CN104030481A - 电解锰废水处理回用方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种电解锰废水处理回用方法和系统，方法采用‘加载混凝磁分离+膜吸收’为核心的组合工艺用于治理电解锰生产废水，系统包括依次联结的化学还原池(9)、一级除铬除锰混凝加载磁分离装置(8)、第一化学氧化池(7)、二级除铬除锰混凝加载磁分离装置(6)、第三化学氧化池(5)、两级锰砂过滤器(11)、两级保安过滤器(12)、中间水箱(13)、一级氨氮分离膜装置(14)和二级氨氮分离膜装置(15)。不仅能对废水中氨氮进行回收、处理后的废水也可回用到车间，最大程度地对废水进行了资源化利用。具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。

Description

电解锰废水处理回用方法和系统

【技术领域】

本发明涉及含至少有一个化学混凝沉淀处理步骤、化学氧化处理步骤、化学还原处理步骤、膜分离处理步骤，用于含重金属化合物的水、废水或污水的多级处理。尤指一种电解锰废水处理回用方法和系统。

【背景技术】

电解锰生产废水成分复杂、污染负荷重，废水中含有总锰、六价铬、总铬、悬浮物、硫酸盐、氨氮等多种污染物，这些物质既是一种污染物也是一种资源。

由于考虑到处理成本，现有技术只是做到使电解锰生产废水中的PH值、悬浮物、总锰、六价铬等主要污染物达标排放。十二五期间，国家已将氨氮列入总量控制指标，这使电解锰企业又面临新的挑战。由于氨氮污染问题，迫使电解锰企业寻求新的废水处理技术。电解锰生产废水的特点是含有两种性质相差较大的含锰废水和含铬废水，含锰废水中锰离子平均浓度为3500mg/L以上，氨氮的平均浓度为1500mg/L，属于高浓度重金属废水。含铬废水六价铬平均为8mg/L，氨氮的平均浓度为1200mg/L，属于危害性较大的废水。因两种废水中都含有重金属和氨氮两种性质迥异的污染物，且电解锰生产废水经过处理后需回用到车间循环使用。

【发明内容】

针对现有技术的缺点和实际的需要，本发明的目的在于提供一种电解锰废水处理回用方法和系统。该系统不仅能对废水中氨氮进行回收、处理后的废水也可回用到车间，最大程度地对废水进行了资源化利用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电解锰废水处理回用方法和系统，

所述电解锰废水处理回用方法的特征在于包括以下步骤：

一、将含铬废水加硫酸至PH值为2.5～3.5、同步投加硫酸亚铁和铁屑，反应时间控制于30分钟以上，将六价铬还原至毒性低的三价铬离子；

二、将步骤一所得的含铬废水依次投加碱，调整PH值至9～11、专用改性磁粉使磁粉浓度为0.4％～0.6％、助凝剂调在含铬废水中含量至PAM为4～6mg/L，沉淀区负荷为16m/h，使废水中的总铬处理到达标水平，出水锰离子降低至10～50mg/L，沉淀输出；

三、将步骤二的出水用空气曝气方法进行预氧化，气水比为15∶1、停留时间为30分钟以上，使锰离子沉淀，增加锰的沉淀物的形式，形成二价、三价和四价锰的混合沉淀物；

四、将步骤三预氧化后的废水进行二级分离，分离时将PH值调节至１１～13、专用改性磁粉的浓度为0.5％、PAM投加量为3～4mg/L，沉淀区负荷为16m/h，使二级分离出水总铬控制在1.5mg/L以内，满足排放标准，使锰离子降低至3mg/L以下；

