CN105110541A - 一种铅锌冶炼制酸废水低渣化处理及回用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环保技术领域，尤其是一种铅锌冶炼制酸废水低渣化处理及回用系统，包括中和池、滤池、沉砂池、填料再生池、三效蒸发器。铅锌冶炼制酸废水由液氨调节pH值至4.5~5.4，经中和、吸附、沉淀后实现回用。吸附饱和的生物质活性炭在盛有8~10%的盐酸溶液的填料再生池中再生。本发明以液氨为中和剂，以城市生活污水处理厂SBR池剩余污泥为生物质活性炭原料。一方面，SBR池剩余污泥得到资源化利用，减少填埋用地和环境污染；另一方面，铅锌冶炼制酸废水得以回用，节约水资源；同时，废水中的重金属转化为易于回收的重金属浓液。该方法工艺简单，投资少，运行方便，占地少，是一种以废治废，资源回收的技术。

Description

一种铅锌冶炼制酸废水低渣化处理及回用系统

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，属废水处理领域，尤其涉及一种铅锌冶炼制酸废水低渣化处理及回用系统。

背景技术

水质持续恶化和水环境自净能力的持续降低，使我国水资源短缺现象日益严重，重金属废水是一种危害大，具有生物积累性和“三致”性的废水，铅锌冶炼制酸废水因重金属含量高，成分复杂，酸度大，危害大，毒性强而被列为重点防治的污染源之一。目前铅锌冶炼制酸废水处理的典型方法是石灰沉淀法或基于石灰沉淀法改进的水处理工艺，比如石灰中和法（LDS），高浓度泥浆法(HDS法)等，这些方法都会产生大量的含重金属废渣，且废水中含较高的钙离子，由于重金属以较低的浓度分散于大量的固体废渣中，导致废渣中的重金属难以实现资源回收，且废渣中的重金属在环境中易析出，造成二次污染和潜在生态危害；由于废水中含有大量的钙离子，导致处理后的废水在回用过程中易造成管道的结垢、阻塞、锅炉热利用率下降甚至锅炉的损坏。

生物质活性炭是一种新型吸附剂，采用吸附工艺对废水中的重金属进行吸附处理，可有效避免因石灰沉淀法带来的大量固体废渣和回用水中残留的钙离子的问题。目前制备生物质活性炭的原料多为废弃的植物纤维质农林废弃物（比如椰壳、花生壳、秸秆）等，但是由于所制备的生物质活性炭吸附容量低、活性基团少而限制了生物质活性炭在复杂工业废水处理中的应用。另外还有以城市生活污水处理厂剩余污泥为原料制备生物质活性炭，所使用的城市生活污水处理厂剩余污泥中泥沙含量较高、微生物体含量相对较低，影响了生物质活性炭的性能。

鉴于目前铅锌冶炼制酸废水处理技术中的不足，开发低渣化处理技术、重金属回收、废水回用的处理工艺是铅锌冶炼制酸废水处理亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种铅锌冶炼制酸废水低渣化处理及回用系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明由中和池、滤池、沉砂池、填料再生池、三效蒸发器组成。其中：所述的中和池用于铅锌冶炼制酸废水中酸度的降低，实现废水pH值的调节，中和池设有桨式搅拌机、溢流堰，附设有储氨罐、计量泵、出水管、pH在线监测仪、三通、电磁阀。所述的滤池用于铅锌冶炼制酸废水的吸附处理和过滤，是铅锌冶炼制酸废水低渣化处理中心处理环节，废水中的重金属将在该环节实现达标去除，实现废水的达标回用。所述的滤池设有反冲洗总管、反冲洗支管、刚性支持座、滤料承托板、滤料层、填料箱、生物质活性炭、填料盖板、出水管、加压泵；所述的沉砂池为钟式沉砂池，用于沉淀可能由滤池流失的滤料。所述的沉砂池轴向中心位置设有进水管，底部中心位置设有排泥管，顶部设有溢流堰，附设有出水管、重金属浓度在线监测系统、硫酸铵浓度在线监测系统、三通和电磁阀；所述的填料再生池用于吸附饱和的生物质活性炭的再生，实现生物质活性炭的反复使用；所述的三效蒸发器用于硫酸铵的结晶。

