CN103466844A - 含铅废水处理与回用的工艺与设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铅废水处理与回用的工艺，包括初级处理与深度处理两部分，所述初级处理采用化学中和沉淀与一级管式膜过滤处理工艺，所述深度处理采用超滤与二级反渗透浓缩除盐工艺，对二级反渗透的浓水利用二级管式膜过滤进行过滤；对一级反渗透、二级反渗透与二级管式膜过滤的清水出水进行回用。本发明在初级处理中和池的出水端，以及深度处理二级反渗透系统的浓水处理中都设置了管式膜过滤器，不仅占地面积大大缩小，设备更为紧凑简洁；而且管式膜过滤能拦截水中直径大于0.1μm的所有颗粒，因而对于因絮凝剂加药量的偏差，形成偏小的氢氧化铅絮体，以及沉降速度较慢的絮体都能拦截，从而充分保证了出水的水质与稳定性，避免了污染隐患。

Description

含铅废水处理与回用的工艺与设备

技术领域

本发明涉及环保水处理技术领域，尤其是一种含铅废水处理与回用的工艺与设备。

背景技术

蓄电池在生产过程中会产生大量高浓度的含铅废水，对地下水源构成很大威胁，如果不进行处理而任其排放，必然给环境与社会带来极大的危害。铅和可溶性铅盐都有毒性，含铅废水对人类健康和动植物生长都有严重危害，如每日摄取铅量超过0.3～1.0mg，就可在人体内积累，引起贫血、神经炎等。化学沉淀法是广泛使用的一种处理含铅废水工艺，即向含铅废水投加碱性中和剂或者硫化物，使铅离子与羟基或硫离子反应，生成难溶的氢氧化铅沉淀或者硫化铅沉淀，从而予以分离。现有技术中采用化学沉淀法后得到的上清液，然后经过机械过滤后直接排放，通过以上方法基本可以使废水中铅的浓度降到国家排放要求，然而，由于沉淀池的沉降效果及机械过滤的过滤效果直接影响出水的含铅浓度，所以往往在实际运行过程中，排放水中铅含量忽高忽低，存在很大的污染隐患。而且由于铅是两性金属，采用化学沉淀法控制条件较为严格，处理时需严格控制形成氢氧化铅沉淀的最佳pH 值及其在沉淀过程中絮凝物的颗粒大小，如果在絮凝过程中，絮凝剂加药量的偏差，形成氢氧化铅絮体偏小，沉降速度较慢，絮体就会随着上清液进入后道，导致出水中铅含量超过排放要求。

发明内容

本申请人针对上述现有化学沉淀法去除铅离子排放水质不稳定，存在较大的污染隐患等缺点，提供一种结构合理的含铅废水处理与回用的工艺与设备，从而可以最大程度降低出水中的铅离子含量，保证稳定的出水质量。

本发明所采用的技术方案如下：

一种含铅废水处理与回用的工艺，包括初级处理与深度处理两部分，所述初级处理采用化学中和沉淀与一级管式膜过滤处理工艺，所述深度处理采用超滤与二级反渗透浓缩除盐工艺，对二级反渗透的浓水利用二级管式膜过滤进行过滤；对一级反渗透、二级反渗透与二级管式膜过滤的清水出水进行回用。

作为上述技术方案的进一步改进： 所述化学中和沉淀工艺的pH值调制为9.2～9.5。

一种含铅废水处理与回用的设备，包括初级处理设备与深度处理设备两部分，所述初级处理设备包括顺序连接的集水调节池、中和池与一级管式膜过滤器；所述深度处理包括顺序连接的中间水池、超滤装置、一级反渗透装置、二级反渗透装置与浓水处理装置，所述浓水处理装置包括顺序连接的浓水收集池、混凝反应池与二级管式膜过滤器；所述一级管式膜过滤器的清水出水口连通至中间水池；所述二级反渗透装置的浓水出口连通至所述浓水处理装置的浓水收集池；所述一级反渗透装置、二级反渗透装置与二级管式膜过滤器的清水出水口连通至回用水池；所述一级管式膜过滤器与二级管式膜过滤器的浓液出口连通至污泥池。

