CN112707563A - 铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置及处理方法,是针对铜冶炼高盐废水含有高钙、高COD、高盐的特点,先利用预处理去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物,再利用纳滤膜来浓缩硫酸钠,分离出仅含氯化钠的纳滤产水与富含硫酸钠的纳滤浓水;对纳滤产水先后利用反渗透与浓水反渗透将其TDS浓缩到90~100 g/L,再蒸发结晶出纯度大于98.5%的工业氯化钠;对纳滤浓水先净化处理,利用超高压反渗透将其TDS浓缩到130~170 g/L,再蒸发结晶出纯度大于98.0%的工业无水硫酸钠;反渗透、浓水反渗透、超高压反渗透的产水与蒸发结晶冷凝水构成TDS小于200mg/L的回用水,回用于铜冶炼生产,达到了铜冶炼高盐废水膜法资源化处理的目的。
Description
技术领域
本发明涉及的是铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置及处理方法,属于工业废水处理的技术领域。
背景技术
铜冶炼生产过程中会产生大量的重金属废水,特别是铜冶炼烟气制硫酸过程中的废硫酸处理生成的大量高盐废水,该废水具有高钙、高COD(化学需氧量)、高盐(主要为硫酸钠与氯化纳)的特点,处理不当时会对环境造成严重的污染。目前已有部分铜冶炼高盐废水资源化处理的专利技术,如201510711446.X一种铜业冶炼废水除盐方法,由软化沉淀池、过滤单元、离子交换单元、pH调节池、反渗透单元构成,利用高pH下,经软化的废水由反渗透进行除盐,但浓水为高盐高COD的废水,虽实现减量化,仍不好处置;又如201910101506.4一种铜冶炼硫酸污酸废水零排放处理方法,包括CO2除钙、铝盐除砷氟、纳滤分盐浓缩(硫酸钠与少量氯化纳)、反渗透浓缩(氯化钠),但预处理未对COD进行有效降解,对膜系统有较大影响,而利用两级纳滤进行分盐浓缩,纳滤浓水的硫酸钠中还会有部分氯化钠。
发明内容
本发明提出的是一种铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置及处理方法,其目的旨在针对铜冶炼高盐废水含有高钙、高COD、高盐的特点,处理不当时不仅污染环境,更浪费宝贵的水与盐资源的问题。针对铜冶炼高盐废水,先利用加药、反应、沉淀去除高盐废水中的硬度、重金属离子、COD与悬浮物,再利用纳滤膜进行分盐,利用反渗透与浓水反渗透对分出的氯化钠进行浓缩,蒸发结晶出氯化钠产品;利用超高压反渗透对浓缩的硫酸钠进行浓缩,蒸发结晶出无水硫酸钠产品。处理前,高盐废水的TDS值为10~25g/L,处理后,纳滤浓水的TDS值为50~75g/L,浓缩了3~6倍,纳滤的回收率为70~87.5%,纳滤产水的TDS值为5~15g/L,纳滤对Na2SO4的去除率≥98%,纳滤对NaCl的去除率≤25%。对仅含NaCl的纳滤产水,反渗透浓水的TDS值为30~45g/L,浓缩了3~6倍,反渗透的回收率为70~87.5%,反渗透产水的TDS值为50~150mg/L,反渗透的脱盐率为99~99.7%;浓水反渗透浓水的TDS值为90~100g/L,又浓缩了2~3倍,浓水反渗透的回收率为50~70%,浓水反渗透产水的TDS值为120~450mg/L,浓水反渗透的脱盐率为99~99.7%;蒸发结晶出的NaCl纯度≥98.5%,满足GB/T 5462-2015工业盐的精制工业干盐一级标准,NaCl蒸发结晶冷凝水的TDS≤50mg/L。对富含Na2SO4的纳滤浓水,超高压反渗透浓水的TDS值为130~170g/L,浓缩了2~3倍,超高压反渗透的回收率为50~70%,超高压反渗透产水的TDS值为250~500mg/L,反渗透的脱盐率为99~99.7%;蒸发结晶出的无水硫酸钠纯度≥98.0%,满足GB/T 6009-2014工业无水硫酸钠的Ⅱ类一等品标准,Na2SO4蒸发结晶冷凝水的TDS≤50mg/L。反渗透、浓水反渗透、超高压反渗透的产水与蒸发结晶冷凝水混合成的回用水TDS≤200mg/L,满足铜冶炼生产要求,从而利用膜法分盐、反渗透浓缩并蒸发结晶回收了氯化钠、硫酸钠与水资源。
本发明的技术解决方案:铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置,其结构包括高盐废水预处理系统、纳滤系统、反渗透系统、浓水反渗透系统、氯化钠蒸发结晶系统、回用水箱、纳滤浓水处理系统、超高压反渗透系统、硫酸钠蒸发结晶系统。其中铜冶炼高盐废水首先经过高盐废水预处理系统去除高盐废水中的硬度、重金属离子、COD与悬浮物,利用纳滤系统将TDS为10~25g/L的预处理出水中的Na2SO4(硫酸钠)进行浓缩,分离出富含Na2SO4的纳滤浓水与仅含NaCl(氯化钠)的纳滤产水,纳滤浓水的TDS达到50~75g/L,纳滤产水的TDS为5~15g/L;对纳滤产水先用反渗透系统浓缩到TDS为30~45g/L,再用浓水反渗透系统浓缩到TDS为90~100g/L,利用氯化钠蒸发结晶系统蒸发结晶出纯度≥98.5%的工业氯化钠;对纳滤浓水先利用纳滤浓水处理系统再次去除高盐废水中的硬度、重金属离子、COD与悬浮物,然后利用超高压反渗透系统对纳滤浓水进行浓缩,超高压反渗透浓水的TDS达到130~170g/L,再利用硫酸钠蒸发结晶系统蒸发结晶出纯度≥98.0%的工业无水硫酸钠;反渗透、浓水反渗透、超高压反渗透的产水与蒸发结晶冷凝水构成TDS≤200mg/L的回用水,达到铜冶炼高盐废水膜法资源化处理的目的。
铜冶炼高盐废水膜法资源化处理方法,包括如下步骤:
1)通过高盐废水预处理系统,将铜冶炼高盐废水中的硬度、重金属离子、COD与悬浮物加以去除;
2)通过纳滤系统,将高盐废水预处理系统出水中的Na2SO4浓缩3~6倍,分离出富含Na2SO4的纳滤浓水与只含NaCl的纳滤产水;
3)通过反渗透系统,将纳滤产水浓缩3~6倍,使其TDS达到30~45g/L;
4)通过浓水反渗透系统,将反渗透浓水浓缩2~3倍,使其TDS达到90~100g/L;
5)通过氯化钠蒸发结晶系统,将浓水反渗透的浓水蒸发结晶出纯度≥98.5%的工业氯化钠产品;反渗透产水与蒸发结晶冷凝水构成TDS≤200mg/L的回用水;
6)通过纳滤浓水处理系统,将纳滤浓水中的硬度、重金属离子、COD与悬浮物再次进行去除;
7)通过超高压反渗透系统,将纳滤浓水处理系统出水浓缩2~3倍,超高压反渗透浓水的TDS达到130~170g/L;
8)通过硫酸钠蒸发结晶系统,将超高压反渗透浓水蒸发结晶出纯度≥98.0%的工业无水硫酸钠,并蒸发结晶分离出少量纯度≥98.5%的工业氯化钠。
