CN104003567B - 一种铅蓄电池废水零排放处理设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅蓄电池废水零排放处理设备和方法，生活污水收集后进行预处理后与铅蓄电池生产废水混合进入原水池，进行后续的中和、混凝、沉淀、过滤等深度处理，实现水的三级回用。解决了铅蓄电池废水经处理后含铅量无法稳定达标的难题，同时实现了废水全部回用，铅蓄电池废水零排放。
Description
技术领域
本发明属于铅蓄电池行业废水处理及回用技术领域，具体涉及铅蓄电池废水零排放处理设备及方法。
背景技术
铅蓄电池废水分为生产废水和洗衣淋浴废水，生产废水主要来源于产品在生产过程所产生的含铅、含酸废水，来源于配酸、涂板、化成等工艺或通风除尘用水，这些废水中主要含有铅粉、熔解铅、硫酸铅、硫酸和其他一些有机添加剂和机油等；辅助部门如电池实验室、电池分析室对电池产品进行试验分析室产生的含铅、含酸废水；洗衣淋浴废水主要是员工工作服清洗水，员工冲凉废水，以及各生产工序清洁和员工洗手废水等，污染物主要为COD、SS和铅等污染物，如不经治理会严重影响作业人员的身体健康，同时对周边的环境造成的严重的危害。
目前铅蓄电池废水除铅方法主要有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、铁氧体法等。其中化学沉淀法较为实用，它是指向废水中投加化学药剂，使药剂与重金属污染物发生化学反应，形成难溶的固体生成物沉淀物，然后进行固液分离，从而除去废水中污染物的一种处理方法。
化学沉淀法具体如下：利用石灰石膨胀中和滤塔调节值，向初级沉淀池内投加絮凝剂捕捉重金属，用斜板沉淀池限制重金属上升，用快滤池内的双层滤料无烟煤、石英砂过滤沉淀出水。工艺采用投加石灰石操作、工人劳动强度大，斜板易堵塞，清运泥渣难度大、设备操作技术落后等缺点，泥渣产量大，且重金属含量较高，形成危废，难以处置。
目前铅蓄电池废水处理工艺流程为：沉淀、中和、混凝、斜管沉淀、砂滤、pH值调节。
（1）沉淀：经过沉淀、出去水中大部分杂质；
（2）中和：利用化学酸碱中和原理，加入适量的NaOH和废水中的酸，并控制过程的pH值；
（3）混凝：在废水中预先投加PAC和PAM来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝提，再加一份力，是游离态的Pb沉淀，从而被出去；
（4）斜管沉淀：混凝后的废水进入斜管沉淀池中进行沉淀，以分离废水中的含Pb沉淀物；
（5）沙滤：经过斜管沉淀后的废水进入沙滤塔过滤，去除细小悬浮物；
（6）pH值调节：过滤后的水pH值调节到6-9，外排。
这种方法处理铅蓄电池废水，操作工艺简单，运行费用低廉，但不能确保出水铅含量稳定达标，且出水含盐量较高，难以回用，造成废水排放量大。随着新一轮的铅蓄电池行业环保核查的推进和清洁生产方案的实施，对铅蓄电池行业废水处理要求越来越严格，急需发明一种新工艺，确保出水铅含量稳定达标，提高废水会用效率，响应国家节能减排的政策。
发明内容
本发明提供了一种铅蓄电池废水零排放处理工艺，解决了铅蓄电池废水经处理后含铅量无法稳定达标的难题，同时实现了废水全部回用，铅蓄电池废水零排放。
为解决现有技术存在的问题，实现铅蓄电池废水零排放，本发明目的之一在于提供一种铅蓄电池废水零排放处理设备，其特征在于，包括收集池，所述收集池依次通过高效气浮反应器和催化氧化装置连接原水池，所述原水池与生产废水管道相接，所述原水池还依次连接有中和池、混凝池、斜板沉淀池和无阀滤池，所述无阀滤池与清水池和转置水池连接，所述转置水池依次连接多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器、超滤装置和反渗透装置，所述反渗透装置连接亚纯水池和浓水池，所述浓水池连接蒸发结晶装置，所述蒸发结晶装置连接纯水池。
