CN105461139B - 一种含镍重金属废水零排放工艺 - Google Patents

一种含镍重金属废水零排放工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含镍重金属废水零排放工艺，步骤为：待处理水体与重金属捕捉剂反应，通过加入絮凝剂进行絮凝沉降，再进行砂滤、碳滤、二次碳滤和超滤，降低反渗透过程进水的浊度、SDI及重金属含量等，然后依次进入第一、二反渗透过程，产水回收再利用，浓水和超滤浓水进行第二次絮凝沉降，砂滤后再进行第三次反渗透过程，最终反渗透浓水分两部分，一部分回流引入第二次絮凝沉淀过程进行再处理，另一部分引入后处理工序。回流设计可减小最终浓水排放量，同时提高总的产水回收率；控制降低每个反渗透过程的产水回收率，可避免反渗透系统的污堵，稳定系统整体运行，最终稳定实现90％以上的废水回用率及真正的零排放。

Description

一种含镍重金属废水零排放工艺
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种含镍重金属废水零排放工艺。
背景技术
含镍废水由于其水量大、处理难度高，回用起来很困难。现有回用方法主要为对收集后的重金属废水进行高级氧化破络，此方法需要加入大量的药剂，高级氧化后出水进行混凝沉淀，通过加入液碱与重金属离子形成氢氧化物沉淀，通过投加聚合碱式氯化铝、聚丙烯酰胺，使生成的氢氧化物沉淀反应成大颗粒，利于沉淀去除。混凝沉淀后出水进行pH回调，利于进入后续的超滤与反渗透系统。pH回调后出水进入砂滤、碳滤系统，去除废水中的细小颗粒，利于进入超滤系统。超滤系统出水再进入反渗透系统进行浓缩，反渗透系统产生的浓水进入多效蒸发器，进行蒸发浓缩，浓缩液委外，冷凝液回用于生产。由上可知，现有重金属废水零排放工艺需要加入大量的药剂，较大的药剂投入量不利于后续超滤、反渗透系统，同时也造成出水电导率高，不利于产水的回用，产水的回收率较低，一般不超过70％，反渗透膜污堵严重，清洗困难，无法长期稳定的使系统运行。
发明内容
针对上述的缺陷和需求，本发明提出了一种含镍重金属废水零排放工艺，其目的在于解决药剂投入量大、浓缩产水难、产水回收率低、系统污堵问题。
为实现上述目的，本发明提出了一种含镍重金属废水零排放工艺，包括螯合反应工序、絮凝沉降工序、过滤工序、浓缩工序和后处理工序；
所述过滤工序包括砂滤、碳滤和超滤中的一种或两种以上组合而成；
所述浓缩工序包括至少2次反渗透过程和至少1次絮凝沉降过程，所述絮凝沉降过程位于所述反渗透过程之间，所述絮凝沉降过程与其下游的所述反渗透过程形成可循环回流；
所述后处理工序包括固体后处理工序和液体后处理工序。
进一步地，所述工艺沿待处理水体的流经方向依次进行螯合反应工序、絮凝沉降工序、过滤工序、浓缩工序和后处理工序。
进一步地，具体工艺步骤为：
(1)调节待处理水体的pH值至8-10，加入重金属捕捉剂，进行螯合反应；
(2)在反应后水体中加入絮凝剂，进行第一次絮凝沉降；
(3)调节第一次絮凝沉降后水体的pH值至7-8，依次进行至少1次砂滤、至少1次碳滤和至少1次超滤，超滤后水体包括超滤产水和超滤浓水；
(4)所述超滤产水进行第一次反渗透过程，第一次反渗透后水体包括反渗透产水1和反渗透浓水1；
所述反渗透浓水1进行第二次反渗透过程，第二次反渗透后水体包括反渗透产水2和反渗透浓水2；
(5)在所述反渗透浓水2中加入絮凝剂，进行第二次絮凝沉降；
第二次絮凝沉降后水体依次进行至少1次砂滤和至少0次碳滤；
(6)砂滤/碳滤后水体进行第三次反渗透过程，第三次反渗透后水体包括反渗透产水3和反渗透浓水3；
所述反渗透浓水3进入所述液体后处理工序；
其中，步骤(3)所述超滤浓水引入步骤(5)，进行所述第二次絮凝沉淀；
