申请日2014.09.12
公开(公告)日2015.02.04
IPC分类号C02F9/10; C02F9/04
摘要
一种湿法电解锰生产过程中含锰废水的处理系统，包括通过管路顺序相连的均和池、除钙池、还原池、中和池、气浮池、超滤膜过滤装置和反渗透膜过滤装置，以及曝气装置、蒸发装置和污泥脱水装置。采用本实用新型的系统，克服了现有技术中处理含锰废水的缺陷，对废水水质波动的宽容度大、出水水质稳定、回收了铵、锰等有价值物质，同时实现了环境的可持续发展和资源的循环利用。
权利要求书
1.一种湿法电解锰生产过程中含锰废水的处理系统，其特征在于，包括通过 管路顺序相连的均和池、除钙池、还原池、中和池、气浮池、超滤膜过滤装置和反 渗透膜过滤装置。
2.如权利要求1所述的湿法电解锰生产过程中含锰废水的处理系统，其特征 在于：还包括曝气装置，该曝气装置通过曝气管路连接超滤膜过滤装置和中和池， 实现对超滤膜过滤装置的间歇式曝气清洗，对中和池的曝气搅拌。
3.如权利要求1或2所述的湿法电解锰生产过程中含锰废水的处理系统，其 特征在于：还包括蒸发装置，该蒸发装置通过管路连接反渗透膜过滤装置，接收来 自反渗透膜过滤装置的浓缩液进行蒸发处理后回收利用。
4.如权利要求3所述的湿法电解锰生产过程中含锰废水的处理系统，其特征 在于：还包括污泥脱水装置，该污泥脱水装置通过管路连接超滤膜过滤装置，接收 来自超滤膜过滤装置的超滤排泥和气浮池的下排泥进行脱水处理后，排出泥渣，滤 液回收到均和池。
5.如权利要求1所述的湿法电解锰生产过程中含锰废水的处理系统，其特征 在于：所述反渗透膜过滤装置包括两级反渗透膜，两级反渗透膜串连。
6.如权利要求1所述的湿法电解锰生产过程中含锰废水的处理系统，其特征 在于：所述气浮池设置了上、下两个排口，上排口主要排放上浮油，下排口主要排 放沉降至底部的泥。
7.如权利要求1所述的湿法电解锰生产过程中含锰废水的处理系统，其特征 在于：所述蒸发装置包括蒸发器和干燥器，蒸发器的进口连接反渗透膜过滤装置的 浓缩液出口，蒸发器的浓缩液出口连接干燥器，蒸发器的冷凝液出口连接反渗透膜 过滤装置的进水口。
说明书
湿法电解锰生产过程中含锰废水的处理系统
技术领域
本实用新型涉及废水处理领域，尤其涉及一种湿法电解锰生产过程中含锰废水 的处理系统。
背景技术
近年来，我国已逐渐发展成为世界上最大的电解锰生产、出口和消费大国。在 湿法电解锰生产过程中，会大量产生极板冲洗废水、清槽清洗隔膜布废水、电解车 间洗板废水、地面冲洗水、压滤车间冲洗废水、洗滤布废水、渣库渗滤液等废水， 其中Mn2+浓度为700～2000mg/L，NH4+浓度为500～2300mg/L，Ca2+浓度 100～700mg/L，Cr6+浓度为0～10mg/L，SS浓度为20～100mg/L，这些废水具有水质 复杂、废水pH较低，含铵、锰、铬、镁，硫酸根浓度高，并有少量油类，处理难 度大等特点，尤其是铬、锰等重金属分别属于一类和二类污染物，直接排放不仅对 环境造成恶劣影响，而且从资源利用的角度也是极大的浪费。
目前，对含铵、锰浓度较高的废水的处理技术主要有絮凝法、化学沉淀-混凝 沉淀法、微电解法、离子交换树脂吸附法等。
中国专利CN201410001857.5公开了一种高浓度含锰废水的处理方法，调节pH 值后，根据水体中的Mn2+含量计算出KMnO4的加药量，多加入KMnO4用来破络 合锰，然后加絮凝剂PAC搅拌，最后加阴离子搅拌、沉淀。这种方法属于絮凝法， 虽然对各种形态的Mn均有很好的处理效果，Mn去除率高达99.9%，但对于电解 锰生产过程中的Mn2+含量高达数千mg/L的含锰废水处理存在药剂消耗巨大、成本 高的缺点，且没有涉及对水体其它污染物(氨氮、SS、钙、镁硬度等)的处理， 最终影响废水处理后的水质达标。
中国专利CN201110024250.5公开了一种电解锰加工的含锰废水处理方法，首 先调节水体pH值至9.3左右，然后加入碳酸盐与水体中的Mn离子形成碳酸锰沉 淀，絮凝沉降后将碳酸锰固体分离;然后再次调节水体pH至9.7左右，加入双氧 水和絮凝剂，形成Mn(OH)2沉淀;最后加酸将pH回调至排放标准范围。中国专利 CN201010232576.2发布了一种无铬钝化电解锰的废水处理再利用工艺，也是采用 大量加入石灰调节pH>13形成Mn(OH)2沉淀，从而达到净化水质的目的。上述两 种方法均属于化学沉淀-絮凝沉淀的传统工艺范围，虽然可以在一定程度上去除含 锰废水中的Mn2+等问题，但为了将水体中的各指标做到达标排放，在酸碱调节、 中和沉淀、絮凝沉淀等过程中必须加入多品种、大剂量的化学药剂，因此药剂成本 高，操作繁杂，劳动强度高、自动化程度低、存在二次污染。另外，上述两种工艺 方法对原水水质波动的宽容度低，常常因此导致出水水质不能稳定达标。
