CN109264888A - 金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺及装置和废水处理系统 - Google Patents

金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺及装置和废水处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺及装置和废水处理系统，涉及废水处理技术领域，所述浓缩分离回收工艺包括如下步骤：先在金属电解含酸废水中加入碱液混合均匀，调节pH值，使得金属电解含酸废水中的金属离子和碱液反应生成金属盐类沉淀；再将金属电解含酸废水和碱液的混合液进行静置分离，得到金属盐类沉淀和上清液；最后再将上清液进行膜分离，得到无机酸溶液，缓解了现有高含盐的金属电解含酸废水通过蒸发浓缩的方法进行分离，能耗高，浪费人力和物力的技术问题，本发明实施例提供的金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺实现了金属离子和无机酸的分离，工艺操作简单，无需能源加热，降低了能源消耗，节约了人力和物力。

Description

金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺及装置和废水处理系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是涉及一种金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺及装置和废水处理系统。
背景技术
随着国家环境保护理念的不断深化、环境保护措施的不断加强，对废水排放的要求也越来越高，金属电解含酸废水中含有高浓度的金属离子和无机酸，目前只能通过蒸发浓缩的方法进行分离浓缩，其大致包括如下步骤：先将废水加热至蒸发温度，然后再通过真空负压的方式将酸水蒸汽抽出，然后再将酸水蒸汽低温冷凝后得到酸溶液，而废水中的盐类也得到了浓缩，从而使得废水中的盐类和无机酸有效分离。但是该浓缩分离的方法需要消耗大量的能源，浪费了大量的人力和物力。
因此，本领域技术人员亟需研制一种高效低成本的金属电解含酸废水浓缩分离方法，以降低金属电解含酸废水中盐类和无机酸浓缩分离的能耗，节约人力和物力，降低金属电解含酸废水分离成本。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种金属电解含酸废水浓缩分离方法，以缓解现有的金属电解含酸废水通过蒸发浓缩的方法进行分离能耗高，浪费人力和物力的技术问题。
本发明提供了一种金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺，包括如下步骤：
(a)在金属电解含酸废水中加入碱液混合均匀，调节pH值，使得金属电解含酸废水中的金属离子和碱液反应生成金属盐类沉淀；
(b)将金属电解含酸废水和碱液的混合液进行静置分离，得到金属盐类沉淀和上清液；
(c)将上清液进行膜分离，得到无机酸溶液。
进一步的，在步骤(a)中，pH值为3.5-4.5，优选为4-4.5；
优选地，碱液为碱性物质溶液，所述碱性物质选自强碱类物质、弱碱类物质和强碱弱酸盐中的至少一种。
进一步的，在步骤(c)中，采用纳滤膜或超滤膜进行膜分离。
本发明的目的之二在于提供一种金属电解含酸废水浓缩分离装置，包括依次连通的废液反应罐、沉淀浓缩池和膜分离器，其中，所述废液反应罐用于将金属电解含酸废水和碱液混合，所述沉淀浓缩池用于将盐类沉淀物和上清液分离，所述膜分离器用于分离上清液。
进一步的，所述电解废水浓缩分离装置还包括碱液储罐，所述碱液储罐与所述废液反应罐相连通，用于向所述废液反应罐中加入碱液。
进一步的，所述废液反应罐中设置有搅拌机和pH控制器，所述搅拌机用于将金属电解含酸废水和碱液混合均匀，所述pH控制器用于测定金属电解含酸废水和碱液混合液的pH值。
进一步的，所述沉淀浓缩池的底部设置有沉淀液出口，所述沉淀浓缩池的中部设置有上清液出口，所述沉淀浓缩池的顶部设置有反应液入口和循环液入口，所述沉淀液出口用于将金属盐类沉淀排出沉淀浓缩池，所述上清液出口用于将上清液排出沉淀浓缩池，所述反应液入口用于将金属电解含酸废水和碱液混合液送入沉淀浓缩池，所述循环液入口用于将膜分离器排出的浓缩液排入沉淀浓缩池。
进一步的，所述膜分离器设置有上清液入口、循环液出口和回收液出口，所述上清液入口与所述上清液出口相连通，所述回收液出口用于将膜分离器分离得到的无机酸溶液排出，所述循环液出口与所述循环液入口相连通，用于将膜分离器分离出的浓缩液排出膜分离器。
进一步的，所述金属电解含酸废水浓缩分离装置还包括压滤机或离心机，用于将金属盐类沉淀中的水分去除。
