CN109574390A

CN109574390A - 一种酸性不锈钢废水的回收方法

Info

Publication number: CN109574390A
Application number: CN201811544008.9A
Authority: CN
Inventors: 岳耀旭; 章诗军; 陈启忠; 马斌
Original assignee: Foshan Chengde New Materials Co Ltd
Current assignee: Foshan Chengde New Materials Co Ltd
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2019-04-05

Abstract

本发明公开了一种酸性不锈钢废水的回收方法，通过混酸废水调节池、中和池、澄清池、pH调节池、生化池、竖流沉淀池、脱钙反应池、斜板沉淀池、缓冲池、过滤系统、过滤水池、超滤系统、超滤水池、RO系统、结晶蒸发器、第一回用水池和第二回用水池的相互配合，将酸性不锈钢废水进行回用，提高废水的处理效率，减少排放。

Description

一种酸性不锈钢废水的回收方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种酸性不锈钢废水的回收方法。

背景技术

不锈钢废水中包括混酸废水、硫酸废水及电解液废水，含有HF、H₂SO₄、HNO₃及Fe²⁺、Cr³⁺、Ni²⁺等，电解液废水单独处理，废水量相对较小，但浓度高，而国内的处理混酸废水和硫酸废水的流程是将两股废水混合处理，通过投加Ca(OH)₂进行中和、使水中形成CaF₂、Fe(OH)₃、Ni(OH)₂、Cr(OH)₃及CaSO₄等沉淀物，以降低出水F^-、Cr⁶⁺、Ni²⁺、SO₄ ²⁺的含量，经沉淀、PH调节及过滤后外排。目前处理流程是：不锈钢混酸、硫酸废水→泵→还原池→一级中和→二级中和→絮凝反应→沉淀→PH调节→过滤→外排。

出水中含有大量NO₃ ^-、SO₄ ^2-、Ca²⁺等，处理工艺中没有除NO₃ ^-的设施，废水出水总N超标，处理后水不能回收，只能外排。

随着国家对环保要求提高，需要对不锈钢厂废水出水总氮总量进行控制，而不锈钢酸废水中大量硝酸根离子在处理过程中无法去除，必须增加反硝化设施。反硝化设施由于投加药剂而运行成本较高，如果处理水能够回收，则脱硝处理成本大为减少，特别是在北方缺水地区。而混酸废水和硫酸废水混合在一起，虽然增加反硝化设施运行后去除了水中NO₃ ^-及部分Ca²⁺，但出水中仍含有可溶性SO₄ ^2-、Ca²⁺等，理论上SO₄ ^2-浓度一般在400mg/L以上，这部分水仍难以回收，使脱硝运行成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种酸性不锈钢废水的回收方法，将酸性不锈钢废水进行回用，提高废水的处理效率，减少排放。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种酸性不锈钢废水的回收方法，包括以下步骤：

将各机组排放的含酸废水排入混酸废水调节池，通过提升泵提升至中和池，所述中和池投加有中和药剂，所述中和药剂为石灰乳；

中和池的出水自流至澄清池，所述澄清池投加有助凝剂，所述澄清池的表面水力负荷为0.2-0.5m³/(m²·h)，池内设絮凝反应区，废水在絮凝反应区的停留时间为3-8min，所述澄清池设有污泥输送泵，所述污泥输送泵将池底的污泥输送至污泥储池；

澄清池上清液自流至pH调节池，调节出水pH值为中性后进入生化池，生化池的出水进入竖流沉淀池进行污泥截留，生化池的上清液出水进入脱钙反应池，所述脱钙池投加有碳酸钠，脱钙池的出水自流至斜板沉淀池，形成的碳酸钙在斜板沉淀池中沉淀，上清液出水进入缓冲池，缓冲池出水经提升泵提升至过滤系统进行过滤，去除处理过程中形成的悬浮物和有机胶体物质；

过滤系统出水进入过滤水池，过滤水池中的废水通过超滤供水泵提升，进入超滤系统，超滤系统出水进入超滤水池，超滤水池出水通过提升泵提升至RO系统，RO系统的反渗透浓水经过提升泵提升至结晶蒸发器；

