具体实施方式
以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限制本实用新型。
参见图1~2,本实用新型提供的从稀土废水中回收硫酸铵和稀土废水的处理系统包括过滤装置、纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置和膜透析液催化电解脱氨氮装置。
所述过滤装置包括硫酸铵稀土废水调节池110、提升泵120、过滤器130、滤液储存池140、滤渣收集池150、反洗水箱160、反洗水泵和反洗水沉淀池,所述过滤装置用于过滤除去稀土废水的固体颗粒性杂质,防止后续堵膜;所述提升泵120的进水口与硫酸铵稀土废水调节池110的出水口连通,所述提升泵120的出水口与过滤器130的进水口连通,所述过滤器130的出水口与滤液储存池140的进水口连通,所述过滤器130的出渣口与滤渣收集池150的进口连通,所述滤液储存池140的出水口连接纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置的进水口,所述反洗水箱160与反洗水泵的进水口连接,所述反洗水泵的出水口与过滤器130的底部连通,所述过滤器130的反洗液出口与反洗水沉淀池的进水口连通,所述反洗水沉淀池顶部的清水出口与硫酸铵废水调节池110的进水口连通。
所述过滤装置选自砂滤、活性砂滤、多介质过滤、V型滤池、精滤和纤维滤芯过滤、微滤膜或超滤膜中的至少一种。
所述纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置用于过滤分离浓缩稀土废水中的硫酸铵,将含硫酸铵的稀土废水分离浓缩成具有利用价值的硫酸铵溶液。参见图1,在一种具体实施方式中,所述纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置包括高压泵210、膜组件220(即纳滤或反渗透膜组件220)、浓缩液储罐230和透析液储罐260。所述高压泵210用于将稀土废水输送到纳滤或反渗透膜组件220中,所述纳滤或反渗透膜组件220用于将稀土废水通过过滤分离成含硫酸铵浓度更高的浓缩液和含少量硫酸铵的透析液,所述浓缩液储罐230用于储存纳滤或反渗透膜组件220过滤分离出的高浓度硫酸铵浓缩液,所述透析液储罐260用于储存纳滤或反渗透膜组件220过滤分离出的含少量硫酸铵透析液。所述膜组件220为纳滤膜组件或反渗透膜组件;所述纳滤膜膜组件为截留硫酸镁大于或等于98%的纳滤膜组件,膜材料为有机膜和复合膜,工作压力为:进口25~55bar,出口23~53bar,进口与出口的压力差为1.5~2.0bar;所述反渗透膜膜组件为截留氯化钠大于或等于98%的反渗透滤膜组件,膜材料为有机膜或复合膜,工作压力为:进口30~75bar,出口28.5~73bar,进口与出口的压力差为1.5~2.0bar;纳滤膜组件或反渗透膜组件选自管式膜组件、卷式膜组件、中空纤维膜组件、平板膜组件和碟管式膜组件中的一种。所述高压泵210的进水口与滤液储存池140的出水口连接,所述高压泵210的出水口与纳滤或反渗透膜组件220的进水口连接,所述纳滤或反渗透膜组件220的透析液出水口与透析液储罐260的进水口连接,所述纳滤或反渗透膜组件220的浓缩液出水口与浓缩液储罐230连接,所述透析液储罐260的出水口与膜透析液催化电解脱氨氮装置中电解机310的进水口经提升泵261连接。
所述膜透析液催化电解脱氨氮装置用于去除稀土废水的纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置透析液中的氨氮(铵离子)。参见图2,在一种具体实施方式中,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置包括电解机310、直流电源320、脱气塔330、电极清洗装置340和催化剂投加装置350,所述直流电源320用于向电解机310提供工作电源,所述电解机310的进水管上沿着水流方向依次安装有碱液投加装置354和管道混合器353,所述催化剂投加装置350的出口与管道混合器353的进口连接,所述电解机310的出水口与脱气塔330的进水口连接。所述电解机310的出水经过脱气塔330的进水口之后进入脱气塔330底部的布水器332。所述脱气塔330的内顶部还设置有刮渣器和气泡浮渣收集槽,所述刮渣器用于将脱气塔中液体表面的气泡刮入气泡收集槽中。所述膜透析液催化电解脱氨氮装置中脱气塔330内五分之四高度位置处还设置有污水循环口,所述污水循环口经由循环泵335与碱液投加装置354一同与电解机310的进水管连接。所述催化剂投加装置350用于投加氯离子催化剂(次氯酸钠或氯化钠),补充作为催化剂之用的氯离子。所述催化剂投加装置350包括催化剂溶液贮罐351和催化剂溶液输送泵352,所述催化剂溶液贮罐351的出口经由催化剂溶液输送泵352与电解机310的进水管连接,安装在电解机310进水管上的管道混合器353之前。所述电解机310的工作电压可以为5~100V,电流密度可以为10~150mA/cm2。更具体地,所述催化剂投加装置350用于向电解机310投加6%~12%的次氯酸钠溶液或2%~20%的氯化钠溶液。如图2所示,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置优选还包括电极清洗装置340,所述电极清洗装置340包括酸洗溶液贮罐341和酸洗溶液输送泵342,所述酸洗溶液贮罐341的出口与电解机310的出水口连接且酸洗溶液输送泵342设置在两者的连接管路上,所述酸洗溶液贮罐341的进口与电解机310的进水口连接。当电解机310中的电极被污染结垢,电解效率降低时,停止电解机310工作,启动酸洗溶液输送泵342以将酸洗溶液贮罐341中的酸洗溶液引入电解机310中去除沉积于电极表面的结垢。其中,所述酸洗溶液可以采用2%~3%盐酸溶液或者4%~5%的柠檬酸溶液。
在一种具体实施方式中,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置中脱气塔330的出水口连接还原池410,所述脱气塔330的循环水出口与电解机310的进水口连接,此时,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置中电解机310的进水管连接透析液储罐260的出水口,废水先经过纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置过滤分离硫酸铵后的透析液再经电解脱氨氮后排放,特别合适对硫酸铵含量为300mg/L以上的稀土废水进行硫酸铵回收利用和废水处理。此外,优选地,所述电解机310的出水经过脱气塔330的进水口331之后先进入脱气塔330底部的布水器332,再经过安装于脱气塔330上部的进水口进入还原池410中部的布水器,所述脱气塔330底部还设有排渣口334。
在一种具体实施方式中,采用药剂罐240和清水罐250在停机时对所述膜组件220中的污垢进行去除,以确保膜组件220能持续长久地使用。此时,先将药剂罐240中的药剂引入膜组件220中使得药剂与污垢进行反应,待反应完成后,再将清水罐250中的清水引入膜组件220中对以其进行清洗。
参见图1~2,在一种具体实施方式中,本实用新型提供的从稀土废水中回收硫酸铵和稀土废水的处理系统包括:微滤或超滤膜过滤装置、纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置、膜透析液催化电解脱氨氮装置、膜过滤浓缩液净化提纯装置和污水脱水装置。
所述微滤或超滤膜过滤装置包括硫酸铵稀土废水调节池110、提升泵120、过滤器130、滤液储存池140、滤渣收集池150、反洗水箱160、反洗水泵和反洗水沉淀池,所述过滤装置用于过滤除去稀土废水的固体颗粒性杂质,防止后续堵膜;所述提升泵120的进水口与硫酸铵稀土废水调节池110的出水口连通,所述提升泵120的出水口与过滤器130的进水口连通,所述过滤器130的出水口与滤液储存池140的进水口连通,所述过滤器130的出渣口与滤渣收集池150的进口连通,所述滤液储存池140的出水口连接纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置的进水口,所述滤渣收集池150与污泥脱水装置连接,所述反洗水箱160与反洗水泵的进水口连接,所述反洗水泵的出水口与过滤器130的底部连通,所述过滤器130的反洗液出口与反洗水沉淀池的进水口连通,所述反洗水沉淀池顶部的清水出口与硫酸铵废水调节池110的进水口连通,所述反洗水沉淀池底部的污泥出口与污泥脱水装置连接。
所述微滤膜组件或超滤膜组件可以选自管式膜组件、卷式膜组件、中空纤维膜组件和平板膜组件中的至少一种。其中,所述管式膜组件可以为有机管式膜组件或陶瓷膜组件。