五、将步骤四处理后的含锰废水和含铬废水进行预氧化，气水比为15∶1、停留时间为45分钟以上，转变成氢氧化锰絮体；

六、将预氧化后的废水在锰砂表面氧化并转换成二氧化锰或氢氧化锰的沉淀物形式；

七、将步骤六处理后的沉淀物进行过滤，使过滤出水中锰离子降低至1.5mg/L以下；

八、经步骤七处理后的混合废水进行氨氮分离膜装置，在中空纤维膜的外侧施加10％～15％浓度硫酸吸收液(17)，使膜外的氨气分压降低至接近零、降低原水中的溶解氨浓度，使废水中的氨得以去除；使氨氮含量降低至84～105mg/L；

九、经步骤八处理后的混合废水进入二级氨氮分离膜装置进一步处理，使出水的氨氮含量降低至15mg/L以内，即得到满足要求的回用水。

经步骤九产生的硫酸氢铵也可回用于车间替代部分氨水。

当含锰废水中锰离子浓度较高时，可以采用两级磁分离以将锰离子降低至比较低的水平，即在步骤五之前还包括与步骤一--四并行的以下步骤：

A、含锰废水依次投加碱，调整PH值至9～11、专用改性磁粉使磁粉浓度为0.4％～0.6％、助凝剂调PAM为4～6mg/L，沉淀区负荷为16m/h，使废水中的锰处理到达标水平，出水锰离子降低至10～50mg/L，沉淀输出；

B、将出水进行预氧化，将废水中的锰离子转换成了锰的混合沉淀物，气水比为15∶1、停留时间为30分钟以上；

C、预氧化后的含锰废水中的锰沉淀物进行分离，将PH值调节至11～13、专用改性磁粉的浓度为0.5％、PAM投加量为2～3mg/L，沉淀区负荷为16m/h，将二级磁分离出水的锰离子降低至3mg/L以下进入第五步骤。

所述电解锰废水处理回用系统的特征在于包括依次联结的化学还原池、一级除铬除锰混凝加载磁分离装置、第一化学氧化池、二级除铬除锰混凝加载磁分离装置、第三化学氧化池、一级锰砂过滤器、二级锰砂过滤器、一级保安过滤器、二级保安过滤器、中间水箱、一级氨氮分离膜装置和二级氨氮分离膜装置，从二级氨氮分离膜装置的出水经达标水回用水管回送于生产车间。

所述的联结可以是管道联结或泵接。

一级氨氮分离膜装置加入稀硫酸吸收液后最终产生的硫酸氢铵经硫酸氢铵出口管回用于车间替代部分氨水。

本发明采用一种改进的化学混凝沉淀技术(混凝加载磁分离)，通过优化设计和投加改性专用磁粉，可以大幅减少化学药剂投加量、提高污染物去除效率、降低流程处理时间、减少系统占地面积、减少污泥生成量和降低污泥处置费用；

采用化学还原氧化、新型混凝沉淀分离(磁分离)、锰砂过滤的组合工艺技术，可同步去除总铬、六价铬、锰离子和硫酸根离子(在混凝池中投加氢氧化钙，使生成沉淀物而去除)，并且出水能稳定达标和控制在比较低的含量水平；

采用一种新型的氨氮分离膜处理技术，能实现废物资源化(废水回用、氨氮经硫酸吸收后回用)、减少污染物排放量、降低化学药品使用量，并且配套的预处理减轻膜表面的污染，提高膜组件运行周期和效率；

整套系统模块化装配和管理，能大幅提高系统的稳定性、减少系统的维护工作量。整套系统运行成本低、占地面积少，是电解锰废水的一种理想工艺。

本发明的有益效果是：采用‘加载混凝磁分离+膜吸收’为核心的组合工艺用于治理电解锰生产废水，可实现资源回用的目的。处理后的废水可回用于车间替代自来水(降低自来水的使用量的同时减少了污染物的排放)；膜吸收系统可以将废水中氨氮分离出来并回用于车间生产，替代部分氨水。通过治理、回收利用方式，可大幅减少污染排放、节省自来水用量、节省氨水用量，最大程度地对废水进行了资源化利用，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。

