申请日2013.11.11
公开(公告)日2014.02.05
IPC分类号C02F9/10; C02F11/12; C02F1/24; C02F1/56; C02F1/52; C02F1/44; C02F1/461
摘要
本发明公开了一种稀土废水的循环处理工艺，废水依次经过气浮处理、电解氧化、一次复合分离、一次浓缩、二次复合分离、二次浓缩、反渗透处理及蒸发结晶等步骤后，得到可循环利用的固体盐类和产水。本发明还公开了一种稀土废水的循环处理系统，包括依次连接的调节池、气浮单元、电解氧化单元、第一复合分离单元、第一高速纤维过滤器、一次浓缩单元、第二复合分离单元、第二高速纤维过滤器和二次浓缩单元，所述二次浓缩单元的产水与反渗透单元相连，二次浓缩液出水与蒸发结晶单元相连，所述循环处理系统还包括与气浮单元、第一复合分离单元、第一高速纤维过滤器、第二复合分离单元和第二高速纤维过滤器的排泥口相连的污泥池。
权利要求书
1.一种稀土废水的循环处理工艺，其特征在于：包括以下处理步骤：
1)气浮处理：稀土废水在经过搅拌进行均质均量调节后，通过溶气气浮去除稀土废 水中的有机萃取剂，以及其他的石油类及悬浮物等污染物;
2)电解氧化：对气浮处理后的稀土废水进行电解氧化处理，利用电解产生的羟基自 由基氧化，使得废水中高分子量有机物氧化、断链，并彻底分解成CO2和H2O;
3)一次复合分离：对电解氧化处理后的废水进行第一次复合分离，通过向废水中投 加混凝剂和絮凝剂，去除电解过程中产生的SS、Fe(OH)3沉淀以及可能的硅酸盐沉淀;
4)一次浓缩：一次复合分离后的废水经过高速过滤处理去除废水中的杂质后，进入 一次浓缩单元中，在8-10MPa的浓缩压力下，对废水中的盐类物质进行一次浓缩，一次 浓缩形成的清水回用;
5)二次复合分离：对一次浓缩中产生的一次浓缩液进行第二次复合分离，通过向废 水中投加混凝剂和絮凝剂，以去除一次浓缩液中存在的杂质;
6)二次浓缩：二次复合分离后的废水经过高速过滤处理去除废水中的杂质后，进入 二次浓缩单元中，并在12-16MPa的浓缩压力下，对废水中的盐类物质进行二次浓缩，
7)反渗透处理：对步骤6)中二次浓缩形成的清水进行反渗透处理，反渗透处理产 生的清水回用，产生的浓水返回至二次浓缩步骤中进行再次浓缩处理;
8)蒸发结晶：步骤6)中二次浓缩形成的二次浓缩液在压力95-105KPa、温度小于 100℃下进行蒸发结晶，蒸发结晶产生的清水回用，产生的固体盐类回收循环利用。
2.根据权利要求1所述的循环处理工艺，其特征在于：所述处理工艺还包括对各步 骤中产生的污泥进行脱水的污泥脱水步骤，脱水后的干污泥外运回收，脱水产生的废水返 回至步骤1)中。
3.根据权利要求1所述的循环处理工艺，其特征在于：所述步骤2)中，电解处理 的正负极电极均为金刚石电极，电解电压为4-24V，电流密度为10000-100000A/dm2。
4.根据权利要求1所述的循环处理工艺，其特征在于：所述步骤3)和步骤5)中 的混凝剂为5%PAC，絮凝剂为0.4%PAM。
5.根据权利要求4所述的循环处理工艺，其特征在于：按所需处理的废水量计，PAM 的投加量为20-200ml/m3，PAC的投加量为20-200ml/m3。
6.一种稀土废水的循环处理系统，其特征在于：包括调节池、气浮单元、电解氧化 单元、第一复合分离单元、第二复合分离单元、第一高速纤维过滤器、第二高速纤维过滤 器、一次浓缩单元、二次浓缩单元、蒸发结晶单元、反渗透单元及污泥池，其中，所述调 节池的出水口与气浮单元的入水口相连接，所述气浮单元的出水口与电解氧化单元的入水 口相连，所述电解氧化单元的出水口与第一复合分离单元的入水口相连，所述第一复合分 离单元的出水口与第一高速纤维过滤器的进水口相连，所述第一高速纤维过滤器的出水口 与一次浓缩单元的入水口相连，所述一次浓缩单元的一次浓缩液出水口与第二复合分离单 元的入水口相连，所述第二复合分离单元的出水口与第二高速纤维过滤器的进水口相连， 所述第二高速纤维过滤器的出水口与二次浓缩单元的入水口相连，所述二次浓缩单元的产 水出口与反渗透单元相连，二次浓缩单元的二次浓缩液出水口与蒸发结晶单元的入水口相 连，所述气浮单元、第一、第二复合分离单元、第一、第二高速纤维过滤器的排泥口与污 泥池相连。
