申请日2016.03.07
公开(公告)日2016.06.01
IPC分类号C02F9/04; C02F11/12; C02F11/14; C02F103/16
摘要
本发明是铜矿酸性废水处理回收装置及其方法，结构包括铜矿酸性废水处理系统(1)、铜矿酸性废水深度处理系统(2)、铜矿酸性废水污泥处理系统(3);回收方法包括如下步骤：(1)铜矿酸性废水处理;(2)铜矿酸性废水深度处理;(3)铜矿酸性废水污泥处理。本发明的优点：①针对铜矿酸性废水含重金属污染物的特点进行设计;②利用石灰、氧化剂、絮凝剂分段调节pH，将重金属沉淀;③利用电絮凝进一步去除残留的重金属，保证处理效果;④利用超滤、反渗透膜系统脱盐深度处理，使得出水达到回用水的要求;⑤最终达到消除重金属污染，又回收水资源的目的。
权利要求书
1.铜矿酸性废水处理回收装置，其特征是包括铜矿酸性废水处理系统(1)、铜矿酸性废水深度处理系统(2)、铜矿酸性废水污泥处理系统(3);其中铜矿酸性废水管接入铜矿酸性废水处理系统(1)的进水口，铜矿酸性废水处理系统(1)的出水接到铜矿酸性废水深度处理系统(2)的进水口，铜矿酸性废水处理系统(1)的排泥接到铜矿酸性废水污泥处理系统(3)的进泥口，铜矿酸性废水污泥处理系统(3)的滤液回流也接到铜矿酸性废水处理系统(1)的进水口，铜矿酸性废水污泥处理系统(3)接有泥饼外运B;铜矿酸性废水深度处理系统(2)的反洗回流水接到铜矿酸性废水处理系统(1)的回流水进口，铜矿酸性废水深度处理系统(2)接有回收水管，铜矿酸性废水深度处理系统(2)的浓盐水送到另外的铜矿中水处理回用零排放系统进行进一步处理。
2.根据权利要求1所述的铜矿酸性废水处理回收装置，其特征是所述的铜矿酸性废水处理系统(1)，其结构是铜矿酸性废水与铜矿酸性废水污泥处理系统的滤液回流接到铜矿酸性废水调节池的进水口，铜矿酸性废水调节池的出水口通过调节池提升泵接到预中和槽的进水口，1#石灰投加设备的出药口接到预中和槽的进药口，预中和槽的出水口接到一段中和槽的进水口，石灰与FeSO4投加设备的出药口接到一段中和槽的进药口，一段中和槽的出水口接到一级氧化反应槽的进水口，1#压缩空气接到一级氧化反应槽的进气口，一级氧化反应槽的出水口接到一段沉淀池的进水口，一段沉淀池的出水口接到二段中和槽的进水口，2#石灰投加设备的出药口接到二段中和槽的进药口，二段中和槽的出水口接到二段沉淀池的进水口，二段沉淀池的出水口接到二级氧化反应槽的进水口，次氯酸钠投加设备的出药口接到二级氧化反应槽的进药口，二级氧化反应槽的出水口接到三段中和槽的进水口，3#石灰投加设备的出药口接到三段中和槽的进药口，三段中和槽的出水口接到三段沉淀池的进水口，三段沉淀池的出水口接到pH调节槽的进水口，酸投加设备的出药口接到pH调节槽的进药口，pH调节槽的出水口接到电絮凝设备的进水口，电絮凝设备的出水口接到中间水池的进水口，中间水池的出水口通过中间水池提升泵接到絮凝反应池的进水口，铜矿酸性废水深度处理系统的反洗回流水也接到絮凝反应池的进水口，PAC/PAM/Na2CO3投加设备的出药口接到絮凝反应池的进药口，絮凝反应池的出水口接到混凝沉淀池的进水口，混凝沉淀池接有铜矿酸性废水处理系统的处理出水;一段沉淀池的出泥口、二段沉淀池的出泥口、三段沉淀池的出泥口、电絮凝设备的出泥口、混凝沉淀池的出泥口都接到铜矿酸性废水处理系统的排泥。
