申请日2015.12.21
公开(公告)日2017.06.27
IPC分类号C02F9/10; C02F101/22; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种三价格钝化漂洗水处理方法，该方法由三价铬钝化废水化学处理、微滤膜泥水分离、循环分离淡水回用、循环浓缩以及蒸发结晶五个工艺单元组成。本发明还公开了一种三价铬钝化电镀漂洗水处理系统，包括原水箱、化学处理系统、微滤系统、微滤水箱、反渗透系统、纯水箱、浓缩水箱、纳滤浓缩系统和蒸发结晶系统。本发明方法具有工艺过程简单、操作简便、污染小及能回用淡水等特点，最终只会产生脱水污泥和蒸发结晶物，污染物排放量少，且有一定的回收价值。
摘要附图
权利要求书
1.一种三价铬电镀钝化漂洗水处理方法，其特征在于该方法由三价铬钝化废水化学处理、微滤膜泥水分离、循环分离淡水回用、循环浓缩以及蒸发结晶五个工艺单元组成，具体包括如下步骤：
(1)、三价铬钝化废水化学处理：往原料三价铬钝化废水中加入碱液和PAC溶液，在混凝水箱中进行混凝反应，混凝反应后的泥水混合物通过溢流进入污泥浓缩水箱;
(2)、微滤膜泥水分离：污泥浓缩水箱中的泥水混合物通过微滤增压泵泵入微滤膜装置进行微滤，得到微滤淡水和微滤浓水;所述的微滤浓水回到污泥浓缩水箱和混凝反应后的泥水混合物后再次进入微滤膜装置进行微滤，循环浓缩至微滤浓水中污泥浓度达到0.5%～1%时，通过气动隔膜泵将微滤浓水泵入板框压滤机进行固液分离，得到污泥和压滤液，污泥进入污泥斗中，压滤液与原料三价铬钝化废水混合后再次进行化学处理;
(3)、循环分离淡水回用：微滤淡水通过第一高压泵泵入反渗透装置进行反渗透分离，得到反渗透淡水和反渗透浓水，反渗透淡水至三价铬钝化漂洗槽回用;所述的反渗透膜采用聚酰胺复合膜;
(4)、循环浓缩：所述的反渗透浓水通过增压泵送入精密过滤器，再通过第二高压泵送入纳滤装置进行纳滤浓缩，分别得到纳滤淡水和纳滤浓水;得到的纳滤淡水与微滤淡水混合，再次通过第一高压泵泵入反渗透装置进行反渗透分离;得到的纳滤浓水与反渗透浓水混合，重新通过精密过滤器和纳滤装置进行循环浓缩;所述的纳滤膜采用聚酰胺复合膜;
(5)、蒸发结晶：经过步骤(4)循环浓缩后得到的浓缩液排入蒸发器中，进行蒸发浓缩处理，蒸发得到的冷凝水进入纯水箱，回用于三价铬钝化漂洗槽，蒸发得到的浓缩液进入结晶器结晶。
2.根据权利要求1所述的三价铬电镀钝化漂洗水处理方法，其特征在于所述的原料三价铬钝化废水的收集：通过逆流漂洗的三价铬钝化漂洗水通过收集管路进入原水箱。
3.根据权利要求1所述的三价铬电镀钝化漂洗水处理方法，其特征在于在步骤(1)中，通过0.2～0.5MPa的原水泵将原料三价铬钝化废水泵入混凝水箱中。
4.根据权利要求1所述的三价铬电镀钝化漂洗水处理方法，其特征在于在步骤(1)中，所述的碱液为质量分数为20%的NaOH水溶液，所述的碱液与原料三价铬钝化废水的体积比为1：35～45，优选为1：40;所述的PAC溶液为质量分数为10%的PAC水溶液，所述的PAC溶液与原料三价铬钝化废水的体积比为1：15～25，优选为1：20。
5.根据权利要求1所述的三价铬电镀钝化漂洗水处理方法，其特征在于在步骤(2)中，所述的微滤增压泵的压力为0.2～0.5MPa。
6.根据权利要求1所述的三价铬电镀钝化漂洗水处理方法，其特征在于在步骤(3)中，所述第一高压泵的压力为1.5～2MPa;所述的反渗透装置的处理温度为5～45℃;所述的反渗透膜采用BW8040-400聚酰胺复合膜;
所述的反渗透浓水中总含盐量为原料三价铬钝化废水中总含盐量的2～4倍。