7.根据权利要求6所述的循环处理系统，其特征在于：所述气浮单元包括气浮池、 多相流溶气泵和刮渣机。
8.根据权利要求6所述的循环处理系统，其特征在于：所述第一、第二复合分离单 元包括相互连接的污泥回流装置和高负荷沉淀池，所述污泥回流装置包括污泥循环泵及回 流管道，所述高负荷沉淀池内填装有斜管填料，所述高负荷沉淀池的表面负荷为 14-24m3/m2·h。
9.根据权利要求6所述的循环处理系统，其特征在于：所述高负荷沉淀池的入水口 还连接有两个加药装置，所述加药装置中分别添加有混凝剂和絮凝剂。
10.根据权利要求6-9任一项所述的循环处理系统，其特征在于：所述循环处理系 统还包括污泥脱水单元，所述污泥脱水单元包括压滤机，所述污泥脱水单元的入水口与污 泥池相连，污泥脱水单元产生的污泥外运，污泥脱水单元的出水口与调节池的入水口相连。
说明书
一种稀土废水的循环处理工艺及系统
技术领域
本发明涉及一种废水的处理工艺及系统，具体涉及一种稀土废水的循环处理工艺及 系统，属于环保水处理领域。
背景技术
我国是世界上稀土资源最丰富的国家，主要分布在内蒙古、江西等地。稀土工业在 当地的经济发展中占有极其重要的地位，但是稀土制取过程中会产生大量的废水，其对环 境造成的污染已经越来越被人们所关注。以“稀土之乡”内蒙古包头为例，每年排放的稀 土废水约250万m3，占包头市工业废水排放总量的4%，这些未经处理的废水主要通过 昆都仑河和四道沙河排入黄河，使黄河包头段水体有半年时间处于V类或劣V类状态。
现有的稀土分离提取工艺，大都是通过硫酸焙烧法分解稀土精矿、氧化镁预皂化、 P507作为萃取剂来分离提取稀土，生产过程中产生的废水的主要成分为硫酸镁，含量高 达50000mg/L，直接排放会造成严重的污染，另一方面，水以及硫酸镁经过煅烧后会产生 氧化镁和硫酸，又是稀土生产的必要消耗品，若不能回收，又会造成资源浪费，因此，从 经济及环保角度来说，稀土废水具有良好的回收循环利用价值。
然而，现有的稀土废水处理法一般为预处理后采用普通反渗透膜分离技术，将溶液 浓缩到浓度为5-7%，再用多级多效蒸发到浓度为10%，然后回收相关的物质。然而，此 法常规预处理不能彻底去除稀土废水中残留的有机萃取剂P507(2-乙基己基膦酸单2-乙 基己基酯)或P204(二(2-乙基己基膦酸))，有机萃取剂P507或P204直接进入到反渗 透膜(均为有机膜)分离系统，会溶解有机膜，缩短膜的使用寿命。而且，普通反渗透膜只 能将氯化铵溶液浓缩到5-7%，减量化效果不明显，而多效蒸发结晶设备只能将溶液从 5-7%浓缩到10%，且一次性投资和运行费用昂贵，收益不大。总体来说，现有的稀土废 水处理技术，经济收益不佳，难以大规模推广，难有良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种投资小、运行费用低、废水处理 效果好的稀土废水的循环处理工艺及系统。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种稀土废水的循环处理工艺，包括以下处理步骤：
1)气浮处理：稀土废水在经过搅拌进行均质均量调节后，通过溶气气浮去除稀土废 水中的有机萃取剂，以及其他的石油类及悬浮物等污染物;
2)电解氧化：对气浮处理后的稀土废水进行电解氧化处理，利用电解产生的羟基自 由基氧化，使得废水中高分子量有机物氧化、断链，并彻底分解成CO2和H2O;