其中，步骤(4)所述反渗透产水1、反渗透产水2和步骤(6)所述反渗透产水3均进行回收再利用，回收率均为50％-65％；
其中，步骤(2)和步骤(5)所述絮凝沉降过程得到的污泥进入所述固体后处理工艺，
其中，步骤(5)和步骤(6)依序重复n次，n≥1，所述重复过程中，步骤(5)可省略。
进一步地，步骤(6)所述反渗透浓水3分为反渗透浓水31和反渗透浓水32两部分；
反渗透浓水31回流引入步骤(5)，进行第二次絮凝沉淀；
反渗透浓水32进入所述液体后处理工艺；
反渗透浓水31和反渗透浓水32的比例为1:1-5:3。
进一步地，步骤(1)所述重金属捕捉剂是三聚硫氰酸三钠、硫化钠、三硫代碳酸钠和二硫代氨基甲酸钠中的一种或两种以上复配而成；
步骤(2)和步骤(5)所述絮凝剂是PAC、PAM、PAS、PFC、PFS、PPAC及PAFCS中的一种或两种以上混合而成。
进一步地，步骤(1)所述重金属捕捉剂是三聚硫氰酸三钠和硫化钠复配而成，三聚硫氰酸三钠和硫化钠的配比为1:1-5:1。
进一步地，步骤(3)所述第一次絮凝沉降后水体依次进行1次砂滤、2次碳滤和1次超滤。
进一步地，步骤(4)所述第一次反渗透过程采用低压膜，所述反渗透产水1的回收率为60％-65％；
步骤(4)所述第二次反渗透过程采用海水淡化膜，所述反渗透产水2的回收率为60％-65％；
步骤(6)所述第三次反渗透过程采用海水淡化膜，所述反渗透产水3的回收率为50％-60％。
一种含镍重金属废水零排放工艺设备，沿待处理水体流经方向依次设置含镍废水收集池、反应池、絮凝池1、沉淀池1、pH调节池、砂滤罐1、碳滤罐1、碳滤罐2、超滤装置、反渗透装置1、反渗透装置2、絮凝池2、沉淀池2、砂滤罐2、反渗透装置3、浓水箱、MVR蒸发器；
所述反渗透装置1、反渗透装置2和反渗透装置3均连接产水回收箱；
所述沉淀池1和沉淀池2均依次连接污泥浓缩池和板框压滤机。
进一步地，所述超滤装置连接所述絮凝池2；
所述反渗透装置3连接所述絮凝池2。
本专利的有益效果在于：本发明提出了一种含镍重金属废水零排放工艺，采用三聚硫氰酸三钠和硫化钠复配而成的重金属捕捉剂，可有效降低废水中重金属镍的含量，避免大量的投入药剂对后续浓缩系统造成负担；本工艺包括多个可回流的反渗透浓缩过程，重复的反渗透浓缩过程中还包括絮凝沉降过程，回流设计可减小最终浓水的排放量，同时提高总的产水回收率；控制降低每个反渗透浓缩过程的产水回收率，可避免反渗透系统的污堵，稳定系统整体运行。
附图说明
图1是本发明提出的一种含镍重金属废水零排放工艺设备的流程示意图。
具体实施方式
本发明提出了一种含镍重金属废水零排放工艺和设备，设备流程如图1所示，具体步骤为：
(1)将含镍废水收集池中待处理水体引入反应池，在反应池中先加入碱性物质氢氧化钠调节水体pH值至8-10，再加入重金属捕捉剂，与水体进行螯合反应。
可选的，碱性物质还可以是石灰或者碳酸钠。
重金属捕捉剂是三聚硫氰酸三钠、硫化钠、三硫代碳酸钠和二硫代氨基甲酸钠中的一种或两种以上复配而成。
优选的，由三聚硫氰酸三钠和硫化钠复配而成。
三聚硫氰酸三钠和硫化钠的配比是1:1-5:1。
优选的，三聚硫氰酸三钠和硫化钠的配比是1:1。
可选的，三聚硫氰酸三钠和硫化钠的配比是2:1、3:1或者5:1。
重金属捕捉剂具有强大的螯合力，将络合态镍螯合，有效降低水体中金属镍的含量，同时可避免加入大量的高级氧化药剂，降低后续处理工艺的进水离子浓度，减缓后续处理工艺负担。
(2)反应后水体引入絮凝池1，在絮凝池1中加入絮凝剂PAC和PAM，进行第一次絮凝；絮凝后水体引入沉淀池1，进行第一次沉降；第一次沉降得到沉降水体1和污泥1。
可选的，絮凝剂是PAC、PAM、PAS、PFC、PFS、PPAC及PAFCS中的一种或两种以上混合而成，絮凝剂可将水体中的微小颗粒聚集成大颗粒。
可选的，pH调节池中还可以加入盐酸或者氨基磺酸。
