CN102826704B - 一种中水回用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于铜矿废水的中水回用系统，该系统主要包括以下几个处理单元，pH调节池，电解沉淀池，换热装置，活性炭过滤器，保安过滤器，反渗透(RO)装置。具体地说，pH调节池用于将污水的pH值调节至中性。在电解过程中施加磁场，该磁场平行于电极表面方向。经过电解沉淀池处理的水经过中间水箱和中间水泵进入换热装置。出水进水活性炭过滤器，以进一步去除水中的SS、胶体以及水中的有机物质等。活性炭过滤器的出水进入保安过滤器，以进一步去除水中的细小颗粒等杂质。RO装置的产水经紫外线杀菌器杀菌后流入回用水箱供回用，而RO的浓水经三效蒸发器进行蒸发后，结晶物可以回收利用，而冷凝液则也进入回用水箱加以回用。

Description

一种中水回用系统
技术领域
本发明涉及一种中水回用系统，特别地涉及一种用于铜矿选矿废水处理的中水回用系统。
背景技术
目前一般的中水回用系统都包括预处理+过滤或超滤+反渗透处理这样几个处理单元，一般的污水经过这么几个处理步骤之后即可满足回用要求。
铜矿废水不能直接循环使用，排入水体会使水质酸化，毒化土壤，导致植被枯萎、死亡、杀灭或抑制微生物的生长，妨碍水体自净，含有重金属离子的废水对环境的危害更大。因此，如何消除铜矿废水的危害已经成为我国在开采铜矿时必须考虑的问题。铜矿废水主要为采矿废水和选矿废水，后者占有量更大，约占矿场总废水量的90％。选矿废水包括浮选废水、冲洗废水及尾矿废水等，通常全部汇集之后进入尾矿库成为矿山的总的废水排放源。与采矿废水不同的是其水量、水质变化均较小，且一般呈碱性，主要是投加药剂的作用。同时废水中也含有超高浓度的重金属元素如Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、As等成份。另外，铜矿选矿废水还具有浊度高，色度深的特点，尤其还具有SS含量高的特点。
由于铜矿废水，尤其是铜矿选矿废水具有的特殊性，即高浓度的重金属元素，浊度高，色度深并且SS含量高的特点，不能使用前述的一般中水回用处理系统。预处理+过滤或超滤无法为反渗透处理做好准备，导致在反渗透处理阶段出现反渗透膜容易被堵塞，或者击穿等各种问题。
发明内容
本发明提供了一种用于铜矿废水的中水回用系统，该系统主要包括以下几个处理单元，pH调节池，电解沉淀池，换热装置，活性炭过滤器，保安过滤器，反渗透(RO)装置。
具体地说，pH调节池用于将污水的pH值调节至中性，大约在6.5-7.5左右。调节pH值使用盐酸(HCl)。
电解沉淀池是本发明的关键一部分，电解沉淀能够对铜矿废水中的多项污染指标起到很好的处理效果。这些效果将在后文中详细说明。此处的电解沉淀池选用金属阳极，优选地，选用铁或铝作为阳极，钢作为阴极。
优选地，在电解过程中施加磁场，该磁场平行于电极表面方向。电解沉淀池中的上清液进入下一个处理单元，沉淀的污泥则排放到污泥池，并对其进行冲洗，脱水等处理，最终回收利用该泥渣。
优选地，所施加的磁场感应强度为2000～3000高斯，最优选地，所施加的磁场感应强度为2500高斯。
经过电解沉淀池处理的水经过中间水箱和中间水泵进入换热装置。换热装置优选地选用加板式至换热器(水温控制在25度左右)，进行热交换，使出水水温控制在20-30度。这样可以降低原水粘度，便于后级处理设备高效运行，提高水的回收率。
出水进水活性炭过滤器，以进一步去除水中的SS、胶体以及水中的有机物质等。
活性炭过滤器的出水进入保安过滤器，以进一步去除水中的细小颗粒等杂质，为进入后级RO装置提供了保障。
RO装置的产水经紫外线杀菌器杀菌后流入回用水箱供回用，而RO的浓水经三效蒸发器进行蒸发后，结晶物可以回收利用，而冷凝液则也进入回用水箱加以回用。
活性炭过滤器的反洗排水以及RO装置的化学清洗排水、污泥的脱出水等则回入中和池进行重新处理。从而保证整个系统的零排放。
根据本发明所述的中水回用系统与常规中水回用系统相比主要是针对铜矿废水的特点采用了电解沉淀工艺，电解沉淀工艺针对铜矿废水的几个特点，即重金属元素浓度高，浊度高，色度深并且SS含量高，能同时起到好的处理效果。
尤其是在施加磁场之后，磁场能与电极/溶液界面反应活性物质的速度场之间相互作用，使界面传质加速，这样就降低了浓差极化，对阳极钝化起到抑制作用，并且加速电极溶解，提高电解沉淀的效率。仅电解沉淀处理这一项工艺，即可达到如下效果：重金属元素去除率80～90％，浊度去除率超过95％，SS去除率超过95％。而且还大大延长了电极的使用寿命。
