CN116425354A - 一种稀土分离废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土分离废水处理方法，涉及废水处理技术领域，针对现有的废水提取副产品率较低和吸附材料在脱附过程中会产生二次污染的问题，现提出如下方案，其包括除重装置，所述除重装置用于将废水导入然后对其中的重金属进行处理沉淀，所述除重装置对废水处理完毕后进入除油装置中进行处理，而所述除油装置中采用石墨烯填料对废水中的油污进行吸附，同时所述除油装置处理完毕后进入除氟装置中，通过吸附氟离子树脂对废水进行除氟工作。本发明稀土分离废水处理方法有效的提高副产品的回收率，且副产品的收益得到了增长，同时通过蒸汽对石墨烯填料进行脱附无二次污染产生，方便使用。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种稀土分离废水处理方法。
背景技术
在稀土萃取分离过程中，产生的废水。废水中含有大量的杂质离子，比如油、COD、钙、镁、镍、钴、锰、氟等，因此我们需要根据这些成分进行废水处理，但是现在的废水处理方法较多，而废水处理产生的副产品率较低，导致收益较少，并且废水处理装置中一般都采用活性炭和吸油棉以及吸附树脂对杂质进行吸附，而该材料在脱附的过程中会产生二次污染，因此，为了解决此类问题，我们提出了一种稀土分离废水处理方法。
发明内容
本发明提出的一种稀土分离废水处理方法，解决了废水提取副产品率较低和吸附材料在脱附过程中会产生二次污染的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种稀土分离废水处理方法，包括除重装置，所述除重装置用于将废水导入然后对其中的重金属进行处理沉淀，所述除重装置对废水处理完毕后进入除油装置中进行处理，而所述除油装置中采用石墨烯填料对废水中的油污进行吸附，同时所述除油装置处理完毕后进入除氟装置中，通过吸附氟离子树脂对废水进行除氟工作，通过所述除氟装置将除氟完毕后的废水导入蒸发结晶装置，且所述蒸发结晶装置将除杂后的稀土分离废水进行干燥形成工业级氯化铵产品。
优选的，所述除重装置包括PH调节池、氨水储罐、反应池、硫化铵储罐、混凝池、PAC储罐、污泥沉淀池、清液池、污泥浓缩池和压滤机，所述PH调节池用于将稀土分离废水导入，然后通过氨水储罐中的原料导入PH调节池对稀土分离废水调整PH值，调整PH值的原料为氨水。
优选的，所述PH调节池对废水PH值调整完毕后进入反应池中从硫化铵储罐中导入硫化铵随后进入混凝池中，然后将所述PAC储罐中的聚合氯化铝导入混凝池中，将所述混凝池中形成絮状物的废水导入污泥沉淀池中进行沉淀，污泥沉淀池中的澄清液导入清液池中进入除氟装置中。
优选的，所述污泥沉淀池中的污泥通过重力的作用导入污泥浓缩池内，然后污泥中的水分通过压滤机进行固液分离。
优选的，所述除油装置包括保安过滤器、聚结分离器、浮油回收罐、一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐、三级石墨烯吸附罐和废油回收罐，所述保安过滤器用于对提升泵提升上来的废水进行不溶颗粒物拦截，所述保安过滤器过滤后的废水进入聚结分离器中液-液分离，从而通过所述聚结分离器将废水中的浮油进行提取回收至浮油回收罐中。
优选的，所述聚结分离器将浮油分离后的液体依次导入一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐和三级石墨烯吸附罐中对油污进行吸附，其所述一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐和三级石墨烯吸附罐中填充的是改性石墨烯。