【附图说明】

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是本发明的工艺流程示意图。

图2是本发明工艺布置的平面图。

图中：1为含锰废水收集池、2为含锰废水一级加载混凝磁分离处理系统、3为第二化学氧化池；4为含锰废水二级加载混凝磁分离处理系统、5为第三化学氧化池、6为含铬废水二级加载混凝磁分离处理系统、7为第一化学氧化池、8为含铬废水一级加载混凝磁分离处理系统、9为还原反应池、10为含铬废水收集池、11为两级锰砂过滤器、12为两级保安过滤器、13为中间水箱、14为一级氨氮分离膜系统、15为二级氨氮分离膜系统、16达标水水箱、17为硫酸吸收液循环水箱、18为稀硫酸罐、19为硫酸氢铵贮罐。

【具体实施方式】

参见附图，本发明一种电解锰废水处理回用方法和系统，其特征在于：

所述电解锰废水处理回用方法细化为以下步骤：

一、含铬废水送至废水收集池10，然后用泵提升至还原反应池9，还原反应池内加硫酸至PH值为2.5～3.5、同步投加硫酸亚铁和铁屑，反应时间控制于30分钟以上，将六价铬还原至毒性低的三价铬离子；

二、紧接着含铬废水进入一级除铬除锰混凝加载磁分离装置8，在该装置的三级混凝阶段依次投加碱调整PH值至9～11、专用改性磁粉使磁粉浓度为0.4％～0.6％、助凝剂调至PAM为4～6mg/L，沉淀区负荷为16m/h使废水中的总铬直接处理到达标水平，一级磁分离出水锰离子降低至10～50mg/L，沉淀输出；

三、沉淀出水进入第一化学氧化池7，该池用空气曝气方法对废水进行预氧化，气水比为15∶1、停留时间为30分钟以上，进行预氧化，使锰离子沉淀，增加锰的沉淀物的形式，形成二价、三价和四价锰的混合沉淀物；

四、预氧化后的废水在二级除铬除锰混凝加载磁分离装置6中进行分离，将该分离装置中混凝区内PH值调节至11～13、专用改性磁粉的浓度为0.5％、PAM投加量为3～4mg/L，沉淀区负荷为16m/h，使二级磁分离出水总铬稳定控制在1.5mg/L以内，满足排放标准，使锰离子降低至3mg/L以下；

五、经混凝加载磁分离装置处理后的含锰废水和含铬废水混合后进入第三化学氧化池5进行预氧化，化学氧化池内气水比为15∶1、停留时间为45分钟以上，此时混合废水中锰主要以氢氧化锰的形式存在，在第三化学氧化池中经氧化后转变成氢氧化锰絮体；

六、预氧化后的混合废水依次进入两级锰砂过滤器11，将废水中少量游离态的锰离子在锰砂表面氧化并转换成二氧化锰或氢氧化锰的沉淀物形式，被锰砂截留于过滤器中，过滤器的滤速为8～9m/h；

七、穿透锰砂过滤器的絮体被两级保安过滤器12截留，使出水中锰离子降低至1.5mg/L以下；

八、经步骤七处理后的混合废水进入中间水箱13，然后泵入一级氨氮分离膜装置14，在中空纤维膜的外侧施加10％～15％浓度硫酸吸收液17，使膜外的氨气分压降低至接近零、降低原水中的溶解氨浓度，使废水中的氨得以去除；使氨氮含量降低至84～105mg/L；

九、经步骤八处理后的混合废水进入二级氨氮分离膜装置15进一步处理，使出水16氨氮降低至15mg/L以内，即得到满足要求的回用水。

吸收液侧最终产生的硫酸氢铵19也可回用于车间替代部分氨水。

当含锰废水中锰离子浓度较高时，采用两级磁分离以将锰离子降低至比较低的水平，即还包括细化的以下步骤：

A、含锰废水送至废水收集池1，然后用泵提升至一级除锰混凝加载磁分离装置2中，混凝区调节PH值至11～13、专用改性磁粉的浓度为0.5％、助凝剂投加量为4～5mg/L，沉淀区负荷为16m/h，将分离出水中锰离子降低至30～50mg/L；

