CN108928985A - 一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺 - Google Patents

一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，涉及重金属废水处理领域，包括重金属回收、固液分离、首次过滤、脱SO4 2‑、一级旋流分离、石膏干燥、再次沉淀、汽提、三次沉淀、再过滤、中和工艺。本发明用氨水代替NaOH，降低企业生产成本和排出水的含盐量；回用重金属钴、镍；氨循环利用；石膏外卖产生收益；实现废水的达标排放。增加精密过滤等工艺，采用多次沉淀、多次过滤等工艺，深度回收钴、镍、锰等重金属，使排出的废水含盐量更低、重金属离子浓度更低，实现重金属离子的循环回收利用和废水的无害排放。经过该工艺处理后废水NH4 +、Co2+、Ni2+、SO4 2‑的浓度分别由低于27.32g/L、55.49mg/L、60‑65mg/L、103.62g/L，降低到15mg/L、1mg/L、1mg/L和几乎全部回收。

Description

一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺
技术领域
本发明涉及重金属废水处理领域，尤其是一种含钴、镍等重金属离子的废水处理方法。
背景技术
在再生钴镍资源的循环利用工艺过程中，钴镍废料的浸出液经萃取后，分成萃取产物和萃余液两部分，萃取产物进入下一流程用来合成产物，萃余液则成为废水，需进一步回收、净化，达到排放标准后排出。在硫酸体系的萃取工艺中，此时，萃余液中主要含有Co2+、Ni2+、SO42-。传统萃取工艺采用NaOH与萃取剂来进行皂化反应，NaOH使用量大，且萃取工序排废水盐分含量高，会增加下游水处理负荷。近年来，NaOH市场价格猛涨，基本上翻了一番多，采用传统皂化工艺会导致生产成本大幅提升，不利于产品市场竞争。申请号为CN201310368635.2的中国发明专利申请，公布了一种“含高浓度氨氮和重金属离子废水的物料回收方法及处理系统”，但是该技术方案公开的重金属离子废水物料回收方法存在工艺步骤简单，用在再生钴镍资源的循环利用工艺中不能充分回收物料也不能充分净化废水使其达标的问题，并不能解决实际工业过程中的问题，而且其使用的碱液NaOH近年来价格猛涨，导致企业生产成本提高。
为了降低生产成本和减排废水，格林美大胆实施以氨代钠工程，采用氨水替代NaOH用于萃取皂化，通过对排放废水中的重金属、硫酸根及氨分别进行回收循环利用，达到降低生产成本和减排的目的。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，通过以氨代钠法解决NaOH成本高的问题，同时对废水处理工艺过程进行优化，深度回收钴、镍等重金属的同时，循环回用氨水，SO4 2-成为石膏产品化，使排出的废水含盐量更低、重金属离子浓度更低，也增加企业收益。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，包括重金属回收工艺、固液分离工艺、首次过滤工艺、脱SO4 2-工艺、一级旋流分离工艺、石膏干燥工艺、再次沉淀工艺、二级旋流分离工艺、汽提工艺、三次沉淀工艺、再过滤工艺、中和工艺；
所述重金属回收工艺包括：1.在萃余液中加入氨水；2.在上述处理液中继续加入硫化钠，得到CoS、NiS沉淀物；3.再加入PAM絮凝剂，使上述沉淀物聚集形成矾花浑浊液；
所述固液分离工艺是指将矾花浑浊液进行泥水分离，形成首次浆料和初级废水，首次浆料经过压滤工艺、浆化工艺，压滤、加水浆化后送至使用点，压滤出水如果浑浊就回流至矾花浑浊液中重复处理，如果清澈则和初级废水一起经首次过滤工艺过滤；
所述首次过滤工艺指用精密过滤器过滤，过滤掉少量CoS、NiS沉淀物后进入脱SO4 2-工艺；
所述脱SO4 2-工艺是指在上述初级废水中加入石灰乳，石灰乳中的氢氧化钙与SO4 2-反应生成石膏沉淀物，经一级旋流分离工艺旋流分离后形成一级石膏混合物和二级废水，二级废水进入再次沉淀工艺，一级石膏混合物进入石膏干燥工艺；
