一種電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統的製作方法

2023-05-18 20:51:41 1

本實用新型屬於工業廢水處理領域，特別是一種電鍍廢水處理重金屬穩定達標排放系統。

背景技術：

電鍍生產過程涉及到多種重金屬的使用，如銅、鎳、鉻、鎘、鋅等。電鍍廢水也是三大重金屬汙染來源之一。我國有各類電鍍廠約5萬餘家，每年排放的重金屬廢水高達40億噸以上。目前，我國電鍍廢水的排放標準按照《電鍍汙染物排放標準(GB21900-2008)》執行，絕大部分地區按照標準中的表二或表三執行，對於重金屬汙染物而言，排汙重金屬超標以上將被追究刑事責任。但是，實際上有許多電鍍廠無法實現長期穩定達標排放。

目前，電鍍廢水中重金屬的處理主要採用化學法，即通過投加藥劑，將重金屬轉變為固體的形式，從而從廢水中分離出來，廢水中的重金屬濃度降低至一定標準，即可達標排放。從技術角度而言，無法穩定達標排放的原因主要有以下兩個：

1、重金屬以離子形式存在溶解於水中，化學處理過程中破絡不徹底或者pH未調節到位，導致重金屬未能以固體形式沉澱。例如：各種金屬徹底沉澱的pH值是不一樣的，如：鎳的pH值是＞9.5，通常是將pH值調節到10～11；而鋅的pH值是9，在pH值11時，鋅溶解，三價鉻也溶解，造成了顧此失彼，使電鍍廢水處理不達標。

2、重金屬以固體懸浮物存在於水中，固液分離過程不徹底，導致懸浮物進入排放水

中。例如斜板沉澱效果不好，砂濾未能定期反洗等。

現在很多汙水處理的工藝流程設計沒能全面考慮各個因素的影響，導致排放水無法穩定達標。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於針對現有技術中電鍍廢水重金屬無法穩定達標的問題，提供一種電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統，該系統採用三級系統的設計思路，確保電鍍廢水達標排放。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現：

一種電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統，包括：廢水收集池、化學處理系統、固液分離系統、離子交換應急系統；所述的化學處理系統包括化學處理池，化學處理池的進水口與廢水收集池連接，化學處理池的出水口與所述的固液分離系統的進口連接，固液分離系統的出水口與離子交換應急系統的進口連接，所述的離子交換應急系統包括依次連接的陰離子交換樹脂罐和陽離子交換樹脂罐。

所述的固液分離系統包括：斜板沉澱池、汙泥濃縮池、石英砂過濾器、超濾裝置，所述的斜板沉澱池的進水口與化學處理池的出水口連接，斜板沉澱池的汙泥出口與汙泥濃縮池連接，斜板沉澱池的出水口經石英砂過濾器與超濾裝置的進水口連接，超濾裝置的淡水出口與離子交換應急系統的進口連接，超濾裝置的濃縮液出口與化學處理池或廢水收集池連接將超濾濃縮液送回與廢水混合後重新進行化學處理。

優選的，所述的化學處理系統還可以包括用來投加鹼的第一加藥箱、用來投加破絡劑的第二加藥箱、用來投加混凝劑的第三加藥箱、用來投加絮凝劑的第四加藥箱，化學處理池分別與第一加藥箱、第二加藥箱、第三加藥箱、第四加藥箱連接。

所述的超濾裝置採用PVDF材質的中空纖維膜，中空纖維膜的孔徑在0.01μm～0.05μm；中空纖維膜運行壓力為0.1～0.3MPa。

或所述的固液分離系統包括：循環水箱、管式膜系統、汙泥濃縮池，所述的循環水箱的進水口與化學處理池的出水口連接，循環水箱的汙泥出口與汙泥濃縮池連接，循環水箱的出水口與管式膜系統的進水口連接，管式膜系統的濃縮液出口與循環水箱連接將濃縮液送回循環水箱與在化學處理池中經過化學處理的汙水混合再次進入管式膜系統，管式膜系統的淡水出口與離子交換應急系統的進口連接。

