專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理，特別是涉及一種采用膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水再生回用方法。
背景技術(shù)：
隨著人口的增加，人們活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大以及工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人口居住的城鎮(zhèn)化，大量的工業(yè)生產(chǎn)污水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水和人們生活污水被排入環(huán)境，水的污染問(wèn)題已越來(lái)越嚴(yán)重。水是人們賴(lài)以生存的基本物質(zhì)基礎(chǔ)，我國(guó)是一個(gè)水資源比較缺乏的國(guó)家，因此，將各種工業(yè)污水經(jīng)處理回用于生產(chǎn)以便節(jié)約用水是目前的熱點(diǎn)。在各類(lèi)工業(yè)污水中，金屬冶煉企業(yè)的污水由于行業(yè)特點(diǎn)，其有機(jī)物含量低，易于回用。但由于其污水處理工藝的特點(diǎn)是多使用石灰作為污水處理的混凝劑，因此污水中鈣離子含量較高，一般在250mg/L以上，有時(shí)甚至達(dá)到2000mg/L。由于大量鈣離子的存在，導(dǎo)致在污水回用于生產(chǎn)過(guò)程中極易結(jié)垢，因此大多數(shù)金屬冶煉企業(yè)都未能將污水回用于生產(chǎn)。當(dāng)前，對(duì)于金屬冶煉廠(chǎng)污水回用的方法主要是1.減量法為了使廢水變?yōu)檠h(huán)水，在進(jìn)管道前，破壞污水中鈣離子的高度過(guò)飽和度，可以適當(dāng)減少污水處理中石灰乳的投加量，或者改用其他堿性物質(zhì)(如燒堿等)來(lái)調(diào)節(jié)酸性廢水的pH值。但這樣勢(shì)必會(huì)大大提高廢水的處理費(fèi)用，并且結(jié)垢的可能性仍不能完全排除。這種方法常常受制于它的經(jīng)濟(jì)性。
2.物理法利用高壓靜電場(chǎng)的作用，改變水分子中的電子結(jié)構(gòu)，水偶極子將水中陰、陽(yáng)離子包圍，并按正負(fù)順序呈鏈狀整齊排列使之不能自由運(yùn)動(dòng)，水中所含陽(yáng)離子不致趨向管壁和器壁，從而阻止鈣、鎂離子形成水垢。目前市場(chǎng)上的靜電除垢器、電子除垢器和離子棒水處理器等都是基于這一原理制造的產(chǎn)品。此法工業(yè)化難度較大。
3.材料改性法選用表面能大的材質(zhì)作為輸水管，使鈣離子無(wú)法在材料表面結(jié)垢，這種方法迄今沒(méi)有取得突破性進(jìn)展，是今后值得研究的課題。
4.阻垢劑法投加高效低劑量的阻垢劑，這一方法是目前普遍使用的防垢方法之一。阻垢劑的作用機(jī)理為1)與水中金屬離子形成可溶性穩(wěn)定的絡(luò)合物或螫合物，從而阻止系統(tǒng)中陰、陽(yáng)離子結(jié)合而結(jié)垢；
2)用陰離子或非離子型的聚合物把能形成垢的懸浮顆粒包圍，使之帶足夠的相同電荷，互相排斥而失去粘結(jié)能力，使成垢顆粒穩(wěn)定在分散狀態(tài)；3)可起到破壞晶體有序排列和使晶格歪曲，發(fā)生畸變的作用，晶體顆粒不再增長(zhǎng)于固體表面成垢，從而可以達(dá)到控制垢沉積的目的。
該方法為常用方法，但由于從理論上并未去除污水中殘留的鈣離子，因此在使用過(guò)程中，隨著冷卻水循環(huán)次數(shù)的增加，鈣離子濃度提高后，還是有形成結(jié)垢的可能。
5.離子交換法離子交換法通常將污水經(jīng)過(guò)必要的預(yù)處理(如絮凝沉淀過(guò)濾)后，泵入離子交換設(shè)備，經(jīng)過(guò)離子交換，脫除自來(lái)水中的陽(yáng)離子得到無(wú)鈣的循環(huán)水。但該法成本較高，且在較高鈣濃度下，樹(shù)脂頻繁再生會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的新廢水，污染環(huán)境。