本发明的特点,本发明铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置及处理方法,是针对铜冶炼高盐废水含有高钙、高COD、高盐的特点,先利用预处理去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物,再利用纳滤膜来浓缩硫酸钠,分离出仅含氯化钠的纳滤产水与富含硫酸钠的纳滤浓水;对纳滤产水先后利用反渗透与浓水反渗透将其TDS浓缩到90~100g/L,再蒸发结晶出纯度大于98.5%的工业氯化钠;对纳滤浓水先净化处理,利用超高压反渗透将其TDS浓缩到130~170g/L,再蒸发结晶出纯度大于98.0%的工业无水硫酸钠;反渗透、浓水反渗透、超高压反渗透的产水与蒸发结晶冷凝水构成TDS小于200mg/L的回用水,回用于铜冶炼生产,达到了铜冶炼高盐废水膜法资源化处理的目的。
附图说明
附图1铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置的总体结构示意图。
附图中WW表示铜冶炼高盐废水,RCW表示回用水,SC1表示高盐废水预处理泥饼,SC2表示钠滤浓水处理泥饼,SM1表示1#蒸汽,SM2表示2#蒸汽,NaCl表示氯化钠,Na2SO4表示硫酸钠,PTSW表示高盐废水预处理系统出水,CWTSW表示纳滤浓水处理系统出水,NFCW表示纳滤浓水,ROPW表示反渗透产水,CROPW表示浓水反渗透产水,UROPW表示超高压反渗透产水,CDW1表示氯化钠蒸发结晶冷凝水,CDW2表示硫酸钠蒸发结晶冷凝水;PTS表示高盐废水预处理系统,CWTS表示纳滤浓水处理系统,NFS表示纳滤系统,ROS表示反渗透系统,CROS表示浓水反渗透系统,VCS1表示氯化钠蒸发结晶系统,VCS2表示硫酸钠蒸发结晶系统,UHPROS表示超高压反渗透系统,RCWT表示回用水箱。
附图2铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置高盐废水预处理系统的结构示意图。
附图中WW表示铜冶炼高盐废水,SC1表示高盐废水预处理泥饼,PTSW表示高盐废水预处理系统出水;PTS表示高盐废水预处理系统;T21表示高盐废水调节池,RT21表示高盐废水反应池,ST21表示高盐废水高效沉淀池,T23表示高盐废水中间水池,AOP21表示高盐废水高级氧化装置,HT21表示高盐废水消解池,MSD21表示高盐废水膜分离装置,T24表示高盐废水超滤产水池,GAC表示颗粒活性炭过滤器,T22表示高盐废水污泥池,BF21表示高盐废水污泥板框压滤机,D21表示高盐废水的氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂、助凝剂投加装置,D22表示高盐废水的硫酸投加装置,D23表示高盐废水的粉末活性炭投加装置,P21表示高盐废水提升泵,P22表示高盐废水污泥螺杆泵,P23表示高盐废水中间水泵,P24表示高盐废水的浸没式超滤膜抽吸泵,P25表示高盐废水的超滤反洗泵,P26表示活性炭过滤器反洗泵,P27表示纳滤增压泵。
附图3铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置的纳滤系统、反渗透系统、浓水反渗透系统与氯化纳蒸发结晶系统结构示意图。
附图中PTSW表示高盐废水预处理系统出水,NFCW表示纳滤浓水,RCW表示回用水,NaCl表示氯化纳,SM1表示1#蒸汽,ROPW表示反渗透产水,CROPW表示浓水反渗透产水,UROPW表示超高压反渗透产水,CDW1表示氯化钠蒸发结晶冷凝水,CDW2表示硫酸钠蒸发结晶冷凝水;NFS表示纳滤系统,ROS表示反渗透系统,CROS表示浓水反渗透系统,VCS1表示氯化钠蒸发结晶系统,RCWT表示回用水箱;SAF31表示纳滤保安过滤器,D31表示纳滤的阻垢剂与非氧化杀菌剂投加装置,NF31表示纳滤装置,T31表示纳滤浓水箱,T32表示纳滤产水箱,SAF32表示反渗透保安过滤器,D32表示反渗透阻垢剂投加装置,RO31表示反渗透装置,T33表示反渗透浓水箱,SAF33表示浓水反渗透保安过滤器,D33表示浓水反渗透阻垢剂投加装置,CRO31表示浓水反渗透装置,T34表示浓水反渗透的浓水箱,P31表示纳滤高压泵,P32表示纳滤浓水输送泵,P33表示反渗透供水泵,P34表示反渗透高压泵,P35表示浓水反渗透供水泵,P36表示浓水反渗透高压柱塞泵,P37表示浓水反渗透浓水输送泵。
附图4铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置的纳滤浓水处理系统结构示意图。
附图中的NFCW表示纳滤浓水,SC2表示纳滤浓水的泥饼,CWTSW表示纳滤浓水处理系统出水;CWTS表示纳滤浓水处理系统;RT41表示纳滤浓水反应池,ST41表示纳滤浓水高效沉淀池,T42表示纳滤浓水中间水池,AOP41表示纳滤浓水高级氧化装置,HT41表示纳滤浓水消解池,MSD41表示纳滤浓水的膜分离装置,T42表示纳滤浓水的超滤产水池,T41表示纳滤浓水的污泥池,BF41表示纳滤浓水的污泥板框压滤机,D41表示纳滤浓水的石灰、碳酸钠、混凝剂、助凝剂投加装置,D42表示纳滤浓水的硫酸投加装置,D43表示纳滤浓水的粉末活性炭投加装置,P41表示纳滤浓水的污泥螺杆泵,P42表示纳滤浓水的中间水泵,P43表示纳滤浓水的浸没式超滤膜抽吸泵,P44表示纳滤浓水的超滤反洗泵,P45表示纳滤浓水处理出水泵。
附图5铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置的超高压反渗透系统与硫酸纳蒸发结晶系统结构示意图。
附图中的CWTSW表示纳滤浓水处理系统出水,CDW2表示硫酸钠蒸发结晶冷凝水,UROPW表示超高压反渗透产水,NaCl表示氯化纳,Na2SO4表示硫酸钠,SM2表示2#蒸汽;UHPROS表示超高压反渗透系统,VCS2表示硫酸钠蒸发结晶系统;SAF51表示超高压反渗透保安过滤器,D51表示超高压反渗透阻垢剂投加装置,UHPRO51表示超高压反渗透装置,T51表示超高压反渗透浓水箱,P51表示超高压反渗透高压柱塞泵,P52表示超高压反渗透浓水输送泵。
附图6铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置实施例的工艺流程图。
附图7铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置实施例的水平衡图。
具体实施方式