所述石膏干燥工艺包括石膏脱水步骤、石膏干燥步骤，一级石膏混合物经石膏专用脱水机脱水后再进入石膏干燥机干燥，形成的石膏固体进入仓库，固液分离水和脱水则和二级废水一起进入再次沉淀工艺；
所述再次沉淀工艺包括：1.将二级废水静置沉淀，形成沉淀层和三级废水；2.沉淀层进入二级旋流分离工艺，经二级旋流分离工艺旋流分离后形成的二级石膏混合物和一次旋流液做进一步处理，三级废水则进入汽提工艺；
所述汽提工艺为汽提塔，三级废水进入汽提塔后脱氨，形成氨水和四级废水，氨水回收循环利用，四级废水则进入三次沉淀工艺；
所述三次沉淀工艺包括：1.在四级废水中加入PAM絮凝剂，形成二级矾花浑浊液，除掉少量的Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀物；2.将二级矾花浑浊液进行泥水分离，形成二次浆料和五级废水，二次浆料经二级旋流分离工艺旋流分离后形成的三级石膏混合物和二次旋流液做进一步处理，五级废水进入再过滤工艺；
所述再过滤工艺包括一级过滤和二级过滤，五级废水经过再过滤工艺后形成六级废水；所述一级过滤为滤网式过滤器，所述二级过滤为滤袋式过滤器，五级废水先经过滤网式过滤器，再经过滤袋式过滤器，以过滤掉可能存在的Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀物；
所述中和工艺是指在六级废水中加入硫酸，使水质pH值在6-9之间，然后排出。
上述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，所述再次沉淀工艺中，形成的二级石膏混合物回流至石膏干燥工艺，经石膏专用脱水机脱水后再进入石膏干燥机干燥，形成的石膏固体进入仓库，一次旋流液则浆化处理后进入生产车间。
上述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，所述三次沉淀工艺中，形成的三级石膏混合物回流至石膏干燥工艺，经石膏专用脱水机脱水后再进入石膏干燥机干燥，形成的石膏固体进入仓库，二次旋流液则回流至二级旋流分离工艺中和一次旋流液一起浆化处理。上述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，所述再过滤工艺中，滤网式过滤器产生的滤渣和一次旋流液、二次旋流液一起浆化处理进入生产车间。
上述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，所述重金属回收工艺中，在萃余液中加入氨水，调节萃余液pH为7-8。
上述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，所述脱SO4 2-工艺中，在初级废水中加入石灰乳，调节反应pH为11-12。
上述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，所述PAM絮凝剂为分子量1200万阴离子型聚丙烯酰胺。
本发明的有益效果是：一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，采用以氨代钠法，用氨水代替NaOH，降低企业生产成本，降低排出水的含盐量，减轻下游水处理负担；回收了废水中的重金属钴、镍；同时将氨循环利用；产生的副产物石膏，用来外卖产生收益；实现了废水处理的达标排放；脱SO4 2-工艺的反应过程会产生大量氨气，本工艺设计气相进料，即直接将产生的氨气导入汽提塔，在塔内冷凝成氨水，返回生产使用，既不污染空气也能循环利用氨水；同时对废水处理工艺过程进行优化，增加精密过滤等工艺，采用多次沉淀、多次过滤等工艺过程，深度回收钴、镍重金属，而且使排出的废水含盐量更低、重金属离子浓度更低，实现废水中重金属离子、盐的循环回收利用以及废水的无害排放。经过该工艺处理后废水的pH由进水时4.89的强酸水，变成6.0-9.0的弱酸弱碱水；NH4 +的浓度由低于27.32g/L，降低到15mg/L；Co的浓度由低于55.49mg/L，降低到低于1mg/L；Ni的浓度由低于60-65mg/L，降低到1mg/L；SO4 2-的浓度由低于103.62g/L到几乎全部回收。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例