所述结晶蒸发器对反渗透浓水进行加热，使反渗透浓水中的水分蒸发，进行固液分离，冷凝水进入第一回用水池。

作为上述方案的改进，所述RO系统包括依次连接的一级RO系统、一级RO浓水池、二级RO系统和二级RO浓水池，所述一级RO系统和二级RO系统均包括反渗透装置，用于分离水中的无机离子，其中，还包括第二回用水池，所述第二回用水池与一级RO系统连接。

作为上述方案的改进，所述一级RO系统和二级RO系统均包括反渗透装置，所述反渗透装置包括筒体和滤芯，所述滤芯包括熔喷PP滤芯和聚酰胺膜芯。

作为上述方案的改进，所述聚酰胺膜芯包括高抗污染海水淡化反渗透膜，其膜通量为10-15LMH。

作为上述方案的改进，所述过滤系统包括依次连接的多介质过滤器、活性炭过滤器和真空过滤器，所述多介质过滤器包括石英砂、锰砂和无烟煤，用于除去水中的悬浮物、金属离子杂质，所述活性炭过滤器包括砾石和活性炭，用于除去水中的悬浮物、胶体物质杂质。

作为上述方案的改进，所述石灰乳由以下原料制成：8-15％wt熟石灰粉末和余量的水；其中，所述熟石灰粉末中Ca(OH)₂的含量大于93％，熟石灰粉末粒径为200目；所述石灰乳的投加量为0.1-0.7wt％。

作为上述方案的改进，所述助凝剂为阴离子PAM，所述助凝剂的投加量为0.003-0.01wt％。

作为上述方案的改进，所述生化池包括驯化池和好氧池，所述驯化池设有缺氧和兼氧微生物，用于除去水中的硝酸盐，所述好氧池设有好氧微生物，用于除去水中的有机污染物和氨氮。

作为上述方案的改进，所述竖流沉淀池设有絮凝反应区和污泥回流泵，以将污泥截留在竖流沉淀池中，所述污泥回流泵将部分污泥水流到生化池，用于除去生化池中的硝酸盐。

作为上述方案的改进，所述超滤系统包括超滤膜组件，用于过滤水中的悬浮物、胶体、重金属杂质，所述超滤膜组件由PVDF膜组成，所述PVDF膜的膜通量为40-60LMH。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明的酸性不锈钢废水的回收方法通过混酸废水调节池、中和池、澄清池、pH调节池、生化池、竖流沉淀池、脱钙反应池、斜板沉淀池、缓冲池、过滤系统、过滤水池、超滤系统、超滤水池、RO系统、结晶蒸发器、第一回用水池和第二回用水池的相互配合，将酸性不锈钢废水进行回用，提高废水的处理效率，减少排放。具体的，本发明通过生化池来将除去水中的有机污染物和氨氮，并通过RO系统分离水中的无机离子(包括Na⁺、SO₄ ^2-、NO^3-等)，这是整个回用系统的重要组成部分，起盐水分离和浓缩的作用，减少废水的蒸发量，最后采用结晶蒸发器使二级反渗透浓水中的水分蒸发，然后在冷却过程中形成结晶体，从而达到固液分离，冷凝水进入第一回用水池，水中盐分主要以硝酸钠固体形式产出，最终实现废水的全回用。

附图说明

图1是本发明酸性不锈钢废水的回收方法的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明提供的一种酸性不锈钢废水的回收方法，包括以下步骤：

中和池的出水自流至澄清池，所述澄清池投加有助凝剂，所述澄清池的表面水力负荷为0.2-0.5m³/m²·h，池内设絮凝反应区，废水在絮凝反应区的停留时间为3-8min，所述澄清池设有污泥输送泵，所述污泥输送泵将池底的污泥输送至污泥储池；