对照附图1,铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置,其结构包括高盐废水预处理系统PTS、纳滤系统NFS、反渗透系统ROS、浓水反渗透系统CROS、氯化钠蒸发结晶系统VCS1、回用水箱RCWT、纳滤浓水处理系统CWTS、超高压反渗透系统UHPROS、硫酸钠蒸发结晶系统VCS2。其中铜冶炼高盐废水WW接至高盐废水预处理系统PTS的进水口,高盐废水预处理系统PTS的出泥口送出高盐废水预处理泥饼SC1,高盐废水预处理系统PTS的出水口送出高盐废水预处理系统出水PTSW至纳滤系统NFS的进水口;纳滤系统NFS的产水出口与反渗透系统ROS的进水口相接,反渗透系统ROS的浓水出口与浓水反渗透系统CROS的进水口相接,浓水反渗透系统CROS的浓水出口与氯化钠蒸发结晶系统VCS1的进料口相接,1#蒸汽SM1接至氯化钠蒸发结晶系统VCS1的进汽口,氯化钠蒸发结晶系统VCS1的出料口送出氯化钠NaCl;反渗透系统ROS的产水口送出反渗透产水ROPW至回用水箱RCWT的1#进水口,浓水反渗透系统CROS的产水口也送出浓水反渗透产水CROPW至回用水箱RCWT的1#进水口,氯化钠蒸发结晶系统VCS1的冷凝水出口送出氯化钠蒸发结晶冷凝水CDW1至回用水箱RCWT的2#进水口,回用水箱RCWT的出水口送出回用水RCW;纳滤系统NFS的浓水出口送出纳滤浓水NFCW至纳滤浓水处理系统CWTS的进水口,纳滤浓水处理系统CWTS的出泥口送出钠滤浓水处理泥饼SC2;纳滤浓水处理系统CWTS的出水口送出纳滤浓水处理系统出水CWTSW至超高压反渗透系统UHPROS的进水口,超高压反渗透系统UHPROS的浓水出口与硫酸钠蒸发结晶系统VCS2的进料口相接,2#蒸汽SM2接至的硫酸钠蒸发结晶系统VCS2进汽口,硫酸钠蒸发结晶系统VCS2的1#出料口送出硫酸钠Na2SO4,硫酸钠蒸发结晶系统VCS2的2#出料口送出氯化钠NaCl;超高压反渗透系统UHPROS的产水出口送出超高压反渗透产水UROPW至回用水箱RCWT的3#进水口,硫酸钠蒸发结晶系统VCS2的冷凝水出口也送出硫酸钠蒸发结晶冷凝水CDW2至回用水箱RCWT的3#进水口。通过高盐废水预处理,去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物,利用纳滤将TDS为10~25g/L的预处理出水浓缩到TDS为50~75g/L,纳滤产水只含NaCl,其TDS达到5~15g/L;对纳滤产水先用反渗透浓缩到TDS为30~45g/L,再用浓水反渗透浓缩到TDS为90~100g/L,蒸发结晶出纯度≥98.5%的工业氯化钠;对纳滤浓水利用超高压反渗透浓缩到TDS为130~170g/L,再蒸发结晶出纯度≥98.0%的工业无水硫酸钠;三种反渗透产水与蒸发结晶冷凝水构成TDS≤200mg/L的回用水,达到铜冶炼高盐废水膜法资源化处理的目的。
对照附图2,高盐废水预处理系统PTS,其结构包括高盐废水调节池T21、高盐废水反应池RT21、高盐废水高效沉淀池ST21、高盐废水中间水池T23、高盐废水高级氧化装置AOP21、高盐废水消解池HT21、高盐废水膜分离装置MSD21、高盐废水超滤产水池T24、颗粒活性炭过滤器GAC、高盐废水污泥池T22、高盐废水污泥板框压滤机BF21、高盐废水的氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂与助凝剂投加装置D21、高盐废水的硫酸投加装置D22、高盐废水的粉末活性炭投加装置D23、高盐废水提升泵P21、高盐废水污泥螺杆泵P22、高盐废水中间水泵P23、高盐废水的浸没式超滤膜抽吸泵P24、高盐废水的超滤反洗泵P25、活性炭过滤器反洗泵P26、纳滤增压泵P27。其中铜冶炼高盐废水WW接至高盐废水调节池T21的进水口,高盐废水调节池T21的出水口通过高盐废水提升泵P21与高盐废水反应池RT21的进水口相接,高盐废水的氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂、助凝剂投加装置D21的出药口与高盐废水反应池RT21的进药口相接,高盐废水反应池RT21的出水口与高盐废水高效沉淀池ST21的进水口相接,高盐废水高效沉淀池ST21的出泥口与高盐废水污泥池T22的进泥口相接,高盐废水污泥池T22的出泥口通过高盐废水污泥螺杆泵P22与高盐废水污泥板框压滤机BF21的进泥口相接,高盐废水污泥板框压滤机BF21的滤液出口接至高盐废水调节池T21的1#回水口,高盐废水污泥板框压滤机BF21的出泥口送出高盐废水预处理泥饼SC1;高盐废水高效沉淀池ST21的出水口与高盐废水中间水池T23的进水口相接,高盐废水中间水池T23的出水口通过高盐废水中间水泵P23与高盐废水高级氧化装置AOP21的进水口相接,高盐废水的硫酸投加装置D22的出药口与高盐废水高级氧化装置AOP21的进药口相接;高盐废水高级氧化装置AOP21的出水口与高盐废水消解池HT21的进水口相接,高盐废水的粉末活性炭投加装置D23的出药口与高盐废水消解池HT211的进药口相接;高盐废水消解池HT21的出水口与高盐废水膜分离装置MSD21的进水口相接,高盐废水膜分离装置MSD21的出水口通过高盐废水的浸没式超滤膜抽吸泵P24与高盐废水超滤产水池T24的进水口相接;高盐废水超滤产水池T24的1#出水口通过纳滤增压泵P27与颗粒活性炭过滤器GAC的进水口相接,颗粒活性炭过滤器GAC的出水口送出高盐废水预处理系统出水PTSW;高盐废水超滤产水池T24的2#出水口通过高盐废水的超滤反洗泵P25与高盐废水膜分离装置MSD21的反洗水进口相接,高盐废水膜分离装置MSD21的反洗水出口接至高盐废水调节池T21的2#回水口;高盐废水超滤产水池T24的3#出水口通过活性炭过滤器反洗泵P26与颗粒活性炭过滤器GAC的反洗水进口相接,颗粒活性炭过滤器GAC的反洗水出口也接至高盐废水调节池T21的2#回水口。通过高盐废水预处理系统,具体是通过投加氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂与助凝剂,将高盐废水的pH值调节到8~10,利用反应与沉淀去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;通过投加硫酸与粉末活性炭,将高盐废水的pH值回调到6.5~7.5,利用高级氧化与消解降低COD;再利用膜分离过滤、活性炭吸附进一步去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;使得预处理出水的COD≤20mg/L、悬浮物≤1mg/L、硬度≤0.5mmol/L。
