CN115353245A - 一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，包括清污分流、高强度浸没式膜过滤系统（HMF装置）处理、真空蒸发浓缩处理、反渗透处理、阴阳离子树脂处理、综合废水处理等。本发明对金属表面处理废水按浓度进行清污分流，分别将高强度浸没式膜过滤系统（HMF）、真空蒸馏装置等相结合，得到金属表面处理清洗线全流程废水处理的回收利用系统及方法，符合资源利用的最大化。

Description

一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法

技术领域

本发明涉及水处理及环保技术领域，特别是涉及一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法。

背景技术

金属制品在抛光、焊接后或者涂装、电镀前都需要对金属表面进行除焊接助剂、焊锡、抛光膏、油脂类物质等清洗。常见的金属加工涉及的清洗流程一般为：①高浓度药剂槽→②回收清洗槽1→③回收清洗槽2→④溢流清洗槽1→⑤溢流清洗槽2。通常①号槽直接用药剂建浴，②号和③号槽用干净水建浴，上述3个槽达到一定污染物含量浓度或处理效果达不到工艺要求时排放，④⑤号槽用干净水建浴，清洗时采取溢流循环的模式。上述废水的特点是根据处理金属材质及处理工艺不同药剂种类经常发生变更，但总体槽体积不大，以100L至2000L浓度的槽体积的为最常见。常规现用的处理方法主要有2种。第一种是利用简单的清浊分流，上述清洗工序内①、②两个浓度较高的清洗槽废水单独回收委外处置，稍有条件的利用大面积的池塘曝晒蒸发部分水分后再委外处理以减少处理量，同时由于有效成分的丧失及污染物毒性较大，该部分废液难以单独再深化处理。第二种方法是混合其他车间废水通过降低污染物浓度的方式进行处理，处理合格后再外排至管网，此方法存在药剂能耗高的不足，且容易造成排放不达标的环保风险。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有装置的不足，提供一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，提高整体水回用率，降低污水处理费用，减少外排水量，保护了环境。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，包括以下步骤：

步骤一：对金属表面处理清洗线废水进行清污分流，第一路高浓度废液依次经过格栅装置和HMF装置(高强度浸没式膜过滤系统)，第二路低浓度废液和第三路循环清洗水分别经过HMF装置，去除废水中不同性状的固体杂质和大于0.45μm的颗粒物质。

步骤二：第一路和第二路废液分别经过真空蒸发浓缩装置蒸发浓缩处理。其中真空蒸发浓缩装置采用废液循环加热并从顶部喷淋洒入的形式，将蒸汽管路布局于设备中上部，增加了接触面积，提高蒸发效率。同时布局清洁检查窗口和发泡监视窗口，通过红外线感应，避免加热废液产生过多的泡沫影响设备效率。

步骤三：步骤二中产生的两路蒸馏液混合第三路经过HMF装置的循环清洗水后进入反渗透装置处理，去除大部分COD、金属离子等杂质。

步骤四：经过反渗透装置的反渗透产水通过阴阳离子树脂装置处理，产出高标准水回用现场。

步骤五：步骤二中第二路真空蒸发浓缩装置的低浓度浓缩液、步骤三中反渗透装置的反渗透浓水、步骤四中阴阳离子树脂装置的树脂再生水进入综合废水处理系统处理，经过系统处理达标排放。

作为优选，在步骤二中，第一路真空蒸发浓缩装置的高浓度浓缩液委外处置。

作为优选，步骤二中的真空蒸发浓缩装置采用废液循环加热并从顶部喷淋洒入的形式，将蒸汽管路布局于设备中上部，在保持真空度10-35KPa的条件下，通过废液加热60-75℃后分布式循环喷淋，达到80-95％的浓缩率。

作为优选，步骤二中第二路的真空蒸发浓缩装置设有电辅助加热结构。

作为优选，步骤四中的阴阳离子树脂装置控制运行条件如下：供水泵压力：0.4-0.5MPa，进水电导率：≤150μS/cm，阳离子塔进水压力：0.25-0.35MPa，产水压力：0.18-0.26MPa，压差范围0.09-0.17MPa，阴离子塔进水压力：0.2-0.26MPa，产水压力：0.07-0.12MPa，压差范围0.09-0.17MPa，产水电导率≤0.1μS/cm。

作为优选，步骤五中的综合废水处理系统包括依次连接的原水调节槽、第一反应槽、第二反应槽、凝集槽、HMF装置和压泥机，废水在原水调节槽通过曝气充分混匀并在原水调节槽和第一反应槽之间的管路中加入次氯酸钠，在第一反应槽中加入重金属捕捉剂，在第二反应槽中加入凝聚剂，在凝集槽中加入絮凝剂，经过HMF装置后，淤泥打入压泥机，过滤出水浊度＜1NTU。通过次氯酸钠破除络合形态的金属元素后加入重金属捕捉剂，放大金属离子形态使其易于被聚合硫酸铁等凝聚剂捕捉放大，最后通过HMF装置避免次氯酸钠波动造成的污泥上浮现象，经过系统处理达标排放。

