申请日2006.01.24
公开(公告)日2007.03.21
IPC分类号C02F1/00; B01D36/02; C02F1/62
摘要
本发明涉及一种工业含重金属酸性废水的处理及利用的方法。该方法包括下列步骤：1.含重金属的酸性废水分别经两种特殊材料过滤设施过滤净化;2.净化水制酸;3.经过滤设施出口的较低含酸浓度的废水循环利用。本发明采用特殊的过滤材料，提供一种投资省、运行费用低、节约资源、设备使用寿命长、处理效果好、稳定性强、设备操作及维修简单的含重金属酸性废水净化方法。使用本工艺方法，产生的净化水还可用于制酸及回用生产工艺过程中的循环水，废水回用率可达到90%以上，处理过程中产生的污泥中的重金属元素可回收利用，可以达到废水回收综合利用和环境保护的目的，实现经济效益和环境效益的双丰收。
権利要求書
1、一种含重金属酸性废水处理及利用的方法，其特征在于按以下 步骤进行：
冶炼烟气制酸生产过程中产生含重金属的酸性废水，经沉淀后进入 陶瓷滤料过滤设施(5)过滤，水中的悬浮物质及大分子颗粒物杂质经 滤料层被拦截;经陶瓷滤料过滤设施(5)过滤后产生的滤液，含酸浓 度达到5-15%时，再通过超滤膜设备(3)处理;通过陶瓷滤料过滤设 施(5)和超滤膜设备(3)时截留的含重金属的污泥脱水收集(2)后 回收利用;经超滤膜设备(3)处理的净化水达到制酸用水要求时，通 入98%的浓硫酸溶液的吸收塔(4)吸收制酸;经过陶瓷滤料过滤设施 (5)出口的滤液含酸浓度低于5%时，经硫酸净化工序(6)利用后返 回进水口。
2、根据权利要求1所述的一种含重金属酸性废水处理及利用的方 法，其特征是过滤设施中的过滤材料可使用石英砂、石榴石，但最好为 陶瓷滤料，陶瓷滤料的粒径可在0.2-5.0mm之间，滤层厚度0.35-1.50m。 滤层以上应保持0.1-0.8m之间的作用水头。
3、根据权利要求1所述的一种含重金属酸性废水处理及利用方法， 其特征是过滤设施中的承托层为各种耐腐蚀的过滤板，最好为陶瓷过滤 板，过滤的流速为2-20m/h。
说明书
一种含重金属酸性废水处理及利用的方法
技术领域
本发明涉及冶炼、化工、金属加工、矿山及其他工业生产过程中产 生的含重金属的酸性废水处理及利用的方法。
背景技术
我国冶炼、化工、金属加工、矿山等行业在生产过程中会消耗大量 水资源，同时会产生大量含重金属离子的酸性废水。由于技术及投入不 足，回收利用费用高，废水中的重金属难以回收，废水也得不到较好的 回收利用。对于这类废水的处理，目前国内有多种方法。如：中和沉淀法、 硫化沉淀法、氧化还原法、铁氧化法、浮选法、吸附法、生物絮凝法、 离子交换法等。但一般常用的仍为中和法，所用的工艺流程：重金属酸 性废水→沉砂池→(投入石灰乳)混合反应池→沉淀池→净化水→外排。 石灰中和法处理含重金属离子的酸性废水是一种较为古老的方法。它之 所以至今仍被广泛采用，是由于它对重金属离子有很高的去除率(大于 99%)，几乎可处理除汞以外的所有重金属离子。但是，这种方法存在劳 动卫生条件较差，资源浪费，处理费用高，产生的污泥体积大、不易处 理、腐蚀性较强等弊端。例如：
a、石灰中和处理废水后，生成的重金属氢氧化物——矾花，比重小， 在强搅拌或输送时又易碎成小颗粒，所以它的沉降速度慢。往往会在沉 降分离过程中随水流外溢，又使处理后的废水浊度升高，含重金属离子 仍然超标。已沉降的矾花或中和渣泥的含水率极高(达99%以上)，其过 滤脱水性能又很差，加上组成复杂，含重金属品位又低，这给综合回收 利用与处置带来了困难，甚至造成二次污染;
b、含重金属酸性废水经石灰法处理后可获得净化水，减少工业废 水的排放。然而，这种净化水因其具有较高的pH值和钙离子含量容易引起 净化水输水管道及用水设备严重结垢，制约净化水回用。解决结垢，需 在回用水中投加水质稳定剂，虽然可以解决明显结垢的问题，但更增加 了处理成本，含磷的水质稳定剂还可能造成排放水中磷含量超标;