优选的，所述改性石墨烯用于吸附残留油分，可以将油分降至3ppm以内，所述一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐和三级石墨烯吸附罐中吸附的油通过蒸汽吹脱的方式进行溶剂回收，其回收的容易存储在废油回收罐中。
优选的，所述除氟装置包括PH调节罐、保安过滤器、一级树脂吸附罐、二级树脂吸附罐、三级树脂吸附罐和氟化铝收集罐，所述经过除油装置除油的液体导入PH调节罐中调整废液的PH值，然后通过保安过滤器再次对废液进行过滤，减少颗粒物对装置的损伤，所述保安过滤器过滤完的液体依次进入一级树脂吸附罐、二级树脂吸附罐和三级树脂吸附罐中对废水进行除氟，树脂吸附后通过氯化铝通过再生后的氟产物为氟化铝循环使用。
优选的，所述保安过滤器中内部的填充材料依次为石英砂、活性炭和精密过滤器，所述一级树脂吸附罐、二级树脂吸附罐和三级树脂吸附罐再生出来的氟化铝通过氟化铝收集罐进行收纳，所述蒸发结晶装置用于将除氟的废液进行蒸发固液分离，然后干燥冷凝成晶形成氯化铵、盐酸产品。
一种稀土分离废水处理方法的操作流程，包括如下步骤：
步骤1：废水先进入除重装置中的PH调节池和反应池中，往PH调节池和反应池里加入氨水和硫化铵，将废水PH调节至设计值后，物料中重金属离子会生成氢氧化物沉淀，随后物料先后进入混凝池和絮凝池，通过添加混凝剂絮凝剂使沉淀物形成矾花，便于去除；
步骤2：此后物料进入斜管沉淀池，首先进入水池底部的配水区，进行均匀布水，水流速度降低，重金属废水在斜管导流区的导流作用下，污水沿斜管倾斜方向往上流动，进入沉降区内，沉积下来的污泥在重力作用下，沿斜管倾斜方向往下滑落，同时滑落的矾花在导流斜管的水力作用下，被推到污泥浓缩池内，而通过斜管澄清后的水则由净水装置上部进入除氟装置中，进入除氟装置之前会经过除油装置；
步骤3：稀土废水中会残留有P507、煤油等成分，因此需要进行除油，废水通过提升泵，经过保安过滤器对不溶颗粒物进行拦截，保证后续的设备能够长期稳定运行；
步骤4：然后进入到聚结分离器，聚结分离器主要是为液-液分离设计的，它含两种滤芯，即：聚滤芯和分离滤芯，在除油系统中，含油废水流入聚结分离器后，首先流经聚结滤芯，聚结滤芯滤除固体杂质，并将极小的油滴聚结成较大的油珠，绝大部分聚结后的油珠可以靠浮力从水中分离除去，并由顶部溢流到浮油回收罐中，然后油品又流过分离滤芯，由于分离滤芯具有良好的亲油憎水性，从而进一步将油水分离；
步骤5：经过聚结分离器后油分可降至100ppm以内，物料由聚结分离器底部进入到石墨烯除油器，石墨烯除油器中填充的是改性石墨烯填料，可高效吸附残留油分，可以将油分降至3ppm以内，改性石墨烯填料具有普遍适用性，可吸附油、芳烃类、卤代烃类、烷烃类、脂类、低碳醇、酮类、醚类等范围的挥发性溶剂，溶剂回收率高达99％以上，可完美替代活性炭、吸油棉、吸附树脂等，而且该填料的吹脱只需要用蒸汽即可，全密闭运行，无二次污染物产生；
步骤6：提升泵将除重装置处理完的废水提升至除氟装置中时经过除油装置，然后经过除油装置对废水进行除油处理完毕的废水进入除氟装置中的PH调节罐中，废水经过PH调节后，进入过滤系统，过滤系统为石英砂+活性炭+精密过滤器，过滤后的废水进入树脂吸附单元进行除氟，除氟后的废水进入到蒸发结晶装置中，吸附后的树脂经过氯化铝再生后进行循环使用，再生后的氟产物为氟化铝，可回收使用；