【实施例1】
一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，包括重金属回收工艺、固液分离工艺、首次过滤工艺、脱SO4 2-工艺、一级旋流分离工艺、石膏干燥工艺、再次沉淀工艺、二级旋流分离工艺、汽提工艺、三次沉淀工艺、再过滤工艺、中和工艺；
所述重金属回收工艺包括：1.在萃余液中加入氨水；2.在上述处理液中继续加入硫化钠，得到CoS、NiS沉淀物；3.再加入PAM絮凝剂，使上述沉淀物聚集形成矾花浑浊液；
所述固液分离工艺是指将矾花浑浊液进行泥水分离，形成首次浆料和初级废水，首次浆料经过压滤工艺、浆化工艺，压滤、加水浆化后送至使用点，压滤出水如果浑浊就回流至矾花浑浊液中重复处理，如果清澈则和初级废水一起经首次过滤工艺过滤；
所述首次过滤工艺指用精密过滤器过滤，过滤掉少量CoS、NiS沉淀物后进入脱SO4 2-工艺；
所述脱SO4 2-工艺是指在上述初级废水中加入石灰乳，调节反应pH为11-12，石灰乳中的氢氧化钙与SO4 2-反应生成石膏沉淀物，经一级旋流分离工艺旋流分离后形成一级石膏混合物和二级废水，二级废水进入再次沉淀工艺，一级石膏混合物进入石膏干燥工艺；
所述石膏干燥工艺包括石膏脱水步骤、石膏干燥步骤，一级石膏混合物经石膏专用脱水机脱水后再进入石膏干燥机干燥，形成的石膏固体进入仓库，固液分离水和脱水则和二级废水一起进入再次沉淀工艺；
所述再次沉淀工艺包括：1.将二级废水静置沉淀，形成沉淀层和三级废水；2.沉淀层进入二级旋流分离工艺，经二级旋流分离工艺旋流分离后形成的二级石膏混合物和一次旋流液做进一步处理，三级废水则进入汽提工艺；
所述汽提工艺为汽提塔，三级废水进入汽提塔后脱氨，形成氨水和四级废水，氨水回收循环利用，四级废水则进入三次沉淀工艺；
所述三次沉淀工艺包括：1.在四级废水中加入PAM絮凝剂，形成二级矾花浑浊液，除掉少量的Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀物；2.将二级矾花浑浊液进行泥水分离，形成二次浆料和五级废水，二次浆料经二级旋流分离工艺旋流分离后形成的三级石膏混合物和二次旋流液做进一步处理，五级废水进入再过滤工艺；
所述再过滤工艺包括一级过滤和二级过滤，五级废水经过再过滤工艺后形成六级废水；所述一级过滤为滤网式过滤器，所述二级过滤为滤袋式过滤器，五级废水先经过滤网式过滤器，再经过滤袋式过滤器，以过滤掉可能存在的Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀物；
所述中和工艺是指在六级废水中加入硫酸，使水质pH值在6-9之间，然后排出。
优选地，所述再次沉淀工艺中，形成的二级石膏混合物回流至石膏干燥工艺，经石膏专用脱水机脱水后再进入石膏干燥机干燥，形成的石膏固体进入仓库，一次旋流液则浆化处理后进入生产车间。
优选地，所述三次沉淀工艺中，形成的三级石膏混合物回流至石膏干燥工艺，经石膏专用脱水机脱水后再进入石膏干燥机干燥，形成的石膏固体进入仓库，二次旋流液则回流至二级旋流分离工艺中和一次旋流液一起浆化处理。
优选地，所述再过滤工艺中，滤网式过滤器产生的滤渣和一次旋流液、二次旋流液一起浆化处理进入生产车间。
优选地，所述重金属回收工艺中，在萃余液中加入氨水，调节萃余液pH为7-8。
优选地，所述脱SO4 2-工艺中，在初级废水中加入石灰乳，调节反应pH为11-12。
优选地，所述PAM絮凝剂为分子量1200万阴离子型聚丙烯酰胺。
【实施例2】
最优实施例：一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，包括重金属回收工艺、固液分离工艺、首次过滤工艺、脱SO4 2-工艺、石膏干燥工艺、一级旋流分离工艺、再次沉淀工艺、二级旋流分离工艺、汽提工艺、三次沉淀工艺、再过滤工艺、中和工艺；
所述重金属回收工艺包括：1.在萃余液中加入氨水，调节萃余液pH到7-8，通过PH表调控氨水加药量，此步骤主要用以调节pH；2.然后加入硫化钠，以沉淀重金属，得到CoS、NiS等沉淀物；3.再加入PAM非离子型高分子絮凝剂，使上述沉淀聚集形成矾花浑浊液；所述氨水为30％浓度级工业用氨水。