7.根据权利要求1所述的三价铬电镀钝化漂洗水处理方法，其特征在于在步骤(4)中，所述的第二增压泵压力为0.2～0.5MPa，高压泵的压力为2～3MPa;纳滤浓缩的处理温度为5～45℃;所述的纳滤膜采用DK8040聚酰胺复合膜;
循环浓缩得到的浓缩液中总含盐量为原料三价铬钝化废水中总含盐量的150～300倍。
8.根据权利要求1所述的三价铬电镀钝化漂洗水处理方法，其特征在于在步骤(5)中，进行蒸发浓缩处理的浓缩液有晶体析出时，浓缩液进入结晶器进行结晶处理。
9.一种三价铬钝化电镀漂洗水处理系统，其特征在于该系统包括原水箱、化学处理系统、微滤系统、微滤水箱、反渗透系统、纯水箱、浓缩水箱、纳滤浓缩系统和蒸发结晶系统;所述的化学处理系统包括依次连接的混凝水箱、污泥浓缩水箱、气动隔膜泵和板框压滤机，所述的混凝水箱分别与装有碱的第一加药箱、装有PAC的第二加药箱连接;所述的微滤系统包括微滤膜装置;所述反渗透系统包括反渗透装置;所述的纳滤浓缩系统包括依次连接的精密过滤器和纳滤装置;所述的蒸发结晶系统包括依次连接的蒸发器和冷凝器;所述的原水箱的一个入口与三价铬钝化漂洗槽的出口连接，原水箱的出口与混凝水箱的一个入口连接;所述的混凝水箱的出口与污泥浓缩水箱的一个入口连接，污泥浓缩水箱的底部出口经气动隔膜泵与板框压滤机的入口连接，板框压滤机的压滤液出口与原水箱的另一个入口连接;所述的污泥浓缩水箱的下部出口与微滤膜装置的入口连接，微滤膜装置的淡水出口与微滤水箱的一个入口连接，微滤膜装置的浓水出口与污泥浓缩水箱的另一个入口连接;所述的微滤水箱的出口与反渗透装置的进水口连接，反渗透装置的浓缩液出口与浓缩水箱一个入口连接，反渗透装置的淡水出口与纯水箱的一个入口连接，所述的纯水箱的出口与三价铬钝化漂洗槽的入口连接;所述的浓缩水箱的出口经并联的管路分别与纳滤浓缩系统的入口、蒸发结晶系统的入口相连，所述的纳滤浓缩系统中纳滤装置的浓缩液出口与浓缩水箱的另一个入口相连，纳滤装置的淡水出口与微滤水箱的另一个入口相连;所述的蒸发结晶系统中冷凝器的冷凝水出口与纯水箱的另一个入口相连，蒸发器的浓液出口和结晶器连接。
10.根据权利要求9所述的三价铬钝化电镀漂洗水处理系统，其特征在于所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括原水泵，所述的原水泵设在原水箱与混凝水箱的连接管路上;
所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括第一加药泵和第二加药泵，所述的第一加药泵设在第一加药箱和混凝水箱的连接管路上，所述的第二加药泵设在第二加药箱和混凝水箱的连接管路上;
所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括污泥斗，所述的污泥斗与板框压滤机连接，用于收集板框压滤机产生的污泥;
所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括微滤增压泵，所述的微滤增压泵设在污泥浓缩水箱和微滤膜装置的连接管路上;
所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括第一高压泵，所述的第一高压泵设在微滤水箱与反渗透装置的连接管路上;
所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括增压泵，所述的增压泵设在浓缩水箱的出口与纳滤浓缩处理系统的入口的连接管路上;
所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括第二高压泵，所述的第二高压泵设在所述精密过滤器和纳滤装置的连接管路上;