步骤7：稀土分离废水经过预处理除杂后，通过进料泵加压，进入预热器进行预热，废水预热至蒸发温度后进入蒸发装置进行蒸发浓缩，浓缩到设定值后通过晶浆泵，把物料打到冷却釜进行冷却结晶，冷却到35-45℃后，进入到离心机进行固液分离；液体部分回流到强制循环再次浓缩，离心干燥后的固相为工业级氯化铵产品。
本发明的有益效果为：
1、该装置通过除油除重金属除氟离子后，进入蒸发器，进行蒸发结晶，固液分离，能够做到重金属污泥回收重新提取、油类回收使用、氟化铝回收、水质达标排放、盐类作为副产品生产，使得副产品回收率提高，提高了收益。
2、通过石墨烯填料代替传统的活性炭和吸油棉以及吸附树脂对杂质进行吸附，其石墨烯填料具有普遍的适用性，且只需要蒸汽对石墨烯填料进行脱附，且处于全密闭空间内进行，进行脱附时无二次污染产生。
综上所述，该装置有效的提高副产品的回收率，且副产品的收益得到了增长，同时通过蒸汽对石墨烯填料进行脱附无二次污染产生，方便使用。
附图说明
图1为本发明的废水处理流程框架结构总示意图。
图2为本发明的除重流程框架结构示意图。
图3为本发明的除油流程框架结构示意图。
图4为本发明的除氟流程框架结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-图4所示，一种稀土分离废水处理方法，包括除重装置，除重装置用于将废水导入然后对其中的重金属进行处理沉淀，除重装置对废水处理完毕后进入除油装置中进行处理，而除油装置中采用石墨烯填料对废水中的油污进行吸附，同时除油装置处理完毕后进入除氟装置中，通过吸附氟离子树脂对废水进行除氟工作，通过除氟装置将除氟完毕后的废水导入蒸发结晶装置，且蒸发结晶装置将除杂后的稀土分离废水进行干燥形成工业级氯化铵产品。
如图2所示，除重装置包括PH调节池、氨水储罐、反应池、硫化铵储罐、混凝池、PAC储罐、污泥沉淀池、清液池、污泥浓缩池和压滤机，PH调节池用于将稀土分离废水导入，然后通过氨水储罐中的原料导入PH调节池对稀土分离废水调整PH值，调整PH值的原料为氨水，PH调节池对废水PH值调整完毕后进入反应池中从硫化铵储罐中导入硫化铵随后进入混凝池中，然后将PAC储罐中的聚合氯化铝导入混凝池中，将混凝池中形成絮状物的废水导入污泥沉淀池中进行沉淀，污泥沉淀池中的澄清液导入清液池中进入除氟装置中，污泥沉淀池中的污泥通过重力的作用导入污泥浓缩池内，然后污泥中的水分通过压滤机进行固液分离。
如图3所示，除油装置包括保安过滤器、聚结分离器、浮油回收罐、一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐、三级石墨烯吸附罐和废油回收罐，保安过滤器用于对提升泵提升上来的废水进行不溶颗粒物拦截，保安过滤器过滤后的废水进入聚结分离器中液-液分离，从而通过聚结分离器将废水中的浮油进行提取回收至浮油回收罐中，聚结分离器将浮油分离后的液体依次导入一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐和三级石墨烯吸附罐中对油污进行吸附，其一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐和三级石墨烯吸附罐中填充的是改性石墨烯，改性石墨烯用于吸附残留油分，可以将油分降至3ppm以内，一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐和三级石墨烯吸附罐中吸附的油通过蒸汽吹脱的方式进行溶剂回收，其回收的容易存储在废油回收罐中。
