一種表面處理廢水的處理系統及其使用方法與流程
2023-12-05 05:46:51
本發明屬於廢水處理
技術領域：
，涉及一種用於處理表面處理廢水的系統以及使用該系統對表面處理廢水進行零排放處理的方法。
背景技術：
：金屬表面處理是一種利用物理、化學或其他方法在金屬基材表面形成一層具有特殊功能的覆蓋層的工藝，其目的在於提高金屬基材的耐蝕性、耐磨性、可裝飾性等性能。在金屬表面處理過程中，脫脂、水洗、純水洗、矽烷處理四個工段會產生大量廢水。這些廢水中的汙染物成份比較複雜，通常含有大量的鹼性或酸性物質、有機物以及一定量的金屬離子和非金屬離子，處理難度較大，直接排放到環境中會對水和土壤造成嚴重汙染。目前，表面處理廢水的常用處理方法依次包括下列步驟：隔油處理、化學氧化處理、混凝沉澱處理和多級生物處理，廢水經過生物處理後直接排放。但是，該方法存在以下問題：(1)化學氧化處理的運營成本高昂，並且化學氧化藥劑的投加量不當會對生物處理系統造成毒害作用；(2)由於廢水水質的波動性較大，導致生物處理系統的穩定性較差，廢水處理的可持續性也隨之變差，並且生物處理系統在遭到破壞後的恢復過程難度較高且周期較長；(3)該方法對重金屬離子的去除效果較差，處理後直接排放仍有可能汙染環境，不符合國家提倡的零排放政策，並且直接排放是對水資源的嚴重浪費；(4)該方法包括多級生物處理，佔地面積大，不利於大規模工業化推廣。因此，在表面處理廢水處理
技術領域：
中，亟需開發一種既經濟高效又簡便易行的處理方法以及與之配套的處理系統。技術實現要素：為了解決現有的表面處理廢水處理方法存在的成本高、穩定性及可持續性差、水資源浪費嚴重、設備佔地面積大等問題，本發明的目的在於提供一種金屬表面處理廢水的零排放處理系統及使用該系統進行廢水處理的方法。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：一種表面處理廢水的處理系統，其包括廢水收集裝置、預處理裝置、膜處理裝置、預熱裝置、膜蒸餾裝置、汙泥儲存裝置、固液分離裝置、幹化裝置和冷凝裝置；其中：所述廢水收集裝置與所述預處理裝置受控連通；所述預處理裝置還分別與所述膜處理裝置和所述汙泥儲存裝置受控連通；所述膜處理裝置與所述預熱裝置受控連通；所述預熱裝置與所述膜蒸餾裝置受控連通；所述膜蒸餾裝置分別與所述幹化裝置和所述冷凝裝置受控連通；所述汙泥儲存裝置還與所述固液分離裝置受控連通；所述固液分離裝置分別與所述幹化裝置和所述廢水收集裝置受控連通；所述幹化裝置還與所述冷凝裝置受控連通。在上述表面處理廢水的處理系統中，所述廢水收集裝置的出口與所述預處理裝置的入口連通。在上述表面處理廢水的處理系統中，所述預處理裝置的至少一個出口(預處理上清液出口)與所述膜處理裝置的入口連通，所述預處理裝置的至少一個出口(汙泥出口)與所述汙泥儲存裝置的入口連通。在上述表面處理廢水的處理系統中，所述膜處理裝置的至少一個出口(濃水出口)與所述預熱裝置的入口連通，所述膜處理裝置的至少一個出口(產水出口)用於將產水排出，以便進行回收再利用。在上述表面處理廢水的處理系統中，所述預熱裝置的出口與所述膜蒸餾裝置的入口連通。在上述表面處理廢水的處理系統中，所述膜蒸餾裝置的至少一個出口(膜蒸餾濃縮液出口)與所述幹化裝置的至少一個入口(膜蒸餾濃縮液入口)連通，所述膜蒸餾裝置的至少一個出口(水蒸氣出口)與所述冷凝裝置的至少一個入口連通。在上述表面處理廢水的處理系統中，所述汙泥儲存裝置的出口與所述固液分離裝置的入口連通。