对照附图3,纳滤系统NFS,其结构包括纳滤保安过滤器SAF31、纳滤的阻垢剂与非氧化杀菌剂投加装置D31、纳滤高压泵P31、纳滤装置NF31、纳滤浓水箱T31、纳滤浓水输送泵P32、纳滤产水箱T32、反渗透供水泵P33。其中高盐废水预处理系统出水PTSW接至纳滤保安过滤器SAF31的进水口,纳滤的阻垢剂与非氧化杀菌剂投加装置D31的出药口与纳滤保安过滤器SAF31的进药口相接,纳滤保安过滤器SAF31的出水口通过纳滤高压泵P31与纳滤装置NF31的进水口相接,纳滤装置NF31的浓水出口与纳滤浓水箱T31的进水口相接,纳滤浓水箱T31的出水口通过纳滤浓水输送泵P32送出纳滤浓水NFCW;纳滤装置NF31的产水出口与纳滤产水箱T32的进水口相接,纳滤产水箱T32的出水口通过反渗透供水泵P33与反渗透保安过滤器SAF32的进水口相接。通过纳滤系统,具体是利用纳滤膜将TDS为10~25g/L的高盐废水预处理系统出水中的Na2SO4浓缩3~6倍,纳滤产水率为70~87.5%;纳滤浓水富含Na2SO4,纳滤浓水的TDS达到50~75g/L,纳滤产水只含NaCl,纳滤产水TDS为5~15g/L。
反渗透系统ROS,其结构包括反渗透保安过滤器SAF32、反渗透阻垢剂投加装置D32、反渗透高压泵P34、反渗透装置RO31、反渗透浓水箱T33、浓水反渗透供水泵P35。其中纳滤产水接至反渗透保安过滤器SAF32的进水口,反渗透阻垢剂投加装置D32的出药口与反渗透保安过滤器SAF32的进药口相接,反渗透保安过滤器SAF32的出水口通过反渗透高压泵P34与反渗透装置RO31的进水口相接,反渗透装置RO31的产水出口送出反渗透产水ROPW,反渗透装置RO31的浓水出口与反渗透浓水箱T33的进水口相接,反渗透浓水箱T33的出水口通过浓水反渗透供水泵P35与浓水反渗透保安过滤器SAF33的进水口相接。通过反渗透系统,具体是将TDS为5~15g/L的纳滤产水初步浓缩3~6倍,反渗透浓水的TDS达到30~45g/L,反渗透产水的TDS达到50~150mg/L,反渗透回收率为70~87.5%。
浓水反渗透系统CROS,其结构包括浓水反渗透保安过滤器SAF33、浓水反渗透阻垢剂投加装置D33、浓水反渗透高压柱塞泵P36、浓水反渗透装置CRO31、浓水反渗透的浓水箱T34、浓水反渗透浓水输送泵P37。其中反渗透浓水接至浓水反渗透保安过滤器SAF33的进水口,浓水反渗透阻垢剂投加装置D33的出药口与浓水反渗透保安过滤器SAF33的进药口相接,浓水反渗透保安过滤器SAF33的出水口通过浓水反渗透高压柱塞泵P36与浓水反渗透装置CRO31的进水口相接,浓水反渗透装置CRO31的产水出口送出浓水反渗透产水CROPW,浓水反渗透装置CRO31的浓水出口与浓水反渗透的浓水箱T34的进水口相接,浓水反渗透的浓水箱T34的出水口通过浓水反渗透浓水输送泵P37与氯化纳蒸发结晶系统VCS1的进料口相接。通过浓水反渗透,具体是将经过初步浓缩的TDS达到30~45g/L的反渗透浓水再浓缩2~3倍,浓水反渗透的浓水TDS达到90~100g/L,浓水反渗透产水的TDS值达到120~450mg/L,浓水反渗透回收率为50~70%。
氯化纳蒸发结晶系统VCS1,其结构包括氯化纳蒸发结晶系统VCS1与回用水箱RCWT。其中浓水反渗透的浓水接至氯化纳蒸发结晶系统VCS1的进料口,1#蒸汽SM1接至氯化纳蒸发结晶系统VCS1的进汽口,氯化纳蒸发结晶系统VCS1的出料口送出氯化纳NaCl;反渗透产水ROPW与浓水反渗透产水CROPW都接至回用水箱RCWT的1#进水口,氯化纳蒸发结晶系统VCS1的冷凝水出口送出氯化钠蒸发结晶冷凝水CDW1至回用水箱RCWT的2#进水口,超高压反渗透产水UROPW与硫酸钠蒸发结晶冷凝水CDW2接至回用水箱RCWT的3#进水口,回用水箱RCWT的出水口送出回用水RCW。通过氯化钠蒸发结晶系统,具体是将TDS达到90~100g/L的浓水反渗透的浓水蒸发结晶出纯度≥98.5%的工业氯化钠产品;蒸发结晶产出的冷凝水TDS≤50mg/L。反渗透、浓水反渗透、超高压反渗透的产水与蒸发结晶冷凝水混合成TDS≤200mg/L的回用水,达到铜冶炼高盐废水膜法资源化处理的目的。
对照附图4,纳滤浓水处理系统CWTS,其结构包括纳滤浓水反应池RT41、纳滤浓水高效沉淀池ST41、纳滤浓水中间水池T42、纳滤浓水高级氧化装置AOP41、纳滤浓水消解池HT41、纳滤浓水的膜分离装置MSD41、纳滤浓水的超滤产水池T42、纳滤浓水的污泥池T41、纳滤浓水的污泥板框压滤机BF41、纳滤浓水的石灰、碳酸钠、混凝剂与助凝剂投加装置D41、纳滤浓水的硫酸投加装置D42、纳滤浓水的粉末活性炭投加装置D43、纳滤浓水的污泥螺杆泵P41、纳滤浓水的中间水泵P42、纳滤浓水的浸没式超滤膜抽吸泵P43、纳滤浓水的超滤反洗泵P44、纳滤浓水处理出水泵P45。其中纳滤浓水NFCW接至纳滤浓水反应池RT41的1#进水口,纳滤浓水的石灰、碳酸钠、混凝剂与助凝剂投加装置D41的出药口与纳滤浓水反应池RT41的进药口相接,纳滤浓水反应池RT41的出水口与纳滤浓水高效沉淀池ST41的进水口相接,纳滤浓水高效沉淀池ST41的出泥口与纳滤浓水的污泥池T41的进泥口相接,纳滤浓水的污泥池T41的出泥口通过纳滤浓水的污泥螺杆泵P41与纳滤浓水的污泥板框压滤机BF41的进泥口相接,纳滤浓水的污泥板框压滤机BF41的滤液出口也接至纳滤浓水反应池RT41的1#进水口,纳滤浓水的污泥板框压滤机BF41的出泥口送出纳滤浓水的泥饼SC2;纳滤浓水高效沉淀池ST41的出水口与纳滤浓水中间水池T42的进水口相接,纳滤浓水中间水池T42的出水口通过纳滤浓水的中间水泵P42与纳滤浓水高级氧化装置AOP41的进水口相接;纳滤浓水的硫酸投加装置D42的出药口与纳滤浓水高级氧化装置AOP41的进药口相接,纳滤浓水高级氧化装置AOP41的出水口与纳滤浓水消解池HT41的进水口相接;纳滤浓水的粉末活性炭投加装置D43的出药口与纳滤浓水消解池HT41的进药口相接,纳滤浓水消解池HT41的出水口与纳滤浓水的膜分离装置MSD41的进水口相接;纳滤浓水的膜分离装置MSD41的出水口通过纳滤浓水的浸没式超滤膜抽吸泵P43与纳滤浓水的超滤产水池T42的进水口相接,纳滤浓水的超滤产水池T42的1#出水口通过纳滤浓水处理出水泵P45送出纳滤浓水处理系统出水CWTSW;纳滤浓水的超滤产水池T42的2#出水口通过纳滤浓水的超滤反洗泵P44与纳滤浓水的膜分离装置MSD41的反洗水进口相接,纳滤浓水的膜分离装置MSD41的反洗水出口接至纳滤浓水反应池RT41的2#进水口。通过纳滤浓水处理系统,具体是通过投加石灰、碳酸钠、混凝剂与助凝剂,将高盐废水的pH值调节到8~10,利用反应与沉淀去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;通过投加硫酸与粉末活性炭,将高盐废水的pH值回调到6.5~7.5,利用高级氧化与消解降低COD;再利用膜分离过滤进一步去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;使得预处理出水的COD≤20mg/L、悬浮物≤1mg/L、硬度≤0.5mmol/L。