漣源鋼鐵集團(tuán)有限公司在公告號(hào)為CN2712913的實(shí)用新型專(zhuān)利中公開(kāi)了一種用于轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝處理轉(zhuǎn)爐污水的壓濾機(jī)污水絮凝裝置，它主要由容器8及減速機(jī)4、攪拌桿7、攪拌葉5構(gòu)成的攪拌器、污水進(jìn)口管9、藥水進(jìn)口管2等組成。從污水進(jìn)口管9來(lái)的轉(zhuǎn)爐污水與從藥水進(jìn)口管2來(lái)的含有高分子絮凝劑的藥水混合后進(jìn)入容器8，在攪拌桿7與攪拌葉5的作用下使轉(zhuǎn)爐污水與高分子絮凝劑進(jìn)一步混合加速污泥的絮凝速度，經(jīng)污水出口管6進(jìn)入到壓濾機(jī)10，壓濾機(jī)10壓濾將污水中的污泥與水分離，分離后的污泥變成泥餅送下道工序處理，分離后的水再循環(huán)利用。這種裝置可推廣到電爐冶煉工藝或高爐上的污水處理。
董佳偉在公開(kāi)號(hào)為CN1699221的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中提供一種冶煉污水處理零外排工藝，是對(duì)冶煉煙氣噴淋酸洗所產(chǎn)生的污水經(jīng)中和、氧化、沉淀的治理。將鼓風(fēng)爐汽包排出的蒸汽冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，加入上清處理水中引至鑄渣機(jī)及前床渣口用于冷卻鑄渣及水淬渣。具體工藝為，對(duì)冶煉煙氣噴淋酸洗所產(chǎn)生的污水經(jīng)處理，上清處理水儲(chǔ)存；將鼓風(fēng)爐汽包排出的蒸汽經(jīng)換熱器冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，加入上清處理水中，引至鑄渣機(jī)作為冷卻水，引入前床渣口用于水淬渣冷卻水。本發(fā)明的特點(diǎn)為，將冶煉生產(chǎn)工藝與污水治理工藝科學(xué)設(shè)計(jì)、有機(jī)結(jié)合，使酸洗凈化工序所產(chǎn)生的污水在冶煉生產(chǎn)工序中全部消耗，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)污水零排放，本發(fā)明是一種設(shè)計(jì)科學(xué)、工藝合理、能有效根除冶煉污水的治污新工藝。
習(xí)杰峰在公開(kāi)號(hào)為CN1504426的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中提供一種用硅藻土處理有色金屬冶煉廢水的方法，在調(diào)好pH值的廢水中加入硅藻土，充分?jǐn)嚢璨⒊恋?。由于硅藻土的吸咐能力極強(qiáng)，可解決傳統(tǒng)工藝中無(wú)法對(duì)微小的顆粒及粒子進(jìn)行絮凝沉淀，對(duì)環(huán)境繼續(xù)產(chǎn)生危害的問(wèn)題，本發(fā)明污水處理方法的效果很好，去除率達(dá)95％以上，成本降低30％以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前普遍缺水的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，而現(xiàn)有的對(duì)金屬冶煉企業(yè)污水回用方法存在的缺點(diǎn)，提供一種改良的金屬冶煉廠(chǎng)的污水處理工藝，使經(jīng)常規(guī)處理后的污水經(jīng)膜系統(tǒng)處理后能夠回用于生產(chǎn)的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是金屬冶煉廠(chǎng)的污水經(jīng)過(guò)常規(guī)處理后，污水中影響回用的主要問(wèn)題在于污水處理工藝中添加的大量鈣離子，鈣離子會(huì)在隨后回用過(guò)程中引起結(jié)垢。采用膜技術(shù)截留污水中的鈣離子，使出水的鈣離子低于50mg/L，完全滿(mǎn)足回用要求(參照附件中國(guó)家循環(huán)冷卻水標(biāo)準(zhǔn))，從而降低生產(chǎn)成本和并且提高了水資源利用率。
本發(fā)明包括如下步驟1)混凝將金屬冶煉廠(chǎng)處理后能達(dá)標(biāo)排放的污水添加水處理混凝劑，使污水中的膠體混凝，形成礬花。
2)砂濾過(guò)濾將混凝后的污水通過(guò)砂濾罐過(guò)濾，除去污水中的大顆粒的固體懸浮物、膠體等雜質(zhì)。
3)纖維濾芯過(guò)濾將經(jīng)砂濾過(guò)濾后的污水通過(guò)纖維濾芯過(guò)濾，進(jìn)一步除去水體中的懸浮物及較小的雜質(zhì)。