所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括纯水泵，所述的纯水泵设在所述纯水箱与三价铬钝化漂洗槽的连接管路上。
说明书
一种三价铬钝化电镀漂洗水处理方法
技术领域
本发明属于工业水处理领域，具体涉及一种三价铬钝化废水处理方法。
背景技术
电镀产业是目前社会发展的重要组成部分，电镀产业在贡献GDP的同时也会产生各种电镀废水，这些电镀废水中含有多种重金属成分，如果未经处理或经处理而未达标就排放到水体中，废水就会污染环境和水体，不仅会危害人类健康，而且会造成生态环境的破坏。目前，对于这些电镀废水常用的处理方法有化学法、膜分离技术、离子交换法和生物法。其中化学法及膜分离技术成为电镀废水处理的主流。三价铬钝化漂洗水是电镀废水的一种，现有工艺主要采用化学法来处理，化学法处理三价铬钝化废水，通常情况下需要泥水分离的协管沉淀池或斜板沉淀池，占地面积大，且化学法处理后的废水基本是达标直接排放，没有加以利用，造成了水资源的浪费。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题以及三价铬钝化废水的化学和物理特性，利用化学处理法、膜处理法以及蒸发技术相结合来处理三价铬钝化废水，本发明设计了一种经济高效的三价铬钝化废水的处理方法，同时提高了废水回收利用效率，减少了整体废水处理设备的占地面积，降低系统的投资和运行成本，进一步增强了本发明方法在电镀漂洗水处理方面应用前景。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种三价铬电镀钝化漂洗水处理方法，该方法主要由三价铬钝化废水化学处理、微滤膜泥水分离、循环分离淡水回用、循环浓缩以及蒸发结晶五个工艺单元组成，具体包括如下步骤：
(1)、三价铬钝化废水化学处理：往原料三价铬钝化废水中加入碱液和PAC溶液，在混凝水箱中进行混凝反应，混凝反应后的泥水混合物通过溢流进入污泥浓缩水箱;
(2)、微滤膜泥水分离：污泥浓缩水箱中的泥水混合物通过微滤增压泵泵入微滤膜装置进行微滤，得到微滤淡水和微滤浓水;所述的微滤浓水回到污泥浓缩水箱和混凝反应后的泥水混合物后再次进入微滤膜装置进行微滤，循环浓缩至微滤浓水中污泥浓度达到0.5%～1%时，通过气动隔膜泵将微滤浓水泵入板框压滤机进行固液分离，得到污泥和压滤液，污泥进入污泥斗中，压滤液与原料三价铬钝化废水混合后再次进行化学处理;
(3)、循环分离淡水回用：微滤淡水通过第一高压泵泵入反渗透装置进行反渗透分离，得到反渗透淡水和反渗透浓水，反渗透淡水至三价铬钝化漂洗槽回用;所述的反渗透膜采用聚酰胺复合膜;
(4)、循环浓缩：所述的反渗透浓水通过增压泵送入精密过滤器，再通过第二高压泵送入纳滤装置进行纳滤浓缩，分别得到纳滤淡水和纳滤浓水;得到的纳滤淡水与微滤淡水混合，再次通过第一高压泵泵入反渗透装置进行反渗透分离;得到的纳滤浓水与反渗透浓水混合，重新通过精密过滤器和纳滤装置进行循环浓缩;所述的纳滤膜采用聚酰胺复合膜;
(5)、蒸发结晶：经过步骤(4)循环浓缩后得到的浓缩液排入蒸发器中，进行蒸发浓缩处理，蒸发得到的冷凝水进入纯水箱，回用于三价铬钝化漂洗槽，蒸发得到的浓缩液进入结晶器结晶。
本发明所述的原料三价铬钝化废水的收集：通过逆流漂洗的三价铬钝化漂洗水通过收集管路进入原水箱。
在步骤(1)中，通过0.2～0.5MPa的原水泵将原水箱中的原料三价铬钝化废水泵入混凝水箱中。
所述的碱液为质量分数为20%的NaOH水溶液，所述的碱液与原料三价铬钝化废水的体积比为1：35～45，优选为1：40;所述的PAC溶液为质量分数为10%的PAC水溶液，所述的PAC溶液与原料三价铬钝化废水的体积比为1：15～25，优选为1：20。
