申请日2018.12.24
公开(公告)日2019.02.26
IPC分类号C02F9/14; C01C1/242; C01G45/12; B01D53/18; C22B7/00; C22B47/00; C02F103/16; C02F101/20; C02F101/16
摘要
本发明涉及锰渣废水回收处理技术领域，并具体涉及一种锰渣浸提废水回收处理设备及工艺方法，该设备包括膜生物反应器、阳离子交换装置、氨氮回收装置和尾气吸收塔，该工艺方法步骤为：(1)调节和过滤;(2)预处理和硫酸锰回收;(3)氨气吹脱;(4)硫酸铵回收;(5)尾气净化;对浸提废水中的细小悬浮物进行过滤，同时起到节流的作用;在碱性环境下将废水中的锰离子浓缩至电解锰需要的浓度后收集于浓缩液存储罐，达到去除废水中的有害物质锰离子和回收锰离子以再次投入电解锰工艺的目的;通过向氨气吸收塔内加入稀硫酸后生成可以回用的硫酸铵溶液;实现对浸提废水中的锰和氨氮的回收再利用，以及达到废水零排放，对环境零污染的目的。
权利要求书
1.一种锰渣浸提废水回收处理设备，其特征在于：包括用以去除悬浮物且具有节流功能的膜生物反应器、用以回收废水中锰离子的阳离子交换装置、用以回收氨氮的氨氮回收装置和用以吸收尾气中残余氨氮的尾气吸收塔，膜生物反应器的进液口连接用以对浸提废水进行调节的调节池，所述膜生物反应器与阳离子交换装置连接，所述阳离子交换装置还连接加药系统，所述加药系统包括酸储罐和碱储罐，所述阳离子交换装置与碱储罐连接，阳离子交换装置的浓缩液存储罐与酸储罐连接，所述阳离子交换装置内填装锰离子专用交换树脂，所述氨氮回收装置包括氨氮吹脱塔和氨氮吸收塔，所述阳离子交换装置与氨氮吹脱塔连接，所述氨氮吹脱塔与氨氮吸收塔通过设置在两者之间的引风机连接，所述氨氮吹脱塔与砂滤罐连接，所述氨氮吸收塔与尾气吸收塔连接，所述尾气吸收塔连接有用以容纳循环吸收液的吸收液循环箱，所述氨氮吸收塔还连接稀硫酸储罐。
2.根据权利要求1所述的一种锰渣浸提废水回收处理设备，其特征在于：所述膜生物反应器和阳离子交换装置之间设置用以缓冲的预处理水箱，所述阳离子交换装置与氨氮吹脱塔之间设置缓冲水箱，所述阳离子交换装置包括并联连接的第一阳离子交换塔和第二阳离子交换塔，第一阳离子交换塔和第二阳离子交换塔的进液口分别设置第一调节阀和第二调节阀。
3.根据权利要求1或2所述的一种锰渣浸提废水回收处理设备，其特征在于：氨氮吹脱塔的底部安装用以加快氨气吹脱的鼓风机，鼓风机的进口连接蒸汽发生器或热风发生器。
4.一种锰渣浸提废水回收处理的工艺方法，其特征在于：该方法步骤为：
(1)调节和过滤：将锰渣浸提废水汇集于调节池，然后调节池的废水经由膜生物反应器进行过滤;
(2)预处理和硫酸锰回收：第(1)步骤的废水经过膜生物反应器的处理由泵泵入预处理水箱，经由预处理水箱进行缓冲和沉淀后，打开第一调节阀，预处理水箱内的废水进入第一阳离子交换塔，调节塔内温度和PH值，酸性环境下由塔内的锰离子专用交换树脂将锰离子吸附浓缩至浓缩液存储罐，然后打开酸储罐向浓缩液存储罐内加入硫酸与锰离子反应生成硫酸锰进入硫酸锰回收箱，从而将锰离子回收;
(3)氨气吹脱：第(2)步中回收锰离子后的废水由阳离子交换装置排出至缓冲水箱，进行缓冲后经由氨氮吹脱塔的顶部进入塔内，调节氨氮吹脱塔内PH，打开鼓风机向氨氮吹脱塔的底部通入蒸汽或热风，调节氨氮吹脱塔内的温度，在鼓风机的作用下将废水中的氨气吹脱后由氨氮吹脱塔的顶部输出，塔内剩余的废水由塔底流至砂滤罐进行再次过滤后作为回用水用于电解锰生产中;
(4)硫酸铵回收：由氨氮吹脱塔输出的氨气经由引风机输入氨氮吸收塔，打开稀硫酸储罐向氨氮吸收塔内加入溶质质量分数≤70%的稀硫酸水溶液与氨气形成硫酸铵后进入硫酸铵回收箱，形成的硫酸铵用于电解锰生产中;
