CN202671334U

CN202671334U - 一种双膜法重金属废水净化处理回用装置

Info

Publication number: CN202671334U
Application number: CN 201220369489
Authority: CN
Inventors: 雷鹏举; 刘川; 郭永忠
Original assignee: BEIJING CHENGHESHENG ENVIRONMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING CHENGHESHENG ENVIRONMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-07-27

Abstract

本实用新型公开了一种双膜法重金属废水净化处理回用装置，包括预处理系统；通过管道与预处理系统出水端连接的超滤系统，其包括超滤装置；通过管道与超滤系统出水端连接的反渗透系统；其中，所述超滤装置包括至少一个超滤膜组件，所述超滤膜组件包括密闭壳体；由安装在密闭壳体内部的密封层分隔形成的过滤室和产水室；安装在密闭壳体内部的超滤膜，其出水端与产水室连通。本实用新型的装置能够有效去除重金属废水中的各类杂质及污染物，具有高效、无相变、设备简单、节能、操作方便、无二次污染等优点，净化后的废水可达到再次使用的标准。

Description

一种双膜法重金属废水净化处理回用装置

技术领域

本实用新型涉及废水处理领域，特别涉及一种结合超滤和反渗透的双膜法重金属废水净化处理回用装置。

背景技术

随着工业的快速发展和城市化进程的加快，越来越多的工矿业废水、生活污水等未经适当处理就直接排放，从而引起水域的污染。重金属废水主要来源于矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中，根据不同的生产种类，废水中的重金属种类、含量及存在形态各异。重金属废水是污染性很强的一类废水，即使较小浓度的重金属污染也足以造成危害，废水中的重金属可以被土壤作物吸收、被水生生物体富集，最终通过饮水和食物链对人体健康造成严重危害，其毒性长期持续存在。

重金属废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态，其处理方法可分为两类：一是使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的重金属化合物或元素，以沉淀或上浮物从废水中去除，如中和沉淀法、硫化物沉淀法、气浮法、电解法等；二是将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，如反渗透法、电渗析法、蒸发法、离子交换法等。

上述方法虽各具特点，且能够在一定程度上去除重金属废水中的重金属，然而却也存在许多的缺陷与不足，如中和沉淀法沉渣量大、含水率高、易二次污染，且有些重金属废水处理后难以达到排放标准；硫化物沉淀法沉渣细小、易成胶体且具有毒性，处理过程中可能产生硫化氢造成二次污染；气浮法出水盐分含量高、浮渣有待进一步处理；电解法处理水量小，能耗高；离子交换法树脂易受污染或氧化而失效、再生频繁、操作费用高。

实用新型内容

本实用新型的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种简单、节能、操作方便、无二次污染的双膜法重金属废水净化处理回用装置，其将多介质过滤、超滤及反渗透相结合，能够有效去除重金属废水中的各类杂质及污染物，废水回收利用率高，净化出水水质好，可以达到或超越废水再生利用的水质标准。

为了达到上述目的，本实用新型一方面提供一种双膜法重金属废水净化处理回用装置，包括：

预处理系统，用于去除重金属废水中的悬浮物、胶体及部分COD；

通过管道与预处理系统出水端连接的超滤系统，其包括超滤装置，用于去除重金属废水中的胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌及大分子有机物；