3)一次复合分离：对电解氧化处理后的废水进行第一次复合分离，通过向废水中投 加混凝剂和絮凝剂，去除电解过程中产生的SS、Fe(OH)3沉淀以及可能的硅酸盐沉淀;
4)一次浓缩：一次复合分离后的废水经过高速过滤处理去除废水中的杂质后，进入 一次浓缩单元中，在8-10MPa的浓缩压力下，对废水中的盐类物质进行一次浓缩，一次 浓缩形成的清水回用;
5)二次复合分离：对一次浓缩中产生的一次浓缩液进行第二次复合分离，通过向废 水中投加混凝剂和絮凝剂，以去除一次浓缩液中存在的杂质;
6)二次浓缩：二次复合分离后的废水经过高速过滤处理去除废水中的杂质后，进入 二次浓缩单元中，并在12-16MPa的浓缩压力下，对废水中的盐类物质进行二次浓缩，
7)反渗透处理：对步骤6)中二次浓缩形成的清水进行反渗透处理，反渗透处理产 生的清水回用，产生的浓水返回至二次浓缩步骤中进行再次浓缩处理;
8)蒸发结晶：步骤6)中二次浓缩形成的二次浓缩液在压力95-105KPa、温度小于 100℃下进行蒸发结晶，蒸发结晶产生的清水回用，产生的固体盐类回收循环利用。
优选的是：所述处理工艺还包括对各步骤中产生的污泥进行脱水的污泥脱水步骤， 脱水后的干污泥外运回收，脱水产生的废水返回至步骤1)中。
优选的是：所述步骤2)中，电解处理的正负极电极均为金刚石电极，电解电压为 4-24V，电流密度为10000-100000A/dm2。
优选的是：所述步骤3)和步骤5)中的混凝剂为5%PAC，絮凝剂为0.4%PAM。
优选的是：按所需处理的废水量计，PAM的投加量为20-200ml/m3，PAC的投加量 为20-200ml/m3
一种稀土废水的循环处理系统，包括调节池、气浮单元、电解氧化单元、第一复合 分离单元、第二复合分离单元、第一高速纤维过滤器、第二高速纤维过滤器、一次浓缩单 元、二次浓缩单元、蒸发结晶单元、反渗透单元及污泥池，其中，所述调节池的出水口与 气浮单元的入水口相连接，所述气浮单元的出水口与电解氧化单元的入水口相连，所述电 解氧化单元的出水口与第一复合分离单元的入水口相连，所述第一复合分离单元的出水口 与第一高速纤维过滤器的进水口相连，所述第一高速纤维过滤器的出水口与一次浓缩单元 的入水口相连，所述一次浓缩单元的一次浓缩液出水口与第二复合分离单元的入水口相 连，所述第二复合分离单元的出水口与第二高速纤维过滤器的进水口相连，所述第二高速 纤维过滤器的出水口与二次浓缩单元的入水口相连，所述二次浓缩单元的产水出口与反渗 透单元相连，二次浓缩单元的二次浓缩液出水口与蒸发结晶单元的入水口相连，所述气浮 单元、第一、第二复合分离单元、第一、第二高速纤维过滤器的排泥口与污泥池相连。
优选的是：所述气浮单元包括气浮池、多相流溶气泵和刮渣机。
优选的是：所述第一、第二复合分离单元包括相互连接的污泥回流装置和高负荷沉 淀池，所述污泥回流装置包括污泥循环泵及回流管道;所述高负荷沉淀池内填装有斜管填 料，所述高负荷沉淀池的表面负荷为14-24m3/m2·h。
优选的是：所述高负荷沉淀池的入水口还连接有两个加药装置，所述加药装置中分 别添加有混凝剂和絮凝剂。
优选的是：所述循环处理系统还包括污泥脱水单元，所述污泥脱水单元包括压滤机， 所述污泥脱水单元的入水口与污泥池相连，污泥脱水单元产生的污泥外运，污泥脱水单元 的出水口与调节池的入水口相连。
本发明的有益效果在于，本发明所述的循环处理系统，先通过两次浓缩将稀土废水 的含盐浓度浓缩到20%左右，再采用低温蒸发结晶蒸发二次浓缩液，得到可循环利用的 固体盐类和产水。由于本发明一、二次浓缩引入碟管式反渗透，使进入蒸发结晶单元的浓 缩液量减小四倍，其相应成套工艺的一次性投资和运行费用也成比例减少。整套系统是一 种投资低，运行费用低，产出高的稀土废水循环利用工艺，具有良好的市场应用前景。不 仅适用以P507或P204或其它有机萃取剂制取稀土过程中产生的稀土废水的循环处理， 也适用其它含难降解有机物和高含盐废水的循环处理及回收利用。