4)超濾過(guò)濾將經(jīng)纖維濾芯過(guò)濾后的污水泵入超濾系統(tǒng)過(guò)濾，除去微小的懸浮物、有機(jī)物和細(xì)菌等物質(zhì)，得超濾透析液和濃縮液。
5)納濾(或反滲透)過(guò)濾將經(jīng)超濾過(guò)濾后的透析液用增壓泵泵入納濾(或反滲透)系統(tǒng)過(guò)濾，去除水中的重金屬、鈣離子等離子，得納濾(或反滲透)透析液和濃縮液。
6)濃縮液的處理將超濾和納濾(或反滲透)所得濃縮液合并貯于水槽中，經(jīng)過(guò)石灰混凝沉淀后排放。
在步驟1)中，所述的水處理混凝劑選自聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺或類(lèi)似的水處理混凝劑。
在步驟4)中，所述的超濾過(guò)濾是采用水泵增壓，在進(jìn)水壓力5～6bar條件下，使經(jīng)纖維濾芯過(guò)濾的污水直接通過(guò)超濾膜系統(tǒng)過(guò)濾得透析液和濃縮液。所述的超濾系統(tǒng)過(guò)濾所采用的超濾膜為截留分子量為50000～300000的聚砜超濾膜、聚醚砜超濾膜、聚氟酰胺超濾膜，醋酸纖維超濾膜、聚偏氟乙烯超濾膜等，其工作條件為常溫，進(jìn)壓5～8bar，出壓3.5～6.5bar，壓力差為1～1.5bar。
在步驟5)中，所述的納濾系統(tǒng)過(guò)濾所選用的膜材料是截留分子量為150～300的聚砜、聚醚砜、醋酸纖維素或復(fù)合納濾膜等，其工作條件為溫度常溫，進(jìn)壓7～45bar，出壓6～42.5bar，壓力差壓力差1～1.5bar；或反滲透系統(tǒng)過(guò)濾所選用的膜材料為聚砜、聚醚砜、聚酰胺、醋酸纖維素或復(fù)合納濾膜等，其工作條件為溫度常溫，進(jìn)壓7～20bar，出壓6～19bar，壓力差1～1.5bar。在超濾過(guò)濾后的透析液中添加2～5mg/L的阻垢劑。
納濾(或反滲透)所得透析液(水)可合并貯于水槽中，用泵將水泵入冷卻循環(huán)水的用水管網(wǎng)，回用于生產(chǎn)中。
在步驟6)中，經(jīng)過(guò)石灰混凝沉淀后，最好用硫酸調(diào)節(jié)pH到6～9后排放。
與現(xiàn)有的冶金污水處理技術(shù)比較，本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)1)采用組合的膜處理技術(shù)處理，可以有效去除污水中的懸浮物、細(xì)菌、大分子化合物、重金屬離子及鈣離子，使出水達(dá)到循環(huán)冷卻水標(biāo)準(zhǔn)(參見(jiàn)附表國(guó)家循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))，回用于生產(chǎn)。2)采用膜系統(tǒng)處理金屬冶煉廠(chǎng)污水出水水質(zhì)穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1某冶煉鉛廠(chǎng)的污水情況參見(jiàn)表1。
表1

由表1看出污水原水中含有多種重金屬離子，且含有一定的鈣離子，經(jīng)原處理工藝后，可以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)本發(fā)明的膜處理工藝后，完全滿(mǎn)足循環(huán)冷卻水的需要。
以下給出處理過(guò)程的步驟如下1)混凝將金屬冶煉廠(chǎng)處理后能達(dá)標(biāo)排放的污水，通過(guò)添加聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺(濃度分別為100mg/L和5mg/L)，使污水中的膠體混凝，形成礬花。
2)砂濾過(guò)濾將混凝后的污水，通過(guò)砂濾罐過(guò)濾，除去污水中的大顆粒的固體懸浮物、膠體等雜質(zhì)。
3)纖維濾芯過(guò)濾將經(jīng)砂濾過(guò)濾后的污水通過(guò)纖維濾芯過(guò)濾，進(jìn)一步除去水體中的懸浮物及較小的雜質(zhì)。
4)超濾過(guò)濾將經(jīng)纖維濾芯過(guò)濾后的污水泵入超濾系統(tǒng)過(guò)濾。膜材料為聚醚砜，截留分子量為10000。進(jìn)壓5bar，出壓3.5bar。除去微小的懸浮物、有機(jī)物和細(xì)菌等物質(zhì)得超濾透析液和濃縮液。通過(guò)控制獲得的透析液和濃縮液的流量比，控制超濾過(guò)濾的回收率95％。