如图4所示，除氟装置包括PH调节罐、保安过滤器、一级树脂吸附罐、二级树脂吸附罐、三级树脂吸附罐和氟化铝收集罐，经过除油装置除油的液体导入PH调节罐中调整废液的PH值，然后通过保安过滤器再次对废液进行过滤，减少颗粒物对装置的损伤，保安过滤器过滤完的液体依次进入一级树脂吸附罐、二级树脂吸附罐和三级树脂吸附罐中对废水进行除氟，树脂吸附后通过氯化铝通过再生后的氟产物为氟化铝循环使用，保安过滤器中内部的填充材料依次为石英砂、活性炭和精密过滤器，一级树脂吸附罐、二级树脂吸附罐和三级树脂吸附罐再生出来的氟化铝通过氟化铝收集罐进行收纳，蒸发结晶装置用于将除氟的废液进行蒸发固液分离，然后干燥冷凝成晶形成氯化铵、盐酸产品。
一种稀土分离废水处理方法的操作流程，包括如下步骤：
步骤1：废水先进入除重装置中的PH调节池和反应池中，往PH调节池和反应池里加入氨水和硫化铵，将废水PH调节至设计值后，物料中重金属离子会生成氢氧化物沉淀，随后物料先后进入混凝池和絮凝池，通过添加混凝剂絮凝剂使沉淀物形成矾花，便于去除；
步骤2：此后物料进入斜管沉淀池，首先进入水池底部的配水区，进行均匀布水，水流速度降低，重金属废水在斜管导流区的导流作用下，污水沿斜管倾斜方向往上流动，进入沉降区内，沉积下来的污泥在重力作用下，沿斜管倾斜方向往下滑落，同时滑落的矾花在导流斜管的水力作用下，被推到污泥浓缩池内，而通过斜管澄清后的水则由净水装置上部进入除氟装置中，进入除氟装置之前会经过除油装置；
步骤3：稀土废水中会残留有P507、煤油等成分，因此需要进行除油，废水通过提升泵，经过保安过滤器对不溶颗粒物进行拦截，保证后续的设备能够长期稳定运行；
步骤4：然后进入到聚结分离器，聚结分离器主要是为液-液分离设计的，它含两种滤芯，即：聚滤芯和分离滤芯，在除油系统中，含油废水流入聚结分离器后，首先流经聚结滤芯，聚结滤芯滤除固体杂质，并将极小的油滴聚结成较大的油珠，绝大部分聚结后的油珠可以靠浮力从水中分离除去，并由顶部溢流到浮油回收罐中，然后油品又流过分离滤芯，由于分离滤芯具有良好的亲油憎水性，从而进一步将油水分离；
步骤5：经过聚结分离器后油分可降至100ppm以内，物料由聚结分离器底部进入到石墨烯除油器，石墨烯除油器中填充的是改性石墨烯填料，可高效吸附残留油分，可以将油分降至3ppm以内，改性石墨烯填料具有普遍适用性，可吸附油、芳烃类、卤代烃类、烷烃类、脂类、低碳醇、酮类、醚类等范围的挥发性溶剂。溶剂回收率高达99％以上，可完美替代活性炭、吸油棉、吸附树脂等。而且该填料的吹脱只需要用蒸汽即可，全密闭运行，无二次污染物产生
步骤6：提升泵将除重装置处理完的废水提升至除氟装置中时经过除油装置，然后经过除油装置对废水进行除油处理完毕的废水进入除氟装置中的PH调节罐中，废水经过PH调节后，进入过滤系统，过滤系统为石英砂+活性炭+精密过滤器(1μm精度)，过滤后的废水进入树脂吸附单元进行除氟，除氟后的废水进入到蒸发结晶装置中，吸附后的树脂经过氯化铝再生后进行循环使用，再生后的氟产物为氟化铝，可回收使用。
步骤7：稀土分离废水经过预处理除杂后，通过进料泵加压，进入预热器进行预热，废水预热至蒸发温度后进入蒸发装置进行蒸发浓缩，浓缩到设定值后通过晶浆泵，把物料打到冷却釜进行冷却结晶，冷却到35-45℃后，进入到离心机进行固液分离。液体部分回流到强制循环再次浓缩，离心干燥后的固相为工业级氯化铵产品，稀土废水中会含有少量的氟离子，由于物料是酸性的，氟离子在蒸发器内会形成氟化氢，氟化氢由于电离性强，弱酸下有强腐蚀，对设备、管道、泵、压缩机、反应釜及其搅拌装置等有极强的腐蚀性，而且氟化氢比较特殊，它不同于其他酸类，氟化氢能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体；氟是较活泼的非金属，氧化能力强，而且氟化氢中的氟离子的半径很小，小于氧离子，这导致它有很强的渗透性，致密的氧化物也不能阻止它的渗透；
