CN108017230A - 一种重金属废水处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理系统技术领域，具体涉及一种重金属废水处理系统及方法。系统按废水流向包括依次连通的pH调节池、混凝池、絮凝池、沉淀池、生化处理系统、超滤系统、反渗透系统和蒸发浓缩结晶装置，所述反渗透系统包括按废水流向设置的一级RO装置和多级RO系统，所述一级RO系统设有第一净化水出口和第一浓水出口，所述第一净化水出口连通有回用水池，所述第一浓水出口与所述多级RO系统连通。本发明的重金属废水处理系统及方法以运行可靠、经济合理为原则，采用“超滤+多级反渗透”为核心的“双膜法”水处理工艺，该方案设计合理、运行稳定、产水的品质满足要求，并且各个装置具有安装方便、使用方便、操作方便、维护方便的优点。

Description

一种重金属废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理系统技术领域，具体涉及一种重金属废水处理系统及方法。
背景技术
含铜废水是一类由冶金、电子等工业产生的废水，主要包括印刷电路板蚀刻废水、电镀废水等。含铜废水中铜含量高达0.1～35g/L，大大超过污水排放标准(GB8978-1996)，如果直接排放，会严重污染环境。因此，必须采取必要措施对含铜废水进行处理。
现有的含铜废水处理技术中，离子交换法、沉淀法、吸附法和电解法是应用较多、较成熟的可靠技术。但是也存在众多的不足，例如电解法，虽然去除重金属铜离子的效果还不错，但是在处理过程中，特别是大量废水的处理过程中会消耗大量的电能，其能源消耗较大，难以符合目前所倡导的节能减排的要求；沉淀法，沉淀法又通常可分为化学沉淀和物理沉淀，化学沉淀就是往废水中添加大量的碱，使废水呈碱性，然后生成难溶的沉淀物，经过滤除去，物理方法是往含重金属废水中添加絮凝剂，絮凝剂多为胶体，利用其表面大量相仿电荷吸附重金属离子，然后靠重力沉降后经过滤等方法除去；离子交换法和吸附法，虽然操作简单，能耗小，但是也存在单一方法处理时效果不佳的问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种成本低、零排放、出水可达到自来水标准的重金属废水处理系统及其方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种重金属废水处理系统，按废水流向包括依次连通的pH调节池、混凝池、絮凝池、沉淀池、生化处理系统、超滤系统、反渗透系统和蒸发浓缩结晶装置，所述反渗透系统包括按废水流向设置的一级RO装置和多级RO系统，所述一级RO系统设有第一净化水出口和第一浓水出口，所述第一净化水出口连通有回用水池，所述第一浓水出口与所述多级RO系统连通。
其中，所述多级RO系统按废水流向包括依次连通的二级RO装置和SRO装置，所述SRO装置内设有碟管式反渗透膜。
其中，所述二级RO装置设有第二净化水出口和第二浓水出口，所述SRO装置设有第三净化水出口和第三浓水出口，所述第二净化水出口与第三净化水出口均与一级RO装置的进水口连通，所述第二浓水出口与SRO装置的进水口连通，所述第三浓水出口与所述蒸发浓缩结晶装置的进水口连通。
其中，所述生化处理系统按废水流向包括依次连通的水解酸化池、接触氧化池、MBR池和MBR产水池。
其中，所述超滤系统按废水流向包括依次连通的碳滤器和UF过滤装置。
其中，所述UF过滤装置内设有PVDF过滤膜，所述UF过滤装置的截留分子量为14000-16000道尔顿。
其中，所述蒸发浓缩结晶装置为多效蒸发器。
其中，按废水流向，所述pH调节池之前还设有废水调节池，所述浓水蒸发浓缩结晶装置设有冷凝水出口，所述冷凝水出口与废水调节池的进水口连通。
其中，按废水流向，所述沉淀池与所述生化处理系统之间还设有回调池。
本发明还提供一种重金属废水处理方法，包括如下步骤：
(1)生化预处理：将重金属废水pH调节至10-14，去除部分重金属，然后依次进行混凝和絮凝处理；
(2)生化处理：对步骤(1)生化预处理后的生产废水进行生化处理，使生产废水的COD将至60mg/L以下；
(3)超滤处理：对步骤(2)生化处理后的生产废水进行超滤过滤；
(4)反渗透处理：对步骤(3)超滤处理后的生产废水进行反渗透处理，得到回用水和浓盐水；
(5)蒸发结晶处理：对步骤(4)得到的浓盐水进行蒸发结晶处理，得到结晶体。
本发明的有益效果在于：本发明的重金属废水处理系统及方法以运行可靠、经济合理为原则，采用相关设计标准和规范，采用“超滤+多级反渗透”为核心的“双膜法”水处理工艺，该方案设计合理、运行稳定、产水的品质满足要求，并且各个装置具有安装方便、使用方便、操作方便、维护方便的优点以及运行稳定、节能、环保、自动化程度高、经济实用等特点。