(5)尾气净化：由氨氮吸收塔对氨气吸收后的尾气由塔顶进入尾气吸收塔，吸收液循环箱内的吸收液由尾气吸收塔的塔顶流入，由塔底流出至吸收液循环箱，从而形成循环流动，尾气吸收塔内尾气中残余的氨气由吸收液吸收达标后经由塔顶的排气筒排放。
5.根据权利要求4所述的一种锰渣浸提废水回收处理的工艺方法，其特征在于：第(1)步中膜生物反应器的膜通量为15-25L/㎡﹒h，膜生物反应器的有效面积为0.6-1.0㎡/张。
6.根据权利要求4所述的一种锰渣浸提废水回收处理的工艺方法，其特征在于：第(2)步中，打开第一调节阀的同时打开第二调节阀，预处理水箱内的废水同时进入第一阳离子交换塔和第二阳离子交换塔，调节两个塔内的温度和PH值，进行锰离子吸附浓缩。
7.根据权利要求6所述的一种锰渣浸提废水回收处理的工艺方法，其特征在于：第(2)步中调节塔内温度为298k-313k，调节PH值为4-7。
8.根据权利要求7所述的一种锰渣浸提废水回收处理的工艺方法，其特征在于：第(2)步中预处理水箱内的废水还通过泵泵回膜生物反应器进行再次过滤以降低废水的浊度和水中的悬浮颗粒。
9.根据权利要求4-8任一所述的一种锰渣浸提废水回收处理的工艺方法，其特征在于：第(3)步中调节氨氮吹脱塔内PH≥11，调节氨氮吹脱塔内的温度大于等于40℃。
10.根据权利要求4-8任一所述的一种锰渣浸提废水回收处理的工艺方法，其特征在于：第(5)步中尾气吸收塔内的尾气经吸收液净化不彻底则通入膜生物反应器进行再次过滤净化。
说明书
一种锰渣浸提废水回收处理设备及工艺方法
技术领域
本发明涉及锰渣废水回收处理技术领域，并具体涉及一种锰渣浸提废水回收处理设备及工艺方法。
背景技术
现代工业中，锰以及锰的化合物的应用范围广泛，全球约95%的锰用于冶金工业，其余约5%用于化学、建筑材料、医药、电子、环境保护和农牧业等，中国电解金属锰(简称电解锰)的产能已占世界产能的98%，电解锰生产过程中，不同的锰矿石产生的废渣量不同，使得国产碳酸锰矿石生产1吨电解锰大约产生8吨锰渣，且锰矿石品质越低，锰渣量越大。锰渣不仅有极大的资源浪费，同时对人体与环境有较大的危害。
发达国家一般把锰渣和石灰混合处理后填埋，我国主要是将锰渣送至堆场，进行筑坝湿法堆存或填埋，而堆积填埋的锰渣会产生侵占土地农田、破坏土壤结构、使土壤酸化、破坏周围生物多样性等问题，填埋后的锰渣不仅对土壤中的植物产生不良影响，经雨水冲刷后产生的渗滤液直接进入河流水体，与电解锰生产过程中产生的各类含锰废水一同成为电解锰行业重要的水污染源;而锰渣的填埋也间接会对人类产生不利影响。慢性锰中毒会引起精神系统病变，内分泌系统紊乱等多种病症，严重危害人类的身体健康。
为了回收处理来源于锰矿酸浸制液工艺产生的矿石残渣和制液工艺中硫化提纯产生的各种重金属硫化物沉淀中的锰渣，现有技术主要是采用浸提工艺和隔膜增压压滤工艺进行固液分离，将锰渣中的水溶性物质比如水溶性硫酸锰、硫酸铵进行浸提，但是浸提过程中产生的浸提废水含有较高的锰离子和氨氮，仍然不符合排放标准，污染环境同时造成大量锰和氨氮资源的浪费，现有技术中的处理方法回收效率低，工艺过程仍然会产生废水造成环境污染，并没有从根本上解决锰渣浸提废水中的锰和氨氮含量较高的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种锰渣浸提废水回收处理设备及工艺方法，解决锰渣浸提废水中的锰和氨氮含量较高而造成污染环境和资源浪费的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种锰渣浸提废水回收处理设备及工艺方法，包括用以去除悬浮物且具有节流功能的膜生物反应器、用以回收废水中锰离子的阳离子交换装置、用以回收氨氮的氨氮回收装置和用以吸收尾气中残余氨氮的尾气吸收塔，所述膜生物反应器与阳离子交换装置连接，所述阳离子交换装置还连接加药系统，所述加药系统包括酸储罐和碱储罐，所述阳离子交换装置与碱储罐连接，阳离子交换装置的浓缩液存储罐与酸储罐连接，所述阳离子交换装置内填装锰离子专用交换树脂，所述氨氮回收装置包括氨氮吹脱塔和氨氮吸收塔，所述阳离子交换装置与氨氮吹脱塔连接，所述氨氮吹脱塔与氨氮吸收塔通过设置在两者之间的引风机连接，所述氨氮吹脱塔与砂滤罐连接，所述氨氮吸收塔与尾气吸收塔连接，所述氨氮吸收塔还连接稀硫酸储罐。