中国专利CN201010101644.1和中国专利CN201310411464.7均公开了利用特 殊离子交换树脂回收电解锰生产废水中锰离子的方法，将含有较高Mn2+浓度的离 子交换树脂再生液回用至电解锰生产，避免了常规树脂法再生液二次污染的问题， 同时达到处理含锰废水和资源的回收利用的目的。但采用此方法，除了树脂再生频 繁，操作繁复，再生药剂消耗量大等缺点之外，仅对水体中的重金属Mn2+进行了 有效处理，而未考虑NH4+处理。而事实上，对于湿法电解锰生产产生的含锰废水， 其主要成分除了Mn2+，还含有上千mg/L NH4+，而我国对于综合污水排放的相应 标准中有明确规定氨氮的排放指标，要求<10mg/L。
近年来，由于膜技术的迅速发展和广泛工业应用，采用超滤膜和反渗透膜的双 膜法结合传统生化、物化等组合工艺正逐渐成为含锰废水处理和回用领域的应用趋 势。在膜法处理含锰废水的工艺过程中，为了保障双膜的长期稳定运行，进膜水质 必须严格控制。因此，对进膜前的预处理提出了更高的要求，特别是水体SS和硬 度等对膜性能有严重影响的水质参数，必须严格控制。
中国专利CN201220356341.9和CN201210254520.6公开了一种含锰废水资源 回收及零排放膜系统及其处理方法与应用，这两篇专利为同一内容，其发明内容为： 含锰废水经原水罐——微滤过滤装置——纳滤膜过滤装置A——海水淡化过滤装 置。采用一级微滤、一级纳滤A、一级海水淡化膜来浓缩和回收锰离子，海水淡化 的浓水即为整个处理装置的含锰浓缩液返回生产装置回收锰利用;另一个回路一级 纳滤的产水即淡水C进第二级纳滤B，纳滤B的产水即淡水B作为处理的产水返 回生产系统作为工业水利用。其技术方案没有注意到含锰综合废水和渣场渗滤液水 质非常复杂，废水中除含大量锰离子、铵根离子、硫酸根离子外，还含有钙离子、 镁离子、电解过程或设备地坪冲洗还会带出油脂有机物，渣场渗滤液中还带有腐殖 酸有机物，如果采用有铬钝化，含锰废水中还将带有一定量的六价铬离子等情况。 在硫酸盐的含锰废水体系中，钙、镁离子的存在会对纳滤和海水淡化膜过滤浓缩产 生结垢和堵膜风险，有机物和腐殖酸均会对微滤、纳滤、海水淡化膜产生污染堵膜; 废水中六价铬具有极强的氧化性，对纳滤膜和海水淡化膜会产生氧化性破坏，上述 系统和处理方法中，含锰废水直接进入微滤、纳滤、海水淡化膜系统，均没有关于 对氧化性六价铬破坏、有机物堵膜、钙镁硬度影响膜运行的任何有效措施和手段， 实际上很难在实际生产中运行使用。
实用新型内容
本实用新型的目的，就是为了解决上述问题，提供一种湿法电解锰生产过程中 含锰废水的处理系统。
为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种湿法电解锰生产过程中含锰废水的处理系统，包括通过管路顺序相连的均 和池、除钙池、还原池、中和池、气浮池、超滤膜过滤装置和反渗透膜过滤装置。
还包括曝气装置，该曝气装置通过曝气管路连接超滤膜过滤装置或/和中和池， 实现对超滤膜过滤装置的间歇式曝气清洗，对中和池的曝气搅拌。
还包括蒸发装置，该蒸发装置通过管路连接反渗透膜过滤装置，接收来自反渗 透膜过滤装置的浓缩液进行蒸发处理后回收利用。
还包括污泥脱水装置，该污泥脱水装置通过管路连接超滤膜过滤装置，接收来 自超滤膜过滤装置的超滤排泥和气浮池的下排泥进行脱水处理后，排出泥渣，滤液 回收到均和池。
所述反渗透膜过滤装置包括两级反渗透膜，两级反渗透膜串连。
所述气浮池设置了上、下两个排口，上排口主要排放上浮油，下排口主要排放 沉降至底部的泥。
所述蒸发装置包括蒸发器和干燥器，蒸发器的进口连接反渗透膜过滤装置的浓 缩液出口，蒸发器的浓缩液出口连接干燥器，蒸发器的冷凝液出口连接反渗透膜过 滤装置的进水口。
本实用新型中的蒸发系统可采用单效蒸发或多效蒸发，蒸发系统的热源可采用 蒸汽、热水、电等。
本实用新型由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下的优点 和特点：
(1)可以有效治理电解锰生产废水，消除废水中的重金属离子和氨氮等对环 境的破坏。
(2)相对现有的双膜法处理电解锰生产含锰废水系统，本实用新型提供了完 善的预处理装置，可以解决废水中的SS，硬度，油类、有机物和六价 铬等对超滤膜和反渗透膜运行的影响，极大地提高了双膜法在电解锰生 产含锰废水处理和回收领域实现工业化推广的可能性。
(3)本实用新型提供的系统可以最大比例地制取高品质纯水进行回用，满足 并优于环保要求;同时，可将废水中含有的大量铵、锰等资源全部浓缩 回用，实现循环经济。具有显著的经济效益和社会效益。