CN104230113B - 一种电镀络合废水零排放处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理技术领域，公开了一种电镀络合废水零排放处理工艺及装置。所述处理装置由超滤装置、一级反渗透装置、海水淡化装置、蒸发装置、生化接触氧化系统、微滤装置和二级反渗透装置组成。使用上述装置对电镀络合废水进行处理主要以物理分离为主，全流程基本不用药剂；整个装置通过串联、并联方式将几个过滤装置连接起来形成整体，可以连续运行，长时间使用也不会出现滤膜污染、膜孔堵塞的现象，延长了滤膜的使用寿命，运行成本低，有利于企业的持续发展；本发明的处理工艺实现了膜法、生物法和蒸发法工艺的整合，最终出水达到回用水的标准，最终浓水可以实现资源回收。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种电镀络合废水零排放处理工艺及装置。
背景技术
在电镀行业中络合废水主要是蚀板、化学沉铜等工序排放的废水中含有铜离子和络合剂如NH4OH、EDTA和酒石酸钾等。络合废水中铜离子和络合剂形成一种比较稳定的络合物，是电镀络合废水中比较难处理的一种络合物。有的线路板企业主要将其回收处理，将铜转化为CuSO4、CuO、Cu、硫酸铵或氯化铵等，有的企业将其排放至污水处理系统处理。
对络合废水(EDTA、氨碱铜)的处理首先应考虑破坏络合作用，能够使铜离子游离出来。目前在实际运行中，采用多种方法破络，现归纳如下：
方法一：调PH值破络(调废水PH至酸性2左右破络)；
方法二：氧化还原破络(铁屑反应、NaClO)；
方法三：离子交换-电解法破络法破络；
方法四：化学药剂置换破络(Na2S、FeCl3、专用特殊药剂等)。
以上四种方法中，方法一中的加酸液(HCl、H2SO4)调络合废水PH值至2～3，Cu2+从络合物中游离出来，破铬效果良好。但因含络废水原水多呈碱性，调至酸性PH为2～3时消耗大量的酸液，破络后还需再调至碱性PH在8-9左右沉淀铜，又消耗大量的碱液，处理费用较高，因此运用不广泛。
方法二中的氧化还原破络常用铁屑-聚铁法，在酸性条件下PH＝3，用铁屑Fe和二价铁离子Fe2+还原，反应约20～30min，Fe2+将Cu2+的EDTA络合物中的Cu2+还原成Cu+，因Cu+在碱性条件下不易与EDTA结合，故在碱性条件下，生成Cu2O，与Fe(OH)2、Cu(OH)2共沉。因铁屑-聚铁法破络的铁屑在反应器中易结垢成团，影响设备的正常运作，且铁屑更新劳动强度大，妨碍了此种方法的应用。而采用次氯酸钠破络是与含氰废水在破络时发生副反应，对破络有一定的作用，但只有污水含有氰时，该法才有实际意义。
方法三中的离子交换-电解法因高浓度的重金属易使交换树脂饱和、络合物易使交换树脂污染或老化、电解耗电量大、处理金属重种类单一等缺点而很少采用。
方法四中的采用具有破络作用的化学药剂如Na2S、FeCl3、专用特殊药剂等，药品易购得、价格适中、效果好、应用条件宽松，在线路板废水中具有应用推广价值，也是目前线路板废水处理中普遍采用的方法。FeCl3破络效果好，但药品具有强腐蚀性，运输、贮存、配制要求较高，采用的也较少。破络专用药剂现在开发的品种很多，大多属专利产品，如ISX(不溶性交联淀粉黄原酸酯)是七十年代发展起来的水处理剂，对大多数重金属都能沉淀，PH应用范围宽为3～11，沉淀快；TMT(三巯三嗪三钠盐)是最近美国开发的一种新型重金属沉淀剂；S946也是一种新型处理剂。采用Na2S处理络合废水是绝大多数线路板企业废水处理的选择，Na2S不但用来处理络合废水，而且用来处理非络合废水除铜效果也是很好的，S2-可沉淀络合物中铜离子反应生成CuS。但这个方法的缺点是不能破坏EDTA络合物分子链，仍以活性态存在于排放废水中，在排放的水中有重新生成络盐的可能，给废水的深度处理及回用造成困难。
