进行压滤处理。压力式净水器产生的排泥水通过污泥浓缩、压滤处理，上清液回流至调节池中。超滤装置产生的浓水和反洗水回流至调节池。因此整个工艺无外排废水，除了压滤后的污泥和三效蒸发后的结晶体外，本工艺可以完成实现零排放。
发明创新点：
按照反渗透设计规范及相关运行要求，反渗透除盐进水要求较高，各项重金属及高价金属离子进水不超过0.5mg/L，严格限制了进水水质要求，通过设置压力式净水器及工艺运行参数的控制，可以将进水水质的重金属及高价金属离子含量控制到10mg/L以上，而且污酸污水处理后排水排入受纳水体后，重金属离子在受纳水体中富集，通过食物链作用危害人体健康，一般重金属离子不会自然降解，最终将污染转移，严重破坏生态环境。
通常除盐发明一般用于锅炉补给水和冷却塔补给水给其它要求较严格的生产用水。基本上没有处理生产污水先例，发明的成功应用，为实现企业的污水零排放及废水回用提供了一个较好的条件，该发明处理后的水可直接用于低压锅炉补给水及高纯水制备站的源水和冷却塔补给水等等。
在技术上，采用压力式净水器有效地控制预处理阶段的各项水质指标，采用反渗透系统除盐，保证出水的总含盐量低于100mg/L，浓水反渗透系统提高废水的回收率，三效蒸发器处理最后的浓水，将含盐量上万的浓水进行浓缩后和污泥直接运至填埋场直接填埋，整个发明中，除了污泥以外，不需排放任何废水、气、固等废弃物，有效控制了重金属离子及高价金属离子对受纳水体的污染。
本发明的工艺数据如下：
废水处理装置设计处理能力：180m3/h；全自动净水器消耗水量以1％考虑；设计产水量：178m3/h；超滤装置设计回收率：95％；设计产水量：169m3/h；反渗透装置设计回收率：75％；设计产水量：127m3/h；总回收率71％；本发明的重金属废水深度处理零排放回收设备使用的药剂有混凝剂(PAC)、助凝剂(PAM)制备浓度10％，盐酸、氢氧化钠、次氯酸钠、亚硫酸氢钠等，药剂用量及种类根据生产试验确定并进行相应调整。
本发明所使用的设备如下：
污水提升泵用于调节池内废水的提升，以保证全自动净水器所需的工作压力及进水流量。
由于原水中浊度不稳定，且原水中颗粒杂质不符合反渗透装置的进水水质条件，在前级预处理部分设置一体化全自动净水器，用于去除水中的悬浮杂质，保证后级反渗透的正常运行。一体化全自动反冲洗净水器是一种新型重力式自动冲洗净水器，该装置适合进水浊度≤3000mg/L，出水浊度≤3mg/l。
多介质过滤器给水泵用于经过全自动净水器净化处理后中间水池内水的提升，以保证多介质过滤器的工作压力及进水流量。
由于原水浊度不稳定，且原水中颗粒杂质含量不符合RO装置的进水水质条件，在前级预处理部分设置多介质过滤器，能有效去除原水中存在的机械杂质和降低原水含铁量，有效抵卸突发事故造成的原水浊度增高，以保证反渗透进水污染指数达标。过滤器内装填不同级配的石英砂、无烟煤，能有效地截留原水中的颗粒物，从而降低原水浊度。
多介质过滤器反洗水泵用于经过全自动净水器净化处理后中间水池内水的提升，用于多介质过滤器的反洗。
自清洗过滤器的规格为处理能力Q＝180m3/h，P＝1.0Mpa。根据上述参数，选用我公司生产GXL800-10型自动反冲洗过滤器1套。
超滤(Ultra-filtration，UF)是一种能将溶液进行净化和分离的膜分离技术。超滤膜系统是以超滤膜为过滤介质，膜两侧的压力差为驱动力的溶液分离装置。超滤膜只允许溶液中的溶剂(如水分子)、无机盐及小分子有机物透过，而将溶液中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质截留，从而达到净化和分离的目的。
超滤反洗水泵用于经过超滤装置净化处理后超滤水池内水的提升，用于超滤装置的反洗。
活性炭给水泵用于经过超滤装置净化处理后超滤水池内水的提升，以保证活性炭过滤器的工作压力及进水流量。
活性炭过滤器是吸咐前级过滤中无法去除的余氯以防止后级反渗透膜受其氧化降解，同时还吸咐从前泄露过来的小分子有机物等污染物性物质，对水中重金属离子、COD等有较明显的吸咐去除作用。又可进一步降低RO进水的SDI值，保证SDI＜5，TOC＜2.0ppm。