因此，在进入蒸发系统前，必须要对物料进行除氟处理，由于蒸发浓缩过程中，氟离子会富集。因此进蒸发系统前，氟离子含量要控制在3ppm以内，保证设备不收损害，能够长期稳定运行；
稀土分离废水中氟离子含量多为2-20ppm，由于其含量不高(蒸发过程中，废水对材质的腐蚀是致命的，蒸发前必须去除)，采用常规的沉淀法已经无法得到有效去除氟离子；使用除氟剂沉淀法可以使物料达到要求，然而除氟剂价格昂贵，运行成本偏高。本专利在该装置选用除氟效率更高的吸附氟离子树脂进行除氟。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种稀土分离废水处理方法，包括除重装置，其特征在于，所述除重装置用于将废水导入然后对其中的重金属进行处理沉淀，所述除重装置对废水处理完毕后进入除油装置中进行处理，而所述除油装置中采用石墨烯填料对废水中的油污进行吸附，同时所述除油装置处理完毕后进入除氟装置中，通过吸附氟离子树脂对废水进行除氟工作，通过所述除氟装置将除氟完毕后的废水导入蒸发结晶装置，且所述蒸发结晶装置将除杂后的稀土分离废水进行干燥形成工业级氯化铵产品。
2.根据权利要求1所述的一种稀土分离废水处理方法，其特征在于，所述除重装置包括PH调节池、氨水储罐、反应池、硫化铵储罐、混凝池、PAC储罐、污泥沉淀池、清液池、污泥浓缩池和压滤机，所述PH调节池用于将稀土分离废水导入，然后通过氨水储罐中的原料导入PH调节池对稀土分离废水调整PH值，调整PH值的原料为氨水。
3.根据权利要求1所述的一种稀土分离废水处理方法，其特征在于，所述PH调节池对废水PH值调整完毕后进入反应池中从硫化铵储罐中导入硫化铵随后进入混凝池中，然后将所述PAC储罐中的聚合氯化铝导入混凝池中，将所述混凝池中形成絮状物的废水导入污泥沉淀池中进行沉淀，污泥沉淀池中的澄清液导入清液池中进入除氟装置中。
4.根据权利要求1所述的一种稀土分离废水处理方法，其特征在于，所述污泥沉淀池中的污泥通过重力的作用导入污泥浓缩池内，然后污泥中的水分通过压滤机进行固液分离。
5.根据权利要求1所述的一种稀土分离废水处理方法，其特征在于，所述除油装置包括保安过滤器、聚结分离器、浮油回收罐、一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐、三级石墨烯吸附罐和废油回收罐，所述保安过滤器用于对提升泵提升上来的废水进行不溶颗粒物拦截，所述保安过滤器过滤后的废水进入聚结分离器中液-液分离，从而通过所述聚结分离器将废水中的浮油进行提取回收至浮油回收罐中。
6.根据权利要求1所述的一种稀土分离废水处理方法，其特征在于，所述聚结分离器将浮油分离后的液体依次导入一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐和三级石墨烯吸附罐中对油污进行吸附，其所述一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐和三级石墨烯吸附罐中填充的是改性石墨烯。
7.根据权利要求6所述的一种稀土分离废水处理方法，其特征在于，所述改性石墨烯用于吸附残留油分，可以将油分降至3ppm以内，所述一级石墨烯吸附罐、二级石墨烯吸附罐和三级石墨烯吸附罐中吸附的油通过蒸汽吹脱的方式进行溶剂回收，其回收的容易存储在废油回收罐中。