3.根据权利要求1所述的铜矿酸性废水处理回收装置，其特征是所述的铜矿酸性废水深度处理系统，其结构是铜矿酸性废水处理系统的处理出水接到铜矿酸性废水深度处理原水池的进水口，铜矿酸性废水深度处理原水池的出水口分别通过深度处理提升泵和多介质过滤器反冲洗泵接到换热器的进水口与多介质过滤器的反洗水进口，蒸汽接到换热器的蒸汽进口，换热器的出水口接到多介质过滤器的进水口，PAC/杀菌剂投加设备的出药口也接到多介质过滤器的进水口，罗茨风机的出风口接到多介质过滤器的反洗进风口，多介质过滤器的出水口接到自清洗过滤器的进水口，自清洗过滤器的出水口接到超滤装置的进水口，多介质过滤器的反洗出水口、自清洗过滤器的自清洗出水口、超滤装置的反洗出水口都接到铜矿酸性废水深度处理系统的反洗回流水，2#压缩空气接到超滤装置的反洗进气口，超滤装置的出水口接到超滤产水池的进水口，超滤产水池的出水口分别通过超滤反洗泵和反渗透加压泵接到超滤装置的反洗进水口与保安过滤器的进水口，酸/碱/杀菌剂投加设备的出药口也接到超滤装置的反洗进水口，阻垢剂/还原剂投加设备的出药口也接到保安过滤器的进水口，保安过滤器的出水口通过反渗透高压泵接到反渗透装置的进水口，反渗透装置的产水出口接到反渗透产水池的进水口，反渗透产水池的出水口通过回用水泵接有回用水，反渗透装置的浓水出口接有浓盐水。
4.根据权利要求1所述的铜矿酸性废水处理回收装置，其特征是所述的铜矿酸性废水污泥处理系统(3)，其结构是铜矿酸性废水处理系统的排泥接到集泥池的进泥口，集泥池的出泥口通过污泥提升泵接到污泥浓缩池的进泥口，污泥浓缩池的出泥口通过污泥加压螺杆泵接到污泥压滤机的进泥口，PAM投加设备的出药口也接到污泥压滤机的进泥口，污泥浓缩池的上清液出口与污泥压滤机的滤液出口连接到铜矿酸性废水污泥处理系统的滤液回流，污泥压滤机接有泥饼外运。
5.如权利要求1的铜矿酸性废水处理回收方法，其特征是包括如下步骤：
(1)铜矿酸性废水处理：
1)各股酸性废水流入酸性废水调节池，在调节池内进行水质水量的调节，调节后的废水由泵送入酸性废水预中和槽，在酸性废水预中和槽内投加质量浓度为10%的石灰乳进行pH值的中和调节，控制pH为3.8～4.2;
2)酸性废水预中和槽的出水进入一段中和槽，在槽内投加质量浓度为1%的石灰乳和硫酸亚铁，控制pH为6.8～7.2，混合液流至一级氧化反应槽，在槽内通入空气进行氧化，将二价铁氧化成三价铁、三价砷氧化成五价砷，然后进入一段沉淀池沉淀，沉淀池排泥进入集泥池，上清液进入二段中和槽;
3)在二段中和槽内投加质量浓度为1%的石灰乳，控制pH为7.8～8.2，再进二段沉淀池，二段沉淀池排泥进入集泥池，上清液进入二级氧化反应槽;
4)在二级氧化反应槽内投加次氯酸钠进行氧化，把一价铊氧化成三价铊，同时进行空气搅拌防止沉淀，出水进入三段中和槽;
5)在三段中和槽内投加质量浓度为1%的石灰乳，控制pH为8.8～9.2，再进三段沉淀池沉淀，三价铊在碱性条件下会生成难溶于水的氢氧化铊沉淀物，沉淀池排泥进入集泥池，上清液进入pH调节池;