发明内容
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种电镀络合废水零排放处理装置。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述装置对电镀络合废水进行零排放处理的工艺。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种电镀络合废水零排放处理装置，由超滤装置、一级反渗透装置、海水淡化装置、蒸发装置、生化接触氧化系统、微滤装置和二级反渗透装置组成，所述超滤装置、一级反渗透装置、海水淡化装置、微滤装置和二级反渗透装置均设置循环回路。
所述超滤装置包括依次连接的络合废水收集槽、超滤循环槽和超滤过滤器；一级反渗透装置包括依次连接的一级反渗透循环槽和一级反渗透过滤器；海水淡化装置包括依次连接的海水淡化循环槽和海水淡化过滤器；蒸发装置包括依次连接的储液槽、蒸发器和浓水收集槽；生化接触氧化系统包括依次设置的调节池、生物接触氧化池和沉淀池；微滤装置包括依次连接的微滤循环槽和微滤过滤器；二级反渗透装置包括依次连接的二级反渗透循环槽、二级反渗透过滤器和回用水槽。
所述电镀络合废水零排放处理装置的连接关系为：超滤过滤器连接到一级反渗透循环槽，一级反渗透过滤器连接到海水淡化循环槽和调节池，海水淡化过滤器连接到储液槽和一级反渗透循环槽，蒸发器连接到调节池，沉淀池连接到微滤循环槽，微滤过滤器连接到二级反渗透循环槽，所述的循环回路均设置在各自的循环槽与过滤器之间。
所述的超滤过滤器、一级反渗透过滤器、海水淡化过滤器、微滤过滤器和二级反渗透过滤器均由相应的滤膜、膜壳和膜架组成，滤膜设置于膜壳内，膜壳设置于膜架上。
所述的连接是指用硬聚氯乙烯(U-PVC)管连接。
所述超滤循环槽和超滤过滤器之间、一级反渗透循环槽和一级反渗透过滤器之间、海水淡化循环槽和海水淡化过滤器之间、微滤循环槽和微滤过滤器之间、二级反渗透循环槽和二级反渗透过滤器之间、储液槽和蒸发器之间均设置提升泵，一级反渗透装置、海水淡化装置和二级反渗透装置均在其提升泵和过滤器之间设置精密过滤器和高压泵，精密过滤器位于提升泵和高压泵之间；所述提升泵优选单级离心泵；一级反渗透装置和二级反渗透装置的高压泵优选多级离心泵；海水淡化装置的高压泵优选柱塞泵。
所述的生化接触氧化系统还设置污泥浓缩池和提升泵，污泥浓缩池连接生物接触氧化池和沉淀池，提升泵设置于沉淀池与污泥浓缩池之间。
一种利用上述装置对电镀络合废水进行零排放处理的工艺，包括以下操作步骤：
(1)将电镀络合废水收集到络合废水收集槽，启动超滤装置，使电镀络合废水进入超滤循环槽，然后经过超滤过滤器进行错流过滤，得到淡水A和浓水A1，浓水A1通过循环回路返回至超滤循环槽，进行循环浓缩，并最终通过压滤设备滤除泥渣，淡水A则进入一级反渗透装置的一级反渗透循环槽；