因此本发明提供了一种针对铜矿废水有良好效果的中水回用系统，而且经过设计，整个系统实现零排放。
附图说明
图1是本发明所述的中水回用系统的工艺流程简图。
具体实施方式
本发明中使用的分析方法：采用重铬酸钾法测定COD；采用滤纸过滤称重法测定悬浮物(SS)；采用PHS-3C型精密pH计测定pH值，采用分光光度计法测定铜离子和铅离子的含量，采用上海雷磁仪器厂的WGZ-2000浊度计测定浊度。
实施例1
所处理进水为某铜矿选矿废水，其水质如下：pH：11.5，Cu 284mg/L，Pb 6.6mg/L，COD 410mg/L，浊度115NTU，SS 1200mg/L。
进水先进入pH调节池，使用盐酸(HCl)将污水的pH值调节7.2左右。接着水进入电解沉淀池，电解池选用铝作为阳极，钢作为阴极。并且在平行于电极表面的方向施加磁场感应强度为2500高斯的磁场。进入电解沉淀池的水在该池中停留30分钟，上清液进入下一个处理单元，污泥则排放到污泥池，并对其进行冲洗，脱水等处理，最终回收利用该泥渣。
电解沉淀池排出的上清液经过中间水箱和中间水泵进入换热装置。换热装置选用加板式至换热器(水温控制在25度左右)，进行热交换，使出水水温保持在25度左右。这样可以降低原水粘度，便于后级处理设备高效运行，提高水的回收率。
出水进水活性炭过滤器，以进一步去除水中的SS、胶体以及水中的有机物质等。
活性炭过滤器的出水进入保安过滤器，以进一步去除水中的细小颗粒等杂质，为进入后级RO装置提供了保障。保安过滤器选用由聚丙烯超细纤维热熔缠结制成的喷熔过滤芯，并且内装PP喷熔滤元，滤元过滤精度为5μm/1μm，耐压0.4MPa。
经过保安过滤器过滤的水进入RO装置，其中RO膜组件选用原装进口美国陶氏公司的聚酰胺膜。RO装置的产水经紫外线杀菌器杀菌后流入回用水箱供回用，而RO的浓水经三效蒸发器进行蒸发后，结晶物可以回收利用，而冷凝液则也进入回用水箱加以回用。
活性炭过滤器的反洗排水以及RO装置的化学清洗排水、污泥的脱出水等则回入中和池进行重新处理。
出水的水质如下：pH：7.1，Cu 0.5mg/L，Pb未检出，COD 50mg/L，浊度0NTU，SS未检出。
实施例2
所处理进水为某铜矿选矿废水，其水质如下：pH：12.1，Cu 220mg/L，Pb 8.5mg/L，COD 435mg/L，浊度100NTU，SS 1100mg/L。
进水先进入pH调节池，使用盐酸(HCl)将污水的pH值调节7.2左右。接着水进入电解沉淀池，电解池选用铁作为阳极，钢作为阴极。并且在平行于电极表面的方向施加磁场感应强度为2500高斯的磁场。进入电解沉淀池的水在该池中停留30分钟，上清液进入下一个处理单元，污泥则排放到污泥池，并对其进行冲洗，脱水等处理，最终回收利用该泥渣。
电解沉淀池排出的上清液经过中间水箱和中间水泵进入换热装置。换热装置选用加板式至换热器(水温控制在25度左右)，进行热交换，使出水水温保持在25度左右。这样可以降低原水粘度，便于后级处理设备高效运行，提高水的回收率。
出水进水活性炭过滤器，以进一步去除水中的SS、胶体以及水中的有机物质等。
活性炭过滤器的出水进入保安过滤器，以进一步去除水中的细小颗粒等杂质，为进入后级RO装置提供了保障。保安过滤器选用由聚丙烯超细纤维热熔缠结制成的喷熔过滤芯，并且内装PP喷熔滤元，滤元过滤精度为5μm/1μm，耐压0.4MPa。
经过保安过滤器过滤的水进入RO装置，其中RO膜组件选用原装进口美国陶氏公司的聚酰胺膜。RO装置的产水经紫外线杀菌器杀菌后流入回用水箱供回用，而RO的浓水经三效蒸发器进行蒸发后，结晶物可以回收利用，而冷凝液则也进入回用水箱加以回用。
活性炭过滤器的反洗排水以及RO装置的化学清洗排水、污泥的脱出水等则回入中和池进行重新处理。
出水的水质如下：pH：7.2，Cu 0.8mg/L，Pb 0.1mg/L，COD 37mg/L，浊度0NTU，SS未检出。
电解沉淀效果实验
以实施例1中的污水为对象，在使用盐酸(HCl)调节其pH值至中性后，对其进行电解沉淀实验，实验所使用的电极有铁电极和电极，并且设置了多种磁场情况，分别是：无磁场，磁场感应强度1000高斯，磁场感应强度1500高斯，磁场感应强度2000高斯，磁场感应强度2500高斯，磁场感应强度3000高斯，磁场感应强度3500高斯，磁场感应强度5000高斯。磁场施加的方向均与电极方向平行。电解沉淀处理的时间为30分钟。表1中列出了使用铁电极时，不同处理条件下进水的各项数值以及出水的各项指标数值。表2中列出了使用铝电极时，不同处理条件下进水的各项数值以及出水的各项指标数值。