本发明的目的之三在于提供一种废水处理系统，包括本发明提供的金属电解含酸废水浓缩分离装置。
本发明提供的金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺，通过在金属电解含酸废水中加入碱液，调节pH值，使碱液中的金属离子生成金属盐类沉淀，再通过静置得到金属盐类沉淀和上清液，然后将上清液通过膜分离处理得到无机酸溶液，从而实现了金属离子和无机酸的分离，该工艺操作简单，无需能源加热，大大降低了能源消耗，节约了人力和物力，同时还提高了分离效率，能够有效降低金属电解含酸废水浓缩分离的成本。
本发明提供的金属电解含酸废水浓缩分离装置先通过废液反应罐使得金属电解含酸废水和碱液混合均匀，生成金属盐类沉淀，然后再通过沉淀浓缩池使得金属盐类沉淀和上清液分离，最后再通过膜分离器分离上清液，得到无机酸溶液，从而简化了金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺，降低了能耗，提高了分离效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例2提供的金属电解含酸废水浓缩分离装置的结构示意图。
图标：100-废液反应罐；101-碱液储罐；102-搅拌机；103-pH控制器；104-第一定量泵；200-沉淀浓缩池；201-第二定量泵；202-反应液入口；203-循环液入口；204-沉淀液出口；205-上清液出口；300-膜分离器；301-循环浓缩过滤泵；302-上清液入口；303-循环液出口；304-回收液出口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供了一种金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺，包括如下步骤：
(a)在金属电解含酸废水中加入碱液混合均匀，调节pH值，使得金属电解含酸废水中的金属离子和碱液反应生成金属盐类沉淀；
(b)将金属电解含酸废水和碱液的混合液进行静置分离，得到金属盐类沉淀和上清液；
(c)将上清液进行膜分离，得到无机酸溶液。
在本发明中，在步骤(b)中，得到的上清液包括金属盐和无机盐，在步骤(c)中，通过将上清液进行膜分离，以进一步去除去无机盐和金属盐，得到无机酸溶液。
本发明实施例提供的金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺，通过在金属电解含酸废水中加入碱液，调节pH值，使碱液中的金属离子生成金属盐类沉淀，再通过静置得到金属盐类沉淀和上清液，然后将上清液通过膜分离处理得到无机酸溶液，从而实现了金属离子和无机酸的分离，该工艺操作简单，无需能源加热，大大降低了能源消耗，节约了人力和物力，同时还提高了分离效率，能够有效降低金属电解含酸废水浓缩分离的成本。
在本实施例的一种优选实施方式中，在步骤(a)中，pH值为3.5-4.5。
在本实施例的优选实施方式中，在步骤(a)中，金属电解含酸废水和碱液的混合液的典型但非限制性的pH值如为3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4或4.5。
当金属电解含酸废水和碱液的混合液的pH值为3.5-4.5时，金属电解含酸废水中的大部分金属离子即可生成金属盐类沉淀，尤其是当pH值为4-4.5时，金属电解含酸废水中生成金属盐类沉淀的金属离子达到80％以上，其金属离子分离效率更高。
在本实施例中，还可以根据金属离子的不同，调节pH值，以使得金属离子生成沉淀去除。
在本发明的一种优选实施方式中，碱液为碱性物质溶液，碱性物质选自强碱类物质、弱碱类物质和强碱弱酸盐中的至少一种。
其中，强碱类物质包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙；弱碱类物质包括但不限于氨水、三乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺和甲基二乙醇胺；强碱弱酸盐包括但不限于碳酸钙、碳酸钠和碳酸钾。在本实施例的一种优选实施方式中，在步骤(c)中采用纳滤膜或超滤膜进行膜分离。
在本实施例中，纳滤膜为孔径在1nm以上，允许溶剂分子或某些低分子溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。
超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.01微米以下的微孔过滤膜。
为了进一步提高膜分离的效果，可以采用超滤膜组或纳滤模组进行上清液的膜浓缩分离。