8.根据权利要求1所述的一种稀土分离废水处理方法，其特征在于，所述除氟装置包括PH调节罐、保安过滤器、一级树脂吸附罐、二级树脂吸附罐、三级树脂吸附罐和氟化铝收集罐，所述经过除油装置除油的液体导入PH调节罐中调整废液的PH值，然后通过保安过滤器再次对废液进行过滤，减少颗粒物对装置的损伤，所述保安过滤器过滤完的液体依次进入一级树脂吸附罐、二级树脂吸附罐和三级树脂吸附罐中对废水进行除氟，树脂吸附后通过氯化铝通过再生后的氟产物为氟化铝循环使用。
9.根据权利要求1所述的一种稀土分离废水处理方法，其特征在于，所述保安过滤器中内部的填充材料依次为石英砂、活性炭和精密过滤器，所述一级树脂吸附罐、二级树脂吸附罐和三级树脂吸附罐再生出来的氟化铝通过氟化铝收集罐进行收纳，所述蒸发结晶装置用于将除氟的废液进行蒸发固液分离，然后干燥冷凝成晶形成氯化铵、盐酸产品。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种稀土分离废水处理方法的操作流程，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：废水先进入除重装置中的PH调节池和反应池中，往PH调节池和反应池里加入氨水和硫化铵，将废水PH调节至设计值后，物料中重金属离子会生成氢氧化物沉淀，随后物料先后进入混凝池和絮凝池，通过添加混凝剂絮凝剂使沉淀物形成矾花，便于去除；
步骤2：此后物料进入斜管沉淀池，首先进入水池底部的配水区，进行均匀布水，水流速度降低，重金属废水在斜管导流区的导流作用下，污水沿斜管倾斜方向往上流动，进入沉降区内，沉积下来的污泥在重力作用下，沿斜管倾斜方向往下滑落，同时滑落的矾花在导流斜管的水力作用下，被推到污泥浓缩池内，而通过斜管澄清后的水则由净水装置上部进入除氟装置中，进入除氟装置之前会经过除油装置；
步骤3：稀土废水中会残留有P507、煤油成分，因此需要进行除油，废水通过提升泵，经过保安过滤器对不溶颗粒物进行拦截，保证后续的设备能够长期稳定运行；
步骤4：然后进入到聚结分离器，聚结分离器主要是为液-液分离设计的，它含两种滤芯，即：聚滤芯和分离滤芯，在除油系统中，含油废水流入聚结分离器后，首先流经聚结滤芯，聚结滤芯滤除固体杂质，并将极小的油滴聚结成较大的油珠，绝大部分聚结后的油珠可以靠浮力从水中分离除去，并由顶部溢流到浮油回收罐中，然后油品又流过分离滤芯，由于分离滤芯具有良好的亲油憎水性，从而进一步将油水分离；
步骤5：经过聚结分离器后油分可降至100ppm以内，物料由聚结分离器底部进入到石墨烯除油器，石墨烯除油器中填充的是改性石墨烯填料，可高效吸附残留油分，可以将油分降至3ppm以内，改性石墨烯填料具有普遍适用性，可吸附油、芳烃类、卤代烃类、烷烃类、脂类、低碳醇、酮类、醚类范围的挥发性溶剂，溶剂回收率高达99％以上，可完美替代活性炭、吸油棉、吸附树脂，而且该填料的吹脱只需要用蒸汽即可，全密闭运行，无二次污染物产生；
步骤6：提升泵将除重装置处理完的废水提升至除氟装置中时经过除油装置，然后经过除油装置对废水进行除油处理完毕的废水进入除氟装置中的PH调节罐中，废水经过PH调节后，进入过滤系统，过滤系统为石英砂+活性炭+精密过滤器，过滤后的废水进入树脂吸附单元进行除氟，除氟后的废水进入到蒸发结晶装置中，吸附后的树脂经过氯化铝再生后进行循环使用，再生后的氟产物为氟化铝，可回收使用；
步骤7：稀土分离废水经过预处理除杂后，通过进料泵加压，进入预热器进行预热，废水预热至蒸发温度后进入蒸发装置进行蒸发浓缩，浓缩到设定值后通过晶浆泵，把物料打到冷却釜进行冷却结晶，冷却到35-45℃后，进入到离心机进行固液分离，液体部分回流到强制循环再次浓缩，离心干燥后的固相为工业级氯化铵产品。
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