通过管道与超滤系统出水端连接的反渗透系统，用于去除重金属废水中的溶解性有机物、氨氮及盐类物质；

其中，所述超滤装置包括至少一个超滤膜组件，所述超滤膜组件包括：

密闭壳体；

由安装在密闭壳体内部的密封层分隔形成的过滤室和产水室；

安装在密闭壳体内部的超滤膜，其出水端与产水室连通。

特别是，所述超滤膜为外压式中空纤维膜，其安装形式为倒置U型结构或直线型结构。

其中，所述超滤膜组件还包括：

设置在所述密闭壳体顶部的进气口；以及

安装在所述过滤室内部并且连通所述进气口的进气管，用于对超滤膜进行空气擦洗。

特别是，所述进气管的表面分布有Φ1-Φ3.5的布气孔，以利于空气与超滤膜的充分接触。

其中，所述预处理系统包括：

初级回水池；

通过管道与初级回水池连接的过滤装置，其包括至少一个多介质过滤器；

通过管道与过滤装置连接的预处理出水箱；

通过管道与初级回水池和过滤装置之间的连接管道连接的加药装置；

通过管道分别与预处理出水箱和过滤装置连接的清洗装置，用于利用预处理出水对过滤装置中的多介质过滤器进行清洗。

其中，所述超滤系统还包括：

通过管道分别与预处理出水箱和超滤装置连接的袋式过滤器；

通过管道与超滤装置连接的超滤出水箱。

特别是，所述超滤系统还包括清洗装置，其通过管道分别与超滤装置和超滤出水箱连接，用于利用超滤出水对超滤装置中的超滤膜进行清洗。

其中，所述反渗透系统包括一级第一段反渗透系统，其包括：

通过管道与超滤出水箱连接的保安过滤器；

通过管道与保安过滤器连接的反渗透装置，其包括至少一个反渗透膜组件；

通过管道与反渗透装置连接的成品水池；

通过管道与保安过滤器和反渗透装置之间的连接管道连接的加药装置。

特别是，所述反渗透系统还包括通过管道与一级第一段反渗透系统连接的一级第二段反渗透系统，其包括：

通过管道与反渗透装置连接的浓水箱，用于储存反渗透装置的浓缩水和清洗出水；

通过管道与浓水箱连接的保安过滤器；

通过管道与保安过滤器连接的反渗透装置，其包括至少一个反渗透膜组件组成；

通过管道与反渗透装置连接的成品水池；

其中，所述一级第一段反渗透系统还包括清洗装置，其通过管道分别与反渗透装置和成品水池连接，用于利用成品水池中的水对反渗透装置中的反渗透膜进行清洗；所述一级第二段反渗透系统还包括清洗装置，其通过管道分别与反渗透装置和成品水池连接，用于利用成品水池中的水对反渗透装置中的反渗透膜进行清洗。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的装置结合多介质过滤、超滤及反渗透对重金属废水进行处理，其中多介质过滤可以有效去除重金属废水中的悬浮物、胶体及部分COD，保证了双膜法工艺的进水水质，从而有利于避免超滤膜及反渗透膜的污染及通量下降，降低膜的清洗频率，减少运行费用；

2、本实用新型的装置采用改良型聚丙烯腈作为超滤膜，其优点是亲水性好，抗污能力强，坚固耐用；采用抗污染低压反渗透膜既保证了回用水的水质又降低了运行成本；

3、本实用新型装置具有高效、无相变、设备简单、节能、操作方便、回收率高回收水质好等优点，其中多介质过滤器的回收率达到97.3%，超滤装置的回收率达到92.9%，反渗透装置的脱盐率达到95%以上，整个装置的回收率达到82.5%；此外本实用新型属于物理净水装置，不会造成二次污染，净化后的废水可达到或超越冶金等工业用水的标准。

附图说明

图1为本实用新型双膜法重金属废水净化处理回用装置的结构示意图；

图2为本实用新型超滤膜组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型装置的结构、功能及优点进行详细说明。

图1为本实用新型双膜法重金属废水净化处理回用装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型的装置包括通过管道依次连接的预处理系统1，超滤系统2以及反渗透系统3。

如图1所示，预处理系统1包括通过管道依次连接的初级回水池11，过滤装置14以及预处理出水箱16。初级回水池11用于储存矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程产生的重金属废水，在初级回水池11与过滤装置14之间的连接管道上设有原水提升泵12，用于将重金属废水输送到过滤装置14以及保证水量。加药装置13通过管道与提升泵12和过滤装置14之间的连接管道连接，加药装置13中装有次氯酸钠及絮凝剂，用于对废水进行消毒净化并使废水中颗粒物、胶体等达到微絮凝的效果。本实用新型的加药装置13采用自动化加药系统，其可以根据水量的变化按比例调节加药量，从而节省了药剂费用。

所述过滤装置14包括一个或多个多介质过滤器，多个多介质过滤器之间并联设置，可以加大重金属废水的处理量，保证废水处理的连续性。所述多介质过滤器中填装有滤料，当废水经过多介质过滤器时，滤料截留废水中的悬浮颗粒及胶体物质，经过过滤装置14处理后的水通过管道进入预处理出水箱16。

