CN202430070U - 双膜法工艺处理重金属废水及回收利用设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种双膜法工艺处理重金属废水及回收利用设备，该设备包括预处理系统、超滤系统和两级反渗透系统对重金属废水进行处理，废水在设备中经过多介质过滤、超滤膜过滤和两次反渗透膜过滤，使绝大部分废水达到再次使用的标准，减少重金属外排水对河流的污染.使重金属废水的回收率大大提高，节约了自然资源和生产成本。

Description

双膜法工艺处理重金属废水及回收利用设备

技术领域

本实用新型涉及一种使用双膜法工艺对重金属冶炼所产生的废水进行处理及回收利用的设备。

背景技术

众所周知，冶炼行业在生产过程中会产生大量冶炼废水，例如：铜铅锌冶炼企业在冶炼完成后产生大量含重金属废水，目前，对这些重金属废水通常采用化学方法进行絮凝沉淀处理后将其排放，虽能达到国家原《污水综合排放标准》中的一级排放标准。但随着环保形势的变化，铅锌行业要求于2012年1月1日起执行《铅锌工业污染物排放标准》，该标准对重金属离子削减力度增加了一倍，现有化学处理工艺的排放指标已不符合新标准的要求。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种双膜法工艺处理重金属废水及回收利用设备，该设备设置中有超滤过滤膜和反渗透过滤膜，经过上述两种过滤膜的过滤，有效的将重金属废水中的大颗粒和盐类过滤出来。经过该设备处理后，重金属废水中的大部分可回收，进行再次利用。有效的减少了废水排放量，极大的提高了废水的回收率，降低生产成本和资源浪费。

为实现上述目的，本实用新型双膜法工艺处理重金属废水及回收利用设备包括：用于取出所述重金属废水中悬浮物、胶体及部分COD的预处理系统、超滤系统、反渗透系统和成品水站，所述预处理系统、超滤系统反渗透系统和成品水站依次串联设置；所述超滤系统包括用于过滤所述废水中胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物的超滤膜组，所述超滤膜组为外压式膜组；所述反渗透系统中包括用于去除所述重金属废水中的溶解性有机物、氨氮和盐类物质的反渗透膜组。

进一步，所述预处理系统包括初级回水池、用于向初级回水池中投放次氯酸钠和絮凝剂预处理加药装置和包括大于等于两种过滤介质的多介质过滤器，所述初级回水池与所述多介质过滤器串联连接，所述预处理加药装置通过管道与初级回水池连接。

进一步，所述超滤膜组中的超滤膜为聚丙烯腈的改性PAN膜。

进一步，所述超滤系统还包括设置在所述超滤膜组上游的超滤进水泵和袋式过滤器；和用于对超滤膜组进行清洗的超滤反洗装置和清洗装置；所述超滤系统出水一部分作为反洗水对超滤系统进行清洁，另一部分出水进入到所述反渗透系统中进一步处理。

进一步，所述反渗透膜组为低压抗污染反渗透膜组。

进一步，所述反渗透膜组为Polyamide Thin-Film Composite聚酰胺薄复合膜组。

进一步，所述反渗透系统包括并联设置的两套一级反渗透系统和与两套一级反渗透系统串联的一套二级反渗透系统，所述一级反渗透系统和二级反渗透系统中均包括所述反渗透过滤膜。

进一步，所述一级反渗透系统和二级反渗透系统中，除所述反渗透膜组外，还包括依次串联的反渗透进水泵、5μm保安过滤器和反渗透高压泵；所述与反渗透进水泵、5μm保安过滤器和反渗透高压泵所述反渗透膜组串联连接，并设置在其上游。

进一步，所述反渗透系统还包括用于清洁所述反渗透膜组的反渗透清洗装置。

本实用新型通过使用双膜法工艺的设备对重金属冶炼废水进行处理和回收利用，带来了如下优点：

采用“多介质过滤”预处理工艺，有效保证后续的双膜法工艺进水水质及水量；。

采用材质为聚丙烯腈的改性PAN膜作为超滤膜，高效去除水中的悬浮物、胶体、溶解性有机物、细菌即病毒等物质，采用成熟可靠的超滤膜作为反渗透膜的预处理，为后续反渗透膜提供稳定可靠的进水水质；