(2)启动一级反渗透装置，使经过步骤(1)的淡水A进入一级反渗透过滤器进行一次过滤，得到淡水B和浓水B1，浓水B1通过循环回路返回至一级反渗透循环槽继续循环浓缩，并最终进入海水淡化装置的海水淡化循环槽，淡水B则进入生物接触氧化系统的调节池；
(3)启动海水淡化装置，使经过步骤(2)的浓水B1进入海水淡化过滤器进行一次过滤，得到淡水C和浓水C1，浓水C1通过循环回路返回至海水淡化循环槽，进行循环浓缩，并最终进入蒸发装置的储液槽，淡水C则进入一级反渗透装置的一级反渗透循环槽；
(4)启动生物接触氧化系统，使经过步骤(2)的淡水B进入生物接触氧化池进行处理，得到淡水D，淡水D通过沉淀池沉淀，然后进入微滤装置的微滤循环槽；
(5)启动微滤装置，使经过步骤(4)的淡水D进入微滤过滤器进行错流过滤，得到淡水E和浓水E1，浓水E1通过循环回路返回至微滤循环槽，进行循环浓缩，并最终通过压滤设备滤除泥渣，淡水E则进入二级反渗透装置的二级反渗透循环槽；
(6)启动二级反渗透装置，使经过步骤(5)的淡水E进入二级反渗透过滤器进行一次过滤，得到淡水F和浓水F1，浓水F1通过循环回路返回至二级反渗透循环槽，进行循环浓缩，并最终进入生物接触氧化池，淡水F则进入回用水槽；
(7)启动蒸发装置，使经过步骤(3)的浓水C1进入蒸发器进行处理，得到淡水G和浓水G1，浓水G1进入浓水收集槽资源回收，淡水G则进入生物接触氧化系统的调节池。
所述淡水是指过滤处理后的水；所述浓水是指过滤处理后余下的浓液。
所述的错流过滤是指过滤前水的进水流向与过滤后水的出水流向成直角。
应用本发明的装置对电镀络合废水进行零排放处理的原理为：首先通过超滤装置对电镀络合废水进行处理，经过循环超滤浓缩，使得淡水部分尽可能的回收，不产生废水排放，最终剩余的泥渣通过压滤装置滤除，这样可防止泥渣对后续过滤装置滤膜的污染和堵塞，减轻后续装置的过滤负担，延长了滤膜的使用寿命；然后通过一级反渗透装置和海水淡化装置循环处理可除去电镀络合废水中的大部分金属离子络合物，处理后剩余的少量浓水则进入蒸发装置进行处理，回收蒸发后的淡水，不产生废水排放；然后通过生物接触氧化系统分解废水中的有机物质，降低废水中的COD；最后通过微滤装置及二级反渗透装置对生物接触氧化系统处理后的水进一步过滤处理，除去水中剩余的游离金属离子及络合离子，使得最终得到的水符合回用水标准。
本发明的处理装置主要以物理分离为主，全流程不使用破络剂等药剂；整个处理装置将超滤装置、一级反渗透装置、海水淡化装置、蒸发装置、生化接触氧化系统、微滤装置和二级反渗透装置采用适当串联与并联方式连接起来形成整体，可以连续运行，并对超滤装置、一级反渗透装置、海水淡化装置、微滤装置和二级反渗透装置均设置循环回路，通过循环处理提高了水的回收率，更为重要的是，通过本发明的装置对电镀络合废水进行处理的过程中，没有任何形式的污水排放。
通过本发明的装置及处理工艺具有如下优点及有益效果：
(1)本发明的装置及处理工艺，在处理废水过程中实现了废水的零排放，最终出水回用，最终浓水资源回收，具有良好的环保效益，对本行业的发展有促进作用；
(2)本发明的装置及处理工艺，在处理废水过程中不用添加大量药剂，大量减少人力和药剂使用量，便于实现自动化，具有良好的经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例1的装置对电镀络合废水进行零排放处理的工艺流程图；
