含重金屬離子酸性廢水的深度處理方法及回用工藝技術

本發明專利技術公開一種含重金屬離子酸性廢水的深度處理方法及回用工藝，屬水處理技術以及資源化利用領域。本發明專利技術方法和工藝分為三級處理系統，即預處理系統、脫鈣系統和膜深度處理系統。預處理系統主要通過中和沉淀法去除廢水中大部分重金屬、砷和氟離子等；脫鈣系統主要通過添加生物化學制劑去除預處理系統中加入的鈣、鎂離子和殘留的少部分重金屬、砷和氟離子等，最大程度地降低水的硬度，提高廢水回用效率和防止管道結垢堵塞并緩解后續膜系統壓力；膜深度系統主要進行水與廢水中的重金屬、鈣鎂等雜質離子以及SS等污染物的分離，得到純水以滿足鍋爐等回用水水質要求。本發明專利技術可實現廢水分級循環利用及完全零排放的目的，易于在全行業內推廣應用。

Advanced treatment method and process for acidic wastewater containing heavy metal ions

The invention discloses an advanced treatment method and a recycling process for acidic wastewater containing heavy metal ions, belonging to the water treatment technology and the resource utilization field. The method and the process of the invention are divided into three stages of processing system, namely, pretreatment system, decalcification system and membrane advanced treatment system. The pretreatment system mainly through neutralization and precipitation, removal of most heavy metals, arsenic and fluoride ions; decalcification system mainly through adding chemical agents to remove the pretreatment system of calcium and magnesium ions and the residual small part of heavy metals, arsenic and fluoride ions, decrease the hardness of water, improve water reuse efficiency and prevent pipe fouling and alleviate the subsequent membrane separation membrane pressure system; the depth of the system mainly in water and wastewater, heavy metal ion impurities and pollutants such as SS, get the water to meet the requirements of water quality to boiler etc.. The invention can realize the purpose of classifying and recycling waste water and completely zero emission, and is easy to be popularized and applied in the whole industry.

