申请日2013.05.24
公开(公告)日2014.12.03
IPC分类号C02F101/20; C02F9/04
摘要
本发明涉及重金属废水资源化方法，该方法包括：将重金属废水依次进行反应、混凝、絮凝后输入沉淀池进行固液分离，制得中间水，再对中间水进行多元膜深度处理，从而制得回用水，其中：将固液分离后的部分污泥回流至反应单元，控制回流比为20～35%，利用污泥中包裹的石灰作为反应剂，以及利用构成污泥的絮体的絮凝作用，减少反应剂和混凝剂的投加量，进而减少中间水中剩余的混凝剂，所述的回流比为流入反应单元的回流污泥与流入反应单元的待处理水的体积比。本方法能够有效避免多元膜在短时间内发生不可修复的堵塞，而且使用成本低。
权利要求书
1.一种重金属废水资源化方法，该方法包括：将重金属废水依次进行反应、混凝、絮凝后输入沉淀池进行固液分离，制得中间水，再对中间水进行多元膜深度处理，从而制得回用水，其特征在于：还包括将固液分离后的部分污泥回流至反应单元，控制回流比为20～35%，利用污泥中包裹的石灰作为反应剂，以及利用构成污泥的絮体的絮凝作用，减少反应剂和混凝剂的投加量和减少中间水中剩余的混凝剂，所述的回流比为流入反应单元的回流污泥与流入反应单元的待处理水的体积比。
2.根据权利要求1所述的重金属废水资源化方法，其特征在于：所述的多元膜深度处理由砂滤、超滤和反渗透组成，所述的中间水不投加混凝剂直接进行多元膜深度处理。
3.根据权利要求1所述的重金属废水资源化方法，其特征在于：所述的回流比为22～28%。
4.根据权利要求1所述的重金属废水资源化方法，其特征在于：所述的重金属废水包含0.5~5 mg/L六价铬、0.1~5mg/L锌、0.5~10mg/L铅和0.5~160mg/L铜，反应单元pH值的目标值为10~10.5，混凝单元pH值的目标值为7.5~8.5，药剂的投加量为0.1~0.33 g/L石灰、以Fe3+计5~10 mg/L混凝剂和1.5 mg/L絮凝剂，絮凝池中絮体5min沉降指数为10%，沉淀池表面负荷为2.5 m3/(m2·h)，处理形成的中间水包含0.01~0.09mg/L六价铬、0.01~0.1mg/L锌、0.01~0.08mg/L铅和0.05~0.2mg/L铜。
5.根据权利要求4所述的重金属废水资源化方法，其特征在于：所述的多元膜深度处理由砂滤、超滤和反渗透组成，所述的中间水不投加混凝剂直接进行多元膜深度处理，该资源化方法的产泥量平均为0.6kg/m3，半年产水率稳定在70%以上。
说明书
重金属废水资源化方法
技术领域
本发明涉及工业废水的处理方法，更具体地说，涉及一种重金属废水资源化方法。
背景技术
在重金属污染行业废水净化体系中，混凝沉淀技术一直占据主导地位。重金属污染行业废水中的各类污染物，通过混凝沉淀净化工艺处理后，最终以沉淀污泥的形式去除。这类传统重金属废水处理工艺一般采用二级混凝沉淀处理工艺，有些在二级工艺中混凝剂都使用三氯化铁(或硫酸铝聚铝)、聚丙烯酰胺，有些在第一级混凝采用三氯化铁、聚丙烯酰胺，第二级混凝采用硫酸铝、聚丙烯酰胺。虽然各企业多年来一直立足于改进强化重金属废水处理混凝工艺，但因原水水质波动幅度大，其混凝沉淀净化效果一直处于不稳定状态，始终存在废水排污总量高(只基本满足浓度达标排放)，含重金属污泥量多及废水处理成本高的问题。
近年来，很多重金属污染严重的中小企业先后引进了以多元膜工艺为主流工艺的废水资源化装置，但是在实际使用中，多元膜会在短时间内被堵塞，净水效能在短时间内急速下降，无法持续高效稳定运行，从而使重金属废水难以被资源化。
发明内容
本发明的第一目的是针对现有技术中多元膜会在短时间内被堵塞造成不可逆膜通量快速下降的技术缺陷，提供一种重金属废水资源化方法。
本发明的第二目的是减少废水处理单元药剂的投加量，使污泥产量降低60%以上，降低重金属废水处理及资源化利用的成本。
针对现有技术中多元膜会在短时间内被堵塞的问题，发明人进行了大量的研究和实验，发现主要原因在于在反渗透膜上粘有剩余混凝剂形成的胶体状聚合物(其能够通过砂滤和超滤膜，但无法通过反渗透膜)，而且通过高压反冲洗、浸泡、添加化学药剂等方式，均无法有效去除，即这种堵塞是不可修复的。
本发明采用的技术方案如下：
