CN201495143U

CN201495143U - 含有金属离子的酸性废水的处理系统

Info

Publication number: CN201495143U
Application number: CN2009202088280U
Authority: CN
Inventors: 胡伟; 罗贵昌; 宋艳
Original assignee: SUZHOU LUNQIN INDUSTRY DESIGN Co Ltd
Current assignee: SUZHOU LUNQIN INDUSTRY DESIGN Co Ltd
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-09-17

Abstract

本实用新型涉及一种废水处理系统，特别涉及一种处理含有金属离子的酸性废水的处理系统。该含有金属离子的酸性废水的处理系统还包括污泥回流管道；所述污泥回流管道的一头与所述污泥泵的出口连接，所述污泥回流管道的另一头与所述一级中和反应槽连接。本实用新型解决了现有的处理系统在实际的运行过程中出水pH值波动大，出水金属离子浓度波动大，沉淀絮体沉降性能差，沉降速度慢，中和药剂、混凝剂、絮凝剂等药剂消耗量大，且投加量不好控制，沉淀污泥脱水性差，脱水后污泥体积大的问题。

Description

含有金属离子的酸性废水的处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种废水处理系统，特别涉及一种处理含有金属离子的酸性废水的处理系统。

背景技术

在钢铁、化工、电子、电镀等行业，生产过程中会排出大量的含酸废水，如钢铁工业在冷轧酸洗过程中产生含有盐酸、硫酸、氢氟酸等的废水，硫酸工业产生硫酸废水，采矿工业产生硫酸废水、电镀工业产生含铬酸废水，这些废水不仅含有污染严重的酸，而且含有对环境危害严重的金属离子，如铁、铜、镍、铬、铅、铬、锌等，这些废水污染物成分复杂、污染严重，必须经处理后才能排入污水管网或水体。该类废水一般采用中和法进行处理。

如图1所示，现有技术中的含有金属离子的酸性废水的处理系统，包括一级中和反应槽1、二级中和反应槽2、沉淀池3、污泥泵4、中间污泥池5。向一级中和反应槽1中通入酸性废水，通过中和药剂添加装置6和管道14向一级中和反应槽1中的酸性废水中加入中和药剂(一般采用石灰乳，形成金属氢氧化物的沉淀)，通过中和反应槽1的搅拌装置搅拌进行中和；一级中和反应槽1出水通过管道10自流至二级中和反应槽2，通过中和药剂添加装置6、管道15和混凝剂添加装置8、管道16向二级中和反应槽2中加入中和药剂和混凝剂，通过二级中和反应槽的搅拌装置搅拌，二级中和反应槽2的出水通过管道11流至沉淀池3的中心反应桶，通过絮凝剂投加装置9向中心反应桶投加少量絮凝剂进一步进行絮凝反应，并在沉淀池3进行沉淀，沉淀池的污泥由污泥泵4通过管道12、13排至中间污泥池5，中间污泥池的污泥定期送至板框压滤机20进行压滤。

上述含有金属离子的酸性废水的处理系统，在实际运行时主要缺点表现如下：1)出水pH值波动大；2)出水金属离子浓度波动大；3)中和反应槽形成的沉析物粒径小，平均粒径1μm，含水率高不易沉淀，沉淀絮体沉降性能差，沉降速度慢；4)中和药剂、混凝剂、絮凝剂等药剂消耗量大，混凝剂投加量20-50mg/l，絮凝剂投加量5mg/l以上，且投加量不好控制；5)沉淀污泥含固率低于5％，沉淀污泥脱水性差，利用板框压滤机脱水污泥(压力1.5MPa)，含固率为25-30％，脱水后污泥体积大。

污泥回流工艺在水处理行业的应用由来已久，最具代表性的就是生化处理时常用的活性污泥法。采用活性污泥法进行生化处理时，将二次沉淀池部分污泥回流到生化曝气池，可以很好的利用污泥里面的微生物，提高曝气池内微生物的浓度，从而达到降解废水中有机物的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种含有金属离子的酸性废水的处理系统，以解决使用现在的废水处理系统处理含有金属离子的酸性废水存在的上述问题。