所述纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置用于过滤分离浓缩稀土废水中的硫酸铵,将含硫酸铵的稀土废水分离浓缩成具有利用价值的硫酸铵溶液。参见图1,在一种具体实施方式中,所述纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置包括高压泵210、膜组件220(即纳滤或反渗透膜组件220)、浓缩液储罐230'以及透析液储罐260。所述高压泵210用于将稀土废水输送到纳滤或反渗透膜组件220中,所述纳滤或反渗透膜组件220用于将稀土废水通过过滤分离成含硫酸铵浓度更高的浓缩液和含少量硫酸铵的透析液,所述浓缩液储罐230'用于储存纳滤或反渗透膜组件220过滤分离出的高浓度硫酸铵浓缩液,所述透析液储罐260用于储存纳滤或反渗透膜组件220过滤分离出的含少量硫酸铵透析液。所述膜组件220为纳滤膜组件或反渗透膜组件;所述纳滤膜膜组件为截留硫酸镁大于或等于98%的纳滤膜组件,膜材料为有机膜和复合膜,工作压力为:进口25~55bar,出口23~53bar,进口与出口的压力差为1.5~2.0bar;所述反渗透膜膜组件为截留氯化钠大于或等于98%的反渗透滤膜组件,膜材料为有机膜或复合膜,工作压力为:进口30~75bar,出口28.5~73bar,进口与出口的压力差为1.5~2.0bar;纳滤膜组件或反渗透膜组件选自管式膜组件、卷式膜组件、中空纤维膜组件、平板膜组件和碟管式膜组件中的一种。所述高压泵210的进水口与滤液储存池140的出水口连接,所述高压泵210的出水口与纳滤或反渗透膜组件220的进水口连接,所述纳滤或反渗透膜组件220的透析液出水口与透析液储罐260的进水口连接,所述纳滤或反渗透膜组件220的浓缩液出水口与浓缩液储罐230'连接,所述透析液储罐260的出水口与膜透析液催化电解脱氨氮装置中电解机310的进水口经提升泵261连接。
所述膜透析液催化电解脱氨氮装置用于去除稀土废水的纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置透析液中的氨氮(铵离子)。参见图2,在一种具体实施方式中,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置包括电解机310、直流电源320、脱气塔330、电极清洗装置340和催化剂投加装置350,所述直流电源320用于向电解机310提供工作电源,所述电解机310的进水管上沿着水流方向依次安装有碱液投加装置354和管道混合器353,所述催化剂投加装置350的出口与管道混合器353的进口连接,所述电解机310的出水口与脱气塔330的进水口连接。所述电解机310的出水经过脱气塔330的进水口之后进入脱气塔330底部的布水器332。所述脱气塔330的内顶部还设置有刮渣器和气泡浮渣收集槽,所述刮渣器用于将脱气塔中液体表面的气泡刮入气泡收集槽中。所述膜透析液催化电解脱氨氮装置中脱气塔330内五分之四高度位置处还设置有污水循环口,所述污水循环口经由循环泵335与碱液投加装置354一同与电解机310的进水管连接。所述催化剂投加装置350用于投加氯离子催化剂(次氯酸钠或氯化钠),补充作为催化剂之用的氯离子。所述催化剂投加装置350包括催化剂溶液贮罐351和催化剂溶液输送泵352,所述催化剂溶液贮罐351的出口经由催化剂溶液输送泵352与电解机310的进水管连接,安装在电解机310进水管上的管道混合器353之前。所述电解机310的工作电压可以为5~100V,电流密度可以为10~150mA/cm2。更具体地,所述催化剂投加装置350用于向电解机310投加6%~12%的次氯酸钠溶液或2%~20%的氯化钠溶液。如图2所示,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置优选还包括电极清洗装置340,所述电极清洗装置340包括酸洗溶液贮罐341和酸洗溶液输送泵342,所述酸洗溶液贮罐341的出口与电解机310的出水口连接且酸洗溶液输送泵342设置在两者的连接管路上,所述酸洗溶液贮罐341的进口与电解机310的进水口连接。当电解机310中的电极被污染结垢,电解效率降低时,停止电解机310工作,启动酸洗溶液输送泵342以将酸洗溶液贮罐341中的酸洗溶液引入电解机310中去除沉积于电极表面的结垢。其中,所述酸洗溶液可以采用2%~3%盐酸溶液或者4%~5%的柠檬酸溶液。
所述膜过滤浓缩液净化提纯装置设置在纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置的浓缩液储罐230或230'之后,所述膜过滤浓缩液净化提纯装置包括pH调节池、沉淀反应罐、沉淀池和清水池。所述pH调节池的进水口与浓缩液储罐230或230'的出水口连通,所述pH调节池还与氢氧化钠溶液储罐通过加药泵连通,pH调节池还安装有搅拌装置,所述pH调节池的出水口与沉淀反应罐的进水口连通,所述沉淀反应罐还分别与沉淀剂储罐(PAC溶液储罐和PAM溶液储罐)连通,所述沉淀反应罐还安装有搅拌装置,所述沉淀反应罐的出水口与沉淀池的进口连通,所述沉淀池的顶部设有上清液出水口,底部设有污泥出口,所述沉淀池的上清液出水口与清水池的进水口连通,所述沉淀池底部的污泥出口与污泥脱水装置的进水口连通。
所述污泥脱水装置包括污泥泵、污泥浓缩池、理化调节池、脱水机和污泥池;所述污泥泵的进口与脱气塔底部的排渣口、反洗水沉淀池底部的污泥出口和沉淀池底部的泥渣出口中的至少一者连接;所述污泥泵的出口与污泥浓缩池的进口连接,所述污泥浓缩池的上部设有废水出口,所述污泥浓缩池的底部设有浓缩污泥出口;所述废水出口与微滤/纳滤膜过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接,所述浓缩污泥出口与理化调节池的进口连接,所述理化调节池的出口与脱水机的进口连接,所述脱水机的出水口与微滤/纳滤膜过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接,所述脱水机的出泥口与污泥池连接。
在一种优选实施方式中,所述污泥浓缩池为重力浓缩池。
本实用新型提供的从稀土废水中回收硫酸铵和稀土废水处理系统对应的从稀土废水中回收硫酸铵和稀土废水的处理方法具体包括:稀土废水过滤、纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液和膜透析液催化电解脱氨氮三个步骤:
(1)稀土废水过滤:将需要处理的稀土废水收集到硫酸铵稀土废水调节池中,用提升泵泵入过滤器中过滤,得滤液和滤渣,所述滤液储存于滤液储存池140中,所述滤渣收集于滤渣收集池中。
(2)纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩回收硫酸铵溶液:将步骤(1)过滤所得储存于滤液储存池中的滤液用高压泵送入纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置中进行膜过滤分离浓缩;当使用纳滤膜时,其工作压力为:进口25~55bar,出口23~53bar;当使用反渗透膜时,其工作压力为:进口30~75bar,出口28.5~73bar;通过纳滤或反渗透将稀土废水分离成含硫酸铵2~6%浓缩液(回收循环利用)和硫酸铵浓度为400mg/L以下的透析液并分别储存于浓缩液储罐(回收的硫酸铵溶液储罐)和透析液储罐中,含硫酸铵2~6%的浓缩液利率为10~20%,硫酸铵浓度400mg/L以下的透析液利率为80~90%;含硫酸铵2~6%的浓缩液即为回收的硫酸铵溶液继续用作稀土采矿的浸矿液。
(3)膜透析液催化电解脱氨氮:采用碱液投加装置往步骤(2)所得储存于透析液储罐中的透析液中投加碱液以将透析液的pH值调节至9~9.5,再与源自催化剂投加装置的氯离子催化剂在管道混合器中混合均匀之后泵入电解机中进行催化电解脱氨氮,所述催化电解脱氨氮后所得废水引入脱气塔中进行气液分离得到脱氨氮合格的出水。
所述催化电解脱氨氮过程中,所述氯离子催化剂可以为次氯酸钠和/或氯化钠。所述氯离子催化剂的用量以将引入电解机中废水的氯离子浓度控制在100~300mg/L为准。所述催化电解脱氨氮的条件通常包括工作电压可以为5~100V,优选为10~100V,电流密度可以为10~20000mA/cm2,优选为10~150mA/cm2。所述催化电解脱氨氮完毕后所得废水引入脱气塔中气液分离的时间优选为10~150min,更优选为10~60min。
所述电解机310工作时产生的次氯酸与稀土废水膜透析液中的铵离子反应转化成氮气。所述电解机310产生的次氯酸钠与废水中铵离子反应,生成的大量氮气在脱气塔330释放,产生大量气泡;经催化电解脱氨氮后的出水经加入还原剂还原消除次氯酸钠后排放或再利用。也即,所述从稀土废水中回收硫酸铵和稀土废水的处理系统中还优选包括还原池410,以将催化电解脱氨氮后的出水中的次氯酸钠消除后排放或再利用。
所述催化电解脱氨氮装置用于去除稀土废水纳滤或反渗透膜透析液中残余的铵离子,出水的主要指标为:pH为8~9、色度≤2、NH3-N(氨氮)≤1.0mg/L、总氮≤1.5mg/L。
所述电解机310中电解的时间优选为30~210s。电解时通过催化剂投加装置投加10%~12%的次氯酸钠溶液或2%~6%的氯化钠溶液。
所述催化电解脱氨氮过程中,电解产生的次氯酸钠与氨氮反应,生成氮气和氯化钠,氯化钠被电解又生成次氯酸钠,循环往复,反复使用,次氯酸钠所起作用即为催化剂。
NaOCl+H2O→HOCl+NaOH
NH3+HOCl→NH2Cl+H2O(一氯胺)
NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O(二氯胺)
2NHCl2+NaOCl→N2↑+3NaCl+H2O(脱氮主反应一)
主反应式:
2NH3+3NaOCl→N2↑+3NaCl+3H2O
所述待处理稀土废水经过过滤、纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩后得含硫酸铵2~6%浓缩液和硫酸铵浓度低于400mg/L的透析液,浓缩液的得率为10~20%(相对于稀土废水),透析液占稀土废水的80~90%。稀土废水经过过滤、纳滤或反渗透膜过滤分离浓缩和催化电解脱氮三个步骤处理后的出水指标为:氨氮≤1.0mg/L,总氮≤1.5mg/L,总磷≤0.1mg/L,其他指标符合《稀土工业污染物排放标准》(GB26451-2011)表2的排放标准。