过滤系统出水进入过滤水池，过滤水池中的废水通过超滤供水泵提升，进入过滤系统，过滤系统出水进入超滤水池，超滤水池出水通过提升泵提升至RO系统，RO系统的反渗透浓水经过提升泵提升至结晶蒸发器；

具体的，各机组排放的含酸废水进入混酸废水调节池；混酸废水调节池的出水通过提升泵提升至中和池，中和池中投加中和药剂，并加以压缩空气曝气处理，使废水中的Fe²⁺转化为易沉淀的Fe(OH)₃，并使其他金属离子形成金属氢氧化物沉淀；中和池出水自流至澄清池，澄清池中投加助凝剂，使废水中的絮体进一步增大，以提高沉淀效果，澄清池中的污泥输送泵将池底的污泥输送至污泥储池和污泥富集反应槽；澄清池上清液自流至pH调节池，pH调节池中投加酸性或碱性药剂，使得废水的pH至在预设范围内；pH调节池的出水通过提升泵提升至生化池，生化池中的驯化池投加营养剂，使废水适合微生物生长，利于反硝化细菌进行脱氮处理，由于废水中缺少碳源，因此需要投加营养剂，维持微生物活性，缺氧处理后，需要进行生物氧化，进一步去除COD等有机物，使出水稳定，并利于后续深度处理；生化池的出水进入竖流沉淀池进行截留污泥，防止生化污泥流失，底部污泥回流，上清液出水进入脱钙反应池；脱钙池中投加碳酸钠，去除水中的钙离子硬度，防止废水在深度处理中影响膜污染，形成的碳酸钙在斜板沉淀池中沉淀，上清液出水进入缓冲池，缓冲池出水经提升泵提升至过滤系统进行过滤，去除处理过程中形成的悬浮物和有机胶体物质，过滤系统出水进入过滤水池，过滤水池中的废水通过超滤供水泵提升，进入超滤系统，进一步去除悬浮物，进行超滤处理，过滤系统出水进入超滤水池，超滤水池的水作为RO系统用水，经过提升泵提升一级RO系统，去除盐类，回收部分回用水，回用水进入第二回用水池，可以作为一般工业水使用，一级反渗透浓水进入一级RO浓水池，经过提升泵提升至二级RO系统进行浓缩，减少浓水的产生，增加水的回用率，产生的二级反渗透浓水经过提升泵提升至结晶蒸发器，结晶蒸发器利用蒸汽和负压的方式，对二级反渗透浓水进行加热，使二级反渗透浓水中的水分蒸发，使二级反渗透浓水的含盐量达到饱和状态，然后在冷却过程中形成结晶体，从而达到固液分离，冷凝水进入第一回用水池，水中盐分主要以硝酸钠固体形式产出，最终实现废水的全回用。

本发明的酸性不锈钢废水的回收方法通过混酸废水调节池、中和池、澄清池、pH调节池、生化池、竖流沉淀池、脱钙反应池、斜板沉淀池、缓冲池、过滤系统、过滤水池、超滤系统、超滤水池、RO系统、结晶蒸发器、第一回用水池和第二回用水池的相互配合，将酸性不锈钢废水进行回用，提高废水的处理效率，减少排放。具体的，本发明通过生化池来将除去水中的有机污染物和氨氮，并通过RO系统分离水中的无机离子(包括Na⁺、SO₄ ^2-、NO^3-等)，这是整个回用系统的重要组成部分，起水分离和浓缩的作用，减少废水的蒸发量，最后采用结晶蒸发器使二级反渗透浓水中的水分蒸发，然后在冷却过程中形成结晶体，从而达到固液分离，冷凝水进入第一回用水池，水中盐分主要以硝酸钠固体形式产出，最终实现废水的全回用。

参见图1，本发明提供的一种酸性不锈钢废水的回收系统，包括依次连接的混酸废水调节池11、中和池12、澄清池13、pH调节池14、生化池15、竖流沉淀池16、脱钙反应池17、斜板沉淀池18、缓冲池19、过滤系统20、过滤水池31、超滤系统32、超滤水池33、RO系统40、结晶蒸发器34和第一回用水池35，所述RO系统40包括依次连接的一级RO系统41、一级RO浓水池42、二级RO系统43和二级RO浓水池44，所述一级RO系统41和二级RO系统43均包括反渗透装置，用于分离水中的无机离子，起到除盐的作用，其中，还包括第二回用水池36，所述第二回用水池36与一级RO系统41连接。