附图说明
图1是本发明的系统示意图；
附图标记为：1-废水调节池、2-pH调节池、3-混凝池、4-絮凝池、5-沉淀池、6-回调池、7-水解酸化池、8-接触氧化池、9-MBR池、10-MBR产水池、11-碳滤器、12-UF过滤装置、13-一级RO装置、14-回用水池、15-二级RO装置、16-SRO装置、17-蒸发浓缩结晶装置
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，一种重金属废水处理系统，按废水流向包括依次连通的pH调节池2、混凝池3、絮凝池4、沉淀池5、生化处理系统、超滤系统、反渗透系统和蒸发浓缩结晶装置17，所述反渗透系统包括按废水流向设置的一级RO装置13和多级RO系统，所述一级RO系统设有第一净化水出口和第一浓水出口，所述第一净化水出口连通有回用水池14，所述第一浓水出口与所述多级RO系统连通。
其中，所述多级RO系统按废水流向包括依次连通的二级RO装置15和SRO装置16，所述SRO装置16内设有碟管式反渗透膜。
其中，所述二级RO装置15设有第二净化水出口和第二浓水出口，所述SRO装置16设有第三净化水出口和第三浓水出口，所述第二净化水出口与第三净化水出口均与一级RO装置13的进水口连通，所述第二浓水出口与SRO装置16的进水口连通，所述第三浓水出口与所述蒸发浓缩结晶装置17的进水口连通。
其中，所述生化处理系统按废水流向包括依次连通的水解酸化池7、接触氧化池8、MBR池9和MBR产水池10。
其中，所述超滤系统按废水流向包括依次连通的碳滤器11和UF过滤装置12。
其中，所述UF过滤装置12内设有PVDF过滤膜，所述UF过滤装置12的截留分子量为14000-16000道尔顿。
其中，所述蒸发浓缩结晶装置17为多效蒸发器。
其中，按废水流向，所述pH调节池2之前还设有废水调节池1，所述浓水蒸发浓缩结晶装置17设有冷凝水出口，所述冷凝水出口与废水调节池1的进水口连通。
其中，按废水流向，所述沉淀池5与所述生化处理系统之间还设有回调池6。
本发明还提供一种重金属废水处理方法，包括如下步骤：
(1)生化预处理：将重金属废水pH调节至10-14，去除部分重金属，然后依次进行混凝和絮凝处理；
(2)生化处理：对步骤(1)生化预处理后的生产废水进行生化处理，使生产废水的COD将至60mg/L以下；
(3)超滤处理：对步骤(2)生化处理后的生产废水进行超滤过滤；
(4)反渗透处理：对步骤(3)超滤处理后的生产废水进行反渗透处理，得到回用水和浓盐水；
(5)蒸发结晶处理：对步骤(4)得到的浓盐水进行蒸发结晶处理，得到结晶体。
现针对本实施例的各个装置功效以及总的处理流程进行说明：
(a)在pH调节池2内，利用氢氧化钠及复合剂进行PH调节和破乳，调整PH值控制在11-12，废水转入混凝池3中并在混凝池3内加入PAC，混合后的水进入絮凝池4并加入PAM形成更易沉淀的絮凝体，降低部分COD、SS,絮凝后的水进入沉淀池5中进行沉淀(重金属CU2+、Ni2+以沉淀形式析出)；
(b)在沉淀池5，大颗粒的泥渣通过浅层沉降，利用机械刮泥机定期把泥渣刮至底部泥斗内沉积下来，上清液进入下一环节；
(c)沉淀池5的上清液经回调池6调节pH为6-9，然后进入水解酸化池7中。在水解酸化池7中，主要利用厌氧反应的水解酸化作用，改变大分子化合物的分子结构，使之成为水溶性的小分子，改善了污水的可生化性，为好氧处理创造条件；
(d)生产废水从水解酸化池7流入接触氧化池8中。好氧条件下，异养菌及丝状菌附着在填料上共同生长形成生物膜，无污泥膨胀之忧。通过曝气系统提供生物生长所需的氧，通过培养的生物膜，对污水有机物进行吸附、吸收，使废水中有机物最终转化为H2O、CO2及N2等无机小分子，从而使污水达到净化的目的；
(e)考虑到原水波动性较大，为保证系统能稳定达标出水，在接触氧化池8后增加MBR池9；利用MBR膜分离技术和生化处理技术相结合的一种新技术，取代了传统工艺中的二沉池。它可以高效的进行固液分离，得到稳定的清液。同时，又可在生物池内维持高浓度的生物量，剩余污泥少，能极有效的去除氨氮、出水悬浮物和浊度接近于零。同时本实施例采用的是MBR带衬中空纤维膜，避免了传统膜的断丝、堵塞使用周期短问题，可以直接在线药洗，操作便捷，减少了需在药池浸泡的大量人工，来进一步降解废水中的污染物质；
(f)生产废水从MBR池9进入MBR产水池10中，起到缓冲作用；