優選的，所述的化學處理系統還可以包括用來投加鹼的第一加藥箱、用來投加破絡劑的第二加藥箱，化學處理池分別與第一加藥箱、第二加藥箱連接。

所述的管式膜系統採用PVDF材質的管式膜，管式膜的孔徑在0.01μm～0.05μm；管式膜系統運行參數為：濃縮水與透過水的流量比為：5:1～10:1，運行壓力為0.1～0.3MPa。

在所述的循環水箱和管式膜系統的連接管路上設有增壓泵。

所述的陰離子交換樹脂罐的個數為至少1個，當陰離子交換樹脂罐的個數大於2個時，陰離子交換樹脂罐可以採用串聯也可以採用並聯。優選的，所述的陰離子交換樹脂罐的個數為1個。所述的陰離子交換樹脂罐中裝填型號為201，D201或D301陰離子交換樹脂。

所述的陽離子交換樹脂罐的個數為至少1個，當陽離子交換樹脂罐的個數大於2個時，陽離子交換樹脂罐可以採用串聯也可以採用並聯。優選的，所述的陽離子交換樹脂罐的個數為1個。所述的陽離子交換樹脂罐中裝填型號為001，D001或D113陽離子交換樹脂。

採用本實用新型裝置使電鍍廢水重金屬穩定達標排放的方法，包括如下步驟：

(1)、在化學處理系統中對電鍍廢水進行化學處理，將重金屬離子轉變為固體形式；

(2)、經過化學處理的廢水進入固液分離系統進行固液分離，用物理法將形成的重金屬固體顆粒與廢水分離；

(3)、檢測經過前述處理的廢水中是否含有重金屬離子，當檢測到廢水中不含有重金屬離子時，即為達標排放水；當檢測到廢水中含有重金屬離子時，廢水進入離子交換應急系統進行離子交換處理：將廢水依次通過陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂，利用陰離子交換樹脂除去重金屬絡合物離子和六價鉻離子，利用陽離子交換樹脂除去游離態重金屬陽離子，使廢水達標排放。

所述的重金屬包括：銅、鎳、三價鉻、鎘、鋅等。

步驟(1)中，根據電鍍廢水中重金屬處於游離態或絡合態分為兩種化學處理方法：當重金屬為游離態時，直接投加鹼調節至合適pH值即可使重金屬離子轉變為固體形式；當重金屬為絡合態時，先投加破絡劑(破絡劑包括：次氯酸鈉、雙氧水、臭氧或重金屬捕捉劑等)進行破絡反應0.5～2.0h，然後再投加鹼調節至合適pH值使重金屬離子轉變為固體形式；重金屬離子轉變成為固體後，若採用A固液分離方式，則還需要投加混凝劑和絮凝劑，混凝劑包括：聚合氯化鋁、明礬、硫酸亞鐵、三氯化鐵等，絮凝劑包括：聚丙烯醯胺、聚丙烯酸鈉、聚乙烯吡烯鹽等；若採用B固液分離方式，則不需要。

判斷電鍍廢水中重金屬為游離態或絡合態的方法為，取少量廢水至燒杯，調節pH至2～3，向廢水中投加焦亞硫酸鈉還原六價鉻，再向廢水中投加氫氧化鈉調節至pH為8～11，混凝沉澱，採用孔徑小於0.45μm的濾紙過濾，測定濾液中重金屬含量，若重金屬含量超過排放標準，則電鍍廢水中重金屬為絡合態。

步驟(2)中，固液分離的方式選擇以下方法中的任一一種：

A、化學處理後的出水首先用斜板沉澱分離出大部分的重金屬固體顆粒，斜板上層清水進一步用石英砂過濾器過濾，最後進入超濾裝置採用中空纖維膜精濾，超濾裝置出水經淡水出口排出，濃縮液自濃縮液出口排出返回至化學處理池或廢水收集池與廢水混合後重新進行化學處理；