B、出水进入后续第二化学氧化池3进行预氧化，将废水中的锰离子转换成了锰的混合沉淀物，第二化学氧化池3内气水比为15∶1、停留时间为30分钟以上；

C、预氧化后的含锰废水中的锰沉淀物进入二级除锰混凝加载磁分离装置4中进行分离，将该装置中混凝区内PH值调节至11～13、专用改性磁粉的浓度为0.5％、PAM投加量为2～3mg/L，沉淀区负荷为16m/h，将二级磁分离出水锰离子能稳定降低至3mg/L以下送入第三化学氧化池5。

所述电解锰废水处理回用系统的特征在于包括依次联结的化学还原池9、一级除铬除锰混凝加载磁分离装置8、第一化学氧化池7、二级除铬除锰混凝加载磁分离装置6、第三化学氧化池5、两级锰砂过滤器11、两级保安过滤器12、中间水箱13、一级氨氮分离膜装置14和二级氨氮分离膜装置15，从二级氨氮分离膜装置15的出水经达标水回用水管回送于生产车间。所述的联结可以是管道联结或泵接。

一级氨氮分离膜装置14分离出的硫酸氢铵经硫酸氢铵出口管19回用于车间替代部分氨水。

Claims (5)

1.一种电解锰废水处理回用方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、将含铬废水加硫酸至PH值为2.5～3.5、同步投加硫酸亚铁和铁屑，反应时间控制于30分钟以上，将六价铬还原至毒性低的三价铬离子；

二、将步骤一所得的含铬废水依次投加碱，调整PH值至9～11、专用改性磁粉使磁粉浓度为0.4％～0.6％、助凝剂调在含铬废水中含量至PAM为4～6mg/L，沉淀区负荷为16m/h，使废水中的总铬处理到达标水平，出水锰离子降低至10～50mg/L，沉淀输出；

三、将步骤二的出水用空气曝气方法进行预氧化，气水比为15∶1、停留时间为30分钟以上，使锰离子沉淀，增加锰的沉淀物的形式，形成二价、三价和四价锰的混合沉淀物；

四、将步骤三预氧化后的废水进行二级分离，分离时将PH值调节至11～13、专用改性磁粉的浓度为0.5％、PAM投加量为3～4mg/L，沉淀区负荷为16m/h，使二级分离出水总铬控制在1.5mg/L以内，满足排放标准，使锰离子降低至3mg/L以下；

五、将步骤四处理后的含锰废水和含铬废水进行预氧化，气水比为15∶1、停留时间为45分钟以上，转变成氢氧化锰絮体；

六、将预氧化后的废水在锰砂表面氧化并转换成二氧化锰或氢氧化锰的沉淀物形式；

七、将步骤六处理后的沉淀物进行过滤，使过滤出水中锰离子降低至1.5mg/L以下；

八、经步骤七处理后的混合废水进行氨氮分离膜装置，在中空纤维膜的外侧施加10％～15％浓度硫酸吸收液，使膜外的氨气分压降低至接近零、降低原水中的溶解氨浓度，使废水中的氨得以去除；使氨氮含量降低至84～105mg/L；

九、经步骤八处理后的混合废水进入二级氨氮分离膜装置进一步处理，使出水的氨氮含量降低至15mg/L以内，即得到满足要求的回用水。

2.根据权利要求1所述的电解锰废水处理回用方法，其特征在于：在步骤五之前还包括与步骤1--4并行的以下步骤：

A、含锰废水依次投加碱，调整PH值至9～11、专用改性磁粉使磁粉浓度为0.4％～0.6％、助凝剂调在含铬废水中含量至PAM为4～6mg/L，沉淀区负荷为16m/h，使废水中的总铬处理到达标水平，出水锰离子降低至10～50mg/L，沉淀输出；