本实用新型提供的从稀土废水中回收硫酸铵和稀土废水处理系统对应的从稀土废水中回收硫酸铵和稀土废水的的处理方法还包括如下步骤处理:
硫酸铵浓缩液提纯:将所述硫酸铵浓缩液从浓缩液储罐中泵入膜过滤浓缩液净化提纯装置的pH调节池中,并在不断搅拌条件下加入10~25%的氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液至pH上升至9~9.5,形成硅酸盐和三氧化二铝沉淀,然后进入沉淀池中沉淀分离得提纯的硫酸铵上清液和底部污泥;和/或,
污水脱水:将脱气塔底部、反洗水沉淀池底部和沉淀池底部中至少一者产生的污泥泵入污泥脱水装置的污泥浓缩池中进行重力浓缩得到上层的澄清液和下层的浓缩污泥;所述浓缩污泥输入至理化调节池中并加入理化调理剂进行理化调节,经理化调节后的污泥再输送至脱水机内进行脱水处理,所述理化调理剂选自石灰、三氯化铁和聚合氯化铝中的至少一种。
以下将结合实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例1
参见图1~2,本实施例提供的从稀土废水中回收硫酸和稀土废水的处理系统包括过滤装置、碟管式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置、膜透析液催化电解脱氨氮装置和污泥脱水装置。
所述过滤装置包括硫酸铵稀土废水调节池110、提升泵120、过滤器130、滤液储存池140、滤渣收集池150、反洗水箱160、反洗水泵和反洗水沉淀池,所述过滤装置用于过滤除去稀土废水的固体颗粒性杂质,防止后续堵膜;所述提升泵120的进水口与硫酸铵稀土废水调节池110连通,所述提升泵120的出水口与过滤器130的进水口连通,所述过滤器130的出水口与滤液储存池140的进水口连通,所述过滤器130的出渣口与滤渣收集池150的进口连通,所述滤液储存池140的出水口连接碟管式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置的进水口,所述滤渣收集池150与污泥脱水装置连接,所述反洗水箱160与反洗水泵的进水口连接,所述反洗水泵的出水口与过滤器130的底部连通,所述过滤器130的反洗液出口与反洗水沉淀池的进水口连通,所述反洗水沉淀池顶部的清水出口与硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连通,所述反洗水沉淀池底部的污泥出口与污泥脱水装置连接;所述过滤装置是V型滤池。
所述碟管式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置包括高压泵210、碟管式纳滤膜组件220、浓缩液储罐230和透析液储罐260。所述高压泵210用于将稀土废水过滤所得滤液输送到纳滤膜组件220中,所述纳滤膜组件220用于将稀土废水过滤分离成含硫酸铵浓度更高的浓缩液和含少量硫酸铵的透析液,所述浓缩液储罐230用于储存纳滤膜组件220过滤分离出的高浓度硫酸铵浓缩液,所述透析液储罐260用于储存纳滤膜组件220过滤分离出的含少量硫酸铵透析液。所述高压泵210的进水口与滤液储存池140的出水口连接,所述高压泵210的出水口与纳滤膜组件220的进水口连接,所述纳滤膜组件220的透析液出水口与透析液储罐260的进水口连接,所述纳滤膜组件220的浓缩液出水口与浓缩液储罐230连接,所述透析液储罐260的出水口与催化电解脱氨氮装置的电解机310进水口经提升泵261连接。
所述膜透析液催化电解脱氨氮装置包括电解机310、直流电源320、脱气塔330、电极清洗装置340和催化剂投加装置350;所述电解机310的几何尺寸为315×2500(mm)的圆管,管内安装有四级串联的电极组;所述电解机310的进水口与透析液储罐260的出水口连接,所述电解机310的出水口与脱气塔330的进水口331连接;所述电解机310的进水管上沿着水流方向依次安装有碱液投加装置354和管道混合器353;所述脱气塔330的几何尺寸为
h4500(mm)的圆桶,在距圆桶顶部400(mm)为出水口,经
管道与还原池410连接,离脱气塔330的出水口下部500(mm)设有污水循环口,即为在脱气塔内五分之四高度处设置污水循环口,由循环泵335与碱液投加装置354一同与电解机310的进水口连接,所述脱气塔330底部的排泥口中与污泥脱水装置中污泥浓缩池的进水口连接;所述电极清洗装置340包括酸洗溶液贮罐341和酸洗溶液输送泵342,所述酸洗溶液贮罐341的出口与电解机310的出水口连接且酸洗溶液输送泵342设置在两者的连接管路上,所述酸洗溶液贮罐341的进口与电解机310的进水口连接。其中,所述酸洗溶液采用2%~3%的盐酸溶液或者4%~5%的柠檬酸溶液。所述催化剂投加装置350包括氯离子催化剂溶液贮罐351和输送泵352,所述氯离子催化剂溶液贮罐351的出口在输送泵352的作用下与管道混合器353的进口连接。
所述污泥脱水装置包括污泥泵、污泥浓缩池、理化调节池、脱水机和污泥池;所述污泥泵的进口分别与过滤装置中沉淀池的泥渣出口、膜透析液催化电解脱氨氮装置中脱气塔330的排渣口以及过滤装置中反洗水沉淀池底部的污泥出口连接;所述污泥泵的出口与污泥浓缩池的进口连接,所述污泥浓缩池的上部设有废水出口,所述污泥浓缩池的底部设有浓缩污泥出口;所述废水出口与过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接,所述浓缩污泥出口与理化调节池的进口连接,所述理化调节池的出口与脱水机连接,所述脱水机的出水口与过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接。
本实施例中,待处理稀土废水的进水指标以及出水达标指标见表1。
表1
序号 |
项目 |
进水指标(mg/L) |
出水达标指标(mg/L) |
去除率(%) |
1 |
COD |
20 |
20 |
- |
2 |
BOD |
10 |
6 |
40.00 |
3 |
SS |
200 |
5 |
97.50 |
4 |
总氮(以N计) |
1500 |
1.5 |
99.90 |
5 |
氨氮(以N计) |
1495 |
1.0 |
99.93 |
6 |
总磷(以P计) |
0.5 |
0.1 |
80.00 |
7 |
色度(稀释倍数) |
10 |
2 |
80.00 |
8 |
pH |
6.5 |
6~9 |
- |
本实施例采用以上从稀土废水中回收硫酸铵和稀土废水的处理系统对稀土废水进行处理的方法依次包括V型滤池过滤、碟管式纳滤膜过滤分离浓缩、催化电解脱氨氮和污泥脱水四个步骤,具体地:
将待处理稀土废水收集于硫酸铵稀土废水调节池110中,用提升泵120将稀土废水泵入过滤器130中过滤得滤液并储存于滤液储存池140,除去固体颗粒并将固体物收集于滤渣收集池150中。
将过滤所得储存于滤液储存池140中滤液经高压泵210泵入碟管式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置中的对硫酸镁截留率为98%的纳滤膜组件220,调节纳滤膜组件的进水压力为进口25bar,出口23.5bar,经纳滤膜组件220过滤分离得纳滤浓缩液和纳滤透析液,纳滤浓缩液出水储存于浓缩液储罐230中,纳滤透析液出水储存于透析液储罐260中,测得纳滤浓缩液的产水率为13%,硫酸铵的氨氮浓度从1495mg/L上升到10500mg/L,换算成硫酸铵的浓度为4.038%,纳滤透析液的产水率为87%,测得其硫酸铵浓度为155mg/L。
往待处理的稀土废水纳滤透析液中投加浓度为10%的氢氧化钠溶液将其pH值调节至9.2,再泵入膜透析液催化电解脱氨氮装置中进行催化电解脱氨氮处理,同时启动催化剂投加装置350中的输送泵352加入浓度为12%的次氯酸钠溶液以将废水中氯离子浓度提高至120mg/L,经管道混合器353中将稀土废水纳滤透析液与氯离子催化剂在管道混合器353中混合均匀之后泵入电解机310中进行催化电解脱氮,所述电解机310的工作电压为36.5V且电流密度为11mA/cm2,电解后的清水进入脱气塔330中进行气液分离,下部清液经pH值调节至9.2后再次泵入电解机310进一步电解净化至氨氮和总氮合格(氨氮≤1.0mg/L,总氮≤1.5mg/L),膜透析液催化电解脱氨氮的出水指标见表2。
表2
从表2可知,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置对氨氮(铵离子)和总氮有很好的去除效果,将该稀土废水经过本实施例的处理系统和处理方法回收硫酸铵浓缩液后,可以回收13%的含硫酸铵4.038%的浓缩液,回收硫酸铵后的透析液经过催化电解脱氮处理后的出水指标氨氮小于1.0mg/L,总氮小于1.5mg/L,其他主要污染物指标也完全满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2011)中表1的Ⅳ类水质标准。
实施例2
参见图1~2,本实施例提供的从稀土废水中回收硫酸和稀土废水的处理系统包括过滤装置、碟管式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置、膜透析液催化电解脱氨氮装置和污泥脱水装置。