采用材质为聚丙烯腈的改性PAN膜，延缓反渗透膜污染趋势，降低反渗透膜清洗频率；

采用在超滤处理后增加两道反渗透系统进行两次反渗透处理，能有效去除进水中有机物、氨氮、硬度和盐类，使绝大部分废水得到回收，并最终提供优质回用水水质；

采用抗污染低压反渗透膜，保证回用水水质，降低运行成本；

多介质回收率97.3%；超滤回收率：92.9%；整个设备回收率82.5%。

附图说明

图1为本实用新型重金属冶炼废水处理及回收利用设备结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型中重金属废水处理及回收利用设备主要包括依次串联设置的预处理系统1、超滤系统2、反渗透系统3和成品水池4。

如图1所示，预处理系统1包括：预处理站和多介质过滤系统；其中预处理站包括初级回水池11、预处理加药装置12和提升泵13；多介质过滤系统包括若干多介质过滤器14和若干多介质过滤器反洗装置15。预处理加药装置12通过管道与初级回水池11连通，初级回水池11的出口端通过管道与多介质过滤器14连通，并在该管道上设置有提升泵13，用于为初级回水池11的出水加压。预处理加药装置12主要用于向初级回水池11中加入次氯酸钠和絮凝剂，对初级回水池11中重金属废水中的重金属进行沉淀。经过加药后的重金属废水，在初级回水池11中进一步沉淀后，经提升泵加压，输入到多介质过滤系统中。若干多介质过滤器14并联设置，可同时使用也可分别使用。多介质过滤器14使用无烟煤、石英砂双层滤料对上游原水（由初级回水池11中的出水）进行过滤，去除废水中的悬浮物、胶体及部分COD，另外多介质过滤器14中也可以根据废水的性质设置多层滤料。为了对多介质过滤器14进行定期清洗，还为若干多介质过滤装置配备有多介质过滤器反洗装置，多介质过滤器反洗装置15包括若干反洗泵，其中至少一个反洗泵为备用反洗泵。反洗泵交替使用可为多介质过滤器14提供水洗、气洗和气水联合反洗。

若干多介质过滤器14上游均通过管道与初级回水池11相连，下游均通过管道与超滤系统2相连。经过多介质过滤器14过滤后的出水，一部分输入到后续的超滤系统中进行超滤处理，另一部分作为多介质过滤反洗水使用，两者之间的比例根据多介质过滤器的水回收率确定，或根据反洗装置所需反洗水量确定。

另外，如需要，多介质过滤系统还在若干并联设置的多介质过滤器14的上游设置原水水箱，用于调节各多介质过滤装置14的进水量。预处理系统1中各设备内部(包括需衬胶的内部部件)均采用有相应的耐腐蚀和耐磨的能力的衬胶进行防腐。衬胶层应完整无针孔，能接受15000伏电火花试验而不被击穿，衬胶层为两层衬里：内层3mm，外层2mm，交叉衬贴；并应延伸至外部法兰结合面。所用的胶板应采用半硬质胶，不得采用再生胶，衬胶设备应采用整体蒸汽硫化。

采用多介质过滤器作为预处理，可以有效降低后续超滤膜的污染负荷，从而降低超滤膜的化学清洗频率，减少运行费用。

如图1所示，超滤系统2作为反渗透系统的预处理系统，作用是去除上游原水中的悬浮物、胶体、细菌及病毒等物质，为后续反渗透系统的长期、稳定运行提供全面的保证。主要包括以管网依次串联连接的超滤进水泵21、袋式过滤器22和超滤膜组23。另外还包括用于对超滤膜组进行清洗的超滤反洗装置和清洗装置。为保证废水处理的连续性，提高生产效率超滤系统中至少包括并联设置的两组超滤膜组23，超滤膜组23中的超滤膜由于使用在废水处理系统中，所以对超滤膜的性能选择重点为其抗污染性，而考量其抗污染性的重要指标是清洗的可恢复性，清洗彻底。因此，本实用新型中采用的是外压式膜，优选的采用亲水性和柔韧性好的双重优势且价格优势明显材质为聚丙烯腈的改性PAN膜，例如：PAN外压式中空纤维膜。当然也可采用其他可恢复性较强的超滤膜。

超滤反洗装置24和清洗装置25：在过滤过程中随着固体物质的积累，流体阻力会增加，可以通过产水反向冲洗来克服这种现象。为了提高反冲洗效率，在反冲洗同时辅以空气擦洗。反冲洗按照周期方式进行，反冲洗周期根据总流量或停机时间预先设定。整套系统设计要保证在任何时间最多只有1套超滤系统在进行反冲洗。

超滤反洗系统24包括若干超滤反洗泵，超滤反洗泵的数量可根据超滤膜组的数量等其他相关参数设定，但需保证至少有一台为备用泵。为保持超滤膜组件的通量，采用定时反冲洗去除超滤膜表面的污染物。反冲洗水使用超滤滤出液。一般情况下超滤反洗周期暂定为30分钟一次。