铅锌冶炼制酸废水处理的流程包括如下步骤：

1）中和池中，铅锌冶炼制酸废水在桨式搅拌机的搅拌下与定量投入的液氨中和至pH为4.5~5.4。

2）中和后的废水上溢流至溢流堰中，经管道输送到滤池中所安装的填料箱中进行重金属的吸附。废水穿透填料箱后经滤料层过滤后由底部出水，进入沉砂池进行沉淀。沉淀后的废水上溢流至溢流堰，经重金属浓度在线监测系统和硫酸铵浓度在线监测系统监测后，若重金属离子浓度和硫酸铵浓度均不超标，废水接入铅锌冶炼厂回用水管网后回用于生产。

3）当在重金属浓度在线监测系统测得的重金属离子浓度超标时，填料箱连同生物质活性炭整体送至填料再生池中进行生物质活性炭再生。

4）当硫酸铵浓度在线监测系统测得的硫酸铵浓度超标时，废水送至三效蒸发器中进行硫酸铵的蒸发结晶，蒸发结晶处理后的废水接入铅锌冶炼厂回用水管网后回用于生产。

附图说明

附图1为本发明的处理工艺流程示意图。

附图2为本发明的处理工艺主视图示意图。

附图3为本发明所述滤池的纵剖面示意图。

附图4为本发明所述滤池的俯视图示意图。

附图5为本发明所述滤料承托板结构示意图。

附图6为本发明所述刚性支承座安装示意图。

附图7为本发明所述生物质活性炭处理含铅废水出水水质变化图。

附图8为本发明所述一种铅锌冶炼制酸废水低渣化处理及回用系统处理电镀废水出水水质变化图。

图9为本发明所述一种铅锌冶炼制酸废水低渣化处理及回用系统处理铅锌冶炼制酸废水出水水质变化图。

具体实施方式

下面结合附图1～附图6和具体实施例对本发明做以下详细说明（以滤池（2a）在用，滤池（2b）备用为例）。

如附图1～附图6所示，本发明包括中和池（1）、滤池（2a）、滤池（2b）、沉砂池（3）、填料再生池（4）、三效蒸发器（5）。其中，储氨罐（013）中的液氨经计量泵（0131）投加到中和池（1）中，在桨式搅拌机（011）搅拌下进行酸碱中和反应，当pH在线监测仪（121）监测到废水pH值在4.5~5.4范围时，电磁阀（13a）开启，废水经溢流堰（012）收集后经出水管（12）、三通（13）、电磁阀（13a）输送至填料箱（25）中心位置进行废水中污染物的去除，铅锌冶炼制酸废水中的重金属污染物和COD在生物质活性炭（251）中被吸附去除，经处理后的铅锌冶炼制酸废水由填料箱（25）底部的开孔进入滤池（2a）底部的滤料层（24）进行过滤，防止生物质活性炭（251）进入回用水系统。废水经过滤后，由出水管（26）、三通（28）流出，经加压泵（27）加压后经进水管（29）进入沉砂池（3）中进行沉淀，沉淀处理完成后，废水由出水管（32）经三通（33）排出，此时电磁阀（331）开启，电磁阀（332）关闭，废水接入铅锌冶炼厂回用水管网后回用于生产，沉砂池（3）中沉淀下来的泥沙由设于沉砂池（3）底部的排泥管（31）排出。当在重金属浓度在线监测系统（321）测得的重金属离子浓度超标时，电磁阀（13a）关闭，滤池（2a）中的填料箱连同生物质活性炭整体送至填料再生池（4）中进行生物质活性炭再生，电磁阀（13b）开启，滤池（2b）开始工作，工作过程与滤池（2a）的工作过程相同。当硫酸铵浓度在线监测系统（322）测得的硫酸铵浓度超标时，电磁阀（332）开启，电磁阀（331）关闭，废水送至三效蒸发器（5）中进行硫酸铵的蒸发结晶，蒸发结晶处理后的废水回用于生产。