所述过滤装置包括硫酸铵稀土废水调节池110、提升泵120、过滤器130、滤液储存池140、滤渣收集池150、反洗水箱160、反洗水泵和反洗水沉淀池,所述过滤装置用于过滤除去稀土废水的固体颗粒性杂质,防止后续堵膜;所述提升泵120的进水口与硫酸铵稀土废水调节池110连通,所述提升泵120的出水口与过滤器130的进水口连通,所述过滤器130的出水口与滤液储存池140的进水口连通,所述过滤器130的出渣口与滤渣收集池150的进口连通,所述滤液储存池140的出水口连接碟管式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置的进水口,所述滤渣收集池150与污泥脱水装置连接,所述反洗水箱160与反洗水泵的进水口连接,所述反洗水泵的出水口与过滤器130的底部连通,所述过滤器130的反洗液出口与反洗水沉淀池的进水口连通,所述反洗水沉淀池顶部的清水出口与硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连通,所述反洗水沉淀池底部的污泥出口与污泥脱水装置连接;所述过滤装置是多介质滤池。
所述碟管式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置包括高压泵210、对氯化钠截留率大于98%的碟管式反渗透过滤膜组件220、浓缩液储罐230和透析液储罐260。所述高压泵210用于将稀土废水的过滤所得滤液输送到碟管式反渗透过滤膜组件220中,所述碟管式反渗透过滤膜组件220用于将稀土废水过滤分离成含硫酸铵浓度更高的浓缩液和含少量硫酸铵的透析液,所述浓缩液储罐230用于储存碟管式反渗透膜组件220过滤分离出的高浓度硫酸铵浓缩液,所述透析液储罐260用于储存碟管式反渗透膜组件220过滤分离出的含少量硫酸铵透析液。所述高压泵210的进水口与滤液储存池140的出水口连接,所述高压泵210的出水口与碟管式反渗透膜组件220的进水口连接,所述碟管式反渗透膜组件220的透析液出水口与透析液储罐240的进水口连接,所述碟管式反渗透反渗透膜组件220的浓缩液出水口与浓缩液储罐230连接,所述透析液储罐240的出水口与膜透析液催化电解脱氨氮装置的电解机310进水口经提升泵261连接。
所述膜透析液催化电解脱氨氮装置包括电解机310、直流电源320、脱气塔330、电极清洗装置340和催化剂投加装置350;所述电解机310的几何尺寸为3150×3400(mm)的圆管,管内安装有六级串联的电极组;所述电解机310的进水口与透析液储罐260的出水口连接,所述电解机310的出水口与脱气塔330的进水口331连接;所述电解机310的进水管上沿着水流方向依次安装有碱液投加装置354和管道混合器353;所述脱气塔330的几何尺寸为
h4500(mm)的圆桶,在距圆桶顶部400(mm)为出水口,经
管道与还原池410连接,离脱气塔330的出水口下部500(mm)设有污水循环口,即为在脱气塔内五分之四高度处设置污水循环口,由循环泵335与碱液投加装置354一同与电解机310的进水口连接,所述脱气塔330底部的排泥口中与污泥脱水装置中污泥浓缩池的进水口连接;所述电极清洗装置340包括酸洗溶液贮罐341和酸洗溶液输送泵342,所述酸洗溶液贮罐341的出口与电解机310的出水口连接且酸洗溶液输送泵342设置在两者的连接管路上,所述酸洗溶液贮罐341的进口与电解机310的进水口连接。其中,所述酸洗溶液采用2%~3%的盐酸溶液或者4%~5%的柠檬酸溶液。所述催化剂投加装置350包括氯离子催化剂溶液贮罐351和输送泵352,所述氯离子催化剂溶液贮罐351的出口在输送泵352的作用下与管道混合器353的进口连接。
所述污泥脱水装置包括污泥泵、污泥浓缩池、理化调节池、脱水机和污泥池;所述污泥泵的进口分别与过滤装置中沉淀池的泥渣出口、膜透析液催化电解脱氨氮装置中脱气塔330的排渣口以及过滤装置中反洗水沉淀池底部的污泥出口连接;所述污泥泵的出口与污泥浓缩池的进口连接,所述污泥浓缩池的上部设有废水出口,所述污泥浓缩池的底部设有浓缩污泥出口;所述废水出口与过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接,所述浓缩污泥出口与理化调节池的进口连接,所述理化调节池的出口与脱水机连接,所述脱水机的出水口出水与过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接。
本实施例中,待处理稀土高氨废水的进水指标以及出水达标指标见表3。
表3
本实施例采用以上从稀土废水中回收硫酸氨和稀土废水的处理系统对稀土废水进行处理的方法依次包括多介质滤池过滤、碟管式反渗透过滤分离浓缩、催化电解脱氨氮和污泥脱水四个步骤,具体地:
将待处理稀土废水收集于稀土废水调节池110中,用提升泵120将稀土废水泵入过滤器130中过滤得滤液并储存于滤液储存池140,除去固体颗粒并将固体物收集于滤渣收集池150中。
将过滤所得储存于滤液储存池140中滤液经高压泵210泵入碟管式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置中的碟管式反渗透膜组件220,调节反渗透膜组件的进水压力为进口65bar,出口63.5bar,经反渗透膜组件220过滤分离得反渗透浓缩液和反渗透透析液,反渗透浓缩液出水储存于浓缩液储罐230中,反渗透透析液出水储存于透析液储罐260中,测得反渗透浓缩液的产水率为10%,硫酸铵的氨氮浓度从1200mg/L上升到7850mg/L,换算成硫酸铵的浓度为3.019%,反渗透透析液的产水率为90%,测得其硫酸铵浓度为200mg/L。
往待处理的稀土废水反渗透透析液中投加浓度为10%的氢氧化钠溶液将其pH值调节至9.5,再泵入膜透析液催化电解脱氨氮装置中进行催化电解脱氨氮处理,同时启动催化剂投加装置350中的输送泵352,往管道混合器353中加入20%的氯化钠溶液以将废水中的氯离子浓度提高至150mg/L,废水与氯离子催化剂在管道混合器353中混合均匀之后泵入电解机310中离子催化电解脱氮,其中,所述电解机310的工作电压为100V,电流密度为150mA/cm2,电解后的清水进入脱气塔330中进行气液分离,脱气塔出水口氨氮≤0.95mg/L,总氮≤1.5mg/L),膜透析液催化电解脱氨氮的出水指标见表4。表4中的去除率以原水(即稀土废水进水)为基准计算得到。
表4
从表4可知,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置对氨氮(铵离子)和总氮有很好的去除效果,将该稀土废水经过本实施例的处理系统和处理方法回收硫酸铵浓缩液后,可以回收10%的含硫酸铵3.019%的浓缩液,回收硫酸铵后的废水经过催化电解脱氮处理后,出水氨氮小于1.0mg/L,总氮小于1.5mg/L,其他主要污染物指标也完全满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2011)中表1的Ⅳ类水质标准。
实施例3
参见图1~2,本实施例提供的从稀土废水中回收硫酸和稀土废水的处理系统包括过滤装置、卷式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置、膜透析液催化电解脱氨氮装置和污泥脱水装置。
所述过滤装置包括硫酸铵稀土废水调节池110、提升泵120、过滤器130、滤液储存池140、滤渣收集池150、反洗水箱、反洗水泵和反洗水沉淀池,所述过滤装置用于过滤除去稀土废水的固体颗粒性杂质,防止后续堵膜;所述提升泵120的进水口与硫酸铵稀土废水调节池110连通,所述提升泵120的出水口与过滤器130的进水口连通,所述过滤器130的出水口与滤液储存池140的进水口连通,所述过滤器130的出渣口与滤渣收集池150的进口连通,所述滤液储存池140的出水口连接卷式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置的进水口,所述滤渣收集池150与污泥脱水装置连接,所述反洗水箱160与反洗水泵的进水口连接,所述反洗水泵的出水口与过滤器130的底部连通,所述过滤器130的反洗液出口与反洗水沉淀池的进水口连通,所述反洗水沉淀池顶部的清水出口与硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连通,所述反洗水沉淀池底部的污泥出口与污泥脱水装置连接;所述过滤装置是纤维滤芯过滤装置。
所述卷式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置包括高压泵210、卷式纳滤膜组件220、浓缩液储罐230和透析液储罐260。所述高压泵210用于将稀土废水的过滤所得滤液输送到纳滤膜组件220中,所述纳滤膜组件220用于将稀土废水过滤分离成含硫酸铵浓度更高的浓缩液和含少量硫酸铵的透析液,所述浓缩液储罐230用于储存纳滤膜组件220过滤分离出的高浓度硫酸铵浓缩液,所述透析液储罐260用于储存纳滤膜组件220过滤分离出的含少量硫酸铵透析液。所述高压泵210的进水口与过滤所得滤液储存池140连接,所述高压泵210的出水口与纳滤膜组件220的进水口连接,所述纳滤膜组件220的透析液出水口与透析液储罐260的进水口连接,所述纳滤膜组件220的浓缩液出水口与浓缩液储罐230连接,所述透析液储罐260的出水口与膜透析液催化电解脱氨氮装置的电解机310进水口经提升泵261连接。
所述膜透析液催化电解脱氨氮装置包括电解机310、直流电源320、脱气塔330、电极清洗装置340和催化剂投加装置350;所述电解机310的几何尺寸为450×3400(mm)的圆管,管内安装有六级串联的电极组;所述电解机310的进水口与透析液储罐260的出水口连接,所述电解机310的出水口与脱气塔330的进水口331连接;所述电解机310的进水管上沿着水流方向依次安装有碱液投加装置354和管道混合器353;所述脱气塔330的几何尺寸为
h5000(mm)的圆桶,在距圆桶顶部500(mm)为出水口,经