在上述表面處理廢水的處理系統中，所述固液分離裝置的至少一個出口(固體組分出口)與所述幹化裝置的至少一個入口(固體組分入口)連通，所述固液分離裝置的至少一個出口(液體組分出口)與所述廢水收集裝置的至少一個入口連通。在上述表面處理廢水的處理系統中，所述幹化裝置的至少一個出口(水蒸氣出口)與所述冷凝裝置的至少一個入口連通，所述幹化裝置的至少一個出口(固廢出口)用於將固體廢棄物排出，以便進行委外處置。上述表面處理廢水的處理系統的使用方法，其包括下列步驟：S1、廢水的收集與混合：將各路廢水收集在廢水收集裝置中並加以混合(用於保證水質和水量的穩定)，形成混合廢水；S2、混合廢水的預處理：使S1中形成的混合廢水進入預處理裝置中，加入破乳劑後調節pH值至8～10，加入混凝劑和絮凝劑後進行沉澱(用於降低廢水中油類物質及懸浮物的含量)，形成汙泥和預處理上清液；S3、預處理上清液的膜處理：使S2中形成的預處理上清液進入膜處理裝置中，依次經過精密過濾、超濾(精密過濾和超濾用於截留預處理上清液中的懸浮物，避免對反滲透膜造成汙染)和反滲透(RO)，形成產水和濃水；S4、濃水的預熱：使S3中形成的濃水進入預熱裝置中進行預熱(增加濃水的蒸汽壓)，形成預熱濃水；S5、預熱濃水的膜蒸餾：使S4中形成的預熱濃水進入膜蒸餾裝置中，經過膜蒸餾處理(利用自身的疏水性，氣態分子可以透過蒸餾膜進行轉移，液態分子則不能透過，即通過膜兩側組分的蒸氣壓差來達到蒸發的目的)，形成水蒸氣和膜蒸餾濃縮液；S6、汙泥的儲存：使S2中形成的汙泥進入汙泥儲存裝置中並加以儲存，形成預處理汙泥；S7、預處理汙泥的固液分離：使S6中形成的預處理汙泥進入固液分離裝置中，經過固液分離處理，形成固體組分和液體組分，並使所述液體組分重新進入廢水收集裝置(1)中；S8、幹化處理：使S5中形成的膜蒸餾濃縮液和S7中形成的固體組分進入幹化裝置中，利用熱源對所述蒸餾濃縮液和所述固體組分進行乾燥，形成水蒸氣和用於委外處置的固體廢棄物(包含從廢水中轉移來的非揮發性有機物和重金屬離子等成分)；S9、水蒸氣的冷凝及回收：使S5和S8中形成的水蒸氣進入冷凝裝置中，冷凝後與S3中形成的產水合併再利用(實現表面處理廢水的零排放處理)。在上述使用方法中，S1中所述混合利用攪拌或曝氣的方式來完成。在上述使用方法中，S2中所述破乳為氯化鈣(CaCl2)或氯化鈉(NaCl)，所述混凝劑為聚合氯化鋁(PAC)(優選質量百分比濃度為5％～10％)，所述絮凝劑為聚丙烯醯胺(PAM)(優選質量百分比濃度為0.1％～0.5％)。在上述使用方法中，S2中所述沉澱利用斜板沉澱池來完成，時間為2～4小時。在上述使用方法中，S3中所述精密過濾利用精密過濾器(優選0.1～0.5μm)來完成，所述超濾利用超濾膜來完成，所述反滲透利用反滲透膜來完成。在上述使用方法中，S4中所述預熱的溫度為50～70℃。在上述使用方法中，S5中所述膜蒸餾利用疏水微孔膜來完成，膜外側為預熱濃水通路，膜內側為空氣通路，控制膜外側蒸氣壓大於膜內側蒸氣壓，壓差≤0.1MPa。在上述使用方法中，S7中所述固液分離利用板框壓濾機來完成。與現有技術相比，採用上述技術方案的本發明具有下列優點：1)本發明的處理系統及方法沒有藉助化學氧化的手段，因而避免使用價格高昂的化學氧化藥劑，大大降低了生產成本；2)處理系統中的廢水收集裝置能夠混合調勻各路表面處理廢水，保證了水質和水量的穩定性，為廢水的可持續性處理奠定了基礎；3)本發明的處理系統及方法能夠將廢水中的非揮發性有機物和重金屬離子等物質轉移至固體廢棄物中，並通過委外處置的方式加以處理，避免了直接排放對環境造成的嚴重破壞；另外，處理過程中得到的產水能夠實現回收再利用，避免了水資源的浪費，符合綠色環保的理念；4)與藉助多級生物處理的系統相比，本發明的處理系統的佔地面積大大減小，有利於大規模工業化推廣應用。