如图1所示，预处理系统1还包括清洗装置15。过滤装置14运行一段时间后，需要对其进行清洗，以保证介质过滤器的过滤效率。清洗装置15可以通过管道分别与预处理出水箱16和过滤装置14连接，利用预处理出水对过滤装置14中的过滤介质进行清洗。重金属废水经预处理系统1处理后，通过管道流入超滤系统2，经预处理系统处理后的水保证了双膜法工艺的进水水质及水量，有利于避免后续处理中的超滤膜及反渗透膜的污染及通量下降，从而降低膜的清洗频率，减少运行费用。

如图1所示，超滤系统2包括通过管道依次连接的袋式过滤器22、超滤装置23以及超滤出水箱24，其中所述袋式过滤器22通过管道与预处理系统1的预处理出水箱16连接。在预处理出水箱16与袋式过滤器22的连接管道上设有超滤供水泵21，其为后续的水处理系统提供稳定的压力和水量，所述超滤供水泵可采用变频控制，在系统水量有变化时，可通过变频调节水泵的流量以满足运行能耗的最小化。袋式过滤器22用于截留预处理出水中残留的悬浮颗粒，更好地保证了超滤装置的进水水质，其体积小、操作简便灵活、节能、高效、更换滤袋十分方便，过滤基本无物料消耗。经袋式过滤器22过滤后的水通过管道进入超滤装置23。

如图1所示，超滤装置23包括一个或多个超滤膜组件，多个超滤膜组件之间并联设置，可以加大废水的处理量，保证废水处理的连续性。如图2所示，本实用新型的超滤膜组件包括管状的密闭壳体231，在壳体231内部设置密封层239，将壳体231所围成的区域分隔成过滤室232和产水室233，过滤室232用于储存待过滤处理的水、过滤后被浓缩的浓水或清洗超滤膜后的清洗出水，产水室233用于储存经过滤处理后的出水或清洗用水。在壳体231的顶部设有进水口236，其与过滤室232连通，用于将待超滤水引入过滤室232或将浓水及膜清洗水排出过滤室232；在壳体31的底部设有出水口238，其与产水室233连通，用于导出经过超滤膜组件净化处理后的出水或引入用于清洗超滤膜的用水。

在壳体231内部安装有倒置的U型结构超滤膜234，U型结构超滤膜的出水端与产水室233相连通。所述超滤膜234为外压式中空纤维膜，其材质为改良型聚丙烯腈（PAN），亲水性好，抗污能力强，坚固耐用。超滤膜的孔径范围为0.01-0.1μm，其中孔径的最大分布值为0.025μm，即孔径为0.025μm的膜孔占总膜孔数的70%。超滤膜用于去除废水中的胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌及大分子有机物。

特别是，超滤装置24运行一段时间后，超滤膜表面会积累少量污垢，为保持超滤膜组件的通量，需要对其进行清洗以去除膜表面污染物，保证膜处理的效率。因此，本实用新型的超滤膜组件还包括设置在所述外壳231顶部的进气口237以及进气管235，进气管235安装在过滤室232的内部并且与进气口237连通，用于对超滤膜234进行空气擦洗（气洗）。在进气管235的表面分布有Φ1-Φ3.5的布气孔，进行气洗时，向进气管235通气，气体通过布气孔与超滤膜充分接触，引起超滤膜丝抖动而使超滤膜丝表面的污垢松动，达到快速、节水、干净的清洗目的。

此外，如图1所示，超滤系统2还包括清洗装置25，清洗装置25可以是反洗装置，也可以是化学清洗装置，还可以同时包括反洗装置及化学清洗装置。当作为反洗装置时，清洗装置25通过管道分别与超滤出水箱24和超滤装置23连接，利用超滤出水对超滤装置中的超滤膜进行清洗（反洗）。当作为化学清洗装置时，清洗装置25通过管道直接与超滤装置23连接，并通过阀门隔断产水运行状态。化学清洗的加药种类、加药量可根据超滤膜的污染情况、污染类别来确定。本实用新型的清洗装置25优选为同时包括反洗装置及化学清洗装置，反洗装置可以利用超滤出水去除超滤膜表面的大部分污垢，化学清洗装置可以去除反洗不能去除的其它污染物，两种方式结合不仅可以减少化学药剂的用量，清洗也更加有效。

