CN104628196A - 一种联合处理冶金废水的方法 - Google Patents

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倪常凯
陈磊
刘海
王志斌
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本发明涉及冶金废水处理技术领域,尤其是一种联合处理冶金废水的方法,通过先用逆向渗透技术对含重金属离子、F-、Cl-进行浓缩,同时得到含金属离子和非金属离子都很低的高级回用水。再用电解法在PH为6.5~8.5、常温、槽压2.5~3.5v,电流密度350~400A/m2条件下进行3~4小时电解,电解释放出的氧气一方面对浓缩液中的变价离子进行氧化并水解沉淀,一方面对浓缩液的颜色进行氧化褪色,非变价离子一部分被水解沉淀物吸附而沉淀,大部分被电积到阴极板上或去电荷后为中性物质沉于电解槽中,非金属离子也由于在阳极上放电逸出,尤其使用石墨电极,Cl-放电逸出量可达60%以上,F-减少50%以上。

Description

一种联合处理冶金废水的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及冶金废水处理技术领域,尤其是一种联合处理冶金废水的方法。
背景技术
[0002] 湿法冶金过程中,将会产生大量的废水,即所谓的冶金废水,这种废水中含有大量的杂质和金属离子,其中重金属离子的含量居多,主要涉及到的有S042_,F_,Cl_,Ca2+,Mg2+离子等;而这些离子在随着废水排放在环境中,则会对环境造成严重的污染。因此,冶金工艺需要对冶金废水进行处理后,再将其进行排放处理或者回用。传统中,对于冶金废水的处理方法主要有:石灰中和沉淀法,即通过降低废水中的PH值含量,进而使得冶金废水中的重金属离子在碱性条件下发生沉降,进而达到除去杂质和重金属物质的目的;该方法处理重金属离子很难达到国家排放标准,而且渣量大,易造成二次污染,处理后的水含量Ca2+、Mg2+离子高,透析水回用受到限制;还有采用逆向渗透膜处理废水的方法,该方法能够获得60 %左右较高质量的回用水,而还有40 %左右的废水被浓缩,进而导致其中的重金属和其他杂质的含量较高,并且也不能够进行再次排放,进而导致处理难度较大;并再将上述40%左右的废水进行蒸发处理,这个过程也会导致大量的能耗损失,还会导致其中的大量的挥发性物质挥发,进而造成环境的污染,并且水蒸气散发除去之后,难以进行回收利用,造成大量的水资源浪费,使得冶金废水处理成本较大。
[0003] 为此,本研宄人员结合上述技术问题,对冶金废水进行处理提供了一种新思路。
发明内容
[0004] 为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明提供一种联合处理冶金废水的方法,集电解沉积、氧化脱色,水解沉淀于一身将废水中的金属、非金属离子除去而得到一般回用水,使废水的水资源利用率达到100 %。
[0005] 具体是通过以下技术方案得以实现的:
[0006] 一种联合处理冶金废水的方法,包括以下步骤:
[0007] (I)按常规工艺,将冶金废水进行除油处理后,再将其进行除钙处理,获得初液;
[0008] (2)将步骤I)获得的初液采用高压逆向渗透装置,在控制压力为50_60bar,初液进液量为120-130L,出液量为68-96L,进行高压透析处理100_120min,获得浓缩液a和透析水;
[0009] (3)将步骤2)获得透析水采用低压逆向渗透装置,在控制压力为15_25bar,进液量为65-70L,出液量为62-65L,进行低压透析处理35_40min,获得高级透析回用水和浓缩液b,浓缩液b返回步骤2)进行高压透析循环处理;
[0010] (4)将步骤2)获得的浓缩液a置入电解槽中,并调整浓缩液a的PH值为6.5-8.5,并控制电解槽中的电压为2.5-3.5v,电流密度为350〜400A/m2,电解温度控制在常温下,电解处理3-4h,再将其进行过滤处理,即可获得一般回用水和沉淀物。
[0011] 所述的步骤2)中,压力为55bar,初液进液量为125L,出液量为83L,高压透析处理时间为I1min。
[0012] 所述的步骤3)中,压力为20bar,初液进液量为67L,出液量为64L,低压透析处理时间为37min。
[0013]所述的冶金废水,其化学成分为 Cl—12.lg/L,F—lOmg/L,S042_12g/L,Ca2+680mg/L,Zn2+9mg/L,Cd2+3mg/L,Cu2+0.3mg/L,Pb 1.4mg/L,As lmg/L,Sb 0.8mg/L,PH 为 6 〜7。
