一種高濃度重金屬的濃鹽水零排放的方法與流程
2023-10-19 06:05:22
本發明涉及一種高濃度重金屬的濃鹽水零排放的方法，屬於廢水處理領域。
背景技術：
富含重金屬的高鹽廢水主要來自於垃圾焚燒電廠後處理工藝，由於垃圾中含多種重金屬及大量氯化鈉、氯化鉀，導致後處理產生的廢水中重金屬及氯鹽含量遠高於常規的高鹽廢水(鹽含量>1％)、電鍍廢水等。隨著垃圾焚燒發電行業的迅速發展，後處理產生的廢水必然會成為主要的汙染源之一。
重金屬是垃圾焚燒後處理廢水中主要的汙染物，主要以鋅、鉛、銅為主，含部分鎘、鎳等，重金屬成分複雜、含量高；廢水中的氯鹽對重金屬的去除存在較大的影響，嚴重限制了重金屬去除方法的選擇。富含重金屬的高鹽廢水，屬高毒性、難處理的汙染源，具有如下特點：
(1)廢水中的大部分重金屬以鋅、鉛為主，含一定量鈣、銅、鎳、鎘，有較強的毒性、汙染性。
(2)垃圾焚燒後處理的廢水多呈酸性，且含鹽量極高，在10％以上。
(3)垃圾焚燒後處理的廢水所含cod含量極低，在10mg/l以下。
目前，對高鹽廢水主要採用「預處理+濃縮+結晶」的工藝進行處理，如專利，cn104496078a(一種高鹽廢水的處理工藝)採用「預處理+濃縮」的方式處理高鹽廢水，調節ph去除鋅和鐵後的廢水，進入內循環式雙膜系統進行處理，濃縮產水；專利cn105621770a(一種高鹽廢水的零排放方法)採用「超濾+反滲透+蒸髮結晶」的方法處理高鹽廢水；專利cn105254106a(一種高鹽廢水零排放且鹽分離的處理方法及裝置)採用「廢水預處理+濃縮減量+結晶」的方法達到廢水零排放及鹽分離的目標；但這些專利均為提及廢水中除產物鹽以外的其餘雜質的成分及預處理方法，且未提及預處理生成的汙泥處理方法，未能達到真正的零排放；同時，廢水中的氯鹽含量在5％以下，必須進行濃縮過程。
技術實現要素：
為解決垃圾焚燒電廠後處理產生的富含重金屬的高鹽廢水，高汙染、小水量、難處理的難題，本發明提出一種富含高濃度重金屬的高鹽廢水零排放的方法。
為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案如下：
一種含高濃度重金屬的濃鹽水零排放的方法，包括以下步驟：
(1)重金屬沉澱：含高濃度重金屬的濃鹽水經過分步調ph絮凝沉澱及重金屬捕捉處理，去除所述含高濃度重金屬的濃鹽水中的重金屬，經沉澱池分離後，出水進入步驟(2)進行處理，回收沉澱池中重金屬汙泥中的重金屬；
(2)軟化：步驟(1)中沉澱池中的出水進入軟化池，去除濃鹽水中的鈣離子，經過軟化池處理後，得到的出水進入步驟(3)進行處理；
(3)管式微濾：步驟(2)中所述軟化池出水進入管式微濾單元進行懸浮固體去除，經管式微濾處理後的濃鹽水進入步驟(4)；
(4)蒸髮結晶：步驟(3)中經管式微濾處理後的濃鹽水進入蒸髮結晶單元進行處理，得到結晶鹽類與蒸餾水。
本發明中涉及的富含重金屬的高鹽廢水含鹽量在10％以上，預處理後的廢水可直接進入蒸髮結晶系統；同時，本發明涉及的富含重金屬的高鹽廢水重金屬含量高，預處理採用分步調節ph值，分離去除重金屬的方法，形成的汙泥可用於回收重金屬，主要以氧化鋅、氧化鉛為主。
本發明採用「重金屬分步沉澱+軟化+膜過濾+蒸髮結晶」的方法處理富含重金屬的高鹽廢水，分類回收富含高濃度重金屬的高鹽廢水中的重金屬、鹽類、蒸餾水；最大限度的回收資源，達到近零排放。