清洗装置25：清洗装置通过管路与超滤膜组23连接，通过阀门隔断，用于清洗超滤膜通过反冲洗不能去除的污染物。并根据超滤膜组23的污染情况决定是否清洗，清洗的加药种类、加药量均需根据污染情况、污染类别来确定。通常清洗方式为化学强化反冲洗/在线原位清洗（EBF/CIP）化学清洗装置进行，清洗装置25主要包括依次串联设置的1套清洗水罐、1台CIP循环水泵以及柠檬酸加药系统。清洗装置25通过管道与超滤膜组连通, 化学强化反冲洗EBF周期和每次所用时间要依据试验数据来确认。柠檬酸加药系统包括浓酸罐、加药箱及配套的管道、阀门及计量泵。药品配制是根据药品加药箱发出的低液位报警信号，由运行人员进行操作。柠檬酸加药系统自身具有现场人工手动设定流量的功能。

超滤进水泵21为超滤系统提供稳定的压力或水量。通常每套超滤系统中包括2台以上并联设置的超滤供水泵，其中备用供水泵至少为1台，可根据预处理系统的出水量和超滤系统的进水量选择供水泵的具体参数和数量。超滤供水泵21优选的采用变频控制，在系统水量有变化时，可以通过变频调节水泵的流量以满足运行能耗的最小化。

另外，超滤系统还包括超滤原水箱20，该水箱设置在多介质过滤系统和超滤系统之间，可并联或串联在两者之间的管路上，设置该水箱的目的是贮存多介质过滤器的出水，作为超滤供水的调节水池使用，其有效容积可根据多介质过滤系统的出水量和超滤系统的进水量设定。箱内壁做环氧树脂玻璃钢防腐处理。

预处理系统的出水进入到超滤原水箱20中，然后再通过超滤进水泵21进入到袋式过滤器22中，在分别进入到并联设置的若干超滤膜组中过滤掉胶体、细菌及病毒等。超滤系统的出水一部分作为超滤膜组反洗水用于超滤膜组的清洁，另一部分进入到后续的反渗透系统中，进行进一步处理。两者的比例根据超滤系统的回收率确定；另外，超滤反洗水也可根据反洗水强度、反洗周期、每次反洗时间计算的平均值确定；

如图1所示，本实用新型中包括两级反渗透系统，分别是一级反渗透系统5和二级反渗透系统6，可在反渗透系统中设置两套并联的一级反渗透系统5和一套二级反渗透系统6，反渗透系统可同时运行，也可单独运行。两套一级反渗透系统5均通过超滤产水箱30与超滤系统2连接，每套反渗透系统结构基本相同，均包括通过管网依次串联连接在一起的反渗透进水泵31、5μm保安过滤器32、反渗透加压泵33、反渗透膜组34。还包括用于清理反渗透膜组34的反渗透清洗装置35。

反渗透加压泵33：作用是为反渗透系统3提供稳定的进水流量和压力。通常设置2台加压泵，每台加压水泵正常出力和扬程等参数许根据反渗透系统的工作能力具体确定。

5μm保安过滤器32：作用是截留上游原水所带来的大于5μm的颗粒，以防止其进入反渗透膜组中。因为这种大于5μm的颗粒经高压泵加速后可能击穿反渗透膜组件，造成大量漏盐的情况，同时划伤高压泵的叶轮。过滤器中的滤芯为可更换卡式滤棒，当过滤器进出口压差大于设定的值：通常为0.05MPa时，应当更换。

反渗透膜组34：是反渗透系统的执行机构。它主要负责脱除水中的可溶性盐份、胶体、有机物及微生物，使出水达到用户要求。反渗透膜应根据水质、同时考虑到设备的节能、运行压力、膜的透过率、膜的脱盐率、出水的含盐量等因素进行选择，优选的为低压抗污染反渗透膜（Polyamide Thin-Film Composite聚酰胺薄复合膜）。为减少废水排放量，提高系统回收率，一级反渗透浓水进入二级反渗透装置。当系统设计温度为25℃时，一级反渗透系统设计回收率65%；二级反渗透系统设计回收率50%。

另外，在一级反渗透系统5与超滤系统2之间还设置有超滤产水箱30：设置该水箱同时作为超滤系统2的出水蓄水箱和反渗透系统3的供水箱使用，其作用主要为贮存超滤系统2中的出水，作为超滤系统2运行及超滤冲洗时的调节水池，其有效容积可根据超滤系统2和反渗透系统3的生产能力具体确定，池内壁做环氧树脂玻璃钢防腐处理。