所述催化氧化装置包括依次连接的过滤器和氧化塔，所述氧化塔还连接有臭氧发生器。
所述中和池还连接有中和药剂加药装置、混凝药剂加药装置和除铅药剂加药装置。
所述混凝池还连接助凝药剂加药装置。
所述超滤装置为一组串联的膜管。
所述反渗透装置包括依次连接的高压泵和反渗透膜组件。
所述蒸发结晶装置为依次连接的加热器、分离器、冷却结晶罐和冷凝水罐，所述分离器还连接有汽液分离器。
本发明还提供了一种铅蓄电池废水零排放处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）洗衣淋浴废水经收集池收集后进行预处理：进入高效浮渣脱除反应器，去除悬浮物，然后进入催化氧化装置进行处理，降低生活污水中的COD；
（2）经预处理后的洗衣淋浴废水与铅蓄电池生产废水混合进入原水池，进行后续的深度处理；
（3）原水池中的混合废水投加中和药剂在中和池进行中和反应，将pH值调节至6-9；
（4）中和后的废水投加除铅药剂和混凝药剂，然后添加助凝药剂进行除重反应，进入混凝池进行混凝反应，通过斜板沉淀池，使除铅药剂产生的铅沉淀快速沉降，去除废水中的铅等重金属元素；
（5）除铅沉淀后的废水通过无阀滤池，过滤掉残余的铅沉淀，进入清水池，进行一级回用，满足一级回用后剩余的废水，进入转置水池进行后续处理；
（6）转置水池中的废水依次经过多介质过滤器、活性炭过滤器和精密过滤器进行三级过滤，进一步去除废水中的杂质；
（7）三级过滤后的废水经过超滤装置进行超滤（UF），超滤（UF）出水经过反渗透装置进行反渗透(RO)，制得初纯水流入亚纯水池进行二级回用，反渗透产出的高盐废水水进入浓水池；
（8）浓水池的浓水进入蒸发结晶装置进行蒸发结晶，产出的结晶盐可外售，产出的蒸汽经换热器与自来水进行热交换，蒸汽冷凝后形成纯水至纯水池进行三级回用，回用至生产车间用于电池液配制，经过换热器后的自来水升温成热水可用于洗浴。
本发明所述中和药剂为氢氧化钠，除铅药剂为硫化钠，混凝药剂为聚合氯化铝（PAC），助凝药剂为聚丙烯酰胺（PAM）。
所述一级回用水为除铅工序后出水，可用作厕所冲洗水、设备冷却水、地面和设备清洗水等对回用水含盐量要求较低的用水节点。
所述二级回用水为反渗透工序产出的初纯水，可用作制备纯水，制得纯水回用至生产车间，用于电池液配制。
所述三级回用水为蒸发结晶工序产出的蒸汽冷凝后形成的纯水，可直接回用至生产车间用于电池液配制。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明确保铅蓄电池废水重金属含量稳定达标的同时，根据厂区各用水环节用水标准不同，进行三级回用，实现铅蓄电池废水零排放。
（2）氢氧化物沉淀法去除重金属，需将酸性的铅蓄电池废水由酸性调至碱性，去除重金属后再加酸调至中性。本发明采用硫化物沉淀法去除废水中重金属，适用pH值范围更广，在中性条件下即可有效去除重金属，可减少酸碱用量，为企业节约运行成本。
（3）本发明厂区各用水环节对水质的要求不同，用水量不同，分为三级回用，满足全场用水平衡，做到“量体裁衣”。一级回用水用于厕所冲洗水、设备冷却水、地面和设备清洗水，除重后即可满足要求；二级回用水为反渗透产出的初纯水用于制备纯水，制得纯水回用至生产车间，用于电池液配制；三级回用水为蒸发结晶产出冷却水，回用至生产车间，用于电池液配制。
（4）硫化物沉淀法对铅蓄电池废水中重金属去除效果较好，处理后废水中重金属铅含量<0.5mg/L，镉含量<0.02mg/L，低于《电池工业污染物排放标准》中的要求，同时确保蒸发结晶产出的盐品质较好，重金属含量达标，可以外售，获得一定的经济效益。
（5）本发明对工艺中的能源进行充分回收，蒸发结晶产生的蒸汽具有大量的热能，采用自来水通过换热器对蒸发结晶产生的蒸汽进行冷却，换热后的自来水升温可用于员工洗浴。
附图说明
图1为本发明所述的一种铅蓄电池废水零排放的处理设备示意图；