[0014] 所述的高级透析回用水,其化学成分为Cri45mg/L,F_0.38mg/L,S042_234mg/L,Ca2+1.4mg/L,Cu2+0mg/L,Zn2+5.8mg/L,Cd2+0.12mg/L,Pb Omg/L,PH 为 6.5。
[0015]所述的一般回用水,其化学成分为 Zn I Omg/L, Cd 0.037mg/L, Pb 0.09mg/L, Cu微,Cl 3.7g/L,F 0.8mg/Lo
[0016] 所述的电解槽,其阳极为采用不锈钢板、铁板、石墨中的一种。
[0017] 所述的电解槽,其阴极为采用铝板。
[0018] 所述的过滤为采用板框压滤、纳滤、超滤中的一种或几种的组合。
[0019] 所述的高压逆向渗透装置,其膜通量为13-14L/ Hf.Η ;所述的低压逆向渗透装置,其膜通量41.5L/ m2.Ho
[0020] 与现有技术相比,本发明的技术效果体现在:
[0021] 本发明先用逆向渗透技术对含重金属离子、F_、CL进行浓缩,同时得到含金属离子和非金属离子都很低的高级回用水。再用电解法在PH为6.5〜8.5、常温、槽压2.5〜
3.5v,电流密度350〜400A/m2条件下进行3〜4小时电解,电解释放出的氧气一方面对浓缩液中的变价离子进行氧化并水解沉淀,例如:Fe2+被氧化为Fe 3+而水解沉淀,一方面对浓缩液的颜色进行氧化褪色,非变价离子一部分被水解沉淀物吸附而沉淀,大部分被电积到阴极板上或去电荷后为中性物质沉于电解槽中,非金属离子也由于在阳极上放电逸出,尤其使用石墨电极,CL放电逸出量可达60%以上,F_减少50%以上;并且本发明首先利用逆向渗透离子膜透析冶金废水,得到60 %的高级回用水和40 %的浓缩液a,再将浓缩液a利用不锈钢板或废铁板或石墨板作阳极,铝板作阴极进行浓缩液a的电解,集电解沉积、氧化脱色,水解沉淀于一身将浓缩液a中的金属、非金属离子除去而得到一般回用水,使废水的水资源利用率达到100%。再者,本发明在废水处理过程中外加物质很少,产生的沉淀渣小于5%,并且可返回利用,难以造成二次污染,大大降低废渣处理成本。同时,本发明的设备投资少,占地面积小,处理能力为200m3/日,占地约200m2,设备投资300〜350万元,运行成本约为12元/m3。
[0022] 由此可见,本发明相对于现有技术具有突出的实质性特征和显著的进步,具有明显的环保价值和经济效益。
附图说明
[0023] 图1为本发明的联合处理冶金废水的方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图和具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定,但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
[0025] 实施例1
[0026] 如图1所示,一种联合处理冶金废水的方法,包括以下步骤:
[0027] (I)按常规工艺,将其化学成分为 Cl—12.lg/L,F-10mg/L,S042-12g/L,Ca2+680mg/L,Zn2+9mg/L,Cd2+3mg/L,Cu2+0.3mg/L,Pb 1.4mg/L,As lmg/L, Sb 0.8mg/L,PH 为 6 的冶金废水进行除油处理后,再将其进行除钙处理,获得初液;
[0028] (2)将步骤I)获得的初液采用高压逆向渗透装置,在控制压力为50bar,初液进液量为120L,出液量为68L,进行高压透析处理lOOmin,获得浓缩液a和透析水;
[0029] (3)将步骤2)获得透析水采用低压逆向渗透装置,在控制压力为15bar,进液量为65L,出液量为62L,进行低压透析处理35min,获得高级透析回用水和浓缩液b,浓缩液b返回步骤2)进行高压透析循环处理;
[0030] (4)将步骤2)获得的浓缩液a置入电解槽中,并调整浓缩液a的PH值为6.5,并控制电解槽中的电压为2.5v,电流密度为350A/m2,电解温度控制在常温下,电解处理3h,再将其进行过滤处理,即可获得一般回用水和沉淀物。
[0031] 所述的电解槽,其阳极为采用不锈钢板。
[0032] 所述的电解槽,其阴极为采用铝板。
[0033] 所述的过滤为采用板框压滤。
[0034] 所述的高压逆向渗透装置,其膜通量为13L/ Hf.H ;所述的低压逆向渗透装置,其膜通量 41.5L/ m2.Ho
[0035] 处理后,对所述的高级透析回用水,其化学成分为Cri45mg/L,FD.38mg/L,S042 2 34mg/L,Ca2+1.4mg/L,Cu2+0mg/L,Zn2+5.8mg/L,Cd2+0.12mg/L,Pb Omg/L, PH 为 6.5。