【技術實現步驟摘要】
含重金屬離子酸性廢水的深度處理方法及回用工藝
本專利技術特別涉及含重金屬酸性廢水的深度處理及回用工藝，屬于水處理技術以及資源化利用領域。
技術介紹
隨著對有色金屬冶煉企業廢水排放要求日益嚴格，在冶煉生產過程中產生的酸性廢水的處理問題日益受到重視。有色金屬冶煉含重金屬酸性廢水主要來源于制酸過程煙氣洗滌與凈化裝置排水、冶煉過程工藝過程排水、爐渣水淬冷卻水、地面沖洗水等，以及事故和非正常生產時泄露產生的廢液等。有色金屬冶煉含重金屬酸性廢水中主要的污染因子有：pH、鉛、鋅、銅、砷、鎘、鉻等重金屬離子，以及SS、硫酸根、氟、氯等污染離子。我國近幾年重金屬污染事件頻頻發生，水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質的污染率高達80.1％。全國近岸海域海水采樣品中鉛的超標率達62.9％，最大值超一類海水標準49倍；銅的超標率為25.9％，汞和鎘的含量也有超標現象。廢水中重金屬污染成為關系到人類健康和生命的重大環境問題。這部分廢水如不處理直接外排，將對環境和人類健康造成很大危害。如果能得到合適處理，既可以使廢水達到國家和地方相關部門的排放要求，處理后的廢水可以部分或全部回用，還可以從廢水中回收有價金屬或進行綜合利用。目前含重金屬酸性廢水的處理技術主要是中和沉淀法、鐵氧體法、硫化法常規技術，其中中和沉淀法為最為普遍采用的技術，該方法處理成本低，工藝簡單，但是也存在處理效率低、渣量大、廢水含鈣等致命的確定。鐵氧體法和硫化法因為處理效率高于中和石灰法而開始得到應用，但是這兩種處理技術仍舊存在很多缺陷，它們的操作比較復雜，硫化法容易產生硫化氫等有毒氣體，鐵氧體法的反應條件控制要求較高。除了這三種技術之外，電化學技術、膜技術、吸附法以及離子交換大等也開始在含重金屬廢水治理方面得到了研究和應用。電化學法優點是不需要添加任何藥劑，操作易于實現自動化控制。缺點是能耗大、成本高等問題；吸附法存在投資大，運行費用高，污泥產生量大等問題，處理后的水難于達標排放；離子交換法操作簡單，便捷，殘渣穩定，無二次污染，但由于離子交換劑選擇性強，制造復雜，成本高，再生劑耗量大，造成二次污染因此在應用上受到很大限制。膜處理技術是一種新型分離技術，具有能耗低、分離過程中物質不發生相變、分離效果好、操作簡便、無二次污染、分離產物易于回收等優點，成為分離回收廢水中重金屬離子和水的一種很有前途的方法。納濾/超濾膜處理重金屬廢水具有操作壓力低、水通量大等優勢，采用納濾/超濾技術，不僅可以使90％以上的廢水純化，而且可同時使重金屬離子含量濃縮l0倍，濃縮后的重金屬具有回收利用的價值。反滲透膜是分離溶解固體的最有效的方法，可確保廢水中的重金屬離子大部分被去除，處理后的水質優良，能達到鍋爐用水的水質標準。通過以上每種單一方法的分析，都存在者技術上的缺陷。現有有色金屬冶煉廢水處理深度(回用)處理工藝，也存在處理流程長、工藝技術繁瑣、且隨著零排放概念的提出以及排放指標的提高，現有的廢水處理工藝越來越難以需求。隨著國家和各省區重金屬污染綜合防治規劃和相關技術要求的實施，迫切需要一種能滿足排水水質和節水回用更高要求的廢水綜合處理工藝。
技術實現思路
為解決現有技術的上述缺陷，集中中和沉淀和膜技術的優點，本專利技術的目的是提供一種含重金屬離子酸性廢水低成本綜合處理方法，具有操作管理方便，自動化運行監控易于實現，重金屬離子去除效率高、工程投資和運行成本適中，易于在全行業內推廣的含重金屬離子酸性廢水的深度處理的綜合方法及回用工藝。本專利技術的技術方案是通過以下方式實現的：一種含重金屬離子酸性廢水的深度處理方法及回用工藝，其工藝步驟為：對含重金屬離子酸性廢水分別經過一級預處理系統、二級脫鈣處理系統和三級膜系統深度處理；其中：一級預處理系統包括：向含重金屬離子的酸性廢水中添加含鈣堿性中和劑，調節pH值為9.0～11,最佳為10.5；然后加入適量無機和有機高分子絮凝/混凝劑以及重金屬離子捕集劑，經中和沉淀去除廢水中大部分鉛、鋅、銅、鎘等重金屬離子，以及砷、氟、硫酸根等雜質離子，沉淀分離后的廢水經沉淀池出水口排入脫鈣系統進一步處理；沉淀池污泥可采用壓濾、離心等方式固液分離。二級脫鈣系統包括：經過預處理系統處理后廢水，調節pH值為調節pH值為10～11,最佳為10.5左右；再加入適量的生物化學沉鈣劑以及少量的絮凝/混凝劑，去除掉廢水中的大量鈣鎂離子和殘存的少量鉛、鋅、銅、鎘、砷等重金屬離子，沉鈣后的出水硬度可降到100以下、重金屬離子達到地表水環境質量標準三類標準，廢水回調pH值至6～9可作為生產回用水；沉淀池污泥可采用壓濾、離心等方式固液分離。三級膜深度處理系統包括：經二級脫鈣處理后的廢水，進入膜保護預處理系統和膜處理系統；膜保護預處理系統包括氣浮除雜、MCR膜+砂濾/炭濾聯合微濾系統去除廢水中殘留的部分SS和膠體顆粒物，然后廢水經納濾/超濾+反滲透系統深度去除各種無機鹽類雜質和有機物質，以及少量重金屬離子、SS，使膜處理出水滿足鍋爐回用水水質要求。一級預處理系統添加的含鈣堿性中和劑，可以是石灰石、石灰粉、電石渣的一種單獨使用或者多種聯合使用，使用時可以以干粉形式或配置成乳液形式加入廢酸中；中和沉淀可以是一段或者兩段及兩段以上，pH值控制在9～11,最佳為10.5左右；同時添加的自主研發的二硫代氨基甲酸鹽的高分子有機化合物(DTC類高分子有機化合物)，用量為5-50mg/L。二級脫鈣系統中投加生物化學沉鈣劑為自主研發的復合脫鈣劑，具有脫鈣和吸附去除重金屬的雙重功能，主要成分為可溶性碳酸鹽；投加前需調節pH值為10～11，最佳為10.5左右；投加量與廢水中鈣和鎂離子濃度相關，一般為1.5～2.5g/L。中和沉淀及二級脫鈣系統中所投加的絮凝/混凝劑為鐵系、鋁系無機絮凝劑和PAM有機絮凝劑的任一種或者多種；無機絮凝劑用量為20～300mg/L，PAM用量為2～20mg/L。三級膜深度處理系統中氣浮的目的是為了保護后續膜的使用壽命，去除廢水中的少量油類物質和部分膠體顆粒；其方法是壓力容器氣浮，具體還可根據廢水中含油量確定采用或不采用。三級膜深度處理系統中由MCR膜和砂濾/炭濾組成的微濾體系可以是MCR膜和砂濾/炭濾中的一種或者二者聯合使用；優選二者聯合工藝，減少沖洗次數。在反滲透膜前端建議增加納濾/超濾(二選一)作為反滲透膜的前端，緩解反滲透的壓力，延長反滲透膜使用壽命，保證反滲透膜出水水質，納濾/超濾膜出水作為反滲透膜進水；反滲透膜可以是一級或者兩級及兩級以上串聯處理，優選兩級反滲透膜串聯處理，反滲透膜出水作為鍋爐用水；納濾或超濾膜濃縮液返回脫鈣系統。本專利技術中涉及的化學、生物反應機理如下：添加的含鈣堿性中和劑和酸性廢水中的氫離子發生中和反應，提高廢水的pH值；在堿性條件下，OH-與廢水中的重金屬離子發生沉淀反應，重金屬離子由離子態轉化為穩定的化學態從而沉積出來，因此經中和沉淀可去除廢水中大部分鉛、鋅、銅、鎘等重金屬離子，以及砷、氟、硫酸根等雜質離子；此外，添加重金屬離子捕集劑目的是為了進一步提高中和沉淀過程對殘留的重金屬的去除效果；加入少量的絮凝/混凝劑的目的，是為了提高中和沉淀的絮凝/混凝效果及后續沉淀物脫水效果。二級沉鈣系統中添加生物化學沉鈣劑的主要目的是為了去除廢水中的鈣、鎂離子和殘存的少量鉛本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含重金屬離子酸性廢水的深度處理方法及回用工藝，其工藝步驟為：對含重金屬離子酸性廢水分別經過一級預處理系統、二級脫鈣處理系統和三級膜系統深度處理；其中一級預處理系統主要通過中和沉淀法去除廢水中大部分重金屬、砷和氟離子；二級脫鈣系統主要通過添加生物化學制劑去除預處理系統中加入的鈣、鎂離子和殘留的少部分重金屬、砷和氟離子，最大程度地降低水的硬度，提高廢水回用效率和防止管道結垢堵塞并緩解后續膜系統壓力；三級膜深度系統主要進行水與廢水中的重金屬、鈣鎂雜質離子以及SS污染物的分離，得到純水以滿足鍋爐回用水水質要求。