图2为本发明所述的一种铅蓄电池废水零排放的处理方法流程示意图；
其中：1收集池，2高效气浮反应器，3催化氧化装置，4原水池，5中和池，6混凝池，7斜板沉淀池，8无阀滤池，9清水池，10转置水池，11多介质过滤器，12活性炭过滤器，13精密过滤器，14超滤装置，15反渗透装置，16亚纯水池，17浓水池，18蒸发结晶装置，19纯水池，20中和药剂加药装置，21混凝药剂加药装置，22除铅药剂加药装置，23助凝药剂加药装置，24生产废水管道，25过滤器，26氧化塔，27臭氧发生器，28膜管，29高压泵，30反渗透膜组件，31加热器，32分离器，33冷却结晶罐，34冷凝水罐，35汽液分离器。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示的一种铅蓄电池废水零排放处理设备，其特征在于，包括收集池1，所述收集池1依次通过高效气浮反应器2和催化氧化装置3连接原水池4，所述原水池4与生产废水管道24相接，所述原水池4还依次连接有中和池5、混凝池6、斜板沉淀池7和无阀滤池8，所述无阀滤池8与清水池9和转置水池10连接，所述转置水池10依次连接多介质过滤器11、活性炭过滤器12、精密过滤器13、超滤装置14和反渗透装置15，所述反渗透装置15连接亚纯水池16和浓水池17，所述浓水池17连接蒸发结晶装置18，所述蒸发结晶装置18连接纯水池19。所述催化氧化装置3包括依次连接的过滤器25和氧化塔26，所述氧化塔还连接有臭氧发生器27。所述中和池5还连接有中和药剂加药装置20、混凝药剂加药装置21和除铅药剂加药装置22。所述混凝池6还连接助凝药剂加药装置23。所述超滤装置14为一组串联的膜管28。所述反渗透装置15包括依次连接的高压泵29和反渗透膜组件30。所述蒸发结晶装置18为依次连接的加热器31、分离器32、冷却结晶罐33和冷凝水罐34，所述分离器32还连接有汽液分离器35。
实施例1所述的设备的使用方法：
（1）洗衣淋浴废水经收集池1收集后进行预处理：进入高效气浮反应器2，去除悬浮物，悬浮物（SS）≤30。高效气浮反应器2出水，进入催化氧化装置3进行处理，使生活污水中的COD≤50mg/L；
（2）经预处理后的洗衣淋浴废水与铅蓄电池生产废水混合进入原水池4，进行后续的深度处理；
（3）原水池4中的混合废水在中和池5进行中和反应，投加氢氧化钠，将pH值调节至6-9；
（4）中和后的废水进行除重反应，投加PAC、PAM和硫化钠，充分反应后在混凝池6进行混凝，通过斜板沉淀池7，使产生的重金属沉淀快速沉降，去除废水中的铅等重金属元素，铅≤0.5mg/L，镉≤0.02mg/L；
（5）除重后的废水通过无阀滤池8，过滤掉残余的重金属沉淀，进入清水池9，部分水进行一级回用，其余废水进入转置水池10进行后续处理，一级回用水可用作厕所冲洗水、设备冷却水、地面和设备清洗水；
（6）转置浓水池中的废水为待处理的高浓度含盐废水。转置浓水池中废水进行三级过滤，分别经过多介质过滤器11、活性炭过滤器12和精密过滤器13，进一步去除废水中的杂质；
（7）过滤后的废水经超滤装置14进行超滤，超滤出水经反渗透装置15进行反渗透，制得初纯水，电导率≤20μs/cm，进行二级回用，产出的浓水进入浓水池17，二级回用水可用作制备纯水，制得纯水回用至生产车间用于电池液配制。
（8）反渗透产出的浓水进入蒸发结晶装置18进行蒸发结晶，产出的结晶盐可外售，产出的蒸汽经换热器与自来水进行热交换，蒸汽冷凝后形成纯水回用至生产车间用于电池液配制，出水电导率≤5μs/cm，经过换热器后的自来水升温成热水可用于洗浴。
实施例2
如图1和图2所示的某铅蓄电池厂生产废水排放量为20m3/h，排水8h/d，含铅浓度为54mg/L，含盐量为6150mg/L，电导率约为10.2ms/cm，生活污水COD浓度为228mg/L，SS为293mg/L。