作为优选，所述凝聚剂为聚合硫酸铁。

作为优选，所述第一反应槽和所述第二反应槽通过盐酸和氢氧化钠调节PH。由于处理过程中重金属捕捉剂和聚合硫酸铁分别需要控制一定条件的pH值才能获得更好的处理效果，因此两个槽内分别加入了盐酸和氢氧化钠调节pH用。

所述综合废水处理系统中的HMF装置出水达标排放，所述压泥机的出水回流到原水调节槽再处理。

本发明的有益效果在于：本发明对金属表面处理废水按浓度进行清污分流，分别将高强度浸没式膜过滤系统(HMF装置)、真空蒸馏装置等相结合，得到金属表面处理清洗线全流程废水处理的回收利用系统及方法，符合资源利用的最大化。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的综合废水处理系统的流程示意图。

图中主要元件符号说明：100-高浓度废水收集槽，200-低浓度废水收集槽，300-格栅装置，400-HMF装置Ⅰ，410-HMF装置Ⅱ，500-真空蒸发浓缩装置Ⅰ,600-真空蒸发浓缩装置Ⅱ,700-反渗透装置，800-阴阳离子树脂装置，900-综合废水处理系统，910-原水调节槽，920-第一反应槽，930-第二反应槽，940-凝集槽，950-压泥机。

具体实施方式

下面通过具体实施方式和附图对本发明作进一步的说明。

实施方式为：为了提高整体水回用率，降低污水处理费用，减少外排水量及保护环境，现提出一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，结合图1-2，主要包括以下步骤：

步骤一：预处理，对金属表面处理清洗线废液进行清污分流收集，将药剂槽单独作为高浓度废水收集槽100，两个回收槽作为低浓度废水收集槽200，两个溢流清洗槽作为循环清洗水处理。第一路高浓度废水收集槽100中的高浓度废液依次经过格栅装置300和HMF装置Ⅰ400，去除金属加工带入废水中的抛光布轮丝及焊渣、抛光膏、金属碎屑等颗粒，控制出水浊度在1NTU以下。第二路低浓度废水收集槽200的低浓度废液经过HMF装置Ⅰ400，去除废水中不同性状的固体杂质和大于0.45μm的颗粒物质。第三路循环清洗水经过HMF装置Ⅰ400，去除悬浮物等颗粒物质。

步骤二：第一路高浓度废液进入真空蒸发浓缩装置Ⅰ500中，通过循环加热的形式，废液不停地从箱体顶部已喷淋的形式洒入废液，在抽真空状态下，与不锈钢管内蒸汽进行热交换后产生蒸馏液进行收集。对循环泵计量一定体积的原液，达到设定的浓缩倍数后停止，将浓缩液外排后开启下一个循环，整体回收率可达到80％以上。设备操作参数如下：①废液循环温度60-75℃，②加热蒸汽温度70-80℃，③蒸发室内真空度10-35KPa，④蒸汽压力0.2-0.3MPa，⑤冷却水压力0.05-0.2MPa，⑥冷却水循环泵流量7.5-8.2m3/H，⑦处理能力2-4T/H。真空蒸发处理浓缩后的高浓度浓缩液委外处置。

第二路低浓度废液进入真空蒸发浓缩装置Ⅱ600中，该装置基本原理和构型与真空蒸发浓缩装置Ⅰ500相似，但由于处理量较大，因此增加电辅助加热结构，加热泵电流控制在18-20A之间，处理能力8-10T/H，其余参数同上，整体回收率可达到80％以上。

步骤三：步骤一中第三路经过HMF装置Ⅰ的循环清洗水与步骤二中产生的两路蒸馏液混合后进入反渗透装置700处理，控制反渗透进口压力1.3-1.6MPa，出口产水压力0.5-0.8MPa，反渗透控制产水电导率≤100μS/cm，去除大部分COD、金属离子等杂质。

步骤四：经过反渗透装置700的反渗透产水通过阴阳离子树脂装置800处理，控制运行条件如下,，供水泵压力：0.4-0.5MPa，进水电导率：≤150μS/cm，阳离子塔进水压力：0.25-0.35MPa，产水压力：0.18-0.26MPa，压差范围0.09-0.17MPa，阴离子塔进水压力：0.2-0.26MPa，产水压力：0.07-0.12MPa，压差范围0.09-0.17MPa，产水电导率≤0.1μS/cm，满足绝大多数金属表面处理清洗线水质要求，产出高标准水回用现场。

步骤五：步骤二中第二路真空蒸发浓缩装置的低浓度浓缩液、步骤三中反渗透装置的反渗透浓水、步骤四中阴阳离子树脂装置的树脂再生水进入综合废水处理系统900处理，经过系统处理达标排放。