6)在pH调节池中投加酸，回调pH至中性，然后废水进入电絮凝设备，在电絮凝系统的电场作用下，金属离子进一步形成Zn(OH)2、Pb(OH)沉淀物，金属沉淀物和少量偏亚砷酸钙与铁或铝的氢氧化物形成絮体凝胶下沉，从而达到共沉淀的目的，同时钙镁离子浓度也大大降低，解决了净化系统回收水结垢的问题;
7)电絮凝单元的出水进入中间水池，经泵提升至絮凝反应池，在絮凝反应池中投加少量的Na2CO3(10～70mg/L)、PAC(20～80mg/L)、PAM(0.5～4mg/L)，经絮凝后的污水自流进入混凝沉淀池;
8)在混凝沉淀池中，通过重力沉降作用使污水中的絮凝体沉淀而去除，混凝沉淀池底部的沉淀污泥进入集泥池，上清液则进入深度处理原水池;
(2)铜矿酸性废水深度处理：
利用深度处理原水提升泵加压依次通过换热器加热、多介质过滤器、自清洗过滤器、超滤过滤，滤后水进入超滤产水箱;多介质过滤器前投加PAC(10～50mg/L)、NaClO(5～20mg/L)，并定期进行气水反洗，超滤利用HCl、NaClO与空气进行周期的在线反洗;多介质过滤器、自清洗过滤器、超滤的反洗水返回混凝反应池再处理;超滤产水经加压泵、保安过滤器、高压泵进入反渗透进行脱盐处理，在保安过滤器前投加阻垢剂(2～4mg/L)、还原剂(1～5mg/L)、非氧化性杀菌剂(5～20mg/L)，反渗透产水回收，反渗透浓水去浓盐水零排放处理系统;
(3)铜矿酸性废水污泥处理：
一段沉淀池排泥、二段沉淀池排泥、三段沉淀池排泥、电絮凝设备排泥、混凝沉淀池排泥进入集泥池，集泥池内设有搅拌，各部分污泥在集污池内混合均匀、并防止污泥板结;集泥池内的污泥经泵提升，进入污泥浓缩池进行浓缩，降低污泥的含水率，上清液溢流去调节池，浓缩后的污泥经螺杆泵加压并投加PAM(1～5mg/L)，送入板框压滤机进行机械脱水，脱水后的泥饼外运，滤液则流回调节池重新进行处理。
6.根据权利要求5所述的铜矿酸性废水处理回收方法，其特征是所述步骤(1)中的铜矿酸性废水依次通过铜矿酸性废水调节池、调节池提升泵、预中和槽、一段中和槽、一级氧化反应槽、一段沉淀池、二段中和槽、二段沉淀池、二级氧化反应槽、三段中和槽、三段沉淀池、pH调节槽、电絮凝设备、中间水池、中间水池提升泵、絮凝反应池、混凝沉淀池直到铜矿酸性废水处理系统的处理出水;其中各股酸性废水，包括铜矿酸性废水污泥处理系统的滤液回流，在铜矿酸性废水调节池内进行水质水量的调节，并由调节池提升泵送入酸性废水预中和槽进行处理;在酸性废水预中和槽内利用1#石灰投加设备投加质量浓度为10%的石灰乳进行pH值的中和调节，控制pH为3.8～4.2;在一段中和槽利用石灰与FeSO4投加设备投加质量浓度为1%的石灰乳和硫酸亚铁，控制pH为6.8～7.2;在一级氧化反应槽通入1#压缩空气进行氧化，将二价铁氧化成三价铁、三价砷氧化成五价砷，然后进入一段沉淀池;在一段沉淀池进行沉淀，一段沉淀池的排泥进入集泥池，上清液进入二段中和槽;在二段中和槽利用2#石灰投加设备投加质量浓度为1%的石灰乳，控制pH为7.8～8.2;在二段沉淀池进行沉淀，二段沉淀池的排泥G进入集泥池，上清液进入二级氧化反应槽;在二级氧化反应槽利用次氯酸钠投加设备投加次氯酸钠进行氧化，把一价铊氧化成三价铊，同时进行空气搅拌防止沉淀，出水进入三段中和槽;在三段中和槽利用3#石灰投加设备投加质量浓度为1%的石灰乳，控制pH为8.8～9