附圖說明圖1為本發明的表面處理廢水的處理系統及其使用方法的流程圖，其中附圖標記的含義如下：1.廢水收集裝置；2.預處理裝置；3.膜處理裝置；4.預熱裝置；5.膜蒸餾裝置；6.汙泥儲存裝置；7.固液分離裝置；8.幹化裝置；9.冷凝裝置；S1.廢水的收集與混合；S2.混合廢水的預處理；S3.預處理上清液的膜處理；S4.濃水的預熱；S5.預熱濃水的膜蒸餾；S6.汙泥的儲存；S7.預處理汙泥的固液分離；S8.幹化處理；S9.水蒸氣的冷凝及回收，虛線箭頭表示氣體行進方向，實線箭頭表示液體行進方向，虛實相間箭頭表示半固體或固體行進方向。圖2為利用本發明的系統及其使用方法進行表面處理廢水處理的流程圖。具體實施方式下面將結合附圖及具體實施例對本發明中的技術方案進行詳細說明。如圖1所示，一種表面處理廢水的處理系統包括廢水收集裝置1、預處理裝置2、膜處理裝置3、預熱裝置4、膜蒸餾裝置5、汙泥儲存裝置6、固液分離裝置7、幹化裝置8和冷凝裝置9。廢水收集裝置1的出口通過控制閥與預處理裝置2的入口連通，用於使在廢水收集裝置1中混合的各路廢水進入預處理裝置2。預處理裝置2具有兩個出口，其中一個出口(預處理上清液出口)通過控制閥與膜處理裝置3的入口連通，另一個出口(汙泥出口)通過控制閥與汙泥儲存裝置6的入口連通。膜處理裝置3具有兩個出口，其中一個出口(濃水出口)通過控制閥與預熱裝置4的入口連通，另一個出口(產水出口)通過控制閥將產水排出，以便進行回收再利用。預熱裝置4的出口通過控制閥與膜蒸餾裝置5的入口連通。膜蒸餾裝置5具有兩個出口，其中一個出口(膜蒸餾濃縮液出口)通過控制閥與具有兩個入口的幹化裝置8的其中一個入口(膜蒸餾濃縮液入口)連通，另一個出口(水蒸氣出口)通過控制閥與具有兩個入口的冷凝裝置9的其中一個入口連通。汙泥儲存裝置6的出口通過控制閥與固液分離裝置7的入口連通。固液分離裝置7具有兩個出口，其中一個出口(固體組分出口)通過控制閥與具有兩個入口的幹化裝置8的另一個入口(固體組分入口)連通，另一個出口(液體組分出口)通過控制閥與具有多個入口的廢水收集裝置1的其中一個入口連通。幹化裝置8具有兩個出口，其中一個出口(水蒸氣出口)通過控制閥與具有兩個入口的冷凝裝置9的另一個入口連通，另一個出口(固廢出口)通過控制閥將固體廢棄物排出，以便進行委外處置。上述表面處理廢水的處理系統的使用方法包括下列步驟：S1、廢水的收集與混合：將由脫脂、水洗、純水洗、矽烷處理等工段產生的各路廢水收集在廢水收集裝置1中，並利用攪拌機加以混合，形成混合廢水；S2、混合廢水的預處理：使S1中形成的混合廢水進入預處理裝置2中，利用加藥泵加入氯化鈣，對表面處理廢水進行破乳，破乳後調節廢水的pH值至8～10，利用加藥泵加入5wt％～10wt％的PAC和0.1wt％～0.5wt％的PAM，對表面處理廢水進行混凝、絮凝處理，時間為0.2～1h，然後利用斜板沉澱池進行沉澱，形成汙泥和預處理上清液；S3、預處理上清液的膜處理：使S2中形成的預處理上清液進入膜處理裝置3中，依次經過0.1～0.5μm精密過濾器的精密過濾、超濾膜的超濾和反滲透膜的反滲透處理，形成產水和濃水；S4、濃水的預熱：使S3中形成的濃水進入預熱裝置4中進行50～70℃預熱，形成預熱濃水；S5、預熱濃水的膜蒸餾：使S4中形成的預熱濃水進入膜蒸餾裝置5中，利用中空的疏水微孔膜進行膜蒸餾處理，濃水通路為膜外側，空氣通路為膜內側，並利用空壓機提供氣源