[0036] 对所述的一般回用水,进行化学成分的检测,其化学成分为ZnlOmg/L,Cd0.037mg/L,Pb 0.09mg/L,Cu 微,CF3.7g/L,Γ0.8mg/L。
[0037] 实施例2
[0038] 如图1所示,一种联合处理冶金废水的方法,包括以下步骤:
[0039] (I)按常规工艺,将其化学成分为 Cl—12.lg/L,F-10mg/L,S042-12g/L,Ca2+680mg/L,Zn2+9mg/L,Cd2+3mg/L,Cu2+0.3mg/L,Pb 1.4mg/L,As lmg/L, Sb 0.8mg/L,PH 为 7 的冶金废水进行除油处理后,再将其进行除钙处理,获得初液;
[0040] (2)将步骤I)获得的初液采用高压逆向渗透装置,在控制压力为60bar,初液进液量为130L,出液量为96L,进行高压透析处理120min,获得浓缩液a和透析水;
[0041] (3)将步骤2)获得透析水采用低压逆向渗透装置,在控制压力为25bar,进液量为70L,出液量为65L,进行低压透析处理40min,获得高级透析回用水和浓缩液b,浓缩液b返回步骤2)进行高压透析循环处理;
[0042] (4)将步骤2)获得的浓缩液a置入电解槽中,并调整浓缩液a的PH值为8.5,并控制电解槽中的电压为3.5v,电流密度为400A/m2,电解温度控制在常温下,电解处理4h,再将其进行过滤处理,即可获得一般回用水和沉淀物。
[0043] 所述的电解槽,其阳极为采用铁板。
[0044] 所述的电解槽,其阴极为采用铝板。
[0045] 所述的过滤为采用纳滤。
[0046] 所述的高压逆向渗透装置,其膜通量为14L/ Hf.H ;所述的低压逆向渗透装置,其膜通量 41.5L/ m2.Ho
[0047] 处理后,对所述的高级透析回用水,其化学成分为Cl_145mg/L,F_0.38mg/L,S042 2 34mg/L,Ca2+1.4mg/L,Cu2+0mg/L,Zn2+5.8mg/L,Cd2+0.12mg/L,Pb Omg/L, PH 为 6.5。
[0048] 对所述的一般回用水,进行化学成分的检测,其化学成分为Zn 1.7mg/L,Cd0.6lmg/L, Pb 0.08mg/L,Cu 微量,CF5.2g/L,Γ2.5mg/L。
[0049] 实施例3
[0050] 如图1所示,一种联合处理冶金废水的方法,包括以下步骤:
[0051] (I)按常规工艺,将其化学成分为 Cl—12.lg/L,F-10mg/L,S042-12g/L,Ca2+680mg/L,Zn2+9mg/L,Cd2+3mg/L,Cu2+0.3mg/L,Pb 1.4mg/L,As lmg/L, Sb 0.8mg/L,PH 为 6.5 的冶金废水进行除油处理后,再将其进行除钙处理,获得初液;
[0052] (2)将步骤I)获得的初液采用高压逆向渗透装置,在控制压力为55bar,初液进液量为125L,出液量为83L,进行高压透析处理llOmin,获得浓缩液a和透析水;
[0053] (3)将步骤2)获得透析水采用低压逆向渗透装置,在控制压力为20bar,进液量为67L,出液量为64L,进行低压透析处理37min,获得高级透析回用水和浓缩液b,浓缩液b返回步骤2)进行高压透析循环处理;
[0054] (4)将步骤2)获得的浓缩液a置入电解槽中,并调整浓缩液a的PH值为7.6,并控制电解槽中的电压为3v,电流密度为383A/m2,电解温度控制在常温下,电解处理3.5h,再将其进行过滤处理,即可获得一般回用水和沉淀物。
[0055] 所述的电解槽,其阳极为采用石墨。
[0056] 所述的电解槽,其阴极为采用铝板。
[0057] 所述的过滤为采用超滤。
[0058] 所述的高压逆向渗透装置,其膜通量为13.5L/ Hf.H ;所述的低压逆向渗透装置,其膜通量41.5L/ m2.Ho
[0059] 处理后,对所述的高级透析回用水,其化学成分为Cri45mg/L,FD.38mg/L,S042 2 34mg/L,Ca2+1.4mg/L,Cu2+0mg/L,Zn2+5.8mg/L,Cd2+0.12mg/L,Pb Omg/L, PH 为 6.5。
[0060] 对所述的一般回用水,进行化学成分的检测,其化学成分为Zn2+5mg/L,Cd2+0.37mg/L,Pb 0.09mg/L,Cu 微量,CF3.7g/L,Γ0.8mg/L。
[0061] 实施例4
[0062] 在实施例1的基础上,其他均同实施例1,所述的过滤为先采用板框压滤、再采用纳滤组合进行过滤处理。
[0063] 实施例5