本发明的有益效果是：通过设置膜生物反应器，对浸提废水中的细小悬浮物进行过滤，同时起到节流的作用，有利于提高过滤效率;通过设置内部填装锰离子专用交换树脂的阳离子交换装置，在碱性环境下将废水中的锰离子浓缩至电解锰需要的浓度后收集于浓缩液存储罐，通过向浓缩液存储罐内加入硫酸后生成可以回用于电解锰工艺的硫酸锰，达到去除废水中的有害物质锰离子和回收锰离子以再次投入电解锰工艺的目的，有利于降低废水的污染程度和降低电解锰的生产成本;通过设置氨氮吹脱塔，将废水中的氨气吹脱至氨气吸收塔，通过向氨气吸收塔内加入稀硫酸后生成可以回用的硫酸铵溶液，通过砂滤罐对氨气吹脱完毕的废水进行过滤后形成可回用水;通过设置尾气吸收塔，对氨气吸收塔内未被完全吸收的氨气进行吸收从而使尾气达标排放;实现对浸提废水中的锰和氨氮的回收再利用，以及达到废水零排放，对环境零污染的目的。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述阳离子交换装置包括并联连接的第一阳离子交换塔和第二阳离子交换塔，所述第一阳离子交换塔和第二阳离子交换塔的进液口分别设置第一调节阀和第二调节阀。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置并联连接的第一阳离子交换塔和第二阳离子交换塔，可以根据需求选择接入废水回收工艺路线的阳离子交换塔的数量，或者只使用一个阳离子交换塔，另一个阳离子交换塔作为备用，以应对需要处理的废水量大或者设备故障影响废水处理正常进行的问题。
进一步，氨氮吹脱塔的底部安装用以加快氨气吹脱的鼓风机。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置鼓风机，加快废水中氨气的吹脱效率，从而提高废水中氨气的回收效率。
进一步，鼓风机的进口连接蒸汽发生器或热风发生器。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置蒸汽发生器或热风发生器，提高鼓风机鼓风的温度，从而加速氨气的吹脱速度，进而提高氨气的回收效率。
进一步，所述尾气吸收塔连接有用以容纳循环吸收液的吸收液循环箱。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置吸收液循环箱，使尾气与吸收液充分接触，同时实现吸收液的循环使用，降低生产成本和减少环境污染。
进一步，所述膜生物反应器的进液口连接用以对浸提废水进行调节的调节池。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置调节池，对浸提废水的水量和水质进行调节，从而达到水量均质均衡的目的，为膜生物反应器提供稳定的废水源，降低由于废水水量和水质的急剧变化对膜生物反应器造成的冲击，从而延长膜生物反应器的使用寿命。
进一步，所述膜生物反应器和阳离子交换装置之间设置用以缓冲的预处理水箱。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置预处理水箱，对经膜生物反应器过滤后的废水进行缓冲和静置沉淀，从而为阳离子交换装置提供稳定的废水源，防止发生因水量过大过急造成锰离子浓缩效率降低或锰离子专用交换树脂堵塞的情况，延长锰离子专用交换树脂的使用寿命。
进一步，所述阳离子交换装置与氨氮吹脱塔之间设置缓冲水箱。