图2是本发明实施例1的电镀络合废水零排放处理装置中超滤装置部分的结构示意图；
图3是本发明实施例1的电镀络合废水零排放处理装置中一级反渗透装置部分的结构示意图；
图4是本发明实施例1的电镀络合废水零排放处理装置中海水淡化装置部分的结构示意图；
图5是本发明实施例1的电镀络合废水零排放处理装置中生物接触氧化系统部分的结构示意图；
图6是本发明实施例1的电镀络合废水零排放处理装置中微滤装置部分的结构示意图；
图7是本发明实施例1的电镀络合废水零排放处理装置中二级反渗透装置部分的结构示意图；
图8是本发明实施例1的电镀络合废水零排放处理装置中蒸发装置部分的结构示意图。
图中标记说明如下：1-络合废水收集槽、2-超滤循环槽、3-超滤过滤器；4-一级反渗透循环槽、5、一级反渗透过滤器、6-海水淡化循环槽、7、海水淡化过滤器、8-储液槽、9-蒸发器、10-浓水收集槽、11-调节池、12-生物接触氧化池、13-沉淀池、14-微滤循环槽、15-微滤过滤器、16-二级反渗透循环槽、17-二级反渗透过滤器、18-回用水槽、19-连接超滤过滤器和一级反渗透循环槽的管道、20-连接一级反渗透过滤器和海水淡化循环槽的管道、21-连接一级反渗透过滤器和和调节池的管道、22-连接海水淡化过滤器和储液槽的管道、23-连接海水淡化过滤器和一级反渗透循环槽的管道、24-连接蒸发器和调节池的管道、25-连接沉淀池和微滤循环槽的管道、26-连接微滤过滤器和二级反渗透循环槽的管道、27-提升泵、28-精密过滤器、29-高压泵、30-污泥浓缩池、31-流量计、32-PH计、33-压力表、34-电导在线监测仪、35-空气压缩机。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种电镀络合废水零排放处理装置，如图2～8所示，由超滤装置、一级反渗透装置、海水淡化装置、蒸发装置、生化接触氧化系统、微滤装置和二级反渗透装置组成，所述超滤装置包括依次连接的络合废水收集槽1、超滤循环槽2和超滤过滤器3；一级反渗透装置包括管道连接的一级反渗透循环槽4和一级反渗透过滤器5；海水淡化装置包括管道连接海水淡化循环槽6和海水淡化过滤器7；蒸发装置包括依次连接的储液槽8、蒸发器9和浓水收集槽10；生化接触氧化系统包括依次连接的调节池11、生物接触氧化池12和沉淀池13；微滤装置包括管道连接的微滤循环槽14和微滤过滤器15；二级反渗透装置包括依次连接的二级反渗透循环槽16、二级反渗透过滤器17和回用水槽18，所述超滤过滤器通过管道19连接到一级反渗透循环槽，一级反渗透过滤器分别通过管道20连接到海水淡化循环槽和通过管道21连接到调节池，海水淡化过滤器分别通过管道22连接到储液槽和通过管道23连接到一级反渗透循环槽，蒸发器通过管道24连接到调节池，沉淀池设置通道25连接到微滤循环槽，微滤过滤器通过管道26连接到二级反渗透循环槽，所述超滤装置、一级反渗透装置、海水淡化装置、微滤装置和二级反渗透装置分别在其循环槽与过滤器之间设置循环回路。
本实施例的超滤过滤器、一级反渗透过滤器、海水淡化过滤器、微滤过滤器和二级反渗透过滤器分别由相应的滤膜、膜壳和膜架组成，滤膜设置于膜壳内，膜壳设置于膜架上。
本实施例的管道为硬聚氯乙烯(U-PVC)管。