管道与还原池410连接,离脱气塔330的出水口下部500(mm)设有污水循环口,即为在脱气塔内五分之四高度处设置污水循环口,由循环泵335与碱液投加装置354一同与电解机310的进水口连接,所述脱气塔330底部的排泥口中与污泥脱水装置中污泥浓缩池的进水口连接;所述电极清洗装置340包括酸洗溶液贮罐341和酸洗溶液输送泵342,所述酸洗溶液贮罐341的出口与电解机310的出水口连接且酸洗溶液输送泵342设置在两者的连接管路上,所述酸洗溶液贮罐341的进口与电解机310的进水口连接。其中,所述酸洗溶液采用2%~3%的盐酸溶液或者4%~5%的柠檬酸溶液。所述催化剂投加装置350包括氯离子催化剂溶液贮罐351和输送泵352,所述氯离子催化剂溶液贮罐351的出口在输送泵352的作用下与管道混合器353的进口连接。
所述污泥脱水装置包括污泥泵、污泥浓缩池、理化调节池、脱水机和污泥池;所述污泥泵的进口分别与过滤装置中沉淀池的泥渣、膜透析液催化电解脱氨氮装置中脱气塔330的排渣口以及过滤装置中反洗水沉淀池底部的污泥出口连接;所述污泥泵的出口与污泥浓缩池的进口连接,所述污泥浓缩池的上部设有废水出口,所述污泥浓缩池的底部设有浓缩污泥出口;所述废水出口与过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接,所述浓缩污泥出口与理化调节池的进口连接,所述理化调节池的出口与脱水机连接,所述脱水机的出水口出水与过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接。
本实施例中,待处理稀土废水的进水指标以及出水达标指标见表5。
表5
序号 |
项目 |
进水指标(mg/L) |
出水达标指标(mg/L) |
去除率(%) |
1 |
COD |
30 |
20 |
33.33 |
2 |
BOD |
10 |
6 |
40.00 |
3 |
SS |
200 |
5 |
97.50 |
4 |
总氮(以N计) |
2300 |
1.5 |
99.93 |
5 |
氨氮(以N计) |
2285 |
1.0 |
99.96 |
6 |
总磷(以P计) |
1.5 |
0.1 |
93.33 |
7 |
色度(稀释倍数) |
10 |
2 |
80.00 |
8 |
pH |
6.5 |
6~9 |
- |
本实施例采用以上从稀土废水中回收硫酸铵和稀土废水的处理系统对稀土废水进行处理的方法依次包括纤维滤芯过滤、卷式纳滤膜过滤分离浓缩、催化电解脱氨氮和污泥脱水四个步骤,具体地:
将待处理稀土废水收集于硫酸铵稀土废水调节池110中,用提升泵120将稀土废水泵入过滤器130中过滤得滤液并储存于滤液储存池140,除去固体颗粒并将固体物收集于滤渣收集池150中。
将过滤所得储存于滤液储存池140中滤液经高压泵210泵入卷式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置中的卷式纳滤膜组件220,调节卷式纳滤膜组件的进水压力为进口35bar,出口33.5bar,经纳滤膜组件220过滤分离得纳滤浓缩液和纳滤透析液,纳滤浓缩液出水储存于浓缩液储罐230中,纳滤透析液出水储存于透析液储罐260中,测得纳滤浓缩液的产水率为19%,硫酸铵的氨氮浓度从2285mg/L上升到10640mg/L,换算成硫酸铵的浓度为4.093%,纳滤透析液的产水率为81%,测得其硫酸铵浓度为325mg/L。
往待处理的稀土废水纳滤透析液中投加浓度为10%的氢氧化钠溶液将其pH值调节至9.2,再泵入膜透析液催化电解脱氨氮装置中进行催化电解脱氨氮处理,同时启动催化剂投加装置350中的输送泵352加入浓度为12%的次氯酸钠溶液以将废水中氯离子浓度提高至350mg/L,经管道混合器353中将稀土废水纳滤透析液与氯离子催化剂在管道混合器353中混合均匀之后泵入电解机310中进行催化电解脱氮,所述电解机310的工作电压为36.5V且电流密度为20mA/cm2,电解后的清水进入脱气塔330中进行气液分离,下部清液经pH值调节至9.5后再次泵入电解机310进一步电解净化至氨氮和总氮合格(氨氮≤1.0mg/L,总氮≤1.5mg/L),膜透析液催化电解脱氨氮的出水指标见表6。
表6
从表6可知,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置对氨氮(铵离子)和总氮有很好的去除效果,将该稀土废水经过本实施例的处理系统和处理方法回收硫酸铵浓缩液后,可以回收19%的含硫酸铵4.093%的浓缩液,回收硫酸铵后的透析液经过催化电解脱氮处理后的出水指标氨氮小于1.0mg/L,总氮小于1.5mg/L,其他主要污染物指标也完全满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2011)中表1的Ⅳ类水质标准。
实施例4
参见图1~2,本实施例提供的从稀土废水中回收硫酸和稀土废水的处理系统包括过滤装置、碟管式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置、膜透析液催化电解脱氨氮装置和污泥脱水装置。
所述过滤装置包括硫酸铵稀土废水调节池110、提升泵120、过滤器130、滤液储存池140、滤渣收集池150、反洗水箱160、反洗水泵和反洗水沉淀池,所述过滤装置用于过滤除去稀土废水的固体颗粒性杂质,防止后续堵膜,所述提升泵120的进水口与硫酸铵稀土废水调节池110连通,提升泵120的出水口与过滤器130的进水口连通,所述过滤器130的出水口与滤液储存池140的进水口连通,过滤器130的出渣口与滤渣收集池150的进口连通,所述滤液储存池140的出水口连接碟管式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置的进水口,所述滤渣收集池150与污泥脱水装置连接,所述反洗水箱160与反洗水泵的进水口连接,反洗水泵的出水口与过滤器130的底部连通,所述过滤器130的反洗液出口与反洗水沉淀池的进水口连通,所述反洗水沉淀池顶部的清水出口与硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连通,所述反洗水沉淀池底部的污泥出口与污泥脱水装置连接;所述过滤装置是精密过滤器。
所述碟管式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置包括高压泵210、对氯化钠截留率大于98%的碟管式反渗透过滤膜组件220、浓缩液储罐230和透析液储罐260。所述高压泵210用于将稀土废水的过滤所得滤液输送到碟管式反渗透过滤膜组件220中,所述碟管式反渗透过滤膜组件220用于将稀土废水过滤分离成含硫酸铵浓度更高的浓缩液和含少量硫酸铵的透析液,所述浓缩液储罐230用于储存碟管式反渗透膜组件220过滤分离出的高浓度硫酸铵浓缩液,所述透析液储罐260用于储存碟管式反渗透膜组件220过滤分离出的含少量硫酸铵透析液。所述高压泵210的进水口与过滤所得滤液储存池140的出水口连接,所述高压泵210的出水口与碟管式反渗透膜组件220的进水口连接,所述碟管式反渗透膜组件220的透析液出水口与透析液储罐260的进水口连接,所述碟管式反渗透膜组件220的浓缩液出水口与浓缩液储罐230连接,所述透析液储罐260的出水口与膜透析液催化电解脱氨氮装置的电解机310进水口经提升泵261连接;
所述膜透析液催化电解脱氨氮装置包括电解机310、直流电源320、脱气塔330、电极清洗装置340和催化剂投加装置350;所述电解机310的几何尺寸为3150×3400(mm)的圆管,管内安装有六级串联的电极组;所述电解机310的进水口与透析液储罐260的出水口连接,所述电解机310的出水口与脱气塔330的进水口331连接;所述电解机310的进水管上沿着水流方向依次安装有碱液投加装置354和管道混合器353;所述脱气塔330的几何尺寸为
h4500(mm)的圆桶,在距圆桶顶部400(mm)为出水口,经
管道与还原池410连接,离脱气塔330的出水口下部500(mm)设有污水循环口,即为在脱气塔内五分之四高度处设置污水循环口,由循环泵335与碱液投加装置354一同与电解机310的进水口连接,所述脱气塔330底部的排泥口中与污泥脱水装置中污泥浓缩池的进水口连接;所述电极清洗装置340包括酸洗溶液贮罐341和酸洗溶液输送泵342,所述酸洗溶液贮罐341的出口与电解机310的出水口连接且酸洗溶液输送泵342设置在两者的连接管路上,所述酸洗溶液贮罐341的进口与电解机310的进水口连接。其中,所述酸洗溶液采用2%~3%的盐酸溶液或者4%~5%的柠檬酸溶液。所述催化剂投加装置350包括氯离子催化剂溶液贮罐351和输送泵352,所述氯离子催化剂溶液贮罐351的出口在输送泵352的作用下与管道混合器353的进口连接。
所述污泥脱水装置包括污泥泵、污泥浓缩池、理化调节池、脱水机和污泥池;所述污泥泵的进口分别与过滤装置中沉淀池的泥渣出口、膜透析液催化电解脱氨氮装置中脱气塔330的排渣口以及过滤装置中反洗水沉淀池底部的污泥出口连接;所述污泥泵的出口与污泥浓缩池的进口连接,所述污泥浓缩池的上部设有废水出口,所述污泥浓缩池的底部设有浓缩污泥出口;所述废水出口与过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接,所述浓缩污泥出口与理化调节池的进口连接,所述理化调节池的出口与脱水机连接,所述脱水机的出水口与过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接。
本实施例中,待处理稀土高氨废水的进水指标以及出水达标指标见表7。
表7
序号 |
项目 |
进水指标(mg/L) |
出水达标指标(mg/L) |
去除率(%) |
1 |
COD |