作为上述技术方案的进一步改进：所述中间水池与超滤装置之间串联设置有石英砂过滤器与活性炭过滤器。

所述超滤装置的超滤浓水回流至中间水池。

本发明的有益效果如下：

本发明采用初级处理与深度处理结合的方式，对蓄电池企业的高浓度含铅废水进行处理与回用，初级处理采用化学中和沉淀与一级管式膜过滤处理工艺，可以去除废水中约90%的绝大多数铅离子。管式膜的高效过滤可以充分保证出水质量，以降低后续设备的处理载荷，延长寿命。深度处理采用超滤与二级反渗透浓缩除盐工艺，对二级反渗透的浓水进入浓水处理装置再次处理，再次利用二级管式膜过滤器进行过滤，从而去除浓水中约70～80%的铅离子。一级反渗透装置、二级反渗透装置与二级管式膜过滤器的清水出水流至回用水池进行循环利用。

本发明在初级处理中和池的出水端，以及深度处理二级反渗透系统的浓水处理中都设置了管式膜过滤器，代替了现有技术中常规设置的沉淀池，不仅占地面积大大缩小，设备更为紧凑简洁；而且管式膜过滤能拦截水中直径大于0.1μm的所有颗粒，因而对于因絮凝剂加药量的偏差，形成偏小的氢氧化铅絮体，以及沉降速度较慢的絮体都能拦截，从而充分保证了出水的水质与稳定性，避免了污染隐患。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。 

图中：1、集水调节池；2、中和池；3、一级管式膜过滤器；4、污泥池；5、压滤机；6、中间水池；7、石英砂过滤器；8、活性炭过滤器；9、超滤装置；10、一级反渗透装置；11、二级反渗透装置；12、二级管式膜过滤器；13、回用水池。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的含铅废水处理与回用工艺分为初级处理与深度处理两部分，初级处理采用化学中和沉淀与一级管式膜过滤处理工艺，深度处理采用超滤与二级反渗透浓缩除盐工艺，对二级反渗透的浓水进行二级管式膜过滤。

一、初级处理设备：

集水调节池1：集水调节池1起到收集废水，并对废水进行均质的目的。

中和池2：中和池2的作用是调整PH值9.2～9.5，使铅离子反应形成铅的氢氧化物，并根据实际情况适当添加聚凝剂。

一级管式膜过滤器3：管膜充分截流含铅氢氧化物的絮凝物。

污泥池4：污泥池4用来贮存管膜浓缩后的污泥。

压滤机5：经滤后的浓缩液经压滤机5压滤脱水后，形成泥饼外运。

二、深度处理（中水回用处理）设备：

中间水池6：水量缓冲，保证后续处理设备的正常运行。

石英砂过滤器7：利用介质截留水中悬浮物使出水澄清。

活性炭过滤器8：活性炭过滤器8主要用于除去水中余氯、有机物及胶体硅等，通常作为膜处理设备的预处理设备，可有效防止膜降解等，保证后续设备正常使用。

超滤装置9：超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一，以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在20～1000A°之间。超滤是利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质，而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000～1x10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300～500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。

一级反渗透装置10：对超滤装置9的出水进行一级反渗透。

二级反渗透装置11：对一级反渗透装置10的浓水进行二级反渗透。

二级管式膜过滤器12：反渗透滤出的浓水经管膜浓缩处理后回用或排放。

回用水池13：存储一级反渗透装置10、二级反渗透装置11与二级管式膜过滤器12的清水出水，可输出至厂区或办公区进行回用，例如冲洗卫生间后排入城市污水管网。

本发明的实际工作流程如下：集水调节池1的污水经泵提升进入中和池2，中和池2内设置管式微孔搅拌装置，利用风机进行空气搅拌，同时加入碱性物质（石灰水或液碱），使中和池2内的废水和碱性物质充分混合反应，将废水PH值调至9.2～9.5,因为最有效的氢氧化铅沉淀发生在pH值为9.2～9.5时，在更高的pH值时会出现反溶现象，氢氧化物沉淀形成的效果急速下降，所以控制好pH值是该工艺的关键。中和池2中设置安装的微孔空气曝气装置具有提高氧的利用率，通过对中和池2强制充氧，对废水中可能存在的亚铁离子进行氧化处理，转换产生不易溶水的三价铁（Fe3+），形成Fe(OH)₃絮体，减少后级药剂的用量。根据实际情况投加少量絮凝剂、助凝剂，使废水中的固体悬浮物形成胶羽状物体。出水进入一级管式膜过滤器3进行过滤。