(3)沉降水体1引入pH调节池，在pH调节池中中加入硫酸调节pH至7-8，调节pH后水体依次引入砂滤罐1、碳滤罐1、碳滤罐2和超滤装置，进行砂滤、第一次碳滤、第二次碳滤和超滤，超滤后水体包括超滤浓水和超滤产水，超滤浓水和超滤产水的比例为1:99-10:90。
优选的，超滤浓水和超滤产水的比例为5:95。
可选的，超滤浓水和超滤产水的比例为2:98、7:93或者10:90。
砂滤、碳滤和超滤可以去除水体中的悬浮物等，降低水体中的浊度、SDI及重金属含量，使之满足后续反渗透过程的进水要求。其中，第一次碳滤、第二次碳滤两可以有效减少水体中的有机物和微生物，避免后续反渗透膜的污堵问题。
(4)超滤产水引入反渗透装置1进行第一次反渗透过程；第一次反渗透后水体包括反渗透产水1和反渗透浓水1；
反渗透浓水1引入反渗透装置2进行第二次反渗透过程；第二次反渗透后水体包括反渗透产水2和反渗透浓水2。
反渗透装置1中反渗透膜为低压膜；
反渗透装置2中反渗透膜为海水淡化膜，可有效克服渗透压产水。
(5)反渗透浓水2引入絮凝池2，在絮凝池2中加入絮凝剂，进行第二次絮凝；絮凝后谁退引入沉淀池2，进行第二次沉降；第二次沉降得到沉降水体2和污泥2；沉降水体2引入砂滤罐2，进行砂滤。
可选的，絮凝剂是PAC、PAM、PAS、PFC、PFS、PPAC及PAFCS中的一种或两种以上混合而成。
可选的，沉降水体2还可以进行至少1次砂滤和至少0次碳滤。
第二次絮凝沉降可去除部分浓缩产物，降低后续处理工艺的进水的浊度、有机物含量等，有效防止后续反渗透膜污堵问题。
(6)砂滤后水体引入反渗透装置3，进行第三次反渗透过程；第三次反渗透后水体包括反渗透产水3和反渗透浓水3；其中，反渗透产水3分为反渗透浓水31和反渗透浓水32两部分；
反渗透浓水32依次引入浓水箱和MVR蒸发器，进行液体后处理工序。
反渗透浓水31和反渗透浓水32的比例为1:3-5:3。
优选的，反渗透浓水31和反渗透浓水32的比例为1:1。
可选的，反渗透浓水31和反渗透浓水32的比例为1:3、2:3、4:3或者5:3。
反渗透装置3中反渗透膜为海水淡化膜，可有效克服渗透压产水。
其中，步骤(3)超滤后的超滤浓水引入絮凝池2，进行第二次絮凝沉降；步骤(6)第三次反渗透后的反渗透浓水31也引入絮凝池2，进行絮凝沉降。
超滤浓水进行第二次沉降可以取消超滤浓水的排放过程，减少液体后处理工序的处理量，同时提高总的产水回收率。反渗透浓水31进行回流絮凝沉降同样可以减少液体后处理工序的处理量，同时提高总的产水回收率。
其中，步骤(4)第一次反渗透后的反渗透产水1、第二次反渗透后的反渗透产水2和步骤(6)第三次反渗透后的反渗透产水3均引入产水回收箱，进行回收再利用。
反渗透产水1的回收率为50％-65％；优选的，反渗透产水1的回收率为60％；可选的，反渗透产水1的回收率为50％、55％或者65％。
反渗透产水2的回收率为50％-65％；优选的，反渗透产水2的回收率为60％，可选的，反渗透产水2的回收率为50％、55％或者65％。
反渗透产水3的回收率为50％-65％；优选的，反渗透产水3的回收率为60％；可选的，反渗透产水3的回收率为50％、55％或者65％。
设计较低的回收率(一般回收率为75％)可减缓系统结垢，维护系统稳定运行。
其中，步骤(2)第一次沉降后的沉降污泥1和步骤(5)第二次沉降后的沉降污泥2均依次引入污泥浓缩池和板框压滤机，进行固体后处理工序。
本实施例提出的一种含镍重金属废水零排放工艺，可选的，步骤(5)和步骤(6)可依序重复n次，n≥1，重复过程中，步骤(5)可省略。
本实施例提出的含镍重金属废水零排放工艺可降低废水中99％以上镍含量，稳定实现90％以上废水回收率，同时实现零排放。

Claims (7)

1.一种含镍重金属废水零排放工艺，其特征在于，包括螯合反应工序、絮凝沉降工序、过滤工序、浓缩工序和后处理工序；