45 |
20 |
55.56 |
2 |
BOD |
15 |
6 |
60.00 |
3 |
SS |
180 |
5 |
97.22 |
4 |
总氮(以N计) |
3045 |
1.5 |
99.95 |
5 |
氨氮(以N计) |
3000 |
1.0 |
99.97 |
6 |
总磷(以P计) |
1.5 |
0.1 |
93.33 |
7 |
色度(稀释倍数) |
10 |
2 |
80.00 |
8 |
pH |
6.5 |
6~9 |
- |
本实施例采用以上从稀土废水中回收硫酸氨和废水的处理系统对稀土废水进行处理的方法依次包括精密过滤、碟管式反渗透膜过滤分离浓缩、催化电解脱氨氮和污泥脱水四个步骤,具体地:
将待处理稀土废水收集于硫酸铵稀土废水调节池110中,用提升泵120将稀土废水泵入过滤器130中过滤得滤液并储存于滤液储存池140,除去固体颗粒并将固体物收集于滤渣收集池150中。
将过滤所得储存于滤液储存池140中滤液经高压泵210泵入碟管式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置中的碟管式反渗透膜组件220,调节反渗透膜组件的进水压力为进口65bar,出口63.5bar,经反渗透膜组件220过滤分离得反渗透浓缩液和反渗透透析液,反渗透浓缩液出水储存于浓缩液储罐230中,反渗透透析液出水储存于透析液储罐260中,测得反渗透浓缩液的产水率为20%,硫酸铵的氨氮浓度从3000mg/L上升到12250mg/L,换算成硫酸铵的浓度为4.712%,反渗透透析液的产水率为80%,测得其硫酸铵浓度为687.5mg/L。
往待处理的稀土废水反渗透透析液中投加浓度为10%的氢氧化钠溶液将其pH值调节至9.5,再泵入膜透析液催化电解脱氨氮装置中进行催化电解脱氨氮处理,同时启动催化剂投加装置350中的输送泵352,往管道混合器353中加入20%的氯化钠溶液以将废水中的氯离子浓度提高至450mg/L,废水与氯离子催化剂在管道混合器353中混合均匀之后泵入电解机310中离子催化电解脱氮,其中,所述电解机310的工作电压为100V,电流密度为50mA/cm2,电解后的清水进入脱气塔330中进行气液分离,脱气塔出水口氨氮≤0.95mg/L,总氮≤1.5mg/L),膜透析液催化电解脱氨氮的出水指标见表8。表8中的去除率以原水(即稀土废水进水)为基准计算得到。
表8
从表8可知,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置对氨氮(铵离子)和总氮有很好的去除效果,将该稀土废水经过本实施例的处理系统和处理方法回收硫酸铵浓缩液后,可以回收20%的含硫酸铵4.712%的浓缩液,回收硫酸铵后的废水经过催化电解脱氮处理后,出水氨氮小于1.0mg/L,总氮小于1.5mg/L,其他主要污染物指标也完全满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2011)中表1的Ⅳ类水质标准。
实施例5
参见1~2,本实施例提供的从稀土废水中回收硫酸和稀土废水的处理系统包括微滤膜过滤装置、卷式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置、膜透析液催化电解脱氨氮装置和污泥脱水装置。
所述微滤膜过滤装置包括硫酸铵稀土废水调节池110、提升泵120、过滤器130、滤液储存池140、滤渣收集池150、反洗水箱、反洗水泵和反洗水沉淀池,所述微滤膜过滤装置用于过滤除去稀土废水的固体颗粒性杂质,防止后续堵膜;所述提升泵120的进水口与硫酸铵稀土废水调节池110连通,所述提升泵120的出水口与过滤器130的进水口连通,所述过滤器130的出水口与滤液储存池140的进水口连通,所述过滤器130的出渣口与滤渣收集池150的进口连通,所述滤液储存池140的出水口连接卷式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置的进水口,所述滤渣收集池150与污泥脱水装置连接,所述反洗水箱160与反洗水泵的进水口连接,所述反洗水泵的出水口与过滤器130的底部连通,所述过滤器130的反洗液出口与反洗水沉淀池的进水口连通,所述反洗水沉淀池顶部的清水出口与硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连通,所述反洗水沉淀池底部的污泥出口与污泥脱水装置连接。
所述卷式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置包括高压泵210、对氯化钠截留率大于98%的卷式反渗透过滤膜组件220、浓缩液储罐230和透析液储罐260。所述高压泵210用于将稀土废水的过滤所得滤液输送到卷式反渗透过滤膜组件220中,所述卷式反渗透过滤膜组件220用于将稀土废水过滤分离成含硫酸铵浓度更高的浓缩液和含少量硫酸铵的透析液,所述浓缩液储罐230用于储存卷式反渗透膜组件220过滤分离出的高浓度硫酸铵浓缩液,所述透析液储罐260用于储存卷式反渗透膜组件220过滤分离出的含少量硫酸铵透析液。所述高压泵210的进水口与过滤所得滤液储存池140的出水口连接,所述高压泵210的出水口与卷式反渗透膜组件220的进水口连接,所述卷式反渗透膜组件220的透析液出水口与透析液储罐260的进水口连接,所述卷式反渗透膜组件220的浓缩液出水口与浓缩液储罐230连接,所述透析液储罐260的出水口与膜透析液催化电解脱氨氮装置的电解机310进水口经提升泵261连接;
所述膜透析液催化电解脱氨氮装置包括电解机310、直流电源320、脱气塔330、电极清洗装置340和催化剂投加装置350;所述电解机310的几何尺寸为3150×3400(mm)的圆管,管内安装有六级串联的电极组;所述电解机310的进水口与透析液储罐260的出水口连接,所述电解机310的出水口与脱气塔330的进水口331连接;所述电解机310的进水管上沿着水流方向依次安装有碱液投加装置354和管道混合器353;所述脱气塔330的几何尺寸为
h5000(mm)的圆桶,在距圆桶顶部400(mm)为出水口,经
管道与还原池410连接,离脱气塔330的出水口下部500(mm)设有污水循环口,由循环泵335与碱液投加装置354一同与电解机310的进水口连接,所述脱气塔330底部的排泥口中与污泥脱水装置中污泥浓缩池的进水口连接;所述电极清洗装置340包括酸洗溶液贮罐341和酸洗溶液输送泵342,所述酸洗溶液贮罐341的出口与电解机310的出水口连接且酸洗溶液输送泵342设置在两者的连接管路上,所述酸洗溶液贮罐341的进口与电解机310的进水口连接。其中,所述酸洗溶液采用2%~3%的盐酸溶液或者4%~5%的柠檬酸溶液。所述催化剂投加装置350包括氯离子催化剂溶液贮罐351和输送泵352,所述氯离子催化剂溶液贮罐351的出口在输送泵352的作用下与管道混合器353的进口连接。
所述污泥脱水装置包括污泥泵、污泥浓缩池、理化调节池、脱水机和污泥池;所述污泥泵的进口分别与微滤膜过滤装置中的沉淀池的泥渣出口、膜透析液催化电解脱氨氮装置中脱气塔330的排渣口以及过滤装置中反洗水沉淀池底部的污泥出口连接;所述污泥泵的出口与污泥浓缩池的进口连接,所述污泥浓缩池的上部设有废水出口,所述污泥浓缩池的底部设有浓缩污泥出口;所述废水出口与微滤膜过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接,所述浓缩污泥出口与理化调节池的进口连接,所述理化调节池的出口与脱水机连接,所述脱水机的出水口与微滤膜过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接。
本实施例中,待处理稀土高氨废水的进水指标以及出水达标指标见表9。
表9
序号 |
项目 |
进水指标(mg/L) |
出水达标指标(mg/L) |
去除率(%) |
1 |
COD |
40 |
20 |
50.00 |
2 |
BOD |
15 |
6 |
60.00 |
3 |
SS |
150 |
5 |
96.67 |
4 |
总氮(以N计) |
1705 |
1.5 |
99.91 |
5 |
氨氮(以N计) |
1650 |
1.0 |
99.94 |
6 |
总磷(以P计) |
1.5 |
0.1 |
93.33 |
7 |
色度(稀释倍数) |
10 |
2 |
80.00 |
8 |
pH |
6.5 |
6~9 |
- |
本实施例采用以上从稀土废水中回收硫酸氨和废水的处理系统对稀土废水进行处理的方法依次包括微滤膜过滤、卷式反渗透膜过滤分离浓缩、催化电解脱氨氮和污泥脱水四个步骤,具体地:
将待处理稀土废水收集于硫酸铵稀土废水调节池110中,用提升泵120将稀土废水泵入过滤器130中过滤得滤液并储存于滤液储存池140,除去固体颗粒并将固体物收集于滤渣收集池150中。
将过滤所得储存于滤液储存池140中滤液经高压泵210泵入卷式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置中的卷式反渗透膜组件220,调节反渗透膜组件的进水压力为进口65bar,出口63.5bar,经反渗透膜组件220过滤分离得反渗透浓缩液和反渗透透析液,反渗透浓缩液出水储存于反渗透液池230中,反渗透透析液出水储存于反渗透透析液储存池240中,测得反渗透浓缩液的产水率为14%,硫酸铵的氨氮浓度从1650mg/L上升到9500mg/L,换算成硫酸铵的浓度为3.653%,反渗透透析液的产水率为86%,测得其硫酸铵浓度为375.5mg/L。