本实施例的超滤装置、一级反渗透装置、海水淡化装置、微滤装置、二级反渗透装置和蒸发装置还分别设置提升泵27，所述提升泵分别设置在超滤循环槽和超滤过滤器之间、一级反渗透循环槽和一级反渗透过滤器之间、海水淡化循环槽和海水淡化过滤器之间、微滤循环槽和微滤过滤器之间、二级反渗透循环槽和二级反渗透过滤器之间、储液槽和蒸发器之间；一级反渗透装置、海水淡化装置和二级反渗透装置还分别在其提升泵和过滤器之间设置精密过滤器28和高压泵29，精密过滤器位于提升泵和高压泵之间。所述提升泵均采用单级离心泵；一级反渗透装置和二级反渗透装置的高压泵采用多级离心泵；海水淡化装置的高压泵采用柱塞泵。
本实施例的生化接触氧化系统还设置污泥浓缩池30和提升泵，污泥浓缩池分别连接生物接触氧化池和沉淀池，提升泵设置于沉淀池与污泥浓缩池之间；生物接触氧化池还设置用于曝气的空气压缩机35。
本实施例装置的连接管道上还设置流量计31、PH计32、压力表33和电导在线监测仪34。
实施例2
利用实施例1的装置对10批次的电镀络合废水进行零排放处理的工艺，如图1所示，包括以下操作步骤：
(1)将电镀络合废水收集到络合废水收集槽，启动超滤装置，使电镀络合废水进入超滤循环槽，然后经过超滤过滤器进行错流过滤，得到淡水A和浓水A1，浓水A1通过循环回路返回至超滤循环槽，进行循环浓缩，最后的浓水A1到压滤机，经压滤机压缩后出水至超滤循环槽，压滤后泥渣委外处理，淡水A则进入一级反渗透装置的一级反渗透循环槽；
(2)启动一级反渗透装置，使经过步骤(1)的淡水A进入一级反渗透过滤器进行一次过滤，得到淡水B和浓水B1，浓水B1通过循环回路返回至一级反渗透循环槽继续循环浓缩，并最终进入海水淡化装置的海水淡化循环槽，淡水B则进入生物接触氧化系统的调节池；
(3)启动海水淡化装置，使经过步骤(2)的浓水B1进入海水淡化过滤器进行一次过滤，得到淡水C和浓水C1，浓水C1通过循环回路返回至海水淡化循环槽，进行循环浓缩，最终浓水C1进入蒸发装置的储液槽，淡水C则进入一级反渗透装置的一级反渗透循环槽；
(4)启动生物接触氧化系统，使经过步骤(2)的淡水B进入生物接触氧化池进行处理，得到淡水D，淡水D通过沉淀池沉淀然后进入微滤装置的微滤循环槽；
(5)启动微滤装置，使经过步骤(4)的淡水D进入微滤过滤器进行错流过滤，得到淡水E和浓水E1，浓水E1通过循环回路返回至微滤循环槽，进行循环浓缩，最后的浓水E1到压滤机，经压滤机压缩后出水至微滤循环槽，压滤后泥渣委外处理，淡水E则进入二级反渗透装置的二级反渗透循环槽；
(6)启动二级反渗透装置，使经过步骤(5)的淡水E进入二级反渗透过滤器进行一次过滤，得到淡水F和浓水F1，浓水F1通过循环回路返回至二级反渗透循环槽，进行循环浓缩，最终浓水F1进入生物接触氧化池，淡水F则进入回用水槽；
(7)启动蒸发装置，使经过步骤(3)的浓水C1进入蒸发器进行处理，得到淡水G和浓水G1，浓水G1进入浓水收集槽资源回收，淡水G则进入生物接触氧化系统的调节池。
采用国标检测方法(GB/T7475-1987、GB/T11912-1989、GB/T11914-1989)检测电镀络合废水及回用水中COD、Cu、Ni的含量以及电导率(EC)值，结果如表1所示：
表1
表中COD、Cu、Ni单位为mg/L；电导率(EC)单位为μs/cm；10L、0.05L表示检测结果已经在最低检测线以下。