c、当酸性废水中含重金属离子浓度较高、成分较复杂时，单靠一定 pH值条件不能实现一次去除水中的各种重金属离子，需在各级中和槽设 定pH值，增加了处理成本投入，检测过程中存在误差和检测信号滞后的 问题，会影响重金属离子的去除效果;
d、石灰乳等钙系中和材料具有较强的腐蚀性，在运输、使用及贮 存过程中都具有一定的危险性。使用过程中会对设备产生腐蚀及阻塞情 况，维修也加大了处理成本;
e、由于采用化学方法处理，污泥中的成分复杂，重金属元素存在价 态及形态复杂，且多为难溶解物质，难于回收，造成资源浪费。
据资料显示，我国每年仅冶炼酸性废水一项排放量非常可观，国内 的12家大型重金属有色企业年用水量约为11786.41亿吨，工业重复用水 量约为9194.81亿吨，复用率仅78%。而年外排工业废水量达1797.51亿 吨，废水达标排放率仅为73%，既造成了资源的浪费，又污染附近水体， 而且是影响工业用水复用率提高的重要因素。而化工、金属加工、矿山 等行业均会产生大量的酸洗废水。由于处理工艺中存在的上述问题，造 成资源的极大浪费及对环境的严重污染。因此，对含重金属酸性废水的 净化处理是目前迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有金属酸性废水处理存在的问题，本发明另辟蹊径，采用物理 方法，提供一种含重金属酸性废水处理及利用的方法。从根本上解决含 重金属酸性废水处理工艺中存在的资源浪费及可能造成的环境污染的 问题，达到金属酸性废水资源回收利用之目的。
本发明采用新型过滤技术设计了一种工艺方法，能够对冶炼、化工、 金属加工、矿山等行业生产过程中产生的含重金属酸性废水进行有效处 理，对滤渣中的重金属等物质回收处理，并可进一步采取措施加以回收 利用;同时实现净化水的重复利用，减少整个生产过程中的用水量;对 酸性废水中的酸达到回收利用的效果。该方法使用的运行成本低、用料 省、操作及维修简单，具有较好的节水、节能效果，同时可获得较好的 经济效益和环境效益。
本发明的目的可以通过以下措施来实现：
一种含重金属酸性废水处理及利用的方法，包括以下的步骤：
(1)、含重金属的酸性废水送进陶瓷滤料过滤设施中
冶炼烟气制酸生产过程中产生含重金属的酸性废水，经沉淀池1沉 淀后进入陶瓷滤料过滤设施5过滤。废水从过滤设施上部的入水口a流 入，依次向下流经陶瓷滤料层c、承托层d，水中的悬浮物质等杂质经滤 料层的机械性筛滤、沉淀、扩散、传递、静电吸附等作用被拦截，滤后 清水进入下部空仓e，经出水口b向外供出。
为保证过滤设施正常工作，滤层以上应保持0.1-0.8m之间的作用水 头。滤料粒径可在0.2-5.0mm之间，滤层厚度0.35-1.50m，承托层为陶 瓷过滤板，过滤的流速为2-20m/h。
过滤设施反冲洗期间，关闭进水阀，待滤池中的处理水排空后，冲 洗水和空气自b进入向上冲洗滤层。
(2)、经过陶瓷滤料过滤设施出口的较高含酸浓度滤液通过超滤膜 设备净化
经陶瓷滤料过滤设施过滤后产生的滤液，含酸浓度达到5-15%时， 再通过超滤膜设备3处理。超滤技术采用醋酸纤维材质的中空纤维管膜。 进入中空纤维管膜的水在0.1-4.0Mpa压力条件下，从中空纤维管的内表 面经压力驱动透过超滤膜，由外表面流出;经过滤的净水在滤筒内收集， 自排水口排出;大于膜孔的悬浮物质及高分子溶质被膜截留作为浓缩液 从另一端排出。
通过陶瓷滤料过滤设施和超滤膜设备时截留的含重金属的污泥可 用压滤脱水机2脱水收集后回收利用脱出水分和重金属物质。
(3)、净化水制酸
经超滤膜设备处理的净化水的含酸浓度高于5%时，通入 98%的浓硫酸溶液的吸收塔4中，产生反应 SO3+H2O+H2SO4→2H2SO4+89178.8KJ ，吸收制酸。
(4)、经过陶瓷滤料过滤设施出口的较低含酸浓度滤液的处理
经陶瓷滤料过滤设施处理的滤液中的含酸浓度低于5%时，将这一 部分酸性废水经硫酸净化工序6利用后返回进水口，产生更高含酸浓度 的酸性废水，重复上述(1)-(3)步的操作。