管式膜过滤器能拦截水中直径大于0.1μm的所有颗粒，能使出水清液中铅离子含量小于0.05mg/L，远低于国家一级排放标准, 一级管式膜过滤器3过滤处理后的清液经过pH调整达至6～9后排出至中间水池6。一级管式膜过滤器3过滤后的浓液通过污泥泵抽吸进入污泥池4，然后利用压滤机5进行污泥干化处理，压滤后滤饼外运，压滤滤出液回流至集水调节池1中进行再次处理。

中间水池6出水通过石英砂过滤器7通过滤料的截留吸附除去水中悬浮物杂质和胶体物；活性炭过滤器8通过活性炭微细孔表面吸附原理吸附水中有机物、及余氯等。在水质好的情况下，也可以不使用石英砂过滤器7与活性炭过滤器8，但是两者的使用可以更好地改善超滤装置9的进水水质，从而延长超滤膜的使用寿命。

经过上述过滤后的出水进入超滤装置9。超滤是一种以筛分为分离原理，以压力为推动力，实现机械分离的膜分离过程。中空纤维超滤膜是以高分子材料采用特殊工艺制成的不对称半透膜，呈中空毛细管状（中空纤维状）管壁密布微孔，原液在膜内或膜外流动，在压力的作用下，小分子物质透过膜而成为超滤液，而其中的大分子物质以及胶体、细菌等被截留在膜外，成为浓缩液，从而完成物质的分离、浓缩和提纯。本发明的超滤装置9采用错流式过滤，可全部去除大于0.1um的胶体和颗粒物；对大分子有机物有较好的去除效果；受原水水质波动影响小，出水水质稳定；运行压力低，节能效果显著，自动化程度高。

超滤装置9出水进入反渗透系统继续进行处理。反渗透膜元件以压力为推动力，进行膜分离除盐，同时可去除水中溶解性有机物、细菌、热源、病毒等。一级反渗透系统对超滤出水进行处理，一级反渗透系统的出水流出至回用水池13。二级反渗透系统主要处理一级反渗透系统产生的浓水，该浓水中的盐份含量较高，约有10000左右，若长期回到中间水池6重新处理会造成污水中的盐分堆积，影响一级反渗透系统的长期稳定运行，因此将此股浓水采用二级反渗透系统进行进一步脱盐处理。二级反渗透系统处理获得进水量约50%的净水至回用水池13，排出的浓水进入混凝反应池，再次调节pH值并加入絮凝剂，然后进入二级管式膜过滤器12进行处理，二级管式膜过滤器12的出水流至回用水池13，二级管式膜过滤器12的浓液排至污泥池4进行污泥干化处理。回用水池13内的清水可输出至厂区或办公区进行回用，例如冲洗卫生间后排入城市污水管网。

管式膜过滤器的核心部分是独特的管式膜，是一种最有耐强性和耐化学腐蚀性的膜管。由于其接近于超滤过滤孔径，使用这种类型的管式膜可以高效去除废水中的污染物，同时由于其独特的构造，可以使含有污泥颗粒的废水进入膜系统进行直接的固液分离，因此管膜工艺与目前常见的工艺流程相比较，可以省去沉淀池、多介质过滤、砂滤、碳滤及超滤等环节，在目前工业废水处理的领域里被称为“现时最有效的技术”，可以真正实现废水排放或回用的目的。