非氧化杀菌剂用于全自动净化器的给水杀毒灭菌。加于净化器进水管路上的管道混合器里。接触介质：0.2％GT881液。
杀菌剂消毒加装置用于废水的消毒杀菌。虽经前级处理，其中含有细菌、藻类以及微生物活体以及其孢子等。因此，对原水进行杀菌消毒处理，以免后续反渗透系统中快速滋生微生物，缩短反渗透系统的清洗周期。投加点设置在净水器进口的管道混合器进口，利用原水在管道混合器的混合，保证氧化剂与原水有充分的接触时间，达到杀菌的效果。氧化剂采用工业用NaClO溶液，或固体氯消毒剂。接触介质为10％NaClO液。
絮凝剂PAC投加装置用于投加碱式氯化铝PAC液，通过管道混合器混合，与原水中的悬浮物充分混合，使原水中的小颗粒的悬浮物凝聚，生成大颗粒的絮状体，以便在多介质过滤器中过滤截留。接触介质为10％PAC液。
用于超滤装置反洗的杀菌。氧化剂采用工业用NaClO溶液，或固体氯消毒剂。接触介质为10％NaClO液。
在超滤装置运行过程中，需进行分散化学清洗。本发明为超滤装置提供一套NaOH加药装置。接触介质为10％NaOH液。
在超滤装置运行过程中，需进行分散化学清洗。本发明为超滤装置提供一套HCl加药装置。接触介质为10％HCL液。
还原剂投加在RO装置前的管路中，用来去除水中余氯含量保护RO膜不受余氯影响。投加量一般为2-3PPM溶液投加计。接触介质为10％NaHSO3液。
在反渗透装置长期运行过程中，需进行化学清洗。本发明为反渗透装置提供一套HCl加药装置。接触介质为10％HCl液。
为了保证膜元件表面不结垢，保证膜的长期运行效果，延长膜的使用寿命，本工艺在反渗透装置前设置阻垢剂加药装置。通过延缓盐晶体成长来推迟沉淀的过程，促使晶体不会形成一定大小和足够的浓度而沉降下来。同时阻垢剂有分散剂作用，能使反渗透原水中难溶盐或沉积在膜表面上污物，随原水排到反渗透装置外。阻垢剂采用美国通用贝迪(GE-BETZ)公司生产的MDC220阻垢剂，该药剂用以控制结垢和减少颗粒污染特别针对原水中钙镁离子含量较高的水质。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
Claims (7)
1.一种重金属废水深度处理零排放回收设备，其特征是包括依次连接的预处理设备，第一保安过滤器（5）、超滤设备（6）、超滤水池（7）、活性炭过滤器（8）、第二保安过滤器（9）、反渗透装置（10）和回用水池（11），所述超滤水池（7）的两个反冲洗出水口分别与超滤设备（6）的反冲洗进水口和活性炭过滤器（8）的反冲洗进水口连接，回用水池（11）的反冲洗出水口与反渗透装置（10）的反冲洗进水口连接。
2.根据权利要求1所述的重金属废水深度处理零排放回收设备，其特征在于所述预处理设备包括一次连接的调节池（1）、全自动净水器（2）、中间水池（3）和多介质过滤器（4），所述中间水池（3）的反冲洗出水口与多介质过滤器（4）的顶部进水口连接。
3.根据权利要求2所述的重金属废水深度处理零排放回收设备，其特征在于所述全自动净水器（2）的排水口通过泥浆池（12）连接浓缩机（13），浓缩机（13）的排泥口连接隔膜压滤机（14）；浓缩机（13）和隔膜压滤机（14）的排水口分别连接调节池（1）。
4.根据权利要求1所述的重金属废水深度处理零排放回收设备，其特征在于所述超滤设备（6）的清洗水出水口连接有清洗水箱（15），清洗水箱（15）的出水口连接第三保安过滤器（16）的进水口，第三保安过滤器（16）的出水口分别连接超滤设备（6）和反渗透装置（10）的进水口；反渗透装置（10）的回用水出口连接清洗水箱（15）。
5.根据权利要求1所述的重金属废水深度处理零排放回收设备，其特征在于所述反渗透装置（10）的浓水出口连接浓水池（17）。
6.根据权利要求2所述的重金属废水深度处理零排放回收设备，其特征在于所述全自动净水器（2）连接有全自动净水器加药装置，多介质过滤器（4）连接有多介质过滤器加药装置。
7.根据权利要求1所述的重金属废水深度处理零排放回收设备，其特征在于所述超滤设备（6）和超滤水池（7）均连接超滤加药装置，所述反渗透装置（10）连接有反渗透装置加药装置。
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