.2;在三段沉淀池进行沉淀，三价铊在碱性条件下会生成难溶于水的氢氧化铊沉淀物，三段沉淀池的排泥进入集泥池，上清液进入pH调节池;在pH调节池利用酸投加设备投加酸，回调pH至中性，然后废水进入电絮凝设备;在电絮凝设备中电絮凝系统的电场作用下，金属离子进一步形成Zn(OH)2、Pb(OH)2沉淀物，金属沉淀物和少量偏亚砷酸钙与铁或铝的氢氧化物形成絮体凝胶下沉，从而达到共沉淀的目的，同时钙镁离子浓度降低，解决净化系统回用水结垢的问题;电絮凝设备的排泥进入集泥池，电絮凝设备的出水进入中间水池，经泵提升至絮凝反应池，在絮凝反应池中利用PAC/PAM/Na2CO3投加设备投加少量的Na2CO3、PAC、PAM，经絮凝后的污水自流进入混凝沉淀池;铜矿酸性废水深度处理系统的反洗回流水也进入混凝沉淀池;在混凝沉淀池中，通过重力沉降作用使污水中的絮凝体沉淀而去除，混凝沉淀池底部的排泥进入集泥池，上清液即为铜矿酸性废水处理系统的处理出水。
7.根据权利要求5所述的铜矿酸性废水处理回收方法，其特征是所述的步骤(2)中的铜矿酸性废水处理系统的处理出水依次串联通过铜矿酸性废水深度处理原水池、深度处理提升泵、换热器、多介质过滤器、自清洗过滤器、超滤装置、超滤产水池、反渗透加压泵、保安过滤器、反渗透高压泵、反渗透装置、反渗透产水池、直到回用水泵送出回用水;其中铜矿酸性废水处理系统的处理出水进入铜矿酸性废水深度处理原水池，通过深度处理提升泵加压依次通过换热器加热、多介质过滤器、自清洗过滤器、超滤多重过滤，滤后水进入超滤产水箱;利用蒸汽对换热器加热，在多介质过滤器前利用PAC/杀菌剂投加设备投加PAC、NaClO，并定期利用多介质过滤器反冲洗泵与罗茨风机对多介质过滤器MMF进行气水反洗;超滤利用超滤反洗泵、酸/碱/杀菌剂投加设备、2#压缩空气对超滤进行HCl、NaClO与空气的周期的在线反洗;多介质过滤器、自清洗过滤器、超滤的反洗水返回混凝反应池再处理;超滤产水池中的超滤产水通过反渗透加压泵加压经保安过滤器过滤，并在保安过滤器前利用阻垢剂/还原剂投加设备投加阻垢剂、还原剂、非氧化性杀菌剂;再经反渗透高压泵进入反渗透进行脱盐处理，反渗透产水通过反渗透产水池、回收水泵送出回用水，反渗透的浓水即为浓盐水去浓盐水零排放处理系统。
8.根据权利要求5所述的铜矿酸性废水处理回收方法，其特征是所述的步骤(3)中的铜矿酸性废水处理系统的一段沉淀池、二段沉淀池、三段沉淀池、电絮凝设备、混凝沉淀池的排泥依次串联通过集泥池、污泥提升泵、污泥浓缩池、污泥加压螺杆泵、污泥压滤机直到产出泥饼外运;其中集泥池内设有搅拌，各部分污泥在集污池内混合均匀、并防止污泥板结;集泥池内的污泥经污泥提升泵提升，进入污泥浓缩池进行浓缩，降低污泥的含水率，浓缩后的污泥经污泥加压螺杆泵加压并利用PAM投加设备投加PAM，送入污泥压滤机进行机械脱水，脱水后送出泥饼外运;污泥浓缩池的上清液与污泥压滤机的滤液汇成铜矿酸性废水污泥处理系统的滤液回流则流回调节池重新进行处理。
说明书
铜矿酸性废水处理回收装置及其方法
技术领域
本发明涉及的是铜矿酸性废水处理回收装置及其方法，属于工业废水处理的技术领域。
背景技术