（1）洗衣淋浴废水收集后进行预处理：进入高效浮渣脱除反应器2，去除悬浮物，然后进入催化氧化装置3进行处理，去除生活污水中的COD，出水SS为45mg/L，COD为62mg/L，SS去除率为84.6%，COD去除率为72.8%。
（2）经预处理后的洗衣淋浴废水与铅蓄电池生产废水混合进入原水池4，进行后续的深度处理，混合后COD为35mg/L；
（3）原水池4中的混合废水投加氢氧化钠进行中和反应，将pH值调节至6.0；
（4）中和后的废水投加硫化钠，投加量为0.75kg/m3，进行除铅反应，充分反应后投加PAC和PAM进入混凝池6进行混凝反应，通过斜板沉淀池7，使产生的硫化铅沉淀快速沉降，去除废水中的铅等重金属元素；
（5）除铅沉淀后的废水通过无阀滤池8，过滤掉残余的硫化铅沉淀，进入清水池9，依据厂区需要进行一级回用，铅含量为0.43mg/L铅去除率为99.2%，回用量为86m3/d，回用率约为54%，满足一级回用后剩余的废水，进入转置水池10进行后续处理；
（6）转置水池10中的废水依次经过多介质过滤器11、活性炭过滤器12和精密过滤器13进行三级过滤，进一步去除废水中的杂质；
（7）三级过滤后的废水进行超滤（UF），超滤（UF）出水进行反渗透(RO)，制得初纯水进行二级回用，初纯水电导率为48.6μs/cm，含盐量约为29.2mg/L，水量为51m3/d，回用率约为31.9%，反渗透产出的高盐废水进入浓水池17，高盐废水含盐量约为52930mg/L，电导率约为89.3ms/cm；
（8）浓水池17的浓水进入蒸发结晶装置18进行蒸发结晶，产出的结晶盐可外售，产出的蒸汽温度为81℃经换热器与自来水进行热交换，换热后自来水温度为72℃，蒸汽冷凝后形成纯水进行三级回用，纯水电导率为4.66μs/cm，水量为20m3/d，回用率约为12.5%，回用至生产车间用于电池液配制，经过换热器后的自来水升温成热水可用于洗浴。
实施例3
如图1和图2所示的某铅蓄电池厂生产废水排放量为15m3/h，排水12h/d，含铅浓度为43mg/L，含盐量为5270mg/L，电导率约为8.8ms/cm，生活污水COD浓度为201mg/L，SS为239mg/L。
（1）洗衣淋浴废水收集后进行预处理：进入高效浮渣脱除反应器2，去除悬浮物，然后进入催化氧化装置3进行处理，去除生活污水中的COD，出水SS为48mg/L，COD为76mg/L，SS去除率为79.9%，COD去除率为62.2%。
（2）经预处理后的洗衣淋浴废水与铅蓄电池生产废水混合进入原水池4，进行后续的深度处理，混合后COD为47mg/L；
（3）原水池4中的混合废水投加氢氧化钠进行中和反应，将pH值调节至9.0；
（4）中和后的废水投加硫化钠，投加量为0.64kg/m3，进行除铅反应，充分反应后投加PAC和PAM进入混凝池6进行混凝反应，通过斜板沉淀池7，使产生的硫化铅沉淀快速沉降，去除废水中的铅等重金属元素；
（5）除铅沉淀后的废水通过无阀滤池8，过滤掉残余的硫化铅沉淀，进入清水池9，依据厂区需要进行一级回用，铅含量为0.46mg/L铅去除率为98.9%，回用量为88m3/d，回用率约为48.9%，满足一级回用后剩余的废水，进入转置水池10进行后续处理；
（6）转置水池10中的废水依次经过多介质过滤器11、活性炭过滤器12和精密过滤器13进行三级过滤，进一步去除废水中的杂质；
（7）三级过滤后的废水进行超滤（UF），超滤（UF）出水进行反渗透(RO)，制得初纯水进行二级回用，初纯水电导率为43.9μs/cm，含盐量约为28.8mg/L，水量为54m3/d，回用率约为30.6%，反渗透产出的高盐废水进入浓水池17；高盐废水含盐量约为58250mg/L，电导率约为97.1ms/cm；