从表中的数据可以看出，在不施加磁场的情况下，电解沉淀对进水的处理效果还是可以的，重金属去除率接近80％，浊度和SS的去除率也分别达到85％和88％左右。说明电解沉淀处理对铜矿废水有良好的处理效果。
另外，当增加了磁场之后，处理效果更好，尤其以磁场为2500高斯时效果最明显，重金属去除率接近95％，浊度和SS的去除率均超过95％。可以看到施加磁场进行处理之后，获得了显著的效果。另外，施加磁场之后，电极寿命明显增长，这个没有具体实验数据，但是在实验中已经表现出来了。
表1
  Cu(mg/L)   Pb(mg/L)   COD(mg/L)   浊度(NTU)   SS(mg/L)
  进水   284   6.6   410   115   1200
  出水(无磁场)   42.5   1.35   185   16.5   150
  出水(1000高斯)   30.0   0.95   173   12.8   110
  出水(1500高斯)   26.3   0.87   148   13.4   98
  出水(2000高斯)   20.3   0.54   164   8.5   87
  出水(2500高斯)   16.8   0.32   150   6.6   68
  出水(3000高斯)   22.5   0.62   152   7.3   92
  出水(3500高斯)   20.4   0.78   174   10.3   105
  出水(5000高斯)   123.3   4.6   245   25.6   324
表2
  Cu(mg/L)   Pb(mg/L)   COD(mg/L)   浊度(NTU)   SS(mg/L)
  进水   284   6.6   410   115   1200
  出水(无磁场)   36.2   1.24   176   15.5   135
  出水(1000高斯)   28.4   1.02   156   12.3   124
  出水(1500高斯)   26.8   0.92   146   11.0   96
  出水(2000高斯)   18.2   0.48   132   9.6   77
  出水(2500高斯)   14.2   0.36   130   6.8   62
  出水(3000高斯)   19.6   0.82   176   8.4   110
  出水(3500高斯)   24.3   0.85   192   11.4   112
  出水(5000高斯)   145.3   5.2   268   26.7   298
本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明内容作出替换或变型，但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明构思的，这些替换或变型均在本发明要求保护的权利范围内。

Claims (3)

1.一种用于铜矿废水的中水回用系统，其特征在于该系统主要包括以下几个处理单元，pH调节池，电解沉淀池，换热装置，活性炭过滤器，保安过滤器，反渗透RO装置，对污水进行处理时首先在pH调节池中将污水调节至中性，经过电解沉淀池处理的水经过中间水箱和中间水泵进入换热装置，水经过换热装置后进入活性炭过滤器，以进一步去除水中的SS、胶体以及水中的有机物物质，活性炭过滤器的出水进入保安过滤器，以进一步去除水中的细小颗粒杂质，反渗透RO装置的产水经紫外线杀菌器杀菌后流入回用水箱供回用，而RO的浓水经三效蒸发器进行蒸发后，结晶物回收利用，而冷凝液则也进入回用水箱加以回用；
其中，在电解过程中施加磁场，该磁场平行于电极表面方向，所施加的磁场的磁感应强度为2000～3000高斯；其中pH调节池使用盐酸HCl作为调节剂，其中电解沉淀池选用金属阳极，其中换热装置将水温控制在20～30度，其中保安过滤器选用由聚丙烯超细纤维热熔缠结制成的喷熔过滤芯，并且内装PP喷熔滤元，滤元过滤精度为5μm/1μm，耐压0.4MPa。
2.权利要求1中所述的中水回用系统，其特征在于所施加的磁场的磁感应强度为2500高斯。
3.权利要求1中所述的中水回用系统，其特征在于活性炭过滤器的反洗排水以及RO装置的化学清洗排水、污泥的脱出水则回入中和池进行重新处理。
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