本实施例提供金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺与蒸发浓缩的传统方法相比，省去了加热蒸发的能源，浓缩分离的效率成倍提高，浓缩分离的设备得到简化。而且通过pH值的调整和超滤(纳滤)过程的调节可以比较灵活的改变浓缩的比例或者分离的比例。
本实施例提供的金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺实现了金属电解含酸废水中高含量金属离子和无机酸的浓缩分离，同时为低能耗物料的回收利用提供了有效技术方案和实现手段，并为降低环保运营成本作出了贡献。
实施例2
图1为本发明实施例2提供的金属电解含酸废水浓缩分离装置的结构示意图；如图1所示，本实施例提供的金属电解含酸废水浓缩分离装置，包括依次连通的废液反应罐100、沉淀浓缩池200和膜分离器300，其中，废液反应罐100用于将金属电解含酸废水和碱液混合，沉淀浓缩池200用于将盐类沉淀物和上清液分离，膜分离器300用于分离浓缩上清液。
在本实施例中，膜分离器300分离浓缩上清液后得到无机酸溶液和浓缩液，浓缩液继续排入沉淀浓缩池200中继续进行浓缩沉淀分离。
本发明实施例提供的金属电解含酸废水浓缩分离装置先通过废液反应罐100使得金属电解含酸废水和碱液混合均匀，生成金属盐类沉淀，然后再通过沉淀浓缩池200使得金属盐类沉淀和上清液分离，最后再通过膜分离器300浓缩分离，得到无机酸溶液和浓缩液，从而简化了金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺，降低了能耗，提高了分离效率。
在本实施例的一种实施方式中，还包括碱液储罐101，碱液储罐101与废液反应罐100相连通，用于向废液反应罐100中加入碱液。
通过设置碱液储罐101，以将碱液加入废液反应罐100中调节pH值，使得金属电解含酸废水中的金属离子能够生成金属盐类沉淀，从而将金属离子浓缩去除。
在本实施例的一种优选实施方式中，碱液储罐101与废液反应罐100之间设置有第一定量泵104，通过第一定量泵104将碱液储罐101中的碱液定量加入废液反应罐100中，以调节混合液的pH值。
在本实施例的一种优选实施方式中，废液反应罐100中设置有搅拌机102和pH控制器103，搅拌机102用于将金属电解含酸废水和碱液混合均匀，pH控制器103用于测定金属电解含酸废水和碱液混合液的pH值。
通过在废液反应罐100中设置搅拌机102，以使得金属电解含酸废水和碱液能够快速混合均匀，从而促进金属离子快速生成金属盐类沉淀。
通过在废液反应罐100中设置有pH控制器103，以随时监测废液反应罐100中金属电解含酸废水和碱液混合液的pH值，从而确定加入废液反应罐100中碱液的量。
在本实施例的一种优选实施方式中，碱液为氢氧化钠溶液。
在本实施例的一种优选实施方式中，沉淀浓缩池200的底部设置有沉淀液出口204，沉淀浓缩池200的中部设置有上清液出口205，沉淀浓缩池200的顶部设置有反应液入口202和循环液入口203，沉淀液出口204用于将金属盐类沉淀排出沉淀浓缩池200，上清液出口205用于将上清液送出沉淀浓缩池200，反应液入口202用于将金属电解含酸废水和碱液混合液排入沉淀浓缩池200，循环液入口203用于将膜分离器300循环排出的浓缩液送入沉淀浓缩池200。
沉淀浓缩池200用于将金属电解含酸废水和碱液混合液中生成的金属盐类沉淀和上清液通过静置分离，通过在沉淀浓缩池200的底部设置有浓缩液出口，使得通过静置积聚在沉淀浓缩池200底部的金属盐类沉淀排出沉淀浓缩池200；通过在沉淀浓缩池200的中部设置有上清液出口205，使得上清液能够通过上清液出口205送出沉淀浓缩池200，然后再排入膜分离器300进行浓缩分离，以得到无机酸溶液；通过在沉淀浓缩池200的顶部设置有反应液入口202，使得金属电解含酸废水和碱液的混合液能够通过反应液入口202进入沉淀浓缩池200中进行静置沉淀分离；通过在沉淀浓缩池200的顶部设置有循环液入口203，以使得通过膜分离器300浓缩分离后得到的浓缩液继续排入沉淀浓缩池200中进行继续沉淀分离。
在本实施例的一种优选实施方式中，膜分离器300设置有上清液入口302、循环液出口303和回收液出口304，上清液入口302与沉淀浓缩池200中部的上清液出口205相连通，回收液出口304用于将膜分离器300分离得到的无机酸溶液排出，循环液出口303与循环液入口203在沉淀浓缩池200底部相连通，用于将膜分离器300浓缩分离出的浓缩液排出膜分离器300。
膜分离器300用循环的方式将上清液进行浓缩分离，得到无机酸溶液和浓缩液，浓缩液通过循环液出口303排出膜分离器300，再通过沉淀浓缩池200顶部的循环液入口203排入沉淀浓缩池200中继续浓缩沉淀分离；而无机酸溶液则通过回收液出口304排出膜分离器300进行回收利用。