对照附图5,超高压反渗透系统UHPROS与硫酸纳蒸发结晶系统VCS2,其结构包括超高压反渗透保安过滤器SAF51、超高压反渗透阻垢剂投加装置D51、超高压反渗透装置UHPRO51、超高压反渗透浓水箱T51、超高压反渗透高压柱塞泵P51、超高压反渗透浓水输送泵P52。其中纳滤浓水处理系统出水CWTSW接至超高压反渗透保安过滤器SAF51的进水口,超高压反渗透阻垢剂投加装置D51的出药口与超高压反渗透保安过滤器SAF51的进药口相接,超高压反渗透保安过滤器SAF51的出水口通过超高压反渗透高压柱塞泵P51与超高压反渗透装置UHPRO51的进水口相接,超高压反渗透装置UHPRO51的浓水出口与超高压反渗透浓水箱T51的进水口相接;超高压反渗透浓水箱T51的出水口通过超高压反渗透浓水输送泵P52与硫酸钠蒸发结晶系统VCS2的进料口相接,2#蒸汽SM2接至硫酸钠蒸发结晶系统VCS2的进汽口,硫酸钠蒸发结晶系统VCS2的1#出料口送出硫酸钠Na2SO4,硫酸钠蒸发结晶系统VCS2的2#出料口送出氯化纳NaCl;超高压反渗透装置UHPRO51的产水出口送出超高压反渗透产水UROPW,硫酸钠蒸发结晶系统VCS2的冷凝水出口送出硫酸钠蒸发结晶冷凝水CDW2。通过超高压反渗透系统,具体是将TDS达到50~75g/L的纳滤浓水处理系统出水浓缩2~3倍,超高压反渗透的回收率为50~70%,超高压反渗透浓水的TDS达到130~170g/L;超高压反渗透产水的TDS达到250~500mg/L。通过硫酸钠蒸发结晶系统,具体是将TDS达到130~170g/L的超高压反渗透浓水蒸发结晶出纯度≥98.0%的工业无水硫酸钠,并蒸发结晶分离出少量纯度≥98.5%的工业氯化钠,蒸发结晶冷凝水的TDS≤50mg/L。
铜冶炼高盐废水膜法资源化处理方法,包括如下步骤:
1)通过高盐废水预处理系统,将铜冶炼高盐废水中的硬度、重金属离子、COD与悬浮物加以去除;
2)通过纳滤系统,将高盐废水预处理系统出水中的Na2SO4浓缩3~6倍,分离出富含Na2SO4的纳滤浓水与只含NaCl的纳滤产水;
3)通过反渗透系统,将纳滤产水浓缩3~6倍,使其TDS达到30~45g/L;
4)通过浓水反渗透系统,将反渗透浓水浓缩2~3倍,使其TDS达到90~100g/L;
5)通过氯化钠蒸发结晶系统,将浓水反渗透的浓水蒸发结晶出纯度≥98.5%的工业氯化钠产品;反渗透产水与蒸发结晶冷凝水构成TDS≤200mg/L的回用水;
6)通过纳滤浓水处理系统,将纳滤浓水中的硬度、重金属离子、COD与悬浮物再次进行去除;
7)通过超高压反渗透系统,将纳滤浓水处理系统出水浓缩2~3倍,超高压反渗透浓水的TDS达到130~170g/L;
8)通过硫酸钠蒸发结晶系统,将超高压反渗透浓水蒸发结晶出纯度≥98.0%的工业无水硫酸钠,并蒸发结晶分离出少量纯度≥98.5%的工业氯化钠。
所述步骤1)通过高盐废水预处理系统,具体是通过投加氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂与助凝剂,将高盐废水的pH值调节到8~10,利用反应与沉淀去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;通过投加硫酸与粉末活性炭,将高盐废水的pH值回调到6.5~7.5,利用高级氧化与消解降低COD;再利用膜分离过滤、活性炭吸附进一步去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;使得预处理出水的COD≤20mg/L、悬浮物≤1mg/L、硬度≤0.5mmol/L。
所述步骤2)通过纳滤系统,具体是利用纳滤膜将TDS为10~25g/L的高盐废水预处理系统出水中的Na2SO4浓缩3~6倍,纳滤产水率为70~87.5%;纳滤浓水富含Na2SO4,纳滤浓水的TDS达到50~75g/L,纳滤产水只含NaCl,纳滤产水TDS为5~15g/L。
所述步骤3)通过反渗透系统,具体是将TDS为5~15g/L的纳滤产水初步浓缩3~6倍,反渗透浓水的TDS达到30~45g/L,反渗透产水的TDS达到50~150mg/L,反渗透回收率为70~87.5%。
所述步骤4)通过浓水反渗透系统,具体是将经过初步浓缩的TDS达到30~45g/L的反渗透浓水再浓缩2~3倍,浓水反渗透的浓水TDS达到90~100g/L,浓水反渗透产水的TDS值达到120~450mg/L,浓水反渗透回收率为50~70%。
所述步骤5)通过氯化钠蒸发结晶系统,具体是将TDS达到90~100g/L的浓水反渗透的浓水蒸发结晶出纯度≥98.5%的工业氯化钠产品;蒸发结晶产出的冷凝水TDS≤50mg/L。反渗透、浓水反渗透、超高压反渗透的产水与蒸发结晶冷凝水混合成TDS≤200mg/L的回用水,达到铜冶炼高盐废水膜法资源化处理的目的。
所述步骤6)通过纳滤浓水处理系统,具体是通过投加石灰、碳酸钠、混凝剂与助凝剂,将高盐废水的pH值调节到8~10,利用反应与沉淀去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;通过投加硫酸与粉末活性炭,将高盐废水的pH值回调到6.5~7.5,利用高级氧化与消解降低COD;再利用膜分离过滤进一步去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;使得预处理出水的COD≤20mg/L、悬浮物≤1mg/L、硬度≤0.5mmol/L。
所述步骤7)通过超高压反渗透系统,具体是将TDS达到50~75g/L的纳滤浓水处理系统出水浓缩2~3倍,超高压反渗透的回收率为50~70%,超高压反渗透浓水的TDS达到130~170g/L;超高压反渗透产水的TDS达到250~500mg/L。
所述步骤8)通过硫酸钠蒸发结晶系统,具体是将TDS达到130~170g/L的超高压反渗透浓水蒸发结晶出纯度≥98.0%的工业无水硫酸钠,并蒸发结晶分离出少量纯度≥98.5%的工业氯化钠,蒸发结晶冷凝水的TDS≤50mg/L。
实施例:
某有色金属集团股份有限公司的铜业分公司年产20万吨阴极铜及76万吨硫酸。铜冶炼工艺采用“铜精矿配料-圆盘制粒-富氧顶吹熔池熔炼-智能数控吹炼-回转式阳极炉精炼-PC电解精炼”,冶炼烟气制硫酸采用“稀酸动力波洗涤净化、两转两吸”+“脱硫”工艺。铜冶炼生产过程中产生多种废水,其中对环境影响最大的是硫酸净化产出废酸采用“硫化+石膏中和+两级中和铁盐除砷”工艺处理后生成的大量高盐废水,该废水具有高钙、高COD、高盐(主要为硫酸钠与氯化纳)的特点。本实例对铜业分公司的铜冶炼高盐废水进行了膜法资源化处理,产生的反渗透产水与蒸发结晶冷凝水达到回用水的要求,回用于铜冶炼生产;而利用纳滤进行分盐,将硫酸钠与氯化钠有效的分离,同时副产工业硫酸钠、工业氯化钠,达到了铜冶炼高盐废水膜法资源化处理的目的。
1.设计进、出水水质与水量
铜冶炼高盐废水水质指标如下:
组分 | Na<sup>+</sup> | Mg<sup>2+</sup> | Ca<sup>2+</sup> | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | Cl<sup>-</sup> | HCO<sub>3</sub><sup>-</sup> | SS | COD | pH |
单位 | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | |
数值 | 5772 | 40 | 500 | 9030 | 3178 | 100 | 20 | 600 | 8 |
铜冶炼高盐废水水量为1000T/D。
回用水TDS≤150mg/L。满足铜冶炼生产要求。
氯化纳纯度≥98.5%。满足GB/T 5462-2015工业盐的精制工业干盐一级标准。
硫酸钠纯度≥98.0%。满足GB/T 6009-2014工业无水硫酸钠的Ⅱ类一等品标准。
2.工艺流程
2.1工艺流程
工艺流程见附图6铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置实施例的工艺流程图。
在图中,RO、浓水RO、超高压RO的淡水与蒸发器冷凝水进入回用水箱,通过回用水泵送至用水点;反应沉淀池排泥进入污泥贮存池,通过污泥输送泵送至板框压滤机进行压滤,泥饼外运;MSD膜分离装置排水、板框压滤水与活性炭过滤器反洗水排至调节池回收处理。在图中NF浓水部分,反应沉淀池排泥进入污泥贮存池,通过污泥输送泵送至板框压滤机进行压滤,泥饼外运;MSD膜分离装置排水与板框压滤水排至浓水反应及沉淀池回收处理。
2.2流程说明
由于铜冶炼高盐废水中Na2SO4与NaCl浓度的比值约为2﹕1,为了进一步保证蒸发结晶热法分离后Na2SO4与NaCl的纯度,利用纳滤膜将Na2SO4进行浓缩,先分离出部分纯的NaCl,使得进入蒸发工序的混合盐浓水中Na2SO4与NaCl的浓度比增大至8~10﹕1,有利于Na2SO4的蒸发结晶。
铜冶炼高盐废水经调节池进行水质水量的均衡,通过投加NaOH、纯碱、混凝剂、助凝剂经反应与沉淀去除废水中的钙、镁、重金属离子,沉淀池污泥脱水外运,投加硫酸回调pH,再经AOP氧化降低COD,投加粉末活性炭消解,经MSD膜分离、活性炭吸附后降低废水的硬度、重金属、COD与悬浮物;预处理出水经过纳滤膜分离出纯的NaCl,经反渗透与浓水反渗透两次浓缩后,NaCl浓度可达到9.4%,再进行多效蒸发结晶、离心分离、干燥,产出工业级NaCl,反渗透与浓水反渗透的产水、蒸发结晶冷凝水回用;MSD膜分离装置排水、板框压滤水与活性炭过滤器反洗水排至调节池重新处理。而纳滤浓水再通过投加石灰、纯碱、混凝剂、助凝剂经浓水反应与沉淀去除废水中的钙、镁、碳酸氢根、重金属离子,浓水沉淀池污泥脱水外运,投加硫酸回调pH,再经AOP氧化降低COD,投加粉末活性炭消解,经MSD膜分离进一步降低浓水的硬度、重金属、COD与悬浮物,浓水处理系统出水经超高压反渗透进行浓缩减量后,溶液主要为Na2SO4(含少量的NaCl),其浓度可达到15%,然后经过多效蒸发分盐系统,分别进行离心分离、干燥,产出工业级Na2SO4与工业级NaCl,超高压反渗透的产水、蒸发结晶冷凝水回用;浓水MSD膜分离装置排水与板框压滤水排至浓水反应及沉淀池重新处理。
3.水平衡
铜冶炼高盐废水膜法资源化处理项目的水平衡参见附图7铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置实施例的水平衡图。
4.系统主要设计参数
4.1土建工程:
4.2主要设备:
Claims (9)
1.铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置,其特征是包括高盐废水预处理系统、纳滤系统、反渗透系统、浓水反渗透系统、氯化钠蒸发结晶系统、回用水箱、纳滤浓水处理系统、超高压反渗透系统、硫酸钠蒸发结晶系统;其中铜冶炼高盐废水接至高盐废水预处理系统的进水口,高盐废水预处理系统的出泥口送出高盐废水预处理泥饼,高盐废水预处理系统的出水口送出高盐废水预处理系统出水至纳滤系统的进水口;纳滤系统的产水出口与反渗透系统的进水口相接,反渗透系统的浓水出口与浓水反渗透系统的进水口相接,浓水反渗透系统的浓水出口与氯化钠蒸发结晶系统的进料口相接,1#蒸汽接至氯化钠蒸发结晶系统的进汽口,氯化钠蒸发结晶系统的出料口送出氯化钠;反渗透系统的产水口送出反渗透产水至回用水箱的1#进水口,浓水反渗透系统的产水口也送出浓水反渗透产水至回用水箱的1#进水口,氯化钠蒸发结晶系统的冷凝水出口送出氯化钠蒸发结晶冷凝水至回用水箱的2#进水口,回用水箱的出水口送出回用水;纳滤系统的浓水出口送出纳滤浓水至纳滤浓水处理系统的进水口,纳滤浓水处理系统的出泥口送出钠滤浓水处理泥饼;纳滤浓水处理系统的出水口送出纳滤浓水处理系统出水至超高压反渗透系统的进水口,超高压反渗透系统的浓水出口与硫酸钠蒸发结晶系统的进料口相接,2#蒸汽接至的硫酸钠蒸发结晶系统进汽口,硫酸钠蒸发结晶系统的1#出料口送出硫酸钠,硫酸钠蒸发结晶系统的2#出料口送出氯化钠;超高压反渗透系统的产水出口送出超高压反渗透产水至回用水箱的3#进水口,硫酸钠蒸发结晶系统的冷凝水出口也送出硫酸钠蒸发结晶冷凝水至回用水箱的3#进水口;通过高盐废水预处理,去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物,利用纳滤将TDS为10~25 g/L的预处理出水浓缩到TDS为50~75 g/L,纳滤产水只含NaCl,其TDS达到5~15 g/L;对纳滤产水先用反渗透浓缩到TDS为30~45 g/L,再用浓水反渗透浓缩到TDS为90~100 g/L,蒸发结晶出纯度≥98.5%的工业氯化钠;对纳滤浓水利用超高压反渗透浓缩到TDS为130~170 g/L,再蒸发结晶出纯度≥98.0%的工业无水硫酸钠;三种反渗透产水与蒸发结晶冷凝水构成TDS≤200mg/L的回用水,达到铜冶炼高盐废水膜法资源化处理的目的。