其优点在于：(1)它的流速是市场上其他微滤膜的流速的两到三倍。

(2)它有滤除颗粒污染物质的能力而不会发生透漏泥颗粒的现象。

(3)滤膜可以承受酸性，碱性，漂白和氧化药剂的清洗。

(4)膜管有着耐久的质地，与一般的过滤材质相比它有较长的使用期。

管式膜组件采用了独特的复合膜管，其PVDF膜能极好地与PVDF支撑管内壁交联或嵌入到PE支撑管内壁中与支撑管形成强劲的结合，使膜管能在较高的运行压力和反洗压力下工作获得极高的固体去除效率和膜通量，从而减少系统占地面积。TMF管式微滤膜组件内含多根由PVDF膜和多孔支撑管复合而成的膜管：其中支撑管由HDPE或PVDF采用烧结法制备而成，具有丰富的网状表面孔体系和海绵状的立体孔体系，PVDF膜能嵌入到这些孔隙中与支撑管形成强劲结合使膜管具有优异的分离性能和极强的结构稳定性。管膜组件不仅能在0～14的pH条件下运行且能耐受绝大多数腐蚀性化学药剂。管膜组件采用错流过滤方式，运行时料液以足够形成湍流的速度在膜管中流动，在20～80psi的压力驱动下水透过膜孔流到膜管外侧，固体颗粒则被膜截留在膜管内部；湍流可以防止被截留的颗粒在膜管内壁上沉积从而维持膜的高通量并延长过滤周期。错流过滤与管式微孔膜设计相结合无需使用预过滤，且能处理质量浓度高至5%的料液。

本发明采用初级处理与深度处理结合的方式，对蓄电池企业的高浓度含铅废水进行处理与回用，初级处理采用化学中和沉淀与一级管式膜过滤处理工艺，可以去除废水中约90%的绝大多数铅离子。管式膜的高效过滤可以充分保证出水质量，以降低后续设备的处理载荷，延长寿命。深度处理采用超滤与二级反渗透浓缩除盐工艺，对二级反渗透的浓水进入浓水处理装置再次处理，再次利用二级管式膜过滤器进行过滤，从而去除浓水中约70～80%的铅离子。一级反渗透装置、二级反渗透装置与二级管式膜过滤器的清水出水流至回用水池进行循环利用。

本发明在初级处理中中和池的出水端，以及二级反渗透系统的浓水处理中都设置了管式膜过滤器，代替了现有技术中常规设置的沉淀池，不仅占地面积大大缩小，设备更为紧凑简洁；而且管式膜过滤能拦截水中直径大于0.1μm的所有颗粒，因而对于因絮凝剂加药量的偏差，形成偏小的氢氧化铅絮体，以及沉降速度较慢的絮体都能拦截，从而充分保证了出水的水质与稳定性，避免了污染隐患。本实施例处理含铅废水的进出水水质比较如下表所示。

   以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种含铅废水处理与回用的工艺，包括初级处理与深度处理两部分，其特征在于：所述初级处理采用化学中和沉淀与一级管式膜过滤处理工艺，所述深度处理采用超滤与二级反渗透浓缩除盐工艺，对二级反渗透的浓水利用二级管式膜过滤进行过滤；对一级反渗透、二级反渗透与二级管式膜过滤的清水出水进行回用。

2.按照权利要求1所述的含铅废水处理与回用的工艺，其特征在于： 所述化学中和沉淀工艺的pH值调制为9.2～9.5。

3.一种含铅废水处理与回用的设备，包括初级处理设备与深度处理设备两部分，其特征在于：

---所述初级处理设备包括顺序连接的集水调节池（1）、中和池（2）与一级管式膜过滤器（3）；

---所述深度处理包括顺序连接的中间水池（6）、超滤装置（9）、一级反渗透装置（10）、二级反渗透装置（11）与浓水处理装置，所述浓水处理装置包括顺序连接的浓水收集池、混凝反应池与二级管式膜过滤器（12）；

---所述一级管式膜过滤器（3）的清水出水口连通至中间水池（6）；所述二级反渗透装置（11）的浓水出口连通至所述浓水处理装置的浓水收集池；

---所述一级反渗透装置（10）、二级反渗透装置（11）与二级管式膜过滤器（12）的清水出水口连通至回用水池（13）；

---所述一级管式膜过滤器（3）与二级管式膜过滤器（12）的浓液出口连通至污泥池（4）。

4.按照权利要求3所述的含铅废水处理与回用的设备，其特征在于：所述中间水池（6）与超滤装置（9）之间串联设置有石英砂过滤器（7）与活性炭过滤器（8）。

5.按照权利要求3所述的含铅废水处理与回用的设备，其特征在于：所述超滤装置（9）的超滤浓水回流至中间水池（6）。

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