采用上述进一步方案的有益效果是，有利于提高氨气吹脱的效率，从而提高氨气的回收效率。
一种锰渣浸提废水回收处理的工艺方法，该方法步骤为：
(1)调节和过滤：将锰渣浸提废水汇集于调节池，然后调节池的废水经由膜生物反应器进行过滤;
(2)预处理和硫酸锰回收：第(1)步骤的废水经过膜生物反应器的处理由泵泵入预处理水箱，经由预处理水箱进行缓冲和沉淀后，打开第一调节阀，预处理水箱内的废水进入第一阳离子交换塔，调节塔内温度和PH值，酸性环境下由塔内的锰离子专用交换树脂将锰离子吸附浓缩至浓缩液存储罐，然后打开酸储罐向浓缩液存储罐内加入硫酸与锰离子反应生成硫酸锰进入硫酸锰回收箱，从而将锰离子回收;
(3)氨气吹脱：第(2)步中回收锰离子后的废水由阳离子交换装置排出至缓冲水箱，进行缓冲后经由氨氮吹脱塔的顶部进入塔内，调节氨氮吹脱塔内PH，打开鼓风机向氨氮吹脱塔的底部通入蒸汽或热风，调节氨氮吹脱塔内的温度，在鼓风机的作用下将废水中的氨气吹脱后由氨氮吹脱塔的顶部输出，塔内剩余的废水由塔底流至砂滤罐进行再次过滤后作为回用水用于电解锰生产中;
(4)硫酸铵回收：由氨氮吹脱塔输出的氨气经由引风机输入氨氮吸收塔，打开稀硫酸储罐向氨氮吸收塔内加入溶质质量分数≤70%的稀硫酸水溶液与氨气形成硫酸铵后进入硫酸铵回收箱，形成的硫酸铵用于电解锰生产中;
(5)尾气净化：由氨氮吸收塔对氨气吸收后的尾气由塔顶进入尾气吸收塔，吸收液循环箱内的吸收液由尾气吸收塔的塔顶流入，由塔底流出至吸收液循环箱，从而形成循环流动，尾气吸收塔内尾气中残余的氨气由吸收液吸收达标后经由塔顶的排气筒排放。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过调节池对浸提废水的水量和水质进行调节，从而达到水量均质均衡的目的，为膜生物反应器提供稳定的废水源，降低由于废水水量和水质的急剧变化对膜生物反应器造成的冲击，从而延长膜生物反应器的使用寿命;通过膜生物反应器对浸提废水中的细小悬浮物进行过滤，同时起到节流的作用，有利于提高过滤效率;
进一步，第(1)步中膜生物反应器的膜通量为15-25L/㎡﹒h，膜生物反应器的有效面积为0.6-1.0㎡/张。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置膜生物反应器的膜通量和有效面积，提高废水的过滤效率。
进一步，第(2)步中，打开第一调节阀的同时打开第二调节阀，预处理水箱内的废水同时进入第一阳离子交换塔和第二阳离子交换塔，调节两个塔内的温度和PH值，进行锰离子吸附浓缩。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过第一阳离子交换塔和第二阳离子交换塔同时使用，有利于提高废水单位时间内的流量，从而提高锰离子的回收效率。
进一步，第(2)步中调节塔内温度为298k-313k，调节PH值为4-7。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置第一阳离子交换塔和第二阳离子交换塔内的温度和PH值，提高锰离子的吸附置换效率，进而提高锰离子的回收效率。
进一步，第(2)步中预处理水箱内的废水还通过泵泵回膜生物反应器进行再次过滤以降低废水的浊度和水中的悬浮颗粒。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过将预处理水箱内的废水回流至膜生物反应器进行再过滤，降低废水的浊度，降低膜生物反应器发生堵塞的概率，进而延长膜生物反应器的使用寿命。
进一步，第(3)步中调节氨氮吹脱塔内PH≥11，调节氨氮吹脱塔内的温度大于等于40℃。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置氨