本实用新型通过以下技术方案解决上述技术问题。

含有金属离子的酸性废水的处理系统，包括：

一级中和反应槽；

二级中和反应槽，所述二级中和反应槽与所述一级中和反应槽之间通过第一管道连接；

沉淀池，所述沉淀池与所述二级中和反应槽之间通过第二管道连接；

污泥泵，所述污泥泵的进口与所述沉淀池之间通过第三管道连接；

中间污泥池，所述中间污泥池与所述污泥泵的出口之间通过第四管道连接；

中和药剂添加装置，所述中和药剂添加装置与所述一级中和反应槽之间通过第五管道连接，所述中和药剂添加装置与所述二级中和反应槽之间通过第六管道连接；

所述含有金属离子的酸性废水的处理系统还包括污泥回流管道；所述污泥回流管道的一头与所述污泥泵的出口连接，所述污泥回流管道的另一头与所述一级中和反应槽连接。

与现有技术相比，上述技术方案的有益效果是可以节省大量的石灰乳。回流污泥呈碱性，pH值最高达11，通过污泥回流，可以充分利用污泥中的碱性物质，从而节省大量的石灰乳。此外，上述技术方案对解决现有技术中的其他技术问题，并无特别明显的作用。

上述技术方案的处理系统，因为设置了污泥回流管道，可以使污泥回流至一级中和反应槽，但污泥的回流量不宜过大，否则不利于相关化学反应的发展。由于污泥的回流量不是太大，污泥在回流到一级中和反应槽的瞬间即被大量的来水冲散，相关作用受到一定的影响，且暴露出了污泥回流管道容易堵塞的问题。所以本实用新型进一步提出了一种含有金属离子的酸性废水的处理系统，该含有金属离子的酸性废水的处理系统还包括高密度污泥反应器及高密度污泥输送管道；所述高密度污泥反应器主要由罐体和搅拌装置组成，所述罐体上设置有污泥入口、中和药剂入口、高密度污泥出口，所述搅拌装置设置在所述罐体中；所述高密度污泥输送管道的一头与所述罐体的高密度污泥出口连接，另一头与所述一级中和反应槽连接；所述污泥回流管道的另一头与所述一级中和反应槽间接连接，所述污泥回流管道的另一头与所述罐体的污泥入口连接；所述中和药剂添加装置与所述一级中和反应槽之间通过第五管道间接连接，所述第五管道的一头连接所述中和药剂添加装置，另一头连接所述罐体的中和药剂入口。

本案发明人意外的发现，采用这种包括高密度污泥反应器的含有金属离子的酸性废水的处理系统，不但可以解决污泥被来水冲散及污泥回流管道容易堵塞的问题，还可以很好地决绝背景技术中所罗列的技术问题。具体来说，使用该包括高密度污泥反应器的系统处理含有金属离子的酸性废水，具有以下有益效果：

1、处理后的出水pH值稳定；

2、处理后的出水金属离子浓度稳定，且可低于相应pH值下的理论浓度；

3、充分发挥了金属氢氧化物共聚共沉的作用，提高出水水质；

4、中和反应槽形成的沉析物粒径大，平均粒径5μm，含水少，离子致密，易沉淀；

5、沉淀效率高，沉淀池污泥的含固率高，可由传统的1-5％提高到10-15％；

6、污泥沉淀脱水性能好，利用板框压滤机脱水污泥(压力1.5MPa)，含固率为35-50％，污泥可直接送干化场或少用脱水设备，减少脱水时间；

7、脱水污泥的体积减少40-50％，减少了污泥处置费用；

8、可以省去混凝剂的消耗，减少中和药剂与絮凝剂的消耗等；之所以可以减少中和药剂的用量，是因为回流污泥本身是碱性的；之所以能省去混凝剂和减少絮凝剂的用量，是因为中和药剂和回流污泥形成高密度污泥的过程中，发生的化学反应，使高密度污泥具有这样的性质。

本回流污泥呈碱性，pH值最高达11，通过污泥回流，可以充分利用污泥中的碱性物质，从而节省大量的石灰乳；絮凝剂投加量约3mg/l，絮凝剂投加量减少约40％。

所述含有金属离子的酸性废水的处理系统还包括曝气装置，所述曝气装置的曝气管设置在所述二级中和反应槽中。

附图说明

图1是现有技术中的含有金属离子的酸性废水的处理系统的示意图。

图2是本实用新型的含有金属离子的酸性废水的处理系统的一种实施方式的示意图。

图3是本实用新型的包括高密度污泥反应器的含有金属离子的酸性废水的处理系统的示意图。

图4是现有技术中的处理系统处理含有金属离子的酸性废水与采用图3中的含有金属离子的酸性废水的处理系统处理含有金属离子的酸性废水，处理后的出水中各种金属离子浓度关系图。

图5是现有技术中的处理系统处理含有金属离子的酸性废水，处理后的出水的pH值波动曲线

图6为采用图3中的含有金属离子的酸性废水的处理系统处理含有金属离子的酸性废水，处理后的出水的pH值波动曲线

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。

参见图2。含有金属离子的酸性废水的处理系统，主要由一级中和反应槽1、二级中和反应槽2、沉淀池3、污泥泵4、中间污泥池5、中和药剂添加装置6、曝气装置7、混凝剂添加装置8、絮凝剂添加装置9组成。