经过超滤装置23处理的水通过管道进入超滤出水箱24中储存，然后再通过管道进入反渗透系统3，而超滤装置23残留的浓水和反洗水返回到污水处理厂进行进一步处理。超滤系统处理用于去除重金属废水中的胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌及大分子有机物，从而保证了反渗透系统的进水水质及水量，降低了后续处理中反渗透膜的污染负荷，降低了反渗透膜的清洗频率，减少了运行费用。

如图1所示，反渗透系统3包括一级第一段反渗透系统31以及通过管道与一级第一段反渗透系统31连接的一级第二段反渗透系统32。其中，一级第一段反渗透系统31包括通过管道依次连接的5μm保安过滤器312，反渗透装置314以及成品水池4，5μm保安过滤器312通过管道与超滤出水箱24连接。在5μm保安过滤器312与超滤出水箱24的连接管道上设有加压泵311,用于为反渗透系统提供稳定的进水流量和压力。5μm保安过滤器312用于截留超滤出水中大于5μm的颗粒，防止其进入反渗透系统中击穿反渗透膜组件，造成漏盐。在5μm保安过滤器312和反渗透装置314的连接管道上设有高压泵313,其为反渗透装置提供足够的进水压力，以维持反渗透膜的正常运行。

如图1所示，一级第一段反渗透系统31还包括通过管道与高压泵313和反渗透装置314之间的连接管道连接的加药装置316。加药装置316中装有还原剂和/或阻垢剂，还原剂(如亚硫酸氢钠)用于还原前级处理工艺中存在的余氯，以防止氧化剂对膜的损伤，避免反渗透膜脱盐率的下降；阻垢剂用以防止反渗透膜浓水侧产生结垢而导致膜产水通量下降。

如图1所示，反渗透装置314包括一个或多个反渗透膜组件，多个反渗透膜组件之间并联设置，可以加大废水的处理量。反渗透膜组件中包括反渗透膜，本实用新型的反渗透膜优选为低压抗污染反渗透膜（Polyamide Thin-Film Composite聚酰胺薄复合膜），其用于去除重金属废水中的溶解性有机物、氨氮及盐类物质。

特别是，一级第一段反渗透系统31还包括清洗装置315。清洗装置315可以是反洗装置，也可以是化学清洗装置，还可以同时包括反洗装置及化学清洗装置。当作为反洗装置时，清洗装置315通过管道分别与成品水箱4和反渗透装置314连接，利用成品出水对反渗透装置中的反渗透膜进行清洗（反洗），反洗的目的是用成品出水置换反渗透膜中因停机滞留的浓水，防止浓水侧亚稳态的结垢物质出现结垢，以保护反渗透膜。当作为化学清洗装置时，清洗装置315通过管道直接与反渗透装置314连接，并通过阀门隔断产水运行状态。化学清洗是利用化学试剂清除反渗透膜表面的污染物，以恢复膜的原有特性。

一级第二段反渗透系统32与一级第一段反渗透系统31的结构基本相同，主要用于多回收水资源和对一级第一段产生的浓水进一步浓缩，其包括通过管道依次连接的浓水箱320，5μm保安过滤器322，反渗透装置324以及成品水池4。其中浓水箱320通过管道与反渗透装置314的浓水出水端连接，用于储存反渗透装置314的浓缩水和清洗出水。在5μm保安过滤器322与浓水箱320的连接管道上设有加压泵321,在5μm保安过滤器322和反渗透装置324的连接管道上设有高压泵323。此外，一级第二段反渗透系统32还包括通过管道与高压泵323和反渗透装置324之间的连接管道连接的加药装置326,以及通过管道与反渗透装置324连接的清洗装置325。一级第二段反渗透系统32中各部件的作用均与一级第一段反渗透系统31相同，经一级第二段反渗透系统32处理后的水进入成品水池4，通过管道输送给用户，最终的浓缩水进入二尾矿库5，实现浓缩液再利用。