在步骤(2)中，所述的微滤增压泵的压力为0.2～0.5MPa。所述的微滤膜装置的微滤膜为过滤孔径0.1～10μm的微滤膜，特别是过滤孔径为5μm的微滤膜。所述的板框压滤机的滤布为孔径为110目的滤布。所述的气动隔膜泵的压力为0.2～0.5MPa。
所述的微滤淡水中的三价铬离子的含量低于0.01mg/L，本发明所述的盐为无机盐，优选为氯化钠、硫酸钠中的至少一种。
所述的微滤淡水进入微滤水箱。
在步骤(3)中，所述第一高压泵的压力为1.5～2MPa;所述的反渗透装置的处理温度为5～45℃;反渗透膜可选采用0.01-1nm的反渗透膜，尤其是0.1nm的反渗透膜。所述的反渗透膜优选采用BW8040-400聚酰胺复合膜。
所述的反渗透浓水中总含盐量为原料三价铬钝化废水中总含盐量的2～4倍。在步骤(3)中，微滤膜装置所产生的淡水进入微滤水箱后，直接用第一高压泵将微滤淡水注入反渗透装置进行反渗透分离，分离得到的反渗透淡水进入纯水箱，通过纯水泵回用到三价铬钝化漂洗槽;反渗透浓水进入浓缩水箱，进行后续的循环浓缩处理。
在步骤(4)中，所述的第二增压泵压力为0.2～0.5MPa，高压泵的压力为2～3MPa;纳滤浓缩的处理温度为5～45℃。所述的纳滤膜优选采用DK8040聚酰胺复合膜。
在步骤(4)中，经过反渗透分离得到的反渗透浓水通过增压泵送入精密过滤器，再通过第二高压泵送入纳滤装置进行纳滤浓缩，分别得到纳滤淡水和纳滤浓水;得到的纳滤浓水重新由增压泵送入精密过滤器，再由第二高压泵送入纳滤装置进行循环浓缩，循环浓缩得到的浓缩液中总含盐量为原料三价铬钝化废水中总含盐量的150～300倍。纳滤淡水与步骤(2)中经过微滤膜装置微滤得到的微滤淡水混合，再次通过第一高压泵泵入反渗透装置进行反渗透分离。
所述精密过滤器的滤孔在1～10μm左右，优选采用滤孔5μm的精密过滤器。所述的纳滤膜可采用孔径1～10nm的纳滤膜，特别是孔径1nm的纳滤膜。所述的纳滤膜优选采用DK8040聚酰胺复合膜。
在步骤(5)中，进行蒸发浓缩处理的浓缩液有晶体析出时，浓缩液进入结晶器进行结晶处理。所述的蒸发器为多效蒸发器、单效蒸发器或简易的加热槽。
本发明的另一个目的是提供一种三价铬钝化电镀漂洗水处理系统，包括原水箱、化学处理系统、微滤系统、微滤水箱、反渗透系统、纯水箱、浓缩水箱、纳滤浓缩系统和蒸发结晶系统;所述的化学处理系统包括依次连接的混凝水箱、污泥浓缩水箱、气动隔膜泵和板框压滤机，所述的混凝水箱分别与装有碱的第一加药箱、装有PAC的第二加药箱连接;所述的微滤系统包括微滤膜装置;所述反渗透系统包括反渗透装置;所述的纳滤浓缩系统包括依次连接的精密过滤器和纳滤装置;所述的蒸发结晶系统包括依次连接的蒸发器和冷凝器;所述的原水箱的一个入口与三价铬钝化漂洗槽的出口连接，原水箱的出口与混凝水箱的一个入口连接;所述的混凝水箱的出口与污泥浓缩水箱的一个入口连接，污泥浓缩水箱的底部出口经气动隔膜泵与板框压滤机的入口连接，板框压滤机的压滤液出口与原水箱的另一个入口连接;所述的污泥浓缩水箱的下部出口与微滤膜装置的入口连接，微滤膜装置的淡水出口与微滤水箱的一个入口连接，微滤膜装置的浓水出口与污泥浓缩水箱的另一个入口连接;所述的微滤水箱的出口与反渗透装置的进水口连接，反渗透装置的浓缩液出口与浓缩水箱一个入口连接，反渗透装置的淡水出口与纯水箱的一个入口连接，所述的纯水箱的出口与三价铬钝化漂洗槽的入口连接;所述的浓缩水箱的出口经并联的管路分别与纳滤浓缩系统的入口、蒸发结晶系统的入口相连，所述的纳滤浓缩系统中纳滤装置的浓缩液出口与浓缩水箱的另一个入口相连，纳滤装置的淡水出口与微滤水箱的另一个入口相连;所述的蒸发结晶系统中冷凝器的冷凝水出口与纯水箱的另一个入口相连，蒸发器的浓液出口和结晶器连接。