在本实施例的优选实施方式中，膜分离器300设置有上清液入口302，该上清液入口302与沉淀浓缩池200中部的上清液出口205相连通，用于将上清液送入膜分离器300中。在本实施例的一种优选实施方式中，废液反应罐100与沉淀浓缩池200中间设置有第二定量泵201，第二定量泵201用于将废液反应罐100中的金属电解含酸废水和碱液的混合液排入沉淀浓缩池200中。
在本实施例的一种优选实施方式中，第二定量泵201的输入端与废液反应罐100相连通，第二定量泵201的输出端与沉淀反应池的反应液入口202相连通。
在本实施例的一种优选实施方式中，沉淀浓缩池200与膜分离器300之间设置有循环浓缩过滤泵301。循环浓缩过滤泵301的输入端与沉淀浓缩池200的上清液出口205相连通，循环浓缩过滤泵301的输出端与膜分离器300的上清液入口302相连通。
通过在沉淀浓缩池200和膜分离器300之间设置有循环浓缩过滤泵301，以将上清液经过循环浓缩过滤泵301后再通入膜分离器300中进行膜浓缩分离。
在本实施例的一种优选实施方式中，金属电解含酸废水浓缩分离装置还包括压滤机或离心机，用于将金属盐类沉淀中的水分去除。
通过设置压滤机或离心机，以将通过沉淀浓缩池200底部的浓缩液出口排出的金属盐类沉淀通过离心甩干或通过压滤机压干水分，以将金属盐类进行回收利用。
实施例3
本实施例提供了一种废水处理系统，本实施例是在实施例2基础上的改进，实施例2描述的技术方案也属于本实施例，在此不再赘述。
本实施例提供了一种废水处理系统，包括实施例3提供的金属电解含酸废水浓缩分离装置。
本实施例提供的废水处理系统通过采用金属电解含酸废水浓缩分离装置，能够在常温下进行金属盐类和无机酸的浓缩和分离，不仅能够有效简化废水浓缩分离工艺，而且降低了能耗，节约了人力和物力，提高了废水处理效率，促进了环保业的发展。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(a)在金属电解含酸废水中加入碱液混合均匀，调节pH值，使金属电解含酸废水中的金属离子和碱液反应生成金属盐类沉淀；
(b)将金属电解含酸废水和碱液的混合液进行静置分离，得到金属盐类沉淀物和上清液；
(c)将上清液进行膜分离，得到无机酸溶液。
2.根据权利要求1所述的金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺，其特征在于，在步骤(a)中，pH值为3.5-4.5，优选为4-4.5；
优选地，碱液为碱性物质溶液，所述碱性物质选自强碱类物质、弱碱类物质和强碱弱酸盐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的金属电解含酸废水浓缩分离回收工艺，其特征在于，在步骤(c)中，采用纳滤膜或超滤膜进行膜分离。
4.一种金属电解含酸废水浓缩分离装置，其特征在于，包括依次连通的废液反应罐、沉淀浓缩池和膜分离器，其中，所述废液反应罐用于将金属电解含酸废水和碱液混合，所述沉淀浓缩池用于将盐类沉淀物和上清液分离，所述膜分离器用于分离上清液。
5.根据权利要求4所述的金属电解含酸废水浓缩分离装置，其特征在于，还包括碱液储罐，所述碱液储罐与所述废液反应罐相连通，用于向所述废液反应罐中加入碱液。
6.根据权利要求4所述的金属电解含酸废水浓缩分离装置，其特征在于，所述废液反应罐中设置有搅拌机和pH控制器，所述搅拌机用于将金属电解含酸废水和碱液混合均匀，所述pH控制器用于测定金属电解含酸废水和碱液混合液的pH值。
7.根据权利要求4所述的金属电解含酸废水浓缩分离装置，其特征在于，所述沉淀浓缩池的底部设置有沉淀液出口，所述沉淀浓缩池的中部设置有上清液出口，所述沉淀浓缩池的顶部设置有反应液入口和循环液入口，所述沉淀液出口用于将金属盐类沉淀物排出沉淀浓缩池，所述上清液出口用于将上清液排出沉淀浓缩池，所述反应液入口用于将金属电解含酸废水和碱液混合液送入沉淀浓缩池，所述循环液入口用于将膜分离器排出的浓缩液排入沉淀浓缩池继续进行循环浓缩分离。
8.根据权利要求7所述的金属电解含酸废水浓缩分离装置，其特征在于，所述膜分离器设置有上清液入口、浓缩液出口和回收液出口，所述上清液入口与所述上清液出口相连通，所述回收液出口用于将膜分离器分离得到的无机酸溶液排出，所述循环液出口与所述循环液入口相连通，用于将膜分离器分离出的浓缩液排出膜分离器。
9.根据权利要求7所述的金属电解含酸废水浓缩分离装置，其特征在于，还包括压滤机或离心机，用于将金属盐类沉淀中的水分去除。
10.一种废水处理系统，其特征在于，包括权利要求4-9任一项所述的金属电解含酸废水浓缩分离装置。
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