铜矿酸性废水主要来自铜矿经生物堆浸后所产生的废水，具有pH低，含有各种各样的离子以及悬浮物和矿物油等有机物，而且废水量大，水流时间长，排水点分散，水质及水量波动大的特点。目前简单的中和处理或硫化物沉淀方法已不能满足越来越严的环保对铜矿废水的处理要求，不仅浪费大量的水资源，而且会对周围水环境造成污染。需要新的铜矿酸性废水处理回用技术来达到消除铜矿酸性废水的危害，保护生态环境，使水资源得到充分利用的目的。
发明内容
本发明提出的是一种铜矿酸性废水处理回收装置及其方法，其目的旨在利用铜矿酸性废水处理系统、铜矿酸性废水深度处理系统、铜矿酸性废水污泥处理系统对铜矿酸性废水进行处理回用。处理前铜矿酸性废水主要水质为：pH：2～4，H2SO4(硫酸)：400～2000mg/L，As(砷)：20～200mg/L，Cu(铜)：2～50mg/L，Pb(铅)：2～50mg/L，Zn(锌)：10～100mg/L，Fe(铁)：50～200mg/L，F(氟化物)：10～50mg/L，Cl-(氯化物)：1000～4000mg/L，及微量的Ti(铊)。铜矿酸性废水经铜矿酸性废水处理系统处理后满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB25467-2010)表3水污染物特别排放限值的要求(其中As(砷)：0.1mg/L，Cu(铜)：0.2mg/L，Pb(铅)：0.2mg/L，Zn(锌)：1.0mg/L，F(氟化物)：2mg/L)，处理后部分作为污水处理站的药剂制备用水，其余出水进入铜矿酸性废水深度处理系统进行深度处理;而深度处理后的出水完全达到循环水补水的要求，其水质指标优于《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)6.1.3再生水水质标准(其中pH：7.0～8.5、Cl-﹤250mg/L、TDS﹤1000mg/L)，将深度处理出水回用到循环水系统，达到消除重金属污染，同时又节水的目的。
本发明的技术解决方案：铜矿酸性废水处理回收装置，其结构包括铜矿酸性废水处理系统(1)、铜矿酸性废水深度处理系统(2)、铜矿酸性废水污泥处理系统(3);其中铜矿酸性废水管A接入铜矿酸性废水处理系统(1)的进水口，铜矿酸性废水处理系统(1)的出水F接到铜矿酸性废水深度处理系统(2)的进水口，铜矿酸性废水处理系统(1)的排泥G接到铜矿酸性废水污泥处理系统(3)的进泥口，铜矿酸性废水污泥处理系统(3)的滤液回流H也接到铜矿酸性废水处理系统(1)的进水口，铜矿酸性废水污泥处理系统(3)接有泥饼外运B;铜矿酸性废水深度处理系统(2)的反洗回流水E接到铜矿酸性废水处理系统(1)的回流水进口，铜矿酸性废水深度处理系统(2)接有回收水管C，铜矿酸性废水深度处理系统(2)的浓盐水D送到另外的铜矿中水处理回收零排放系统进行进一步处理。
铜矿酸性废水处理回收方法，包括如下步骤：
(1)铜矿酸性废水处理;
(2)铜矿酸性废水深度处理;
(3)铜矿酸性废水污泥处理。
本发明的优点：
1)针对铜矿酸性废水含重金属污染物的特点进行设计;
2)利用石灰、氧化剂、絮凝剂分段调节pH，将重金属沉淀;
3)利用电絮凝进一步去除残留的重金属，保证处理效果;
4)利用超滤、反渗透膜系统脱盐深度处理，使得出水达到回用水的要求;
5)最终达到消除重金属污染，又回收水资源的目的。