（8）浓水池17的浓水进入蒸发结晶装置18进行蒸发结晶，产出的结晶盐可外售，产出的蒸汽温度为78℃经换热器与自来水进行热交换，换热后自来水温度为70℃，蒸汽冷凝后形成纯水进行三级回用，纯水电导率为4.51μs/cm，水量为34m3/d，回用率约为18.9%，回用至生产车间用于电池液配制，经过换热器后的自来水升温成热水可用于洗浴。
Claims (9)
1.一种铅蓄电池废水零排放处理设备，其特征在于，包括收集池，所述收集池依次通过高效气浮反应器和催化氧化装置连接原水池，所述原水池与生产废水管道相接，所述原水池还依次连接有中和池、混凝池、斜板沉淀池和无阀滤池，所述无阀滤池与清水池和转置水池连接，所述转置水池依次连接多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器、超滤装置和反渗透装置，所述反渗透装置连接亚纯水池和浓水池，所述浓水池连接蒸发结晶装置，所述蒸发结晶装置连接纯水池；所述蒸发结晶装置为依次连接的加热器、分离器、冷却结晶罐和冷凝水罐，所述分离器还连接有汽液分离器。
2.根据权利要求1所述的一种铅蓄电池废水零排放处理设备，其特征在于，所述催化氧化装置包括依次连接的过滤器和氧化塔，所述氧化塔还连接有臭氧发生器。
3.根据权利要求1所述的一种铅蓄电池废水零排放处理设备，其特征在于，所述中和池还连接有中和药剂加药装置、混凝药剂加药装置和除铅药剂加药装置。
4.根据权利要求1所述的一种铅蓄电池废水零排放处理设备，其特征在于，所述混凝池还连接助凝药剂加药装置。
5.根据权利要求1所述的一种铅蓄电池废水零排放处理设备，其特征在于，所述超滤装置为一组串联的膜管。
6.根据权利要求1所述的一种铅蓄电池废水零排放处理设备，其特征在于，所述反渗透装置包括依次连接的高压泵和反渗透膜组件。
7.一种铅蓄电池废水零排放处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）洗衣淋浴废水经收集池收集后进行预处理：进入高效浮渣脱除反应器，去除悬浮物，然后进入催化氧化装置进行处理，降低生活污水中的COD；
（2）经预处理后的洗衣淋浴废水与铅蓄电池生产废水混合进入原水池，进行后续的深度处理；
（3）原水池中的混合废水投加中和药剂在中和池进行中和反应，将pH值调节至6-9；
（4）中和后的废水投加除铅药剂和混凝药剂，然后添加助凝药剂进行除重反应，进入混凝池进行混凝反应，通过斜板沉淀池，使除铅药剂产生的铅沉淀快速沉降，去除废水中的铅等重金属元素；
（5）除铅沉淀后的废水通过无阀滤池，过滤掉残余的铅沉淀，进入清水池，进行一级回用，满足一级回用后剩余的废水，进入转置水池进行后续处理；
（6）转置水池中的废水依次经过多介质过滤器、活性炭过滤器和精密过滤器进行三级过滤，进一步去除废水中的杂质；
（7）三级过滤后的废水经过超滤装置进行超滤（UF），超滤（UF）出水经过反渗透装置进行反渗透(RO)，制得初纯水流入亚纯水池进行二级回用，反渗透产出的高盐废水水进入浓水池；
（8）浓水池的浓水进入蒸发结晶装置进行蒸发结晶，产出的结晶盐可外售，产出的蒸汽经换热器与自来水进行热交换，蒸汽冷凝后形成纯水至纯水池进行三级回用，回用至生产车间用于电池液配制，经过换热器后的自来水升温成热水可用于洗浴。
8.根据权利要求7所述的一种铅蓄电池废水零排放处理方法，其特征在于，所述中和药剂为氢氧化钠，除铅药剂为硫化钠，混凝药剂为聚合氯化铝，助凝药剂为聚丙烯酰胺。
9.根据权利要求8所述的一种铅蓄电池废水零排放处理方法，其特征在于，所述一级回用水为除铅工序后出水，用作厕所冲洗水、设备冷却水、地面和设备清洗水等对回用水含盐量要求较低的用水节点；所述二级回用水为反渗透工序产出的初纯水，可用作制备纯水，制得纯水回用至生产车间，用于电池液配制；所述三级回用水为蒸发结晶工序产出的蒸汽冷凝后形成的纯水，可直接回用至生产车间用于电池液配制。
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