(g)MBR产水池10中的CODcr含量低于60mg/L、氨氮的含量更低，一般小于5mg/L，SS含量极低，一般小于小于2mg/L；该类废水可用作回用水系统的进水源。为了进一步净化水质，达到零排放的目的，MBR产水池10中的生产废水经原水泵加压进入碳滤器11，去除水中的悬浮物、胶体等杂质，确保进入UF过滤装置12的水质质量。经UF过滤装置12处理后的浓水含有较高的盐分，不宜直接回用到生产，必须进行脱盐处理。利用反渗透装置脱盐作用，去除水中的多余重金属离子、有机物、盐分，达到提纯的目的，为满足车间用水要求，RO淡水送至厂区纯水处理系统再回用于生产车间。碳滤器11/UF装置的反洗水进入pH调节池2、UF浓缩水可进MBR产水池10。RO浓水经浓缩减量后进入蒸发浓缩结晶装置17，结晶体打包转运处置。
本实施例所针对的废水来源于生产线蚀刻、显影去膜等工序的蚀刻液，蚀刻液主要成分是硫酸<20％、醋酸5-15％、其余成分为水，故估计蚀刻废水成分为硫酸铜、醋酸铜。污染因子主要为PH：2-11；COD:2200mg/L；SS：9mg/L；Cu:123mg/L；T-N：39mg/L。
本实施例的运营费用(包括药剂费用、用电费用、人工费用和耗材费)约为0.39～10.89元/吨水，较直接蒸发可节省70％-80％的成本，处理结果均达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)、《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)；《电镀废水治理工程技术规范》(HJ2002-2010)、《环境工程设计手册》；《给水排水工程结构设计规范》(GBJ69-84)、《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89)、《低压配电装置及线路设计规范》(GBJ54-83)、《工业企业照明设计标准》(GBJ50034-92)、《通用用电设备设计规范》(GBJ50055-93)、《橡胶衬里化工设备》(HGJ32-90)、《水处理设备制造技术条件》(JB/T2932-1999)、《反渗透水处理设备》(CJ/T119-2000)、《工业用水软化除盐设计规范》(GBJ109-87)、《给水排水工程施工验收规范》(GB1328-1995)等标准。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重金属废水处理系统，其特征在于：按废水流向包括依次连通的pH调节池、混凝池、絮凝池、沉淀池、生化处理系统、超滤系统、反渗透系统和蒸发浓缩结晶装置，所述反渗透系统按废水流向包括依次连通的的一级RO装置和多级RO系统，所述一级RO系统设有第一净化水出口和第一浓水出口，所述第一净化水出口连通有回用水池，所述第一浓水出口与所述多级RO系统连通。
2.根据权利要求1所述的一种重金属废水处理系统，其特征在于：所述多级RO系统按废水流向包括依次连通的二级RO装置和SRO装置，所述SRO装置内设有碟管式反渗透膜。
3.根据权利要求2所述的一种重金属废水处理系统，其特征在于：所述二级RO装置设有第二净化水出口和第二浓水出口，所述SRO装置设有第三净化水出口和第三浓水出口，所述第二净化水出口与第三净化水出口均与一级RO装置的进水口连通，所述第二浓水出口与SRO装置的进水口连通，所述第三浓水出口与所述蒸发浓缩结晶装置的进水口连通。
4.根据权利要求1所述的一种重金属废水处理系统，其特征在于：所述生化处理系统按废水流向包括依次连通的水解酸化池、接触氧化池、MBR池和MBR产水池。
5.根据权利要求1所述的一种重金属废水处理系统，其特征在于：所述超滤系统按废水流向包括依次连通的碳滤器和UF过滤装置。
6.根据权利要求5所述的一种重金属废水处理系统，其特征在于：所述UF过滤装置内设有PVDF过滤膜，所述UF过滤装置的截留分子量为14000-16000道尔顿。
7.根据权利要求1所述的一种重金属废水处理系统，其特征在于：所述蒸发浓缩结晶装置为多效蒸发器。
8.根据权利要求1所述的一种重金属废水处理系统，其特征在于：按废水流向，所述pH调节池之前还设有废水调节池，所述浓水蒸发浓缩结晶装置设有冷凝水出口，所述冷凝水出口与废水调节池的进水口连通。
9.根据权利要求1所述的一种重金属废水处理系统，其特征在于：按废水流向，所述沉淀池与所述生化处理系统之间还设有回调池。
10.一种重金属废水处理方法，其特征在于：使用权利要求1-9任意一项所述的重金属废水处理系统，包括如下步骤：
(1)生化预处理：将重金属废水pH调节至10-14，去除部分重金属，然后依次进行混凝和絮凝处理；
(2)生化处理：对步骤(1)生化预处理后的生产废水进行生化处理，使生产废水的COD将至60mg/L以下；
(3)超滤处理：对步骤(2)生化处理后的生产废水进行超滤过滤；
(4)反渗透处理：对步骤(3)超滤处理后的生产废水进行反渗透处理，得到回用水和浓盐水；
(5)蒸发结晶处理：对步骤(4)得到的浓盐水进行蒸发结晶处理，得到结晶体。
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