【技術特征摘要】
1.一種含重金屬離子酸性廢水的深度處理方法及回用工藝，其工藝步驟為：對含重金屬離子酸性廢水分別經過一級預處理系統、二級脫鈣處理系統和三級膜系統深度處理；其中一級預處理系統主要通過中和沉淀法去除廢水中大部分重金屬、砷和氟離子；二級脫鈣系統主要通過添加生物化學制劑去除預處理系統中加入的鈣、鎂離子和殘留的少部分重金屬、砷和氟離子，最大程度地降低水的硬度，提高廢水回用效率和防止管道結垢堵塞并緩解后續膜系統壓力；三級膜深度系統主要進行水與廢水中的重金屬、鈣鎂雜質離子以及SS污染物的分離，得到純水以滿足鍋爐回用水水質要求。2.根據權利要求1所述的含重金屬離子酸性廢水的深度處理方法及回用工藝，其特征在于：一級預處理系統包括：向含重金屬離子的酸性廢水中添加含鈣堿性中和劑，調節pH值為9.0～11；然后加入適量無機和有機高分子絮凝/混凝劑以及重金屬離子捕集劑，經中和沉淀去除廢水中大部分鉛、鋅、銅、鎘重金屬離子，以及砷、氟、硫酸根雜質離子，沉淀分離后的廢水經沉淀池出水口進入脫鈣系統進一步處理；沉淀池污泥可采用壓濾、離心等方式固液分離。3.根據權利要求2所述的含重金屬離子酸性廢水的深度處理方法及回用工藝，其特征在于：所述含鈣堿性中和劑是石灰石、石灰粉、電石渣中的一種單獨使用或者多種聯合使用，使用時可以以干粉形式或配置成乳液形式加入廢酸中；中和沉淀可以是一段或者兩段及兩段以上，pH最佳為10.5左右。4.根據權利要求3所述的含重金屬離子酸性廢水的深度處理方法及回用工藝，其特征在于：所述重金屬離子捕集沉淀劑為自主研發的二硫代氨基甲酸鹽的高分子有機化合物(DTC類高分子有機化合物)，用量為5～50mg/L。添加重金屬離子捕集沉淀劑目的是為了進一步提高中和沉淀過程對殘留的重金屬的去除效果。5.根據權利要求1所述的一種含重金屬離子酸性廢水的深度處理方法及回用工藝，其主要特征在于：所述二級脫鈣系統：在經過一級預處理系統處理后廢水中加入生物化學沉鈣劑以及少量的絮凝/混凝劑，去除掉廢水中的大量鈣鎂離子和殘存的少量鉛、鋅、銅、鎘、砷重金屬離子，沉鈣后的出水硬度可降到100以下、重金屬離子達到地表水環境質量標準三類標準...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐曉軍，劉偉，余仁勇，
申請(專利權)人：昆明標潔環保科技有限責任公司，云南同碩環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：云南,53