本申請所處理的高濃度重金屬濃鹽水為煙氣淨化後所形成；高濃度重金屬濃鹽水，ph值為5.0～7.0，鋅含量為5～20g/l，鉛含量為4～15g/l，鎘含量為0.05～1.0g/l，銅含量為0.5～5.0g/l，鎳含量為0.1～2.0g/l，鈣含量為0.5～8.0g/l，氯化鈉含量為5％～20％，氯化鉀含量為3％～10％，化學需氧量cod<10mg/l。
上述高濃度重金屬濃鹽水如果ph不在範圍內，在處理前，先調整ph為5.0～7.0。
本申請所處理的高濃度重金屬濃鹽水中所含重金屬種類多、含量高，可溶性鹽含量極高、甚至接近飽和，且廢水中基本無有機物。
上述步驟(1)中分步調ph值，根據重金屬種類，採用naoh分步調節ph值。
為了將重金屬處理徹底，步驟(1)中分步調ph的方法為：採用3％-30％wt的氫氧化鈉溶液先調節到ph值9.0～10.0絮凝沉澱後，再調節ph值到11.0～12.0絮凝沉澱。
為了進一步提高淨化效果，步驟(1)中重金屬捕捉，採用液體重金屬捕捉劑、或二硫代胺基甲酸鹽(dtc類)重金屬捕捉劑；步驟(1)中沉澱池出水中，zn<1.0mg/l，pb<1.0mg/l，cd<0.1mg/l，cu<0.5mg/l，ni<1.0mg/l。
為了變廢為寶，提高資源的利用率，步驟(1)中沉澱池中重金屬汙泥中，zn含量在5％～30％、pb含量在5％～20％，冶煉回收氧化鋅、氧化鉛，前述百分比為質量百分比。
為了進一步提高淨化效果，步驟(2)中的軟化，採用0.5-3mol/l的na2co3去除水中鈣離子。步驟(2)中軟化池出水中ca<50mg/l。
為了進一步提高淨化效果，達到零排放的目的，步驟(3)中管式微濾單元採用內壓式、單管微濾膜組件，出水與回水比為1:6～1:12。進一步優選，步驟(3)中內壓式、單管微濾膜組件的材料為碳氟化合物，孔徑範圍為0.05～0.5μm。進一步優選，單管微濾膜組件的材料為聚碸、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。
為了提高物料的回收利用及廢水處理效果，步驟(4)中蒸髮結晶單元採用多效蒸髮結晶器，熱源採用電廠廢蒸汽；蒸髮結晶單元，出鹽率高於95％，水回收率高於95％。
本發明未提及的技術均參照現有技術。
本發明含高濃度重金屬的濃鹽水零排放的方法，經分步沉澱後的出水，即蒸髮結晶進水，鋅含量<1.0mg/l，鉛含量<1.0mg/l，鎘含量<0.1mg/l，銅含量<0.5mg/l，鎳含量<1.0mg/l；本發明沉澱出的重金屬汙泥中，鋅、鉛含量高，可用於回收氧化鋅、氧化鉛；本發明蒸髮結晶系統，出鹽率高於95％，水回收率高於95％；蒸髮結晶獲得的鹽類可作為工業鹽出售；蒸餾水回用於水處理系統的反衝洗、藥劑配置等；本發明在解決垃圾發電廠後處理產生的富含重金屬高鹽廢水高汙染、難排放難題的同時，最大限度的回收資源，達到近零排放。
附圖說明
圖1為本發明富含重金屬的高鹽廢水近零排放的方法的處理流程圖；
圖2為本發明重金屬分步沉澱的流程示意圖。
具體實施方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。
實施例1
如圖所示，富含重金屬的高鹽廢水近零排放的處理系統，包括順序相接的重金屬分步沉澱預處理系統、廢水軟化系統、膜過濾系統(內壓式、單管微濾膜組件)和蒸髮結晶系統，重金屬分步沉澱系統用於分步去除高鹽廢水中重金屬離子；廢水軟化系統用於去除高鹽廢水中鈣、鎂離子；膜過濾系統用於對預處理後的高鹽廢水進行過濾處理；蒸髮結晶系統對膜過濾後的高鹽廢水進行蒸髮結晶，得到工業鹽及蒸餾水；廢水處理時，廢水依次流經上述裝置。