利用本实用新型的装置对重金属废水进行净化处理回用，其中进水水质指标为：浊度：3NTU,总硬度（以CaCO₃计）：780mg/L，电导率：2500μs/cm，TDS：4000ppm，SiO₂：3.54mg/L，氯离子：242mg/L，COD：35mg/L，锌：2.0mg/L，镉：0.1mg/L，铅：1.0mg/L，铁：0.54mg/L，铜：0.5mg/L，处理后出水的水质指标为：浊度：0,总硬度（以CaCO₃计）≤30mg/L，电导率≤200μs/cm，TDS≤320ppm，SiO₂≤1mg/L，氯离子≤10mg/L，COD：0，锌≤0.17mg/L，镉≤0.05mg/L，铅≤0.38mg/L，铁≤0.1mg/L，铜≤0.05mg/L，装置中多介质过滤器的水回收率达到97.3%，超滤装置的水回收率达到92.9%，反渗透装置的脱盐率达到95%以上，整个装置的水回收率达到82.5%。经本装置处理后的重金属废水中的悬浮物、COD、重金属及其它离子均得到有效地去除，水的回收利用率高，处理后出水水质达到或超越了废水再生利用的标准。

Claims

1.一种双膜法重金属废水净化处理回用装置，其特征在于，包括：

预处理系统（1），用于去除重金属废水中的悬浮物、胶体及部分COD；

通过管道与预处理系统（1）出水端连接的超滤系统（2），其包括超滤装置（23），用于去除重金属废水中的胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌及大分子有机物；

通过管道与超滤系统（2）出水端连接的反渗透系统（3），用于去除重金属废水中的溶解性有机物、氨氮及盐类物质；

其中，所述超滤装置（23）包括至少一个超滤膜组件，所述超滤膜组件包括：

密闭壳体（231）；

由安装在密闭壳体（231）内部的密封层（239）分隔形成的过滤室（232）和产水室（233）；

安装在密闭壳体（231）内部的超滤膜（234），其出水端与产水室（233）连通。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超滤膜（234）为外压式中空纤维膜，其安装形式为倒置U型结构或直线型结构。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超滤膜组件还包括：

设置在所述密闭壳体（231）顶部的进气口（237）；以及

安装在所述过滤室（232）内部并且连通所述进气口（237）的进气管（235），用于对超滤膜（234）进行空气擦洗。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述进气管（235）的表面分布有Φ1-Φ3.5的布气孔，以利于空气与超滤膜的充分接触。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预处理系统（1）包括：

初级回水池（11）；

通过管道与初级回水池（11）连接的过滤装置（14），其包括至少一个多介质过滤器；

通过管道与过滤装置（14）连接的预处理出水箱（16）；

通过管道与初级回水池（11）和过滤装置（14）之间的连接管道连接的加药装置（13）；

通过管道分别与预处理出水箱（16）和过滤装置（14）连接的清洗装置（15），用于利用预处理出水对过滤装置中的多介质过滤器进行清洗。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述超滤系统（2）还包括：

通过管道分别与预处理出水箱（16）和超滤装置（23）连接的袋式过滤器（22）；

通过管道与超滤装置（23）连接的超滤出水箱（24）。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述超滤系统（2）还包括清洗装置（25），其通过管道分别与超滤装置（23）和超滤出水箱（24）连接，用于利用超滤出水对超滤装置中的超滤膜进行清洗。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反渗透系统（3）包括一级第一段反渗透系统（31），其包括：

通过管道与超滤出水箱（24）连接的保安过滤器（312）；

通过管道与保安过滤器（312）连接的反渗透装置（314），其包括至少一个反渗透膜组件；

通过管道与反渗透装置（314）连接的成品水池（4）；

通过管道与保安过滤器（312）和反渗透装置（314）之间的连接管道连接的加药装置（316）。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述反渗透系统（3）还包括通过管道与一级第一段反渗透系统（31）连接的一级第二段反渗透系统（32），其包括：通过管道与反渗透装置（314）连接的浓水箱（320），用于储存反渗透装置（314）的浓缩水和清洗出水；

通过管道与浓水箱（320）连接的保安过滤器（322）；

通过管道与保安过滤器（322）连接的反渗透装置（324），其包括至少一个反渗透膜组件组成；

通过管道与反渗透装置（324）连接的成品水池（4）；

通过管道与保安过滤器（322）和反渗透装置（324）之间的连接管道连接的加药装置（326）。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述一级第一段反渗透系统（31）还包括清洗装置（315），其通过管道分别与反渗透装置（314）和成品水池（4）连接，用于利用成品水池中的水对反渗透装置（314）中的反渗透膜进行清洗；所述一级第二段反渗透系统（32）还包括清洗装置（325），其通过管道分别与反渗透装置（324）和成品水池（4）连接，用于利用成品水池中的水对反渗透装置（324）中的反渗透膜进行清洗。