5)納濾過(guò)濾將經(jīng)超濾過(guò)濾后的透析液用增壓泵泵入納濾系統(tǒng)過(guò)濾，去除水中的重金屬、鈣離子等離子，得納濾透析液和濃縮液。膜材料為聚砜，截留分子量100。進(jìn)壓10bar，出壓8.5bar。通過(guò)控制獲得的透析液和濃縮液的流量比，控制納濾過(guò)濾的回收率70％。同時(shí)在納濾系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中添加2mg/L的阻垢劑。
濃縮液的處理將超濾和納濾所得濃縮液合并貯于水槽中，經(jīng)過(guò)加入0.5％的石灰混凝沉淀后，用20％硫酸調(diào)節(jié)pH到8后達(dá)標(biāo)排放。
透析液的利用納濾所得透析液合并貯于水槽中，用泵將水泵入冷卻循環(huán)水的用水管網(wǎng)，回用于生產(chǎn)中。
實(shí)施例2某冶煉銅廠(chǎng)的污水情況參見(jiàn)表2。
表2

由表2看出污水原水中含有多種重金屬離子，且含有較高的鈣離子，經(jīng)原處理工藝后，可以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)本發(fā)明的膜處理工藝后，完全滿(mǎn)足循環(huán)冷卻水的需要。
處理步驟如下
1)混凝將金屬冶煉廠(chǎng)處理后能達(dá)標(biāo)排放的污水，通過(guò)添加聚合氯化鐵和聚丙烯酰胺(濃度分別為70mg/L和3mg/L)，使污水中的膠體混凝，形成礬花。
2)砂濾過(guò)濾將混凝后的污水，通過(guò)砂濾罐過(guò)濾，除去污水中的大顆粒的固體懸浮物、膠體等雜質(zhì)。
3)纖維濾芯過(guò)濾將經(jīng)砂濾過(guò)濾后的污水通過(guò)纖維濾芯過(guò)濾，進(jìn)一步除去水體中的懸浮物及較小的雜質(zhì)。
4)超濾過(guò)濾將經(jīng)纖維濾芯過(guò)濾后的污水泵入超濾系統(tǒng)過(guò)濾。膜材料為聚四氟乙烯，截留分子量為20000。進(jìn)壓5bar，出壓3.5bar。除去微小的懸浮物、有機(jī)物和細(xì)菌等物質(zhì)，得超濾透析液和濃縮液。通過(guò)控制獲得的透析液和濃縮液的流量比，控制超濾過(guò)濾的回收率95％。
5)反滲透過(guò)濾將經(jīng)超濾過(guò)濾后的透析液用增壓泵泵入反滲透系統(tǒng)過(guò)濾，去除水中的重金屬、鈣離子等離子，得反滲透透析液和濃縮液。膜材料為醋酸纖維素。進(jìn)壓7bar，出壓6bar。通過(guò)控制獲得的透析液和濃縮液的流量比，控制反滲透過(guò)濾的回收率65％。同時(shí)在反滲透系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中適量添加3mg/L的阻垢劑。
濃縮液的處理將超濾和納濾所得濃縮液合并貯于水槽中，經(jīng)過(guò)加入0.5％的石灰混凝沉淀后，用20％硫酸調(diào)節(jié)pH到8后達(dá)標(biāo)排放。
透析液的利用納濾所得透析液合并貯于水槽中，用泵將水泵入冷卻循環(huán)水的用水管網(wǎng)，回用于生產(chǎn)中。
附表國(guó)家循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

權(quán)利要求
1.一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，其特征在于包括如下步驟1)混凝將金屬冶煉廠(chǎng)處理后能達(dá)標(biāo)排放的污水添加水處理混凝劑，使污水中的膠體混凝，形成礬花；2)砂濾過(guò)濾將混凝后的污水通過(guò)砂濾罐過(guò)濾，除去污水中的大顆粒的固體懸浮物和膠體雜質(zhì)；3)纖維濾芯過(guò)濾將經(jīng)砂濾過(guò)濾后的污水通過(guò)纖維濾芯過(guò)濾，進(jìn)一步除去水體中的懸浮物及較小的雜質(zhì)；4)超濾過(guò)濾將經(jīng)纖維濾芯過(guò)濾后的污水泵入超濾系統(tǒng)過(guò)濾，除去微小的懸浮物、有機(jī)物和細(xì)菌等物質(zhì)，得超濾透析液和濃縮液；5)納濾或反滲透過(guò)濾將經(jīng)超濾過(guò)濾后的透析液用增壓泵泵入納濾或反滲透系統(tǒng)過(guò)濾，去除水中的重金屬、鈣離子等離子，得納濾或反滲透透析液和濃縮液；6)濃縮液的處理濃縮液的處理將超濾和納濾或反滲透所得濃縮液合并貯于水槽中，經(jīng)過(guò)石灰混凝沉淀后排放。