所述混酸废水调节池11用于收集各机组排放的含酸废水，池体分两格，根据运行情况分别设为工作池和事故池。为了将废水进行充分混合，所述混酸废水调节池11设有曝气装置，所述曝气装置为现有设备，本发明不用具体限定。

所述中和池12设有第一投料系统和曝气装置，所述第一投料系统将中和药剂投加到中和池12中，所述曝气装置对中和池中的水进行曝气。所述第一投料系统可以为机械投料设备，也可以为人工投料，本发明不做具体限定。所述中和药剂为石灰乳，用于中和酸性废水，并将废水中的金属离子变成金属沉淀物。

所述石灰乳由以下原料制成：8-15％wt熟石灰粉末和余量的水；其中，所述熟石灰粉末中Ca(OH)₂的含量大于93％，熟石灰粉末粒径为200目；所述石灰乳的投加量为0.1-0.7wt％。

本发明采用石灰乳来作为中和药剂，可以有效提高金属离子变成金属沉淀物的效率。由于本发明的石灰乳为液体状，可以快速地与水中的金属离子发生反应，进一步地，由于本发明的熟石灰粉末粒径为200目，可以更好地与金属离子发生反应。

更进一步地，本发明采用石灰乳来中和金属离子，可以有效减少中和药剂的用量。由于本发明的石灰乳通过控制Ca(OH)₂的含量和熟石灰粉末的粒径，通过两者的相互配合，使得石灰乳与金属离子更好的发生反应，从而减少中和药剂的用量。现有的中和药剂用量一般为1-5％。

所述澄清池13设有第二投料系统和污泥输送泵，所述第二投料系统将助凝剂投加到澄清池13中，所述污泥输送泵将池底的污泥输送至污泥储池和污泥富集反应槽(图中未示出)。所述第二投料系统可以为机械投料设备，也可以为人工投料，本发明不做具体限定。所述助凝剂为阴离子PAM，用于将絮体进一步增大，以提高沉淀效果，除去废水中的悬浮物等。

需要说明的是，所述澄清池13的表面水力负荷为0.2-0.5m³/(m²·h)。由于澄清池投加有助凝剂，所述助凝剂用于将中和池的出水中的重金属沉淀物进行絮凝、沉淀、形成污泥，当澄清池的表面水力负荷小于0.2m³/(m²·h)时，水流过慢，助凝剂难以将金属沉淀物进行絮凝、沉淀，当澄清池的表面水力负荷大于0.5m³/(m²·h)时，水流过快，澄清池底的污泥容易被扬起，且助凝剂容易流走，不能与重金属沉淀物充分反应，造成助凝剂的浪费，增加助凝剂的用量。优选的，所述澄清池13的表面水力负荷为0.25-0.4m³/(m²·h)。更优的，所述澄清池13的表面水力负荷为0.38m³/(m²·h)。

进一步，所述澄清池13的池内设絮凝反应区，废水在絮凝反应区的停留时间为3-8min。当停留时间小于3min时，反应时间过短，助凝剂难以与金属沉淀剂充分反应，不能有效地除去废水中的悬浮物；当停留时间大于8min时，絮凝反应已完成，造成时间的浪费。优选的，废水在絮凝反应区的停留时间为4-7min。更优的，废水在絮凝反应区的停留时间为5min。

本发明通过在澄清池内设置絮凝反应区，同时配合澄清池的表面水力负荷，以及废水在絮凝反应区的停留时间，可以有效地减少助凝剂的用量。优选的，所述助凝剂的投加量为0.003-0.01wt％。优选的，所述助凝剂的投加量为0.005-0.008wt％。更优的，所述助凝剂的投加量为0.007wt％。