重金屬分步沉澱預處理系統包括依次布置的反應沉澱池1，反應沉澱池2和重金屬捕捉系統，反應沉澱池1出水進入反應沉澱池2，反應沉澱池2出水進入重金屬捕捉系統，反應沉澱池1的沉澱物用於回收重金屬鋅、鉛，反應沉澱池2的沉澱物用於回收重金屬鎘，重金屬捕捉系統出水進入廢水軟化系統。
以每天50噸的處理水量進行試驗：
電廠富含重金屬的高鹽廢水的氯化鈉含量9.4％，氯化鉀含量7.6％，鋅含量18.4g/l，鉛含量10.2g/l，銅含量2.6g/l，鎳含量為0.2g/l，鎘含量0.2g/l，鈣含量為2.6g/l，化學需氧量cod為8mg/l，將ph調節為5.0～7.0。
重金屬分步沉澱+重金屬捕捉劑處理：採用15％wt的氫氧化鈉溶液將反應沉澱池1中的ph值9.0～10.0絮凝沉澱後，反應沉澱池1出水進入反應沉澱池2，並將其ph值調節為11.0～12.0絮凝沉澱，反應沉澱池2出水進入重金屬捕捉系統，並加入tmt-18重金屬捕捉劑5kg/d，對重金屬捕捉處理後，出水中鋅含量0.10mg/l，鉛含量0.32mg/l，銅含量0.17mg/l，鎳含量為0.82mg/l，鎘含量0.06mg/l。反應沉澱池1中重金屬汙泥中，zn含量在20％wt、pb含量在15％wt，冶煉回收氧化鋅、氧化鉛。
廢水軟化處理：經過重金屬分步沉澱+重金屬捕捉劑處理的高鹽廢水加入1.5mol/l碳酸鈉100l/d，去除鹽水中的鈣鎂離子，出水鈣、鎂含量低於50mg/l。
膜過濾系統：經過軟化處理的高鹽廢水，經過管式膜過濾後，高鹽廢水中懸浮固體含量低於5mg/l，管式膜採用內壓式、單管微濾膜組件，孔徑為0.1μm，出水與回水比為1:8；管式膜中氯化鈉含量15％，氯化鉀含量7％。
蒸髮結晶系統：膜過濾系統出水進入蒸髮結晶系統，採用多效蒸髮結晶系統、mvr蒸髮結晶系統或膜蒸餾系統，蒸髮結晶後產鹽約10t/d，產鹽率約96％，產水約42t/d，產水率約95％，實現了近零排放。
實施例2
以每天26噸的處理水量對整個工藝進行試驗：
某電廠富含重金屬的高鹽廢水的氯化鈉含量6.2％，氯化鉀含量8.2％，鋅含量15.4g/l，鉛含量5.6g/l，銅含量1.7g/l，鎳含量為0.1g/l，鎘含量0.2g/l，鈣含量為1.5g/l，化學需氧量cod為10mg/l。
重金屬分步沉澱+重金屬捕捉劑處理：採用10％wt的氫氧化鈉溶液將反應沉澱池1中的ph值9.0～10.0絮凝沉澱後，反應沉澱池1出水進入反應沉澱池2，並將其ph值調節為11.0～12.0絮凝沉澱，反應沉澱池2出水進入重金屬捕捉系統，並加入tmt-18重金屬捕捉劑2.6kg/d，對重金屬捕捉處理後，出水中鋅含量0.10mg/l，鉛含量0.32mg/l，銅含量0.17mg/l，鎳含量為0.82mg/l，鎘含量0.06mg/l。反應沉澱池1中重金屬汙泥中，zn含量在20％wt、pb含量在15％wt，冶煉回收氧化鋅、氧化鉛。
廢水軟化處理：經過重金屬分步沉澱+重金屬捕捉劑處理的高鹽廢水加入1.5mol/l碳酸鈉50l/d，去除鹽水中的鈣鎂離子，出水鈣、鎂含量低於50mg/l。
膜過濾系統：經過軟化處理的高鹽廢水，經過管式膜過濾後，高鹽廢水中懸浮固體含量低於5mg/l；管式膜採用內壓式、單管微濾膜組件，孔徑為0.2μm，出水與回水比為1:10；膜過濾系統中氯化鈉含量9.5％，氯化鉀含量8％。
蒸髮結晶系統：膜過濾系統出水進入蒸髮結晶系統，採用多效蒸髮結晶系統、mvr蒸髮結晶系統或膜蒸餾系統，蒸髮結晶後產鹽約4.2t/d，產鹽率約97％，產水約20t/d，產水率約96％。