[0064] 在实施例2的基础上,其他均同实施例2,所述的过滤为先采用板框压滤,再采用超滤进行组合过滤。
[0065] 实施例6
[0066] 在实施例3的基础上,其他均同实施例3,所述的过滤为先采用纳滤,再采用超滤进行组合过滤。
[0067] 实施例7
[0068] 在实施例1的基础上,其他均同实施例1,所述的过滤为先采用超滤,再采用板框过滤进行组合过滤。
[0069] 实施例8
[0070] 在实施例2的基础上,其他均同实施例2,所述的过滤为先采用超滤,再采用纳滤进行组合过滤。
[0071] 实施例9
[0072] 在实施例3的基础上,其他均同实施例3,所述的过滤为先采用纳滤,再采用板框过滤进行组合过滤。
[0073] 实施例10
[0074] 在实施例2的基础上,其他均同实施例2,所述的过滤为先采用板框压滤,再采用纳滤,最后米用超滤进行组合过滤。
[0075] 实施例11
[0076] 在实施例1的基础上,其他均同实施例1,所述的过滤为先采用板框压滤,再采用超滤,最后米用纳滤进行组合过滤。
[0077] 实施例12
[0078] 在实施例3的基础上,其他均同实施例3,所述的过滤为先采用纳滤,再采用超滤,最后采用纳滤进行组合过滤。
[0079] 在此有必要指出的是,上述实施例和对实施例处理完成的废水中的金属杂质的含量进行检测的结构,仅仅只是对本发明技术方案作进一步的阐述和说明,并不是对本发明的技术效果做进一步的限制,本领域技术人员在此基础上做出的非突出的实质性特征和显著的进步,均属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种联合处理冶金废水的方法,其特征在于,包括以下步骤: (1)按常规工艺,将冶金废水进行除油处理后,再将其进行除钙处理,获得初液; (2)将步骤I)获得的初液采用高压逆向渗透装置,在控制压力为50-60bar,初液进液量为120-130L,出液量为68-96L,进行高压透析处理100_120min,获得浓缩液a和透析水; (3)将步骤2)获得透析水采用低压逆向渗透装置,在控制压力为15-25bar,进液量为65-70L,出液量为62-65L,进行低压透析处理35_40min,获得高级透析回用水和浓缩液b,浓缩液b返回步骤2)进行高压透析循环处理; (4)将步骤2)获得的浓缩液a置入电解槽中,并调整浓缩液a的PH值为6.5-8.5,并控制电解槽中的电压为2.5-3.5v,电流密度为350〜400A/m2,电解温度控制在常温下,电解处理3-4h,再将其进行过滤处理,即可获得一般回用水和沉淀物。
2.如权利要求1所述的联合处理冶金废水的方法,其特征在于,所述的步骤2)中,压力为55bar,初液进液量为125L,出液量为83L,高压透析处理时间为llOmin。
3.如权利要求1所述的联合处理冶金废水的方法,其特征在于,所述的步骤3)中,压力为20bar,初液进液量为67L,出液量为64L,低压透析处理时间为37min。
4.如权利要求1所述的联合处理冶金废水的方法,其特征在于,所述的冶金废水,其化学成分为 Cl 12.lg/L,F_10mg/L,S042 12g/L,Ca2+680mg/L,Zn2+9mg/L,Cd2+3mg/L,Cu2+0.3mg/L, Pb 1.4mg/L,As lmg/L,Sb 0.8mg/L,PH 为 6 〜7。
5.如权利要求1所述的联合处理冶金废水的方法,其特征在于,所述的高级透析回用水,其化学成分为 Cl 145mg/L,F 0.38mg/L,S042 2 34mg/L,Ca2+1.4mg/L,Cu2+0mg/L,Zn2+5.8mg/L,Cd2+0.12mg/L,Pb Omg/L,PH 为 6.5。
6.如权利要求1所述的联合处理冶金废水的方法,其特征在于,所述的一般回用水,其化学成分为 Zn I Omg/L, Cd 0.037mg/L,Pb0.09mg/L,Cu 微,Cl 3.7g/L,F 0.8mg/L。
7.如权利要求1所述的联合处理冶金废水的方法,其特征在于,所述的电解槽,其阳极为采用不锈钢板、铁板、石墨中的一种。
8.如权利要求1所述的联合处理冶金废水的方法,其特征在于,所述的电解槽,其阴极为采用铝板。
9.如权利要求1所述的联合处理冶金废水的方法,其特征在于,所述的过滤为采用板框压滤、纳滤、超滤中的一种或几种的组合。
10.如权利要求1所述的联合处理冶金废水的方法,其特征在于,所述的高压逆向渗透装置,其膜通量为13-14L/ m2.H ;所述的低压逆向渗透装置,其膜通量41.5L/ m2.H。
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