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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