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，其特征在于在步驟1)中，所述的水處理混凝劑選自聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺或類(lèi)似的水處理混凝劑。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，其特征在于在步驟4)中，所述的超濾過(guò)濾是采用水泵增壓，在進(jìn)水壓力5-6bar條件下，使經(jīng)纖維濾芯過(guò)濾的污水直接通過(guò)超濾膜系統(tǒng)過(guò)濾得透析液和濃縮液；所述的超濾系統(tǒng)過(guò)濾所采用的超濾膜為截留分子量為50000～300000的聚砜超濾膜、聚醚砜超濾膜、聚氟酰胺超濾膜，醋酸纖維超濾膜或聚偏氟乙烯超濾膜。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，其特征在于在步驟4)中，所述的超濾系統(tǒng)過(guò)濾所采用的工作條件為常溫，進(jìn)壓5～8bar，出壓3.5～6.5bar，壓力差為1bar～1.5bar。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，其特征在于在步驟5)中，所述的納濾系統(tǒng)過(guò)濾所選用的膜材料是截留分子量為150～300的聚砜、聚醚砜、醋酸纖維素或復(fù)合納濾膜。
6.如權(quán)利要求1或5所述的一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，其特征在于在步驟5)中，所述的納濾系統(tǒng)過(guò)濾所選用的工作條件為溫度常溫，進(jìn)壓7～45bar，出壓6～42.5bar，壓力差壓力差1bar～1.5bar。
7.如權(quán)利要求1或5所述的一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，其特征在于在步驟5)中，所述的反滲透系統(tǒng)過(guò)濾所選用的膜材料是聚砜、聚醚砜、聚酰胺、醋酸纖維素或復(fù)合納濾膜。
8.如權(quán)利要求1或5所述的一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，其特征在于在步驟5)中，所述的反滲透系統(tǒng)過(guò)濾的工作條件為溫度常溫，進(jìn)壓7～20bar，出壓6～19bar，壓力差1～1.5bar。
9.如權(quán)利要求1或5所述的一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，其特征在于在步驟5)中，在超濾過(guò)濾后的透析液中添加2～5mg/L的阻垢劑。
10.如權(quán)利要求1所述的一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，其特征在于在步驟6)中，經(jīng)過(guò)石灰混凝沉淀后，用硫酸調(diào)節(jié)pH到6～9后排放。
全文摘要
一種基于膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水回用方法，涉及一種污水處理，特別是涉及一種采用膜過(guò)濾技術(shù)的金屬冶煉廠(chǎng)污水再生回用方法。提供一種改良的金屬冶煉廠(chǎng)的污水處理工藝，使經(jīng)常規(guī)處理后的污水經(jīng)膜系統(tǒng)處理后能夠回用于生產(chǎn)的方法。其步驟污水添加水處理混凝劑形成礬花。將混凝后的污水過(guò)濾，除去大顆粒雜質(zhì)。經(jīng)纖維濾芯過(guò)濾，除去懸浮物及小雜質(zhì)。再泵入超濾系統(tǒng)過(guò)濾，除去微小懸浮物、有機(jī)物和細(xì)菌等物質(zhì)得超濾透析液和濃縮液。透析液泵入納濾(或反滲透)系統(tǒng)過(guò)濾，去除重金屬、鈣離子等離子得納濾(或反滲透)透析液和濃縮液。濃縮液合并貯于水槽中，混凝沉淀后排放。
文檔編號(hào)C02F1/52GK101041485SQ20071000864
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者藍(lán)偉光, 嚴(yán)濱, 王剛, 王錦龍, 朱振煌, 劉久清, 方富林, 洪昱斌 申請(qǐng)人:三達(dá)膜科技(廈門(mén))有限公司