所述固液分离工艺是指将矾花浑浊液进行泥水分离，形成首次浆料和初级废水，首次浆料经过压滤工艺、浆化工艺，压滤、加水浆化后送至使用点，压滤出水如果浑浊就回流至矾花浑浊液中重复处理，如果清澈则和初级废水一起经首次过滤工艺过滤后进入脱SO4 2-工艺；
所述首次过滤工艺指用精密过滤器过滤，精密过滤器的过滤精度为5μm。
所述脱SO4 2-工艺是指在上述初级废水中加入石灰乳，调节反应PH为11-12，通过PH表调控石灰乳加药量，石灰乳中的氢氧化钙与SO4 2-反应生成石膏沉淀物，经一级旋流分离工艺旋流分离后形成一级石膏混合物和二级废水，二级废水进入再次沉淀工艺，一级石膏混合物进入石膏干燥工艺；该工艺中，石灰乳与硫酸盐反应生成石膏，从而除去SO4 2-；添加完石灰乳后还可以添加PAM，使产生的石膏细小沉淀聚集变大。该工艺在石膏反应槽内进行，该石膏反应槽分为两组(石膏反应槽一/二)并联运行的，每组三个反应槽A/B/C串联运行。在石膏反应槽一A/二A中加入石灰乳，氢氧化钙与水中硫酸盐反应生成石膏，调节反应PH为11-12，通过PH表调控石灰乳加药量；在石膏反应槽一B/二B中加入PAM使产生的石膏细小沉淀聚集变大，各反应槽运行时开启搅拌器。
所述石膏干燥工艺包括石膏脱水步骤、石膏干燥步骤，一级石膏混合物经石膏专用脱水机脱水后再进入石膏干燥机干燥，形成的石膏固体进入仓库，固液分离水和脱水则和二级废水一起进入再次沉淀工艺；
所述再次沉淀工艺包括：1.将二级废水静置沉淀，形成沉淀层和三级废水；2.沉淀层进入二级旋流分离工艺，经二级旋流分离工艺旋流分离后形成的二级石膏混合物和一次旋流液做进一步处理，三级废水则进入汽提工艺；
所述汽提工艺为汽提塔，三级废水进入汽提塔后脱氨，形成氨水和四级废水，氨水回收循环利用，四级废水则进入三次沉淀工艺；
所述三次沉淀工艺包括：1.在四级废水中加入PAM非离子型高分子絮凝剂，形成二级矾花浑浊液，除掉少量的Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀物；2.将二级矾花浑浊液进行泥水分离，形成二次浆料和五级废水，二级浆料旋流分离后形成的三级石膏混合物和二次旋流液，三级石膏混合物回流至石膏干燥工艺中进一步脱水、干燥，二次旋流液则回流至再次沉淀工艺中和一次旋流液一起浆化处理，五级废水进入再过滤工艺；
所述再过滤工艺包括一级过滤和二级过滤，五级废水经过再过滤工艺后形成滤渣和六级废水，滤渣回流至再次沉淀工艺中的浆化工艺做浆化处理，六级废水则进入中和工艺；所述一级过滤为滤网式过滤器，所述二级过滤为滤袋式过滤器，以过滤掉可能存在的Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀物，滤网式过滤器产生的滤渣进入二级旋流分离工艺的浆化工艺中做浆化处理。所述滤网式过滤器和滤袋式过滤器的过滤精度为0.5μm。
所述中和工艺是指在六级废水中加入硫酸，通过PH检测表和搅拌系统，使加入的硫酸和废水充分反应中和，使水质pH值在6-9之间，然后排出。
经过该工艺处理后废水的pH由进水时4.89的强酸水，变成6.0-9.0的弱酸弱碱水；NH4 +的浓度由低于27.32g/L，降低到15mg/L；Co的浓度由低于55.49mg/L，降低到低于1mg/L；Ni的浓度由低于60-65mg/L，降低到1mg/L；SO4 2-的浓度由低于103.62g/L到几乎全部回收。
本发明的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，侧重解决废水处理问题和实现资源的循环利用。回收了废水中的重金属钴、镍；同时将氨循环利用；产生的副产物石膏，用来外卖产生收益；实现了废水处理的达标排放，该工艺属国内首创并成功产业化，产生了良好的经济效益。脱SO4 2-工艺的反应过程，会产生大量氨气，直接排放会污染环境，传统技术中一般会收集后采用酸洗涤塔喷淋吸收，这样一来，又会产生大量硫酸铵废水，增加后续处理负荷。本工艺则设计气相进料，即直接将产生的氨气导入汽提塔，在塔内冷凝成氨水，返回生产使用。

Claims (7)