由上表结果可以看出，络合废水在经过本实施例的工艺进行处理后，得到的淡水F水质可以达到回用的标准，浓水G1中的重金属含量有了资源回收的价值。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种利用电镀络合废水零排放处理装置对电镀络合废水进行零排放处理的工艺，其特征在于：所述处理装置由超滤装置、一级反渗透装置、海水淡化装置、蒸发装置、生化接触氧化系统、微滤装置和二级反渗透装置连接组成，所述超滤装置、一级反渗透装置、海水淡化装置、微滤装置和二级反渗透装置均设置循环回路；所述超滤装置包括依次连接的络合废水收集槽、超滤循环槽和超滤过滤器；一级反渗透装置包括依次连接的一级反渗透循环槽和一级反渗透过滤器；海水淡化装置包括依次连接的海水淡化循环槽和海水淡化过滤器；蒸发装置包括依次连接的储液槽、蒸发器和浓水收集槽；生化接触氧化系统包括依次设置的调节池、生物接触氧化池和沉淀池；微滤装置包括依次连接的微滤循环槽和微滤过滤器；二级反渗透装置包括依次连接的二级反渗透循环槽、二级反渗透过滤器和回用水槽；所述电镀络合废水零排放处理装置的连接关系为：超滤过滤器连接到一级反渗透循环槽，一级反渗透过滤器连接到海水淡化循环槽和调节池，海水淡化过滤器连接到储液槽和一级反渗透循环槽，蒸发器连接到调节池，沉淀池连接到微滤循环槽，微滤过滤器连接到二级反渗透循环槽；所述的循环回路均设置在各自的循环槽与过滤器之间；所述零排放处理的工艺包括以下操作步骤：
(1)将电镀络合废水收集到络合废水收集槽，启动超滤装置，使电镀络合废水进入超滤循环槽，然后经过超滤过滤器进行错流过滤，得到淡水A和浓水A1，浓水A1通过循环回路返回至超滤循环槽，进行循环浓缩，并最终通过压滤设备滤除泥渣，淡水A则进入一级反渗透装置的一级反渗透循环槽；
(2)启动一级反渗透装置，使经过步骤(1)的淡水A进入一级反渗透过滤器进行一次过滤，得到淡水B和浓水B1，浓水B1通过循环回路返回至一级反渗透循环槽继续循环浓缩，并最终进入海水淡化装置的海水淡化循环槽，淡水B则进入生物接触氧化系统的调节池；
(3)启动海水淡化装置，使经过步骤(2)的浓水B1进入海水淡化过滤器进行一次过滤，得到淡水C和浓水C1，浓水C1通过循环回路返回至海水淡化循环槽，进行循环浓缩，并最终进入蒸发装置的储液槽，淡水C则进入一级反渗透装置的一级反渗透过滤器；
(4)启动生物接触氧化系统，使经过步骤(2)的淡水B进入生物接触氧化池进行处理，得到淡水D，淡水D通过沉淀池沉淀，然后进入微滤装置的微滤循环槽；
(5)启动微滤装置，使经过步骤(4)的淡水D进入微滤过滤器进行错流过滤，得到淡水E和浓水E1，浓水E1通过循环回路返回至微滤循环槽，进行循环浓缩，并最终通过压滤设备滤除泥渣，淡水E则进入二级反渗透装置的二级反渗透循环槽；
(6)启动二级反渗透装置，使经过步骤(5)的淡水E进入二级反渗透过滤器进行一次过滤，得到淡水F和浓水F1，浓水F1通过循环回路返回至二级反渗透循环槽，进行循环浓缩，并最终进入生物接触氧化池，淡水F则进入回用水槽；
(7)启动蒸发装置，使经过步骤(3)的浓水C1进入蒸发器进行处理，得到淡水G和浓水G1，浓水G1进入浓水收集槽资源回收，淡水G则进入生物接触氧化系统的调节池。
2.根据权利要求1所述的一种对电镀络合废水进行零排放处理的工艺，其特征在于：所述的错流过滤是指过滤前水的进水流向与过滤后水的出水流向成直角。
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