一级中和反应槽1自身带有搅拌装置。经过调节池(图中未示出)调节的含有金属离子的酸性废水通过进水管道排进一级中和反应槽1。二级中和反应槽2自身也带有搅拌装置，二级中和反应槽2与一级中和反应槽1之间通过第一管道10连接；

沉淀池3带有中心反应桶，沉淀池3的中心反应桶与二级中和反应槽2之间通过第二管道11连接；沉淀池的出水口连接出水管道，排出经过处理的废水。

污泥泵4的进口与4沉淀池3底部的污泥出口之间通过第三管道12连接；中间污泥池5与污泥泵4的出口之间通过第四管道13连接。

中和药剂添加装置6与一级中和反应槽1之间通过第五管道14连接，中和药剂添加装置6与二级中和反应槽2之间通过第六管道15连接。具体来说，第六管道15的一头连接在第五管道14上，另一头连接二级中和反应槽，如此将中和药剂添加装置6和二级中和反应槽2间接连接。

含有金属离子的酸性废水的处理系统还包括污泥回流管道16；污泥回流管道16的一头与污泥泵4的出口连接，污泥回流管道16的另一头与一级中和反应槽1连接。具体来说，污泥回流管道16的一头连接第四管道13，如此实现与污泥泵4的出口的间接连接。

含有金属离子的酸性废水的处理系统还包括曝气装置7、混凝剂添加装置8、絮凝剂添加装置9。曝气装置7的曝气管设置在二级中和反应槽2中，曝气装置7向二级中和反应槽2中通入空气对废水进行曝气。混凝剂添加装置8用于向二级中和反应槽2中添加混凝剂。絮凝剂添加装置9用于向沉淀池3的中心反应桶中添加絮凝剂。

图2所示的含有金属离子的酸性废水的处理系统工作时，含有金属离子的酸性废水先储存在调节池(图中未示出)，经过调节池水质水量调节后用泵通过进水管道送至一级中和反应槽1。通过污泥回流管道16向一级中和反应槽1内投加污泥，通过中和药剂添加装置6向一级中和反应槽1内投加Ca(OH)₂。一级中和反应槽1中发生酸碱中和、网捕、吸附等一系列的反应，一级中和反应槽1出水通过第一管道10自流至二级中和反应槽2。通过中和药剂添加装置6向二级中和反应槽2内投加Ca(OH)₂，通过混凝剂添加装置8向二级中和反应槽2中添加混凝剂，通过曝气装置7向二级中和反应槽中的含有金属离子的酸性废水加以曝气。二级中和反应槽2出水通过第二管道11自流至沉淀池3的中心反应桶，通过絮凝剂添加装置9向沉淀池3的中心反应桶中投加少量絮凝剂进一步进行絮凝反应，并在沉淀池3进行沉淀，沉淀池3出水外排或经进一步处理后回收利用。沉淀池3底部的部分污泥由污泥泵4通过污泥回流管道16回流至一级中和反应槽1，剩余污泥则由污泥泵4通过第四管道13排至中间污泥池，定期送至板框压滤机20进行压滤。

参见图3。这种含有金属离子的酸性废水的处理系统，与图2中的含有金属离子的酸性废水的处理系统的区别是增加了高密度污泥反应器19和高密度污泥输送管道21。高密度污泥反应器19主要由罐体和搅拌装置(图中未示出)组成。罐体为圆形或方形，顶部设有污泥入口及中和药剂入口，侧壁设有高密度污泥出口。在罐体中设有搅拌装置，用于将回流污泥与中和药剂混合均匀，并形成高密度污泥。高密度污泥输送管道21的一头与罐体的高密度污泥出口连接，另一头与一级中和反应槽1连接。污泥回流管道16的另一头与一级中和反应槽1间接连接，具体来说污泥回流管道16的另一头与罐体的污泥入口连接，这样就实现了污泥回流管道16的另一头与一级中和反应槽1间接连接；中和药剂添加装置6与一级中和反应槽1之间通过第五管道14间接连接，具体来说第五管道14的一头连接中和药剂添加装置6，另一头连接罐体的中和药剂入口，这样就实现了中和药剂添加装置6与一级中和反应槽1之间通过第五管道14间接连接。此外，这种含有金属离子的酸性废水的处理系统省去了混凝剂添加装置。图3与图2中相同之处，在此不再赘述。