往待处理的稀土废水反渗透透析液中投加浓度为10%的氢氧化钠溶液将其pH值调节至9.5,再泵入膜透析液催化电解脱氨氮装置中进行催化电解脱氨氮处理,同时启动催化剂投加装置350中的输送泵352,往管道混合器353中加入20%的氯化钠溶液以将废水中的氯离子浓度提高至300mg/L,废水与氯离子催化剂在管道混合器353中混合均匀之后泵入电解机310中离子催化电解脱氮,其中,所述电解机310的工作电压为100V,电流密度为50mA/cm2,电解后的清水进入脱气塔330中进行气液分离,脱气塔出水口氨氮≤0.95mg/L,总氮≤1.5mg/L),膜透析液催化电解脱氨氮的出水指标见表10。表10中的去除率以原水(即稀土废水进水)为基准计算得到。
表10
从表10可知,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置对氨氮(铵离子)和总氮有很好的去除效果,将该稀土废水经过本实施例的处理系统和处理方法回收硫酸铵浓缩液后,可以回收14%的含硫酸铵3.653%的浓缩液,回收硫酸铵后的废水经过催化电解脱氮处理后,出水氨氮小于1.0mg/L,总氮小于1.5mg/L,其他主要污染物指标也完全满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2011)中表1的Ⅳ类水质标准。
实施例6
参见图1~2,本实施例提供的从稀土废水中回收硫酸和稀土废水的处理系统包括超滤膜过滤装置、碟管式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置、膜透析液催化电解脱氨氮装置和污泥脱水装置。
所述超滤膜过滤装置包括硫酸铵稀土废水调节池110、提升泵120、过滤器130、滤液储存池140、滤渣收集池150、反洗水箱、反洗水泵和反洗水沉淀池,所述超滤膜过滤装置用于过滤除去稀土废水的固体颗粒性杂质,防止后续堵膜;所述提升泵120的进水口与硫酸铵稀土废水调节池110连通,所述提升泵120的出水口与过滤器130的进水口连通,所述过滤器130的出水口与滤液储存池140的进水口连通,所述过滤器130的出渣口与滤渣收集池150的进口连通,所述滤液储存池140的出水口连接碟管式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置的进水口,所述滤渣收集池150与污泥脱水装置连接,所述反洗水箱160与反洗水泵的进水口连接,所述反洗水泵的出水口与过滤器130的底部连通,所述过滤器130的反洗液出口与反洗水沉淀池的进水口连通,所述反洗水沉淀池顶部的清水出口与硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连通,所述反洗水沉淀池底部的污泥出口与污泥脱水装置连接。
所述碟管式纳膜膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置包括高压泵210、对硫酸镁截留率大于98%的碟管式纳滤膜组件220、浓缩液储罐230和透析液储罐260。所述高压泵210用于将稀土废水的过滤所得滤液输送到碟管式纳滤膜组件220中,所述碟管式纳滤膜组件220用于将稀土废水过滤分离成含硫酸铵浓度更高的浓缩液和含少量硫酸铵的透析液,所述浓缩液储罐230用于储存碟管式纳滤膜组件220过滤分离出的高浓度硫酸铵浓缩液,所述透析液储罐260用于储存碟管式纳滤膜组件220过滤分离出的含少量硫酸铵透析液。所述高压泵210的进水口与滤液储存池140的出水口连接,所述高压泵210的出水口与碟管式纳滤膜组件220的进水口连接,所述碟管式纳滤膜组件220的透析液出水口与透析液储罐260的进水口连接,所述碟管式纳滤膜组件220的浓缩液出水口与浓缩液储罐230连接,所述透析液储罐260的出水口与膜透析液催化电解脱氨氮装置的电解机310进水口经提升泵261连接;
所述膜透析液催化电解脱氨氮装置包括电解机310、直流电源320、脱气塔330、电极清洗装置340和催化剂投加装置350;所述电解机310的几何尺寸为3150×3400(mm)的圆管,管内安装有六级串联的电极组;所述电解机310的进水口与透析液储罐260的出水口连接,所述电解机310的出水口与脱气塔330的进水口331连接;所述电解机310的进水管上沿着水流方向依次安装有碱液投加装置354和管道混合器353;所述脱气塔330的几何尺寸为
h5000(mm)的圆桶,在距圆桶顶部400(mm)为出水口,经
管道与还原池410连接,离脱气塔330的出水口下部500(mm)设有污水循环口,由循环泵335与碱液投加装置354一同与电解机310的进水口连接,所述脱气塔330底部的排泥口中与污泥脱水装置中污泥浓缩池的进水口连接;所述电极清洗装置340包括酸洗溶液贮罐341和酸洗溶液输送泵342,所述酸洗溶液贮罐341的出口与电解机310的出水口连接且酸洗溶液输送泵342设置在两者的连接管路上,所述酸洗溶液贮罐341的进口与电解机310的进水口连接。其中,所述酸洗溶液采用2%~3%的盐酸溶液或者4%~5%的柠檬酸溶液。所述催化剂投加装置350包括氯离子催化剂溶液贮罐351和输送泵352,所述氯离子催化剂溶液贮罐351的出口在输送泵352的作用下与管道混合器353的进口连接。
所述污泥脱水装置包括污泥泵、污泥浓缩池、理化调节池、脱水机和污泥池;所述污泥泵的进口分别与超滤膜过滤装置中沉淀池的泥渣出口、膜透析液催化电解脱氨氮装置中脱气塔330的排渣口以及过滤装置中反洗水沉淀池底部的污泥出口连接;所述污泥泵的出口与污泥浓缩池的进口连接,所述污泥浓缩池的上部设有废水出口,所述污泥浓缩池410的底部设有浓缩污泥出口;所述废水出口与超滤膜过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接,所述浓缩污泥出口与理化调节池的进口连接,所述理化调节池的出口与脱水机连接,所述脱水机的出水口出水与超滤膜过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接。
本实施例中,待处理稀土高氨废水的进水指标以及出水达标指标见表11。
表11
序号 |
项目 |
进水指标(mg/L) |
出水达标指标(mg/L) |
去除率(%) |
1 |
COD |
30 |
20 |
33.33 |
2 |
BOD |
12 |
6 |
50.00 |
3 |
SS |
120 |
5 |
95.83 |
4 |
总氮(以N计) |
1525 |
1.5 |
99.90 |
5 |
氨氮(以N计) |
1500 |
1.0 |
99.93 |
6 |
总磷(以P计) |
1.5 |
0.1 |
93.33 |
7 |
色度(稀释倍数) |
10 |
2 |
80.00 |
8 |
pH |
6.5 |
6~9 |
- |
本实施例采用以上从稀土废水中回收硫酸氨和废水的处理系统对稀土废水进行处理的方法依次包括超滤膜过滤、碟管式纳滤膜分离浓缩、催化电解脱氨氮和污泥脱水四个步骤,具体地:
将待处理稀土废水收集于硫酸铵稀土废水调节池110中,用提升泵120将稀土废水泵入过滤器130中过滤得滤液并储存于滤液储存池140,除去固体颗粒并将固体物收集于滤渣收集池150中。
将过滤所得储存于滤液储存池140中滤液经高压泵210泵入碟管式纳滤膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置中的碟管式纳滤膜组件220,调节碟管式纳滤膜组件的进水压力为进口37.5bar,出口35.5bar,经碟管式纳滤膜组件220过滤分离得纳滤浓缩液和纳滤透析液,纳滤浓缩液出水储存于纳滤浓缩液池230中,纳滤透析液出水储存于纳滤透析液储存池240中,测得纳滤浓缩液的产水率为14%,硫酸铵的氨氮浓度从1500mg/L上升到9070mg/L,换算成硫酸铵的浓度为3.488%,纳滤透析液的产水率为86%,测得其硫酸铵浓度为375.5mg/L。
往待处理的稀土废水纳滤透析液中投加浓度为10%的氢氧化钠溶液将其pH值调节至9.3,再泵入膜透析液催化电解脱氨氮装置中进行催化电解脱氨氮处理,同时启动催化剂投加装置350中的输送泵352,往管道混合器353中加入20%的氯化钠溶液以将废水中的氯离子浓度提高至260mg/L,废水与氯离子催化剂在管道混合器353中混合均匀之后泵入电解机310中离子催化电解脱氮,其中,所述电解机310的工作电压为65V,电流密度为30mA/cm2,电解后的清水进入脱气塔330中进行气液分离,脱气塔出水口氨氮≤0.90mg/L,总氮≤1.3mg/L),膜透析液催化电解脱氨氮的出水指标见表12。表12中的去除率以原水(即稀土废水进水)为基准计算得到。
表12
从表12可知,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置对氨氮(铵离子)和总氮有很好的去除效果,将该稀土废水经过本实施例的处理系统和处理方法回收硫酸铵浓缩液后,可以回收14%的含硫酸铵3.488%的浓缩液,回收硫酸铵后的废水经过催化电解脱氮处理后,出水氨氮小于1.0mg/L,总氮小于1.5mg/L,其他主要污染物指标也完全满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2011)中表1的Ⅳ类水质标准。
实施例7
参见图1~2,本实施例提供的从稀土废水中回收硫酸和稀土废水的处理系统,包括微滤膜过滤装置、卷式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置、催化电解脱氨氮装置、膜过滤浓缩净化提纯装置和污泥脱水装置。