B、化學處理後的出水進入循環水箱，再進入管式膜系統進行微濾，濃縮液自管式膜系統的濃縮液出口排出返回至循環水箱與在化學處理池中經過化學處理的汙水混合進行固體沉澱，淡水自管式膜系統的淡水出口排出。

和現有技術相比，本實用新型的有益效果：

本實用新型採用三級處理的思想，採用現有裝置，由化學處理系統、固液分離系統、離子交換應急系統構成電鍍廢水重金屬排放系統，一級階段利用化學方法將重金屬完全轉變為游離狀態，並且轉變為固體沉澱，二級階段利用小孔徑的膜系統充分完成固液分離，三級階段利用離子交換樹脂作為應急把關使用，確保電鍍廢水達標排放。

附圖說明

圖1為實施例1電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統的結構示意圖；

圖1中，1-廢水收集池，2-化學處理池，3-陰離子交換樹脂罐，4-陽離子交換樹脂罐，5-汙泥濃縮池，6-斜板沉澱池，7-石英砂過濾器，8-超濾裝置。

圖2為實施例2電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統的結構示意圖；

圖2中，1-廢水收集池，2-化學處理池，3-陰離子交換樹脂罐，4-陽離子交換樹脂罐，5-汙泥濃縮池，9-循環水箱，10-管式膜系統。

具體實施方式

下面通過附圖和具體實施方式對本實用新型的技術方案作進一步的說明。

實施例1

如圖1所示，一種電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統，包括：廢水收集池1、化學處理系統、固液分離系統、離子交換應急系統；所述的化學處理系統包括化學處理池2；所述的固液分離系統包括：斜板沉澱池6、汙泥濃縮池5、石英砂過濾器7、超濾裝置8；所述的斜板沉澱池6的進水口與化學處理池2的出水口連接，斜板沉澱池6的汙泥出口與汙泥濃縮池5連接，斜板沉澱池6的出水口經石英砂過濾器7與超濾裝置8的進水口連接，超濾裝置的8淡水出口與離子交換應急系統的進口連接，超濾裝置8的濃縮液出口與化學處理池2或廢水收集池1連接將超濾濃縮液送回與廢水混合後重新進行化學處理；所述的離子交換應急系統包括依次連接的陰離子交換樹脂罐3和陽離子交換樹脂罐4。

所述的化學處理系統還可以包括用來投加鹼的第一加藥箱、用來投加破絡劑的第二加藥箱、用來投加混凝劑的第三加藥箱、用來投加絮凝劑的第四加藥箱，化學處理池2分別與第一加藥箱、第二加藥箱、第三加藥箱、第四加藥箱連接。

實施例2

如圖2所示，一種電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統，包括：廢水收集池1、化學處理系統、固液分離系統、離子交換應急系統；所述的化學處理系統包括化學處理池2；所述的固液分離系統包括：循環水箱9、管式膜系統10、汙泥濃縮池5，所述的循環水箱9的進水口與化學處理池2的出水口連接，循環水箱9的汙泥出口與汙泥濃縮池5連接，循環水箱9的出水口經增壓泵與管式膜系統10的進水口連接，管式膜系統10的濃縮液出口與循環水箱9連接將濃縮液送回循環水箱與在化學處理池中經過化學處理的汙水混合，管式膜系統10的淡水出口與離子交換應急系統的進口連接。所述的離子交換應急系統包括依次連接的陰離子交換樹脂罐3和陽離子交換樹脂罐4。