2.根据权利要求1所述的铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置,其特征是所述的高盐废水预处理系统,其结构包括高盐废水调节池、高盐废水反应池、高盐废水高效沉淀池、高盐废水中间水池、高盐废水高级氧化装置、高盐废水消解池、高盐废水膜分离装置、高盐废水超滤产水池、颗粒活性炭过滤器、高盐废水污泥池、高盐废水污泥板框压滤机、高盐废水的氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂与助凝剂投加装置、高盐废水的硫酸投加装置、高盐废水的粉末活性炭投加装置、高盐废水提升泵、高盐废水污泥螺杆泵、高盐废水中间水泵、高盐废水的浸没式超滤膜抽吸泵、高盐废水的超滤反洗泵、活性炭过滤器反洗泵、纳滤增压泵;其中铜冶炼高盐废水接至高盐废水调节池的进水口,高盐废水调节池的出水口通过高盐废水提升泵与高盐废水反应池的进水口相接,高盐废水的氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂、助凝剂投加装置的出药口与高盐废水反应池的进药口相接,高盐废水反应池的出水口与高盐废水高效沉淀池的进水口相接,高盐废水高效沉淀池的出泥口与高盐废水污泥池的进泥口相接,高盐废水污泥池的出泥口通过高盐废水污泥螺杆泵与高盐废水污泥板框压滤机的进泥口相接,高盐废水污泥板框压滤机的滤液出口接至高盐废水调节池的1#回水口,高盐废水污泥板框压滤机的出泥口送出高盐废水预处理泥饼;高盐废水高效沉淀池的出水口与高盐废水中间水池的进水口相接,高盐废水中间水池的出水口通过高盐废水中间水泵与高盐废水高级氧化装置的进水口相接,高盐废水的硫酸投加装置的出药口与高盐废水高级氧化装置的进药口相接;高盐废水高级氧化装置的出水口与高盐废水消解池的进水口相接,高盐废水的粉末活性炭投加装置的出药口与高盐废水消解池的进药口相接;高盐废水消解池的出水口与高盐废水膜分离装置的进水口相接,高盐废水膜分离装置的出水口通过高盐废水的浸没式超滤膜抽吸泵与高盐废水超滤产水池的进水口相接;高盐废水超滤产水池的1#出水口通过纳滤增压泵与颗粒活性炭过滤器的进水口相接,颗粒活性炭过滤器的出水口送出高盐废水预处理系统出水;高盐废水超滤产水池的2#出水口通过高盐废水的超滤反洗泵与高盐废水膜分离装置的反洗水进口相接,高盐废水膜分离装置的反洗水出口接至高盐废水调节池的2#回水口;高盐废水超滤产水池的3#出水口通过活性炭过滤器反洗泵与颗粒活性炭过滤器的反洗水进口相接,颗粒活性炭过滤器的反洗水出口也接至高盐废水调节池的2#回水口。
3.根据权利要求1所述的铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置,其特征是所述的纳滤系统,其结构包括纳滤保安过滤器、纳滤的阻垢剂与非氧化杀菌剂投加装置、纳滤高压泵、纳滤装置、纳滤浓水箱、纳滤浓水输送泵、纳滤产水箱、反渗透供水泵;其中高盐废水预处理系统出水接至纳滤保安过滤器的进水口,纳滤的阻垢剂与非氧化杀菌剂投加装置的出药口与纳滤保安过滤器的进药口相接,纳滤保安过滤器的出水口通过纳滤高压泵与纳滤装置的进水口相接,纳滤装置的浓水出口与纳滤浓水箱的进水口相接,纳滤浓水箱的出水口通过纳滤浓水输送泵送出纳滤浓水;纳滤装置的产水出口与纳滤产水箱的进水口相接,纳滤产水箱的出水口通过反渗透供水泵与反渗透保安过滤器的进水口相接。
4.根据权利要求1所述的铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置,其特征是所述的反渗透系统,其结构包括反渗透保安过滤器、反渗透阻垢剂投加装置、反渗透高压泵、反渗透装置、反渗透浓水箱、浓水反渗透供水泵;其中纳滤产水接至反渗透保安过滤器的进水口,反渗透阻垢剂投加装置的出药口与反渗透保安过滤器的进药口相接,反渗透保安过滤器的出水口通过反渗透高压泵与反渗透装置的进水口相接,反渗透装置的产水出口送出反渗透产水,反渗透装置的浓水出口与反渗透浓水箱的进水口相接,反渗透浓水箱的出水口通过浓水反渗透供水泵与浓水反渗透保安过滤器的进水口相接。
5.根据权利要求1所述的铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置,其特征是所述的浓水反渗透系统,其结构包括浓水反渗透保安过滤器、浓水反渗透阻垢剂投加装置、浓水反渗透高压柱塞泵、浓水反渗透装置、浓水反渗透的浓水箱、浓水反渗透浓水输送泵;其中反渗透浓水接至浓水反渗透保安过滤器的进水口,浓水反渗透阻垢剂投加装置的出药口与浓水反渗透保安过滤器的进药口相接,浓水反渗透保安过滤器的出水口通过浓水反渗透高压柱塞泵与浓水反渗透装置的进水口相接,浓水反渗透装置的产水出口送出浓水反渗透产水,浓水反渗透装置的浓水出口与浓水反渗透的浓水箱的进水口相接,浓水反渗透的浓水箱的出水口通过浓水反渗透浓水输送泵与氯化纳蒸发结晶系统的进料口相接。
6.根据权利要求1所述的铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置,其特征是所述的氯化纳蒸发结晶系统,其结构包括氯化纳蒸发结晶系统与回用水箱;其中浓水反渗透的浓水接至氯化纳蒸发结晶系统的进料口,1#蒸汽接至氯化纳蒸发结晶系统的进汽口,氯化纳蒸发结晶系统的出料口送出氯化纳;反渗透产水与浓水反渗透产水都接至回用水箱的1#进水口,氯化纳蒸发结晶系统的冷凝水出口送出氯化钠蒸发结晶冷凝水至回用水箱的2#进水口,超高压反渗透产水与硫酸钠蒸发结晶冷凝水接至回用水箱的3#进水口,回用水箱的出水口送出回用水。