1.一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，其特征在于：包括重金属回收工艺、固液分离工艺、首次过滤工艺、脱SO4 2-工艺、一级旋流分离工艺、石膏干燥工艺、再次沉淀工艺、二级旋流分离工艺、汽提工艺、三次沉淀工艺、再过滤工艺、中和工艺；
所述重金属回收工艺包括：1.在萃余液中加入氨水；2.在上述处理液中继续加入硫化钠，得到CoS、NiS沉淀物；3.再加入PAM絮凝剂，使上述沉淀物聚集形成矾花浑浊液；
所述固液分离工艺是指将矾花浑浊液进行泥水分离，形成首次浆料和初级废水，首次浆料经过压滤工艺、浆化工艺，压滤、加水浆化后送至使用点，压滤出水如果浑浊就回流至矾花浑浊液中重复处理，如果清澈则和初级废水一起经首次过滤工艺过滤；
所述首次过滤工艺指用精密过滤器过滤，过滤掉少量CoS、NiS沉淀物后进入脱SO4 2-工艺；
所述脱SO4 2-工艺是指在上述初级废水中加入石灰乳，石灰乳中的氢氧化钙与SO4 2-反应生成石膏沉淀物，经一级旋流分离工艺旋流分离后形成一级石膏混合物和二级废水，二级废水进入再次沉淀工艺，一级石膏混合物进入石膏干燥工艺；
所述石膏干燥工艺包括石膏脱水步骤、石膏干燥步骤，一级石膏混合物经石膏专用脱水机脱水后再进入石膏干燥机干燥，形成的石膏固体进入仓库，固液分离水和脱水则和二级废水一起进入再次沉淀工艺；
所述再次沉淀工艺包括：1.将二级废水静置沉淀，形成沉淀层和三级废水；2.沉淀层进入二级旋流分离工艺，经二级旋流分离工艺旋流分离后形成的二级石膏混合物和一次旋流液做进一步处理，三级废水则进入汽提工艺；
所述汽提工艺为汽提塔，三级废水进入汽提塔后脱氨，形成氨水和四级废水，氨水回收循环利用，四级废水则进入三次沉淀工艺；
所述三次沉淀工艺包括：1.在四级废水中加入PAM絮凝剂，形成二级矾花浑浊液，除掉少量的Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀物；2.将二级矾花浑浊液进行泥水分离，形成二次浆料和五级废水，二次浆料经二级旋流分离工艺旋流分离后形成的三级石膏混合物和二次旋流液做进一步处理，五级废水进入再过滤工艺；
所述再过滤工艺包括一级过滤和二级过滤，五级废水经过再过滤工艺后形成六级废水；所述一级过滤为滤网式过滤器，所述二级过滤为滤袋式过滤器，五级废水先经过滤网式过滤器，再经过滤袋式过滤器，以过滤掉可能存在的Co(OH)2、Ni(OH)2沉淀物；
所述中和工艺是指在六级废水中加入硫酸，使水质pH值在6-9之间，然后排出。
2.根据权利要求1所述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，其特征在于：所述再次沉淀工艺中，形成的二级石膏混合物回流至石膏干燥工艺，经石膏专用脱水机脱水后再进入石膏干燥机干燥，形成的石膏固体进入仓库，一次旋流液则浆化处理后进入生产车间。
3.根据权利要求1所述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，其特征在于：所述三次沉淀工艺中，形成的三级石膏混合物回流至石膏干燥工艺，经石膏专用脱水机脱水后再进入石膏干燥机干燥，形成的石膏固体进入仓库，二次旋流液则回流至二级旋流分离工艺中和一次旋流液一起浆化处理。
4.根据权利要求1所述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，其特征在于：所述再过滤工艺中，滤网式过滤器产生的滤渣和一次旋流液、二次旋流液一起浆化处理进入生产车间。
5.根据权利要求1所述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，其特征在于：所述重金属回收工艺中，在萃余液中加入氨水，调节萃余液pH为7-8。
6.根据权利要求1所述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，其特征在于：所述脱SO4 2-工艺中，在初级废水中加入石灰乳，调节反应pH为11-12。
7.根据权利要求1所述的一种含钴镍重金属离子废水的循环处理工艺，其特征在于：所述PAM絮凝剂为分子量1200万阴离子型聚丙烯酰胺。
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