所述微滤膜过滤装置包括硫酸铵稀土废水调节池110、提升泵120、过滤器130、滤液储存池140、滤渣收集池150、反洗水箱、反洗水泵和反洗水沉淀池,所述微滤膜过滤装置用于过滤除去稀土废水的固体颗粒性杂质,防止后续堵膜;所述提升泵120的进水口与硫酸铵稀土废水调节池110连通,所述提升泵120的出水口与过滤器130的进水口连通,所述过滤器130的出水口与滤液储存池140的进水口连通,所述过滤器130的出渣口与滤渣收集池150的进口连通,所述滤液储存池140的出水口连接卷式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置的进水口,所述滤渣收集池150与污泥脱水装置连接,所述反洗水箱160与反洗水泵的进水口连接,所述反洗水泵的出水口与过滤器130的底部连通,所述过滤器130的反洗液出口与反洗水沉淀池的进水口连通,所述反洗水沉淀池顶部的清水出口与硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连通,所述反洗水沉淀池底部的污泥出口与污泥脱水装置连接。
所述卷式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置包括高压泵210、对氯化钠截留率大于98%的卷式反渗透过滤膜组件220、浓缩液储罐230/230'和透析液储罐260。需要说明的是,所述浓缩液储罐230和浓缩液储罐230'的浓缩液分别经纳滤/反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置浓缩得到。所述高压泵210用于将稀土废水的过滤所得滤液输送到卷式反渗透过滤膜组件220中,所述卷式反渗透过滤膜组件220用于将稀土废水过滤分离成含硫酸铵浓度更高的浓缩液和含少量硫酸铵的透析液,所述浓缩液储罐230用于储存卷式反渗透膜组件220过滤分离出的高浓度硫酸铵浓缩液,所述透析液储罐260用于储存卷式反渗透膜组件220过滤分离出的含少量硫酸铵透析液。所述高压泵210的进水口与过滤所得滤液储存池140的出水口连接,所述高压泵210的出水口与卷式反渗透膜组件220的进水口连接,所述卷式反渗透膜组件220的透析液出水口与透析液储罐260的进水口连接,所述卷式反渗透反渗透膜组件220的浓缩液出水口与浓缩液储罐230连接,所述透析液储罐260的出水口与膜透析液催化电解脱氨氮装置的电解机310进水口经提升泵261连接。
所述膜透析液催化电解脱氨氮装置包括电解机310、直流电源320、脱气塔330、电极清洗装置340和催化剂投加装置350;所述电解机310的几何尺寸为3150×3400(mm)的圆管,管内安装有六级串联的电极组;所述电解机310的进水口与透析液储罐260的出水口连接,所述电解机310的出水口与脱气塔330的进水口331连接;所述电解机310的进水管上沿着水流方向依次安装有碱液投加装置354和管道混合器353;所述脱气塔330的几何尺寸为
h5000(mm)的圆桶,在距圆桶顶部400(mm)为出水口,经
管道与还原池410连接,离脱气塔330的出水口下部500(mm)设有污水循环口,由循环泵335与碱液投加装置354一同与电解机310的进水口连接,所述脱气塔330底部的排泥口中与污泥脱水装置中污泥浓缩池的进水口连接;所述电极清洗装置340包括酸洗溶液贮罐341和酸洗溶液输送泵342,所述酸洗溶液贮罐341的出口与电解机310的出水口连接且酸洗溶液输送泵342设置在两者的连接管路上,所述酸洗溶液贮罐341的进口与电解机310的进水口连接。其中,所述酸洗溶液采用2%~3%的盐酸溶液或者4%~5%的柠檬酸溶液。所述催化剂投加装置350包括氯离子催化剂溶液贮罐351和输送泵352,所述氯离子催化剂溶液贮罐351的出口在输送泵352的作用下与管道混合器353的进口连接。
所述污泥脱水装置包括污泥泵、污泥浓缩池、理化调节池、脱水机和污泥池;所述污泥泵的进口分别与微滤膜过滤装置中沉淀池的泥渣出口、膜透析液催化电解脱氨氮装置中脱气塔330的排渣口以及过滤装置中反洗水沉淀池底部的污泥出口连接;所述污泥泵的出口与污泥浓缩池的进口连接,所述污泥浓缩池的上部设有废水出口,所述污泥浓缩池的底部设有浓缩污泥出口;所述废水出口与微滤膜过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接,所述浓缩污泥出口与理化调节池的进口连接,所述理化调节池的出口与脱水机连接,所述脱水机的出水口出水与微滤膜过滤装置中的硫酸铵稀土废水调节池110的进水口连接。
所述膜过滤浓缩液净化提纯装置包括pH调节池、沉淀反应罐、沉淀池和清水池。所述pH调节池的进水口与浓缩液储罐230的出水口连通,所述pH调节池还与氢氧化钠溶液储罐通过加药泵连通,pH调节池还安装有搅拌装置,所述pH调节池的出水口与沉淀反应罐的进水口连通,所述沉淀反应罐还分别与沉淀剂储罐(PAC溶液储罐和PAM溶液储罐)连通,所述沉淀反应罐还安装有搅拌装置,所述沉淀反应罐的出水口与沉淀池的进口连通,所述沉淀池的顶部设有上清液出水口,底部设有污泥出口,所述沉淀池的上清液出水口与清水池的进水口连通,所述沉淀池底部的污泥出口与污泥脱水装置的进水口连通。所述膜过滤浓缩液净化提纯装置用于净化含硫酸铵的膜浓缩液,使其满足回用的质量要求,所述浓缩液储罐230中的硫酸铵溶液经分析,除了硫酸铵,主要杂质成份为硅酸根和偏铝酸根。由于稀土废水中含的硫酸铵浓度较低,因此,反渗透浓缩液中的硫酸铵浓度也较低,不能直接用于生产,即,若硫酸铵溶液浓度低于2%,则不能直接用于浸矿溶液,因此需要对其回流的稀土废水中再次进行膜过滤浓缩。为防止过多的硅酸根和偏铝酸根对反渗透造成堵塞,因此需要除去反渗透浓缩液进行净化处理,去除其中的硅酸根和偏铝酸根。所述反渗透浓缩液净化处理是将浓缩液储罐230中的浓缩液泵入膜过滤浓缩液净化提纯装置中进行净化。
本实施例中,待处理稀土高氨废水的进水指标以及出水达标指标见表13。
表13
序号 |
项目 |
进水指标(mg/L) |
出水达标指标(mg/L) |
去除率(%) |
1 |
COD |
40 |
20 |
50.00 |
2 |
BOD |
15 |
6 |
60.00 |
3 |
SS |
150 |
5 |
96.67 |
4 |
总氮(以N计) |
662 |
1.5 |
99.77 |
5 |
氨氮(以N计) |
650 |
1.0 |
99.85 |
6 |
总磷(以P计) |
2.0 |
0.1 |
95.00 |
7 |
色度(稀释倍数) |
10 |
2 |
80.00 |
8 |
pH |
6.5 |
6~9 |
- |
本实施例采用以上从稀土废水中回收硫酸氨和废水的处理系统对稀土废水进行处理的方法依次包括微滤膜过滤、卷式反渗透膜过滤分离浓缩、催化电解脱氨氮、膜浓缩液净化提纯和污泥脱水五个步骤,具体地:
将待处理稀土废水收集于硫酸铵稀土废水调节池110中,用提升泵120将稀土废水泵入过滤器130中过滤得滤液并储存于滤液储存池140,除去固体颗粒并将固体物收集于滤渣收集池150中。
将过滤所得储存于滤液储存池140中滤液经高压泵210泵入卷式反渗透膜过滤分离浓缩硫酸铵溶液回收装置中的卷式反渗透膜组件220,调节反渗透膜组件的进水压力为进口65bar,出口63.5bar,经反渗透膜组件220过滤分离得反渗透浓缩液和反渗透透析液,反渗透浓缩液出水储存于反渗透液池230中,反渗透透析液出水储存于反渗透透析液储存池240中,测得反渗透浓缩液的产水率为20%,硫酸铵的氨氮浓度从650mg/L上升到2600mg/L,换算成硫酸铵的浓度为0.923%,反渗透透析液的产水率为80%,测得其硫酸铵浓度为162.5mg/L。
往待处理的稀土废水反渗透透析液中投加浓度为10%的氢氧化钠溶液将其pH值调节至9.5,再泵入膜透析液催化电解脱氨氮装置中进行催化电解脱氨氮处理,同时启动催化剂投加装置350中的输送泵352,往管道混合器353中加入20%的氯化钠溶液以将废水中的氯离子浓度提高至300mg/L,废水与氯离子催化剂在管道混合器353中混合均匀之后泵入电解机310中离子催化电解脱氮,其中,所述电解机310的工作电压为100V,电流密度为50mA/cm2,电解后的清水进入脱气塔330中进行气液分离,脱气塔出水口氨氮≤0.95mg/L,总氮≤1.5mg/L),催化电解脱氨氮的出水指标见表14。表14中的去除率以原水(即稀土废水进水)为基准计算得到。
表14
从表14可知,所述膜透析液催化电解脱氨氮装置对氨氮(铵离子)和总氮有很好的去除效果,将该稀土废水经过本实施例的处理系统和处理方法回收硫酸铵浓缩液后,可以回收20%的含硫酸铵0.923%的浓缩液,但是该浓度不能满足硫酸铵作为浸矿溶液的浓度要求,因此需要进一步浓缩,为了防止过多的硅酸根和偏铝酸根对反渗透造成堵塞,需要采用膜过滤浓缩液净化提纯装置进行净化处理,回收硫酸铵后的废水经过催化电解脱氮处理后,出水氨氮小于1.0mg/L,总氮小于1.5mg/L,其他主要污染物指标也完全满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2011)中表1的Ⅳ类水质标准。
所述膜浓缩液净化提纯处理方法包括以下步骤:向pH调节池中投加氢氧化钠溶液,调节pH至9~9.5,然后进入沉淀反应罐中,按1~1.2L/m3向沉淀反应罐加入10%PAC溶液反应5~8分钟后,按按1~1.2L/m3加入1‰的PAM(阴离子型聚丙烯酰胺)反应完成后,进入沉淀池沉淀(固液分离),上清液经沉淀池顶部的清水出口进入清水池,沉淀池底部污泥泵入污泥脱水装置的污泥浓缩池中。所述净化后的硫酸铵溶液既可以进一步进入反渗透膜过滤分离浓缩,也可以直接加入固体硫酸铵配制成所需浓度的硫酸铵溶液,从而实现回用。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。