所述的中和池（1）和滤池（2a）由设置于中和池（1）顶部的出水管（12）连通。所述的滤池（2a）和所述的沉砂池（3）由设于滤池（2a）底部的出水管（26）和设于沉砂池轴向中心位置的进水管（31）连通。沉砂池（3）的出水管（33）末端接有三通（36），一边出水管（33），另外两管分别设有电磁阀（361）、（362），分别接铅锌冶炼厂回用水管网和三效蒸发器（5），三效蒸发器（5）冷凝水出水管（51）接入铅锌冶炼厂回用水管网。

所述的滤池（2a）由下到上依次设置有反冲洗总管（21），刚性支持座（22），滤料承托板（23），滤料层（24），填料箱（25）。所述的反冲洗总管（21）上安装有反冲洗支管（211），通过预埋螺栓（221）固定于所述的滤池（2a）的底部。所述的滤料承托板（23），为大小相同的聚乙烯预制特型板，预制板特型板两端均设有用于相互铆接的榫头（231）和榫槽（232），所述的滤料承托板（23）相互铆接后平铺于所述的刚性支承座（22）上。所述的滤料层（24）由海泡石、沸石、大砂混配得到，平铺于所述的滤料承托板（23）上。所述的填料箱（25）为聚乙烯箱体，周边封闭，敞口，底部开孔。所述的填料箱（25）内装满生物质活性炭（251），生物质活性炭（251）顶部覆盖有填料盖板（252），所述的填料盖板（252）为聚乙烯预制特型板。所述的填料箱（25）水平放置于所述的滤料层（24）上。所述的填料箱（25）外壁面与所述的滤池（2a）内壁面预留一定间隔，滤池（2a）内壁四个壁面均设有挂钩（28），填料箱（25）外壁中心位置均设有环扣（253），所述的环扣（253）与所述的挂钩（28）以锁扣方式连接。所述的滤池（2b）与滤池（2a）结构、组成完全相同，轮流工作。所述的滤料层（24）由海泡石（粒径0.8~1cm）、沸石（粒径0.8~1cm）、大砂（粒径0.05~0.3cm）按体积2:2:6混配得到，滤料层厚度80~100cm。所述的填料箱（25）为聚乙烯箱体，箱体厚度0.8~1cm，箱体底部以100目孔径均匀开孔，孔间距7~8cm。所述的填料盖板（252）为聚乙烯预制特型板，厚度0.3~0.5cm，以100目孔径均匀开孔，孔间距7~8cm。所述的生物质活性炭（251）以城市生活污水处理厂SBR池剩余污泥为原料，首先使用3~5%的稀盐酸浸泡3~5h，而后在105~120℃温度下干燥制得含水率在5~8%的干污泥，再以氮气为保护气，在380℃~680℃进行无氧热解而制得。与传统的以城市污水处理厂剩余污泥为原料制备生物质活性炭相比，该方法所制备的生物质活性炭饱和吸附量得到提高。所述的填料箱（25）中所填充的所述的生物质活性炭（251）粒径为60目，装填厚度为3~3.2m。所述的填料箱（25）外壁面与所述的滤池（2a）内壁面间隔10~15cm。所述的环扣（253）由5个直径8~10cm的圆环相扣制得。

所述的沉砂池（3）为钟式沉砂池，所述的沉砂池轴向中心位置设有进水管（29），底部中心位置设有排泥管（31），顶部设有溢流堰（30），附设有出水管（32）、重金属浓度在线监测系统（321）、硫酸铵浓度在线监测系统（322）、三通（36）、电磁阀（331）和电磁阀（332）。