B、将出水进行预氧化，将废水中的锰离子转换成了锰的混合沉淀物，气水比为15∶1、停留时间为30分钟以上；

C、预氧化后的含锰废水中的锰沉淀物进行分离，将PH值调节至11～13、专用改性磁粉的浓度为0.5％、PAM投加量为2～3mg/L，沉淀区负荷为16m/h，将二级磁分离出水的锰离子降低至3mg/L以下进入第五步骤。

3.根据权利要求1所述的电解锰废水处理回用方法，其特征在于细化为如下步骤：

一、含铬废水送至还原反应池(9)，还原反应池内加硫酸至PH值为2.5～3.5、同步投加硫酸亚铁和铁屑，反应时间控制于30分钟以上，将六价铬还原至毒性低的三价铬离子；

二、紧接着含铬废水进入一级除铬除锰混凝加载磁分离装置(8)，在该装置的三级混凝阶段依次投加碱调整PH值至9～11、专用改性磁粉使磁粉浓度为0.4％～0.6％、助凝剂调至PAM为4～6mg/L，沉淀区负荷为16m/h使废水中的总铬直接处理到达标水平，一级磁分离出水锰离子降低至10～50mg/L，沉淀分离后输出；

三、沉淀出水进入第一化学氧化池(7)，该池用空气曝气方法对废水进行预氧化，气水比为15∶1、停留时间为30分钟以上，进行预氧化，使锰离子沉淀，增加锰的沉淀物的形式，形成二价、三价和四价锰的混合沉淀物；

四、预氧化后的废水在二级除铬除锰混凝加载磁分离装置(6)中进行分离，将该分离装置中混凝区内PH值调节至11～13、专用改性磁粉的浓度为0.5％、PAM投加量为3～4mg/L，沉淀区负荷为16m/h，使二级磁分离出水总铬稳定控制在1.5mg/L以内，满足排放标准，使锰离子降低至3mg/L以下；

五、经混凝加载磁分离装置处理后的含锰废水和含铬废水混合后进入第三化学氧化池(5)进行预氧化，化学氧化池内气水比为15∶1、停留时间为45分钟以上，此时混合废水中锰主要以氢氧化锰的形式存在，在第三化学氧化池中经氧化后转变成氢氧化锰絮体；

六、预氧化后的混合废水依次进入两级锰砂过滤器(11)，将废水中少量游离态的锰离子在锰砂表面氧化并转换成二氧化锰或氢氧化锰的沉淀物形式，被锰砂截留于过滤器中，过滤器的滤速为8～9m/h；

七、穿透锰砂过滤器的絮体被两级保安过滤器(12)截留，使出水中锰离子降低至1.5mg/L以下；

八、经步骤七处理后的混合废水进入中间水箱(13)，然后泵入一级氨氮分离膜装置(14)，在中空纤维膜的外侧施加10％～15％浓度硫酸吸收液(17)，使膜外的氨气分压降低至接近零、降低原水中的溶解氨浓度，使废水中的氨得以去除；使氨氮含量降低至84～105mg/L；

经步骤八处理后的混合废水进入二级氨氮分离膜装置(15)进一步处理，使出水(16)氨氮降低至15mg/L以内，即得到满足要求的回用水。

4.一种电解锰废水处理回用系统，其特征在于包括依次联结的化学还原池(9)、一级除铬除锰混凝加载磁分离装置(8)、第一化学氧化池(7)、二级除铬除锰混凝加载磁分离装置(6)、第三化学氧化池(5)、两级锰砂过滤器(11)、两级保安过滤器(12)、中间水箱(13)、一级氨氮分离膜装置(14)和二级氨氮分离膜装置(15)，从二级氨氮分离膜装置(15)的出水经达标水回用水管回送于生产车间。

5.根据权利要求4所述的电解锰废水处理回用系统，其特征在于所述的联结可以是管道联结或泵接。