一种重金属废水资源化方法，该方法包括：将重金属废水 依次进行反应、混凝、絮凝后输入沉淀池进行固液分离，制得中间水，再对中间水进行多元膜深度处理，从而制得回用水，其特征在于：还包括将固液分离后的部分污泥回流至反应单元，控制回流比为20～35%，利用污泥中包裹的石灰作为反应剂，以及利用构成污泥的絮体的絮凝作用，减少反应剂和混凝剂的投加量，进而减少中间水中剩余的混凝剂，所述的回流比为流入反应单元的回流污泥与流入反应单元的待处理水的体积比。通过减少中间水中剩余的混凝剂，有效地解决了多元膜会在短时间内被迅速堵塞的问题。
在上述的重金属废水资源化方法中，为了进一步减少多元膜被堵塞的问题，所述的多元膜深度处理由砂滤、超滤和反渗透组成，所述的中间水不投加混凝剂直接进行多元膜深度处理。
在上述的重金属废水资源化方法中，所述的回流比为22～28%。
根据本发明，一种优选方案中，待处理的重金属废水包含0.5~5 mg/L六价铬、0.1~5mg/L锌、0.5~10mg/L铅和0.5~160mg/L铜，反应单元pH值的目标值为10~10.5，混凝单元pH值的目标值为7.5~8.5，药剂的投加量为0.1~0.33 g/L石灰、以Fe3+计5~10 mg/L混凝剂和1.5 mg/L絮凝剂(絮凝剂优选分子量在2000万以上的聚丙烯酰胺)，絮凝池中絮体5min沉降指数为10%，沉淀池表面负荷为2.5 m3/(m2·h)，处理形成的中间水包含0.01~0.09mg/L六价铬、0.01~0.1mg/L锌、0.01~0.08mg/L铅和0.05~0.2mg/L铜。优选地，所述的多元膜深度处理由砂滤工序、超滤工序和反渗透工序组成，所述的中间水不投加混凝剂直接进行多元膜深度处理，该资源化方法的产泥量平均为0.6kg/m3，半年产水率(回用水占原水的百分比)稳定在70%以上。
相较于现有技术，本发明方法能够有效避免多元膜在短时间内发生不可修复的堵塞，从而使重金属废水的资源化能够在产业中得以真正的应用。经实验证明，应用本发明方法，半年产水率稳定在70%以上，远远高于现有工艺(40%);而产泥量为0.6 kg/m3，远小于现有工艺(2.5 kg/m3)。
此外，本发明方法的药剂投加量大大降低，石灰投加量仅需0.1~0.33 g/L，混凝剂投加量仅需5~10 mg/L(以Fe3+计)，远低于现有工艺的石灰投加量1.19 g/L和混凝剂投加量20~50 mg/L(以Fe3+计)。而且本发明方法的絮体沉降速度较快，是现有工艺的6倍，其5min沉降指数仅为10%，沉淀池表面负荷也达到现有工艺的2倍以上。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明。
本重金属废水资源化方法包括：将重金属废水依次进行反应、混凝、絮凝后输入沉淀池进行固液分离，制得中间水，再对中间水进行多元膜深度处理，从而制得回用水，其特征在于：还包括将固液分离后的部分污泥(约为污泥总量的60～80%体积)回流至反应单元，使反应单元中的回流污泥与待处理水的体积比为20～35%，利用污泥中包裹的石灰作为反应剂，以及利用构成污泥的絮体的絮凝作用，减少反应剂和混凝剂的投加量，进而减少中间水中剩余的混凝剂，有效地解决了多元膜会在短时间内被堵塞、形成不可逆膜污染的问题。
在反应单元中需要投加反应剂，包括石灰和酸(优选硫酸)，以控制pH值。混凝工序在混凝池中进行，在混凝池中需投加混凝剂，混凝剂优选聚合硫酸铁，也可以采用现有重金属废水处理中的混凝剂。絮凝工序在絮凝池中进行，在絮凝池中需投加絮凝剂(助凝剂)，絮凝剂优选聚丙烯酰胺，也可以采用现有重金属废水处理中的助凝剂。
通过污泥回流泵将沉淀池产生的60～80%(体积)的污泥泵送至反应池中，实现污泥回流。
一些优选方案中，回流比为22～28%。
现有的多元膜深度处理通常包括砂滤、活性炭滤、微滤、超滤和反渗透处理，而且需要投加混凝剂2~3mg/L，并且需要将pH控制在5~6，这种处理不但工艺复杂，设备成本高，而且通过发明人的研究实验发现，此处的混凝剂的投加也是造成滤膜快速堵塞的原因之一。因此，在较佳实施例中，多元膜深度处理优选由砂滤、超滤和反渗透组成，并且不向中间水投加混凝剂，在多元膜深度处理过程也不投加混凝剂，也不进行pH控制。砂滤、超滤和反渗透三种工序顺次进行，分别用砂滤装置、超滤装置和反渗透装置实现，超滤膜优选板式超滤膜。
优选将多元膜深度处理产生的浓水回流至原水池中。
一种较佳实施例中，回流比为25%，下面通过表1至表3列出了该较佳实施例与现有工艺的参数及效果的对比数据。