所述的填料再生池（4）内装有质量浓度为8~10%的盐酸溶液，用于吸附饱和的生物质活性炭（251）的再生。

所述的三效蒸发器（5）为低压/负压三效蒸发器，由铅锌冶炼厂烟气余热加热，用于硫酸铵的结晶。

实施例1：制备生物质活性炭

将预处理后的城市生活污水处理厂SBR池剩余污泥在105℃下进行脱水，得含水率为8%的干污泥，再以氮气为保护气，在电炉中加热至560℃进行无氧热解。冷却粉碎后过60目筛，得到生物质活性炭a。

实施例2：制备生物质活性炭

将预处理后的城市生活污水处理厂剩余污泥在105℃下进行脱水，得含水率为8%的干污泥，再以氮气为保护气，在电炉中加热至560℃进行无氧热解。冷却粉碎后过60目筛，得到生物质活性炭b。

实施例3：生物质活性炭a和生物质活性炭b处理含铅废水效果对比

含铅废水取自汉中市某铅锌冶炼企业，分别以生物质活性炭a和生物质活性炭b为填料，装填于直径为8cm的吸附柱中，填料层厚度38cm，进水铅离子浓度为32.510mg/L，进水体积流量为3L/min，废水由吸附柱底部进入，上溢流出水，检测出水中铅离子浓度。以生物质活性炭a和生物质活性炭b为填料的两吸附柱均能将出水铅离子浓度控制在0.1~0.3mg/L，符合《铅、锌工业污染物排放标准(GB25466-2010)》中所要求的“新建企业水污染物排放浓度限值”中的直排水要求，以生物质活性炭a为填料的吸附柱可稳定运行时间为73h，以生物质活性炭b为填料的吸附柱可稳定运行时间为27h30min。

实施例4：铅锌冶炼制酸废水低渣化处理及回用系统处理电镀废水的效果

电镀废水取自汉中市某镀锌车间，以液氨为中和剂，调节电镀废水pH至4.5，以生物质活性炭a为填料，装填于直径为22cm的吸附柱中，填料层厚度85cm，进水COD为320.8mg/L，锌离子浓度为19.846mg/L。控制进水体积流量为＜3L/min，废水由吸附柱底部进入，上溢流出水，每30min检测一次出水水质。发现，出水中锌离子稳定在0.152~0.191mg/L，COD稳定在12~25mg/L，满足《电镀废水排放标准（GB21900-2008）》所规定的达标排放标准。系统连续稳定运行时间超过72h。

实施例5：铅锌冶炼制酸废水低渣化处理及回用系统处理铅锌冶炼制酸废水的效果

铅锌冶炼制酸废水取自汉中市某铅锌冶炼企业，以液氨为中和剂，调节铅锌冶炼制酸废水pH至5.2，以生物质活性炭a为填料，装填于直径为22cm的吸附柱中，填料层厚度155cm，进水SS为42.8mg/L，COD为86.6mg/L，锌离子浓度为31.622mg/L，铅离子浓度为28.854mg/L，镉离子浓度为4.229mg/L，砷离子浓度为0.283mg/L，汞离子浓度为0.096mg/L。控制进水体积流量为＜3L/min，废水由吸附柱底部进入，上溢流出水，每30min检测一次出水水质。发现，出水SS降为5~8mg/L，COD为10~17mg/L，锌离子浓度为0.1~0.7mg/L，铅离子浓度为0.1~0.2mg/L，镉离子浓度为0.003~0.01mg/L，砷离子浓度为0.001~0.007mg/L，汞离子浓度为0.001~0.01mg/L。连续稳定运行时间超过72h。

Claims (12)