所述的化學處理系統還可以包括用來投加鹼的第一加藥箱、用來投加破絡劑的第二加藥箱，化學處理池2分別與第一加藥箱、第二加藥箱連接。

實施例3

採用實施例1的電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統處理某電鍍園區的電鍍鎳廢水，經檢測為鎳為游離態，鎳離子濃度為50mg/L，往化學處理池的廢水投加氫氧化鈉調節pH至10，反應15分鐘，待充分反應形成固體沉澱；再投加混凝劑和絮凝劑，使小固體顆粒相互膠黏團聚成為大顆粒。經過化學處理的廢水排入斜板沉澱池，經過斜板沉澱後，大部分固體沉入斜板底部，池底固體排入汙泥濃縮池，斜板上層清水排入石英砂過濾器進行砂濾，最後進入超濾裝置，超濾裝置選用孔徑為0.01μm的中空纖維膜，膜材質為PVDF，超濾工作壓力穩定在0.2MPa，超濾的出水繼續依次流過陰、陽離子交換樹脂罐，其中，陽離子交換樹脂選用D113型，陰離子交換樹脂選用201型。該含鎳廢水流經該系統後，測定鎳離子含量為0.01mg/L。

實施例4

採用實施例1的電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統處理某電鍍園區的化學鎳廢水，經檢測為鎳為絡合態，其中鎳離子濃度為70mg/L，往化學處理池的廢水投加次氯酸鈉200mg/L反應1.0h，再投加氫氧化鈉調節pH至10，反應15分鐘，待充分反應形成固體沉澱；再投加混凝劑和絮凝劑，使小固體顆粒相互膠黏團聚成為大顆粒。經過化學處理的廢水排入斜板沉澱池，經過斜板沉澱後，大部分固體沉入斜板底部，池底固體排入汙泥濃縮池，斜板上層清水排入石英砂過濾器進行砂濾，最後進入超濾裝置。超濾裝置選用孔徑為0.02μm的中空纖維膜，膜材質為PVDF；超濾工作壓力穩定在0.3MPa。超濾的出水繼續依次流過陰、陽離子交換樹脂罐，其中陽離子交換樹脂選用001型，陰離子交換樹脂選用D201型。該含鎳廢水流經該系統後，測定鎳離子含量為0.07mg/L。

實施例5

採用實施例2的電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統處理某電鍍園區的含銅廢水，經檢測為銅為游離態，其中銅離子濃度為200mg/L，往化學處理池的廢水投加氫氧化鈉調節pH至11，反應15分鐘，待充分反應形成固體沉澱。經過化學處理的廢水排入循環水箱，直接由泵打入管式膜系統10進行固液分離，管式膜採用PVDF材質，孔徑為0.05μm，運行壓力為0.2MPa；管式膜系統的透過水量為1噸/小時，濃縮循環水量為8噸/小時。管式膜系統10的濃縮液返回至循環水箱9與在化學處理池中經過化學處理的汙水混合再次進入管式膜系統，最後將循環濃縮得到的泥水排入汙泥濃縮池；管式膜系統的透過水先流過陰離子交換樹脂，再流過陽離子交換樹脂，其中，陽離子交換樹脂選用001型，陰離子交換樹脂選用D301型。該含銅廢水流經該系統後，測定銅離子含量為0.02mg/L。

實施例6

採用實施例2的電鍍廢水重金屬穩定達標排放系統處理某電鍍園區的化學銅廢水，經檢測為銅為絡合態，其中銅離子濃度為180mg/L，往化學處理池的廢水投加雙氧水500mg/L反應2.0h，再投加氫氧化鈉調節pH至11，反應15分鐘，待充分反應形成固體沉澱。經過化學處理的廢水排入循環水箱，直接由泵打入管式膜進行固液分離，管式膜採用PVDF材質，孔徑為0.05μm，運行壓力為0.2MPa；管式膜系統的透過水量為1噸/小時，濃縮循環水量為5噸/小時。管式膜系統10的濃縮液返回至循環水箱9與在化學處理池中經過化學處理的汙水混合再次進入管式膜系統，最後將循環濃縮得到的泥水排入汙泥濃縮池；管式膜系統的透過水繼續依次流過陰、陽離子交換樹脂罐，其中陰離子交換樹脂選用D201型，陽離子交換樹脂選用D301型。該含銅廢水流經該系統後，測定銅離子含量為0.12mg/L。