两套一级反渗透系统均通过超滤产水箱与超滤系统2连接，而用于超滤步骤的两套超滤装置也并联设置，并在上游与超滤产水箱相连。在实际使用中，可根据超滤步骤超滤装置的使用情况设定反渗透步骤中反渗透系统的使用数量，反之亦然。例如，当其中超滤/一级反渗透系统的一套装置停运，则反渗透/超滤系统的一套装置可以相应停下来，水量容易匹配，方便控制操作。

在反渗透系统停运时，应使用反渗透系统产水自动冲洗使停运的反渗透膜组34，并将反渗透系统中的各个管道完全浸泡在淡水中，可以防止反渗透膜组的自然渗透造成的膜损伤，并同时去污除垢，使反渗透系统和反渗透膜得到有效保养。

在正常运行一定时间后，反渗透膜组23会受到进水中胶体或极少量溶解物的污染。需要使用清洗装置对反渗透膜进行化学清洗，以恢复膜的性能。化学清洗药剂类型取决于污染物的特性。通常低pH清洗溶液用于去除类似于矿物质结垢污染物，而高pH清洗溶液用于去除类似于油类、生物类和有机类污染物质。反渗透清洗为手动清洗方式。化学清洗频率取决于进水中的污染条件。清洗装置包括化学清洗水箱、化学清洗泵和5μm保安过滤器。预期的清洗频率为60～90天1次。

超滤系统出水进入到超滤产水箱30中，并通过反渗透进水泵31加压后进入到5μm保安过滤器32中过滤掉上游原水中大于5μm的颗粒；再经过反渗透高压泵33加压进入到反渗透膜组34中将水中可溶性盐份、胶体、有机物及微生物过滤除去，通过一级反渗透系统5的出水一部分作为反洗水用于一级反渗透系统6的反洗清洗，另一部分作为成品水进入到成品水站，然后通过管道输给用户。剩下的浓水则进入到二级反渗透系统6中作进一步处理。

一级反渗透浓水进入到二级反渗透系统6中，经过二级反渗透系统6处理后，进一步去除其中的溶解性有机物、氨氮和盐类等物质，达到使用标准的出水也进入到成品水站4，余下浓水则进入的二尾矿库7。

Claims (9)

1.一种双膜法工艺处理重金属废水及回收利用设备,其特征在于，所述设备包括：用于取出所述重金属废水中悬浮物、胶体及部分COD的预处理系统、超滤系统、反渗透系统和成品水站，所述预处理系统、超滤系统反渗透系统和成品水站依次串联设置；所述超滤系统包括用于过滤所述废水中胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物的超滤膜组，所述超滤膜组为外压式膜组；所述反渗透系统中包括用于去除所述重金属废水中的溶解性有机物、氨氮和盐类物质的反渗透膜组。

2.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述预处理系统包括初级回水池、用于向初级回水池中投放次氯酸钠和絮凝剂预处理加药装置和包括大于等于两种过滤介质的多介质过滤器，所述初级回水池与所述多介质过滤器串联连接，所述预处理加药装置通过管道与初级回水池连接。

3.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述超滤膜组中的超滤膜为聚丙烯腈的改性PAN膜。

4.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述超滤系统还包括设置在所述超滤膜组上游的超滤进水泵和袋式过滤器；和用于对超滤膜组进行清洗的超滤反洗装置和清洗装置；所述超滤系统出水一部分作为反洗水对超滤系统进行清洁，另一部分出水进入到所述反渗透系统中进一步处理。

5.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述反渗透膜组为低压抗污染反渗透膜组。

6.根据权利要求5所述设备，其特征在于，所述反渗透膜组为Polyamide Thin-Film Composite聚酰胺薄复合膜组。

7.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述反渗透系统包括并联设置的两套一级反渗透系统和与两套一级反渗透系统串联的一套二级反渗透系统，所述一级反渗透系统和二级反渗透系统中均包括所述反渗透过滤膜。

8.根据权利要求7所述设备，其特征在于，所述一级反渗透系统和二级反渗透系统中，除所述反渗透膜组外，还包括依次串联的反渗透进水泵、5μm保安过滤器和反渗透高压泵；所述与反渗透进水泵、5μm保安过滤器和反渗透高压泵所述反渗透膜组串联连接，并设置在其上游。

9.根据权利要求1所述设备，其特征在于，所述反渗透系统还包括用于清洁所述反渗透膜组的反渗透清洗装置。