图3所示的含有金属离子的酸性废水的处理系统工作时，含有金属离子的酸性废水先储存在调节池(图中未示出)，经过调节池水质水量调节后用泵通过进水管道送至一级中和反应槽1。高密度污泥反应器19通过高密度污泥输送管道21向一级中和反应槽1内投加高密度污泥。一级中和反应槽1中发生酸碱中和、网捕、吸附等一系列的反应，一级中和反应槽1出水通过第一管道10自流至二级中和反应槽2。通过中和药剂添加装置6向二级中和反应槽2内投加Ca(OH)₂，通过曝气装置7向二级中和反应槽中的含有金属离子的酸性废水加以曝气。二级中和反应槽2出水通过第二管道11自流至沉淀池3的中心反应桶，通过絮凝剂添加装置9向沉淀池3的中心反应桶中投加少量絮凝剂进一步进行絮凝反应，并在沉淀池3进行沉淀，沉淀池3出水外排或经进一步处理后回收利用。沉淀池3底部的部分污泥由污泥泵4通过污泥回流管道16回流至高密度污泥反应器，剩余污泥则由污泥泵4通过第四管道13排至中间污泥池，定期送至板框压滤机20进行压滤。

中和药剂投加装置6向高密度污泥反应器19内投加石灰乳等中和药剂，污泥回流管道16向高密度污泥反应器19中输入沉淀池底部的回流污泥。在高密度污泥反应器19内，回流污泥和石灰乳均匀混合，且由于石灰是一种很好的脱水剂，在高密度污泥反应器19内，石灰进一步的和回流污泥反应，挤压污泥中的水份，形成内部更密实、外部包裹石灰乳的高密度污泥载体。

二级中和反应槽内设有曝气装置，通过不断的向二级中和曝气池内鼓入空气，利用空气中的氧，将废水中二价的氢氧化亚铁充分的氧化，转化为溶解性更低的三价氢氧化铁，从而更完全的去除铁离子。

主要发生的化学反应方程式如下：

H⁺+OH^-→H₂O

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂↓

2Fe(OH)₂+O₂+H₂O→2Fe(OH)₃↓

Zn²⁺+2OH^-→Zn(OH)₂↓

Ca²⁺+2F^-→CaF₂↓

在一级中和反应槽内，高密度污泥外部包裹的石灰乳和废水中的酸进行中和，中和反应槽内pH值控制在9-11之间，大部分金属离子和石灰乳反应形成金属氢氧化物析出，并被吸附于高密度污泥载体的表面，形成致密的悬浮污泥粒子，且该粒子还进一步的吸附金属粒子，并阻止粒子与粒子结合更多的水分，通过不断的网捕、吸附、反应等过程，污泥的颗粒进一步的增加，最终形成沉降性能好、含固率高的沉淀絮体。

图4为现有技术中的处理系统处理含有金属离子的酸性废水与采用图3中的含有金属离子的酸性废水的处理系统处理含有金属离子的酸性废水后，出水中各种金属离子浓度关系图，其中1、3、5、7、9-分别为传统工艺条件下Cd、Ni、Pb、Zn、Cu浓度，2、4、6、8、9-分别为新工艺条件下Cd、Ni、Pb、Zn、Cu浓度。

图5是现有技术中的处理系统处理含有金属离子的酸性废水，处理后的出水的pH值波动曲线；图6为采用图3中的含有金属离子的酸性废水的处理系统处理含有金属离子的酸性废水，处理后的出水的pH值波动曲线。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的具体实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述具体实施方式的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims

1.含有金属离子的酸性废水的处理系统，包括：

一级中和反应槽；

其特征在于：

2.根据权利要求1所述的含有金属离子的酸性废水的处理系统，其特征在于，所述含有金属离子的酸性废水的处理系统还包括高密度污泥反应器及高密度污泥输送管道；

所述高密度污泥反应器主要由罐体和搅拌装置组成，所述罐体上设置有污泥入口、中和药剂入口、高密度污泥出口，所述搅拌装置设置在所述罐体中；

所述高密度污泥输送管道的一头与所述罐体的高密度污泥出口连接，另一头与所述一级中和反应槽连接；

所述污泥回流管道的另一头与所述一级中和反应槽间接连接，所述污泥回流管道的另一头与所述罐体的污泥入口连接；

所述中和药剂添加装置与所述一级中和反应槽之间通过第五管道间接连接，所述第五管道的一头连接所述中和药剂添加装置，另一头连接所述罐体的中和药剂入口。

3.根据权利要求1或2所述的含有金属离子的酸性废水的处理系统，其特征在于：所述含有金属离子的酸性废水的处理系统还包括曝气装置，所述曝气装置的曝气管设置在所述二级中和反应槽中。

4.根据权利要求2所述的含有金属离子的酸性废水的处理系统，其特征在于：所述高密度污泥反应器位置高于所述一级中和反应槽。