需要说明的是，澄清池的底部设有刮泥机，将澄清池底部的污泥汇入出泥口，而来自澄清池的污泥首先储存在污泥储池，池内设有污泥浓缩机，后经污泥泵输送至厢式暗流隔膜压滤机脱水。脱水后含水率60％的泥饼存放在污泥斗，定期用汽车外运，滤清液则排至混酸废水调节池11。

所述生化池15包括依次连接的驯化池和好氧池，所述驯化池设有厌氧和兼氧微生物，用于除去水中的硝酸盐，所述好氧池设有好氧微生物，用于除去水中的有机污染物和氨氮。其中，所述厌氧微生物、兼氧微生物和好氧微生物为现有的废水处理微生物，本发明不做具体限定。

由于废水中缺少有机污染物，因此，本发明需要先生化池投加碳源，用于维持微生物的活性。优选的，所述碳源为甲醇、葡萄糖、乙酸钠、淀粉等。

所述竖流沉淀池16设有絮凝反应区和污泥回流泵，以将污泥截留在竖流沉淀池中。所述污泥回流泵为现有设备，本发明不做具体限定。

为了便于沉淀污泥，所述竖流沉淀池16的表面水力负荷为0.8-1.5m³/(m²·h)。优选的，所述竖流沉淀池16的表面水力负荷为1.0-1.3m³/(m²·h)。更优的，所述澄清池13的表面水力负荷为1.2m³/(m²·h)。

进一步，所述澄清池13的池内设絮凝反应区，废水在絮凝反应区的停留时间为3-8min。当停留时间小于3min时，反应时间过短，污泥难以沉淀；当停留时间大于8min时，沉淀已完成，造成时间的浪费。优选的，废水在絮凝反应区的停留时间为4-7min。更优的，废水在絮凝反应区的停留时间为5min。

需要说明的是，污泥回流泵将部分污泥水流到生化池15，用于除去生化池中的硝酸盐，部分污泥输送至污泥储池。

所述脱钙反应池17设有第三投料系统，所述第三投料系统将脱钙药剂投加到脱钙反应池，用于除去水中的钙离子。所述第三投料系统可以为机械投料设备，也可以为人工投料，本发明不做具体限定。所述脱钙药剂为碳酸钠。

所述斜板沉淀池18用于沉淀碳酸钙污泥，使污水变澄清。

所述缓冲池19用于将斜板沉淀池18的出水的pH值调整为中性，并通过提升泵输将水送至过滤系统20。

所述过滤系统20包括依次连接的多介质过滤器21、活性炭过滤器22和真空过滤器23，所述多介质过滤器21包括石英砂、锰砂和无烟煤，用于除去水中的悬浮物、金属离子杂质，所述活性炭过滤器22包括砾石和活性炭，用于除去水中的悬浮物、胶体物质杂质。所述真空过滤器23为现有的设备，进一步去除水中悬浮物和胶体。

所述过滤水池31用于接受真空过滤器23的出水，增加超滤系统32的运行稳定性。

所述超滤系统32包括超滤膜组件，用于过滤水中的悬浮物、胶体、重金属杂质，所述超滤膜组件由PVDF膜组成，所述PVDF膜的膜通量为40-60LMH。所述超滤系统32还包括自动阀门、仪表和连接管道。

所述超滤水池33用于接受超滤系统32的出水，增加RO系统40的运行稳定性。

所述一级RO系统41包括反渗透装置，所述反渗透装置包括筒体和滤芯，所述滤芯包括熔喷PP滤芯和聚酰胺膜芯，滤芯的过滤精度为5μm。所述聚酰胺膜芯包括高抗污染海水淡化反渗透膜，其膜通量为10-15LMH。本发明的一级RO系统用于分离水中的无机离子(包括Na⁺、SO₄ ^2-、NO^3-等)，是整个回用系统的重要组成部分，起盐水分离和浓缩的作用，并减少废水的蒸发量。