；為了保證膜的質量，要求膜外側壓力大於內側壓力，壓力差≤0.1MPa，形成水蒸氣和膜蒸餾濃縮液；S6、汙泥的儲存：利用汙泥泵使S2中形成的汙泥進入汙泥儲存裝置6中並加以儲存，形成預處理汙泥，保證固液分離的滿負荷運行；S7、預處理汙泥的固液分離：使S6中形成的預處理汙泥進入固液分離裝置7中，利用板框壓濾機進行固液分離處理，形成固體組分和液體組分，並使液體組分重新進入廢水收集裝置1中；S8、幹化處理：使S5中形成的膜蒸餾濃縮液和S7中形成的固體組分進入幹化裝置8中，利用餘熱、廢熱源等對蒸餾濃縮液和固體組分進行乾燥，形成水蒸氣和固體廢棄物，固體廢棄物後續進行委外處置；S9、水蒸氣的冷凝及回收：使S5和S8中形成的水蒸氣進入冷凝裝置9中，冷凝後與S3中形成的產水合併再利用，實現表面處理廢水的零排放處理。具體實施案例：以江蘇某企業的表面處理廢水的處理過程為例來說明本發明中的系統及工藝方法的應用，該企業生產不鏽鋼掛具、鋁型材軌道、燈具配件等產品。該企業主要有脫脂、水洗、純水洗、矽烷轉化膜四個工段產生的廢水需要處理。混合廢水總量為10.5m3/d，混合後的廢水水質情況如下：pH值：7.5～9.5；電導：6000～8000μs/cm；CODcr：2000～5000mg/L。由於該公司用水緊張，要求廢水全部回用，回用水質要求如表1所示，但是常規的處理方法難以滿足企業要求。表1.企業表面處理廢水的回用水質要求序號項目單位水質控制指標1pH—6.0～9.02電導率μs/cm≤5003懸浮物mg/L≤54濁度NTU≤35CODcrmg/L≤50因此，該企業利用本發明中的處理系統及方法進行廢水處理，希望能夠實現預期的效果，具體實施情況如下：使由脫脂、水洗、純水洗、矽烷處理四個工段產生的廢水流入廢水收集裝置，通過曝氣方式進行混合調勻。利用廢水提升泵將廢水泵入預處理裝置，投加0.5％的氯化鈣進行破乳，破乳後調節廢水pH值至8.5，然後按照1000ml/m3的用量，利用PAC加藥泵投加質量百分比濃度為10％的PAC進行混凝處理，再按照500ml/m3的用量，利用PAM加藥泵投加質量百分比濃度為0.3％的PAM進行絮凝處理，攪拌機攪拌20min，進入斜板沉澱池進行沉澱，沉澱時間為2.5h。將沉澱池上清液泵入膜處理系統，膜處理包括0.1μm精密過濾器的精密過濾、超濾膜的超濾和RO膜的反滲透，RO處理的產水率為70％左右。使濃水通過預熱器並加熱至50℃左右，然後進入膜蒸餾裝置，蒸餾膜內外側分別逆向流通RO濃水和空氣，空氣通路為膜內側，RO濃水通路為膜外側，要求膜外側壓力大於內側壓力，壓力差≤0.1MPa，91％左右的濃水轉化為水蒸汽，然後進入冷凝器進行冷卻，濃縮液產量僅為RO濃水的9％左右。利用板框壓濾機對汙泥儲存裝置中的汙泥進行壓濾，壓濾產水回流至廢水收集裝置，壓濾汙泥與膜蒸餾濃縮液混合，然後利用廠區廢熱進行幹化處理，水蒸汽進入冷凝器進行冷卻，冷卻水滿足表1中的回用水質要求，幹化汙泥委外處置，最終實現了表面處理廢水零排放的目的，如圖2所示。RO處理產水與膜蒸餾冷凝產水進行合併，所得產水的水質情況如表2所示，通過對比可知，利用本發明的處理方法獲得的產水能夠滿足表1中的回用水質要求。表2.利用本發明的處理方法獲得的產水的水質情況以上所述，僅為本發明的一種具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術範圍內可輕易想到的變化或替換都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。當前第1頁1 2 3