低浓度浓缩液、反渗透浓水、树脂再生水等系统运行需要产生的废水都汇总收集到综合废水处理系统900中，该系统废水主要指标有以下特征：

序号	指标	浓度(mg/L)
			1	重金属(如铜、镍、铬等)	100-300
2	COD	80-500
			3	氨氮	15

由于前端表面处理工艺及药剂的使用，造成金属离子常以络合态的形式出现，一般的絮凝沉淀法无法完全去除金属离子。结合图2所示，本发明中涉及的综合废水处理系统900包括依次连接的原水调节槽910、第一反应槽920、第二反应槽930、凝集槽940、HMF装置Ⅱ410和压泥机950，废水在原水调节槽通过曝气充分混匀并在原水调节槽和第一反应槽之间的管路中加入次氯酸钠，用于氧化破除金属络合态使其形成离子态，加在管路中是便于次氯酸钠和废水混合均匀完全，且由于次氯酸钠有易分解的特征，加入到原水调节槽内因为有曝气等因素存在，次氯酸钠破除金属络合物的效果不及直接在管路内混匀后再进入第一反应槽。在第一反应槽中加入重金属捕捉剂，放大金属离子性状，水溢流进入第二反应槽并加入聚合硫酸铁等凝聚剂捕捉放大形成矾花，在凝集槽中加入絮凝剂使其沉淀变大，再经过HMF装置Ⅱ，这样做能有效避免由于次氯酸加入量不稳定/冬天药剂分解慢导致后端次氯酸钠分解产生气泡使淤泥上浮的情况。经过HMF装置后，过滤出水浊度＜1NTU，其他指标均能满足排放标准，出水达标排放，淤泥打入压泥机，压泥机的出水回流到原水调节槽再处理。

通过上述全系统流程，以下表一条常见的金属表面加工处理清洗流程线为例，在经过本发明的回收利用和减量排放系统及方法处理后，单次更新周期内综合排水量86吨，能达到90％以上的回收率，大大降低了外排成本及影响，即满足的经济效益同时也会环境保护做出了贡献。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，本发明可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (9)

1.一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：对金属表面处理清洗线废水进行清污分流，第一路高浓度废液依次经过格栅装置和HMF装置，第二路低浓度废液和第三路循环清洗水分别经过HMF装置，去除废水中不同性状的固体杂质和大于0.45μm的颗粒物质；

步骤二：第一路和第二路废液分别经过真空蒸发浓缩装置蒸发浓缩处理；

步骤三：步骤二中产生的两路蒸馏液混合第三路经过HMF装置的循环清洗水后进入反渗透装置处理，去除COD、金属离子杂质；

步骤四：经过反渗透装置的反渗透产水通过阴阳离子树脂装置处理，产出高标准水回用现场；

步骤五：步骤二中第二路真空蒸发浓缩装置的低浓度浓缩液、步骤三中反渗透装置的反渗透浓水、步骤四中阴阳离子树脂装置的树脂再生水进入综合废水处理系统处理，经过系统处理达标排放。

2.根据权利要求1所述的一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，其特征在于：在步骤二中，第一路真空蒸发浓缩装置的高浓度浓缩液委外处置。

3.根据权利要求1所述的一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，其特征在于：步骤二中的真空蒸发浓缩装置采用废液循环加热并从顶部喷淋洒入的形式，将蒸汽管路布局于设备中上部，在保持真空度10-35KPa的条件下，通过废液加热60-75℃后分布式循环喷淋，达到80-95%的浓缩率。

4.根据权利要求3所述的一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，其特征在于：步骤二中第二路的真空蒸发浓缩装置设有电辅助加热结构。

5.根据权利要求1所述的一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，其特征在于：步骤四中的阴阳离子树脂装置控制运行条件如下，供水泵压力：0.4-0.5MPa，进水电导率：≤150μS/cm，阳离子塔进水压力：0.25-0.35MPa，产水压力：0.18-0.26MPa，压差范围0.09-0.17MPa，阴离子塔进水压力：0.2-0.26MPa，产水压力：0.07-0.12MPa，压差范围0.09-0.17MPa，产水电导率≤0.1μS/cm。

6.根据权利要求1所述的一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，其特征在于：步骤五中的综合废水处理系统包括依次连接的原水调节槽、第一反应槽、第二反应槽、凝集槽、HMF装置和压泥机，废水在原水调节槽通过曝气充分混匀并在原水调节槽和第一反应槽之间的管路中加入次氯酸钠，在第一反应槽中加入重金属捕捉剂，在第二反应槽中加入凝聚剂，在凝集槽中加入絮凝剂，经过HMF装置后，淤泥打入压泥机，过滤出水浊度＜1NTU。

7.根据权利要求6所述的一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，其特征在于：所述凝聚剂为聚合硫酸铁。

8.根据权利要求6所述的一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，其特征在于：所述第一反应槽和所述第二反应槽通过盐酸和氢氧化钠调节PH。

9.根据权利要求6所述的一种金属表面处理废水回收利用及减量排放的方法，其特征在于：所述综合废水处理系统中的HMF装置出水达标排放，所述压泥机的出水回流到原水调节槽再处理。

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