优选的，所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括原水泵，所述的原水泵设在原水箱与混凝水箱的连接管路上。
优选的，所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括第一加药泵和第二加药泵，所述的第一加药泵设在第一加药箱和混凝水箱的连接管路上，所述的第二加药泵设在第二加药箱和混凝水箱的连接管路上。
优选的，所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括污泥斗，所述的污泥斗与板框压滤机连接，用于收集板框压滤机产生的污泥。
优选的，所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括微滤增压泵，所述的微滤增压泵设在污泥浓缩水箱和微滤膜装置的连接管路上。
优选的，所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括第一高压泵，所述的第一高压泵设在微滤水箱与反渗透装置的连接管路上。
优选的，所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括增压泵，所述的增压泵设在浓缩水箱的出口与纳滤浓缩处理系统的入口的连接管路上。所述的浓缩水箱与纳滤处理系统的连接管路、浓缩水箱与蒸发结晶系统的连接管路在所述增压泵出口形成并联的管路。
优选的，所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括第二高压泵，所述的第二高压泵设在所述精密过滤器和纳滤装置的连接管路上。
优选的，所述的三价铬钝化漂洗水处理系统还包括纯水泵，所述的纯水泵设在所述纯水箱与三价铬钝化漂洗槽的连接管路上。
所述的微滤膜装置的微滤膜可采用过滤孔径0.1～10μm的微滤膜，特别是过滤孔径为5μm的微滤膜;所述的精密过滤器的滤孔在1～10μm左右，优选采用滤孔5μm的精密过滤器。
所述的反渗透装置的渗透膜采用BW30-400系列聚酰胺复合膜;所述的纳滤装置的纳滤膜采用DK8040系列聚酰胺复合膜。
优选的，所述的板框压滤机的滤布是孔径为110目的滤布。
本发明综合采用“废水化学处理+循环分离回用+废液的循环浓缩+蒸发结晶”的技术，实现了对三价铬钝化废水的净化、分离、回用，同时对其中的废液实现了浓缩、结晶。废水回用的方法经济，废水处理效果好，同时解决了三价铬钝化废水处理成本高、难度大、污染大的缺点。
本发明的有益效果：
本发明方法将化学处理法、微滤、反渗透、纳滤和蒸发器相结合，具有工艺过程简单、操作简便、污染小及能回用淡水等特点。本发明方法通过化学混凝法将废水中绝大部分的三价铬离子变成氢氧化铬沉淀，再通过微滤膜系统进行泥水的固液分离，得到水质较好的微滤淡水，保证后续处理设施在较好的水质条件下运行，然后将微滤淡水进行反渗透分离，产生的淡水回用于漂洗水槽，实现纯水的循环供应，很大程度上节约了工业用水，降低了生产运营成本，并将废水浓缩一定的倍数，再利用纳滤装置进一步对废水进行循环浓缩，最后再使用蒸发装置对浓缩液进行蒸发结晶。本发明方法最终只会产生脱水污泥和蒸发结晶物，污染物排放量少，且有一定的回收价值。
本发明系统使用的设备属于电镀企业正常的电镀废水处理用设备，无额外设备及工时投入，降低了运营成本，相对于单纯化学处理法而言投资较少;该系统使用微滤膜技术进行泥水分离，代替原有化学处理的斜板或斜管沉淀池，大大降低了设备的占地面积。