1.一种铅锌冶炼制酸废水低渣化处理及回用系统，其特征在于：包括：中和池（1）、滤池（2a）、滤池（2b）、沉砂池（3）、填料再生池（4）、三效蒸发器（5）；其中，中和池（1）设有桨式搅拌机（011）、溢流堰（012），附设有储氨罐（013）、计量泵（0131）、出水管（12）、pH在线监测仪（121）、三通（13）、电磁阀（13a）、电磁阀（13b）；滤池（2a）设有反冲洗总管（21）、反冲洗支管（211）、刚性支持座（22）、滤料承托板（23）、滤料层（24）、填料箱（25）、生物质活性炭（251）、填料盖板（252）、出水管（26）、加压泵（27）；沉砂池（3）设有溢流堰（30），进水管（29），排泥管（31），附设有出水管（32）、重金属浓度在线监测系统（321）、硫酸铵浓度在线监测系统（322）、三通（36）、电磁阀（331）和电磁阀（332）；三效蒸发器（5）设有冷凝水出水管（51）。

2.根据权利要求1所述的三效蒸发器（5），其特征是：所述的三效蒸发器（5）为低压/负压三效蒸发器，所述的三效蒸发器（5）以铅锌冶炼企业烟气余热进行加热，所述的三效蒸发器（5）底部设有所述的冷凝水出水管（51），所述的冷凝水出水管（51）接铅锌冶炼厂回用水管网。

3.根据权利要求1所述的填料再生池（4），其特征是：所述的填料再生池（4）内装有质量浓度为8~10%的盐酸溶液，当所述的生物质活性炭（251）吸附饱和后，在所述的填料再生池（4）中实现再生。

4.如权利要求1所述的滤池（2a），其特征是：所述的滤池（2a）由下到上依次设置有所述的反冲洗总管（21），所述的刚性支持座（22），所述的滤料承托板（23），所述的滤料层（24），所述的填料箱（25），所述的滤池（2a）池壁中心位置预埋有用于连接所述的填料箱（25）的挂钩（28）。

5.如权利要求1、权利要求4所述的滤料承托板（23），其特征是：所述的滤料承托板（23）为大小相同的聚乙烯预制特型板，预制板特型板两端均设有用于相互铆接的榫头（231）和榫槽（232），所述的滤料承托板（23）相互铆接后平铺于所述的刚性支承座（22）上。

6.如权利要求1、权利要求4所述的滤料层（24），其特征是：所述的滤料层（24）由海泡石（粒径0.8~1cm）、沸石（粒径0.8~1cm）、大砂（粒径0.05~0.3cm）按体积2:2:6混配得到，滤料层厚度80~100cm，平铺于所述的滤料承托板（23）上。

7.如权利要求1、权利要求4所述的填料箱（25），其特征是：所述的填料箱（25）为聚乙烯箱体，箱体厚度0.8~1cm，周边封闭，敞口，底部以100目孔径均匀开孔，孔间距7~8cm；所述的填料箱（25）箱体外壁中心位置均设有环扣（253），所述的环扣（253）由5个直径8~10cm的圆环相扣制得。

8.进一步的，所述的填料箱（25）内装满生物质活性炭（251），生物质活性炭（251）顶部覆盖有填料盖板（252），所述的填料盖板（252）为聚乙烯预制特型板，所述的填料盖板（252）厚度0.3~0.5cm，以100目孔径均匀开孔，孔间距7~8cm。

9.进一步的，所述的填料箱（25）水平放置于所述的滤料层（24）上，所述的填料箱（25）外壁面与所述的滤池（2a）内壁面预留间隔10~15cm，所述的填料箱（25）外壁面与所述的滤池（2a）内壁通过所述的环扣（253）和所述的挂钩（28）以锁扣方式连接。

10.进一步的，所述的填料箱（25）中所填充的所述的生物质活性炭（251）粒径为60目，装填厚度为3~3.2m。

11.进一步的，所述的生物质活性炭（251）是以城市生活污水处理厂SBR池剩余污泥为原料，首先使用3~5%的稀盐酸对浸泡3~5h，而后在105~120℃温度下干燥制得含水率在5~8%的干污泥，再以氮气为保护气，在380℃~680℃进行无氧热解而制得。

12.如权利1所述的滤池（2b）与所述的滤池（2a）结构、组成完全相同，两滤池一备一用，轮流工作。