所述过滤工序包括砂滤、碳滤和超滤中的一种或两种以上组合而成；
所述浓缩工序包括至少2次反渗透过程和至少1次絮凝沉降过程，所述絮凝沉降过程位于所述反渗透过程之间，所述絮凝沉降过程与其下游的所述反渗透过程形成可循环回流；
所述后处理工序包括固体后处理工序和液体后处理工序；
具体工艺步骤为：
(1)在待处理水体中加入重金属捕捉剂，进行螯合反应；
(2)在反应后水体中加入絮凝剂，进行第一次絮凝沉降；
(3)第一次絮凝沉降后水体依次进行至少1次砂滤、至少1次碳滤和至少1次超滤，超滤后水体包括超滤产水和超滤浓水；
(4)所述超滤产水进行第一次反渗透过程，第一次反渗透后水体包括反渗透产水1和反渗透浓水1；
所述反渗透浓水1进行第二次反渗透过程，第二次反渗透后水体包括反渗透产水2和反渗透浓水2；
(5)在所述反渗透浓水2中加入絮凝剂，进行第二次絮凝沉降；
第二次絮凝沉降后水体依次进行至少1次砂滤和至少0次碳滤；
(6)砂滤/碳滤后水体进行第三次反渗透过程，第三次反渗透后水体包括反渗透产水3和反渗透浓水3；
所述反渗透浓水3进入所述液体后处理工序；
其中，步骤(3)所述超滤浓水引入步骤(5)，进行所述第二次絮凝沉淀；
其中，步骤(4)所述反渗透产水1、反渗透产水2和步骤(6)所述反渗透产水3均进行回收再利用，回收率均为50％-65％；
其中，步骤(2)和步骤(5)所述絮凝沉降过程得到的污泥进入所述固体后处理工艺，
其中，步骤(5)和步骤(6)依序重复n次，n≥1，所述重复过程中，步骤(5)可省略；
步骤(6)所述反渗透浓水3分为反渗透浓水31和反渗透浓水32两部分；
反渗透浓水31回流引入步骤(5)，进行第二次絮凝沉淀；
反渗透浓水32进入所述液体后处理工艺；
反渗透浓水31和反渗透浓水32的比例为1:1-5:3。
2.根据权利要求1所述的一种含镍重金属废水零排放工艺，其特征在于，步骤(1)所述重金属捕捉剂是三聚硫氰酸三钠、硫化钠、三硫代碳酸钠和二硫代氨基甲酸钠中的一种或两种以上复配而成；
步骤(2)和步骤(5)所述絮凝剂是PAC、PAM、PAS、PFC、PFS、PPAC及PAFCS中的一种或两种以上混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种含镍重金属废水零排放工艺，其特征在于，步骤(1)所述重金属捕捉剂是三聚硫氰酸三钠和硫化钠复配而成，三聚硫氰酸三钠和硫化钠的配比为1:1-5:1。
4.根据权利要求1所述的一种含镍重金属废水零排放工艺，其特征在于，步骤(3)所述第一次絮凝沉降后水体依次进行1次砂滤、2次碳滤和1次超滤。
5.根据权利要求1所述的一种含镍重金属废水零排放工艺，其特征在于，步骤(4)所述第一次反渗透过程采用低压膜，所述反渗透产水1的回收率为60％-65％；
步骤(4)所述第二次反渗透过程采用海水淡化膜，所述反渗透产水2的回收率为60％-65％；
步骤(6)所述第三次反渗透过程采用海水淡化膜，所述反渗透产水3的回收率为50％-60％。
6.一种用于含镍重金属废水零排放工艺的设备，其特征在于，沿待处理水体流经方向依次设置含镍废水收集池、反应池、絮凝池1、沉淀池1、pH调节池、砂滤罐1、碳滤罐1、碳滤罐2、超滤装置、反渗透装置1、反渗透装置2、絮凝池2、沉淀池2、砂滤罐2、反渗透装置3、浓水箱、MVR蒸发器；
所述反渗透装置1、反渗透装置2和反渗透装置3均连接产水回收箱；
所述沉淀池1和沉淀池2均依次连接污泥浓缩池和板框压滤机。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，
所述超滤装置连接所述絮凝池2；
所述反渗透装置3连接所述絮凝池2。
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