7.根据权利要求1所述的铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置,其特征是所述的纳滤浓水处理系统,其结构包括纳滤浓水反应池、纳滤浓水高效沉淀池、纳滤浓水中间水池、纳滤浓水高级氧化装置、纳滤浓水消解池、纳滤浓水的膜分离装置、纳滤浓水的超滤产水池、纳滤浓水的污泥池、纳滤浓水的污泥板框压滤机、纳滤浓水的石灰、碳酸钠、混凝剂与助凝剂投加装置、纳滤浓水的硫酸投加装置、纳滤浓水的粉末活性炭投加装置、纳滤浓水的污泥螺杆泵、纳滤浓水的中间水泵、纳滤浓水的浸没式超滤膜抽吸泵、纳滤浓水的超滤反洗泵、纳滤浓水处理出水泵;其中纳滤浓水接至纳滤浓水反应池的1#进水口,纳滤浓水的石灰、碳酸钠、混凝剂与助凝剂投加装置的出药口与纳滤浓水反应池的进药口相接,纳滤浓水反应池的出水口与纳滤浓水高效沉淀池的进水口相接,纳滤浓水高效沉淀池的出泥口与纳滤浓水的污泥池的进泥口相接,纳滤浓水的污泥池的出泥口通过纳滤浓水的污泥螺杆泵与纳滤浓水的污泥板框压滤机的进泥口相接,纳滤浓水的污泥板框压滤机的滤液出口也接至纳滤浓水反应池的1#进水口,纳滤浓水的污泥板框压滤机的出泥口送出纳滤浓水的泥饼;纳滤浓水高效沉淀池的出水口与纳滤浓水中间水池的进水口相接,纳滤浓水中间水池的出水口通过纳滤浓水的中间水泵与纳滤浓水高级氧化装置的进水口相接;纳滤浓水的硫酸投加装置的出药口与纳滤浓水高级氧化装置的进药口相接,纳滤浓水高级氧化装置的出水口与纳滤浓水消解池的进水口相接;纳滤浓水的粉末活性炭投加装置的出药口与纳滤浓水消解池的进药口相接,纳滤浓水消解池的出水口与纳滤浓水的膜分离装置的进水口相接;纳滤浓水的膜分离装置的出水口通过纳滤浓水的浸没式超滤膜抽吸泵与纳滤浓水的超滤产水池的进水口相接,纳滤浓水的超滤产水池的1#出水口通过纳滤浓水处理出水泵送出纳滤浓水处理系统出水;纳滤浓水的超滤产水池的2#出水口通过纳滤浓水的超滤反洗泵与纳滤浓水的膜分离装置的反洗水进口相接,纳滤浓水的膜分离装置的反洗水出口接至纳滤浓水反应池的2#进水口。
8.根据权利要求1所述的铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置,其特征是所述的超高压反渗透系统与硫酸纳蒸发结晶系统,其结构包括超高压反渗透保安过滤器、超高压反渗透阻垢剂投加装置、超高压反渗透装置、超高压反渗透浓水箱、超高压反渗透高压柱塞泵、超高压反渗透浓水输送泵;其中纳滤浓水处理系统出水接至超高压反渗透保安过滤器的进水口,超高压反渗透阻垢剂投加装置的出药口与超高压反渗透保安过滤器的进药口相接,超高压反渗透保安过滤器的出水口通过超高压反渗透高压柱塞泵与超高压反渗透装置的进水口相接,超高压反渗透装置的浓水出口与超高压反渗透浓水箱的进水口相接;超高压反渗透浓水箱的出水口通过超高压反渗透浓水输送泵与硫酸钠蒸发结晶系统的进料口相接,2#蒸汽接至硫酸钠蒸发结晶系统的进汽口,硫酸钠蒸发结晶系统的1#出料口送出硫酸钠,硫酸钠蒸发结晶系统的2#出料口送出氯化纳;超高压反渗透装置的产水出口送出超高压反渗透产水,硫酸钠蒸发结晶系统的冷凝水出口送出硫酸钠蒸发结晶冷凝水。通过超高压反渗透系统,具体是将TDS达到50~75 g/L的纳滤浓水处理系统出水浓缩2~3倍,超高压反渗透的回收率为50~70%,超高压反渗透浓水的TDS达到130~170 g/L;超高压反渗透产水的TDS达到250~500 mg/L。
9.如权利要求1所述的铜冶炼高盐废水膜法资源化处理装置的处理方法,其特征是包括如下步骤:
1)通过高盐废水预处理系统,将铜冶炼高盐废水中的硬度、重金属离子、COD与悬浮物加以去除;具体是通过投加氢氧化钠、碳酸钠、混凝剂与助凝剂,将高盐废水的pH值调节到8~10,利用反应与沉淀去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;通过投加硫酸与粉末活性炭,将高盐废水的pH值回调到6.5~7.5,利用高级氧化与消解降低COD;再利用膜分离过滤、活性炭吸附进一步去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;使得预处理出水的COD≤20mg/L、悬浮物≤1mg/L、硬度≤0.5mmol/L;
2)通过纳滤系统,将高盐废水预处理系统出水中的Na2SO4浓缩3~6倍,分离出富含Na2SO4的纳滤浓水与只含NaCl的纳滤产水;具体是利用纳滤膜将TDS为10~25 g/L的高盐废水预处理系统出水中的Na2SO4浓缩3~6倍,纳滤产水率为70~87.5%;纳滤浓水富含Na2SO4,纳滤浓水的TDS达到50~75 g/L,纳滤产水只含NaCl,纳滤产水TDS为5~15 g/L;
3)通过反渗透系统,将纳滤产水浓缩3~6倍,使其TDS达到30~45 g/L;具体是将TDS为5~15 g/L的纳滤产水初步浓缩3~6倍,反渗透浓水的TDS达到30~45 g/L,反渗透产水的TDS达到50~150 mg/L,反渗透回收率为70~87.5%;
4)通过浓水反渗透系统,将反渗透浓水浓缩2~3倍,使其TDS达到90~100 g/L;具体是将经过初步浓缩的TDS达到30~45 g/L的反渗透浓水再浓缩2~3倍,浓水反渗透的浓水TDS达到90~100 g/L,浓水反渗透产水的TDS值达到120~450mg/L,浓水反渗透回收率为50~70%;
5)通过氯化钠蒸发结晶系统,将浓水反渗透的浓水蒸发结晶出纯度≥98.5%的工业氯化钠产品;反渗透产水与蒸发结晶冷凝水构成TDS≤200mg/L的回用水;具体是将TDS达到90~100 g/L的浓水反渗透的浓水蒸发结晶出纯度≥98.5%的工业氯化钠产品;蒸发结晶产出的冷凝水TDS≤50mg/L。反渗透、浓水反渗透、超高压反渗透的产水与蒸发结晶冷凝水混合成TDS≤200mg/L的回用水,达到铜冶炼高盐废水膜法资源化处理的目的;
6)通过纳滤浓水处理系统,将纳滤浓水中的硬度、重金属离子、COD与悬浮物再次进行去除;具体是通过投加石灰、碳酸钠、混凝剂与助凝剂,将高盐废水的pH值调节到8~10,利用反应与沉淀去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;通过投加硫酸与粉末活性炭,将高盐废水的pH值回调到6.5~7.5,利用高级氧化与消解降低COD;再利用膜分离过滤进一步去除硬度、重金属离子、COD与悬浮物;使得预处理出水的COD≤20mg/L、悬浮物≤1mg/L、硬度≤0.5mmol/L;
7)通过超高压反渗透系统,将纳滤浓水处理系统出水浓缩2~3倍,超高压反渗透浓水的TDS达到130~170 g/L;具体是将TDS达到50~75 g/L的纳滤浓水处理系统出水浓缩2~3倍,超高压反渗透的回收率为50~70%,超高压反渗透浓水的TDS达到130~170 g/L;超高压反渗透产水的TDS达到250~500 mg/L;
8)通过硫酸钠蒸发结晶系统,将超高压反渗透浓水蒸发结晶出纯度≥98.0%的工业无水硫酸钠,并蒸发结晶分离出少量纯度≥98.5%的工业氯化钠;具体是将TDS达到130~170g/L的超高压反渗透浓水蒸发结晶出纯度≥98.0%的工业无水硫酸钠,并蒸发结晶分离出少量纯度≥98.5%的工业氯化钠,蒸发结晶冷凝水的TDS≤50mg/L。
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