所述一级RO浓水池42和第二回用水池36分别与一级RO系统41连接，其中，一级RO浓水池42用于接受一级RO系统的一级反渗透浓水，供过二级RO系统取水，第二回用水池36用于回收一级RO系统的低浓度过滤水，其可以作为一般工业水使用。

所述二级RO系统43包括反渗透装置，所述反渗透装置包括筒体和滤芯，所述滤芯包括熔喷PP滤芯和聚酰胺膜芯，滤芯的过滤精度为5μm。所述聚酰胺膜芯包括高抗污染海水淡化反渗透膜，其膜通量为10-15LMH。本发明的二级RO系统用于进一步分离一级反渗透浓水中的无机离子(包括Na⁺、SO₄ ^2-、NO^3-等)，是整个回用系统的重要组成部分，起盐水分离和浓缩的作用，并减少废水的蒸发量。所述二级RO浓水池44用于接受二级RO系统的二级反渗透浓水。

所述结晶蒸发器34用于加热二级反渗透浓水。具体的，利用蒸汽和负压的方式，对二级反渗透浓水进行加热，使二级反渗透浓水中的水分蒸发，使二级反渗透浓水的含盐量达到饱和状态，然后在冷却过程中形成结晶体，从而达到固液分离，冷凝水进入第一回用水池35，水中盐分主要以硝酸钠固体形式产出，最终实现废水的全回用。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种酸性不锈钢废水的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的酸性不锈钢废水的回收方法，其特征在于，所述RO系统包括依次连接的一级RO系统、一级RO浓水池、二级RO系统和二级RO浓水池，所述一级RO系统和二级RO系统均包括反渗透装置，用于分离水中的无机离子，其中，还包括第二回用水池，所述第二回用水池与一级RO系统连接。

3.如权利要求2所述的酸性不锈钢废水的回收方法，其特征在于，所述一级RO系统和二级RO系统均包括反渗透装置，所述反渗透装置包括筒体和滤芯，所述滤芯包括熔喷PP滤芯和聚酰胺膜芯。

4.如权利要求3所述的酸性不锈钢废水的回收方法，其特征在于，所述聚酰胺膜芯包括高抗污染海水淡化反渗透膜，其膜通量为10-15LMH。

5.如权利要求1所述的酸性不锈钢废水的回收方法，其特征在于，所述过滤系统包括依次连接的多介质过滤器、活性炭过滤器和真空过滤器，所述多介质过滤器包括石英砂、锰砂和无烟煤，用于除去水中的悬浮物、金属离子杂质，所述活性炭过滤器包括砾石和活性炭，用于除去水中的悬浮物、胶体物质杂质。

6.如权利要求1所述的酸性不锈钢废水的回收方法，其特征在于，所述石灰乳由以下原料制成：8-15％wt熟石灰粉末和余量的水；其中，所述熟石灰粉末中Ca(OH)₂的含量大于93％，熟石灰粉末粒径为200目；所述石灰乳的投加量为0.1-0.7wt％。

7.如权利要求1所述的酸性不锈钢废水的回收方法，其特征在于，所述助凝剂为阴离子PAM，所述助凝剂的投加量为0.003-0.01wt％。

8.如权利要求1所述的酸性不锈钢废水的回收方法，其特征在于，所述生化池包括驯化池和好氧池，所述驯化池设有厌氧和兼氧微生物，用于除去水中的硝酸盐，所述好氧池设有好氧微生物，用于除去水中的有机污染物和氨氮。

9.如权利要求8所述的酸性不锈钢废水的回收方法，其特征在于，所述竖流沉淀池设有絮凝反应区和污泥回流泵，以将污泥截留在竖流沉淀池中，所述污泥回流泵将部分污泥水流到生化池，用于除去生化池中的硝酸盐。

10.如权利要求1所述的酸性不锈钢废水的回收方法，其特征在于，所述超滤系统包括超滤膜组件，用于过滤水中的悬浮物、胶体、重金属杂质，所述超滤膜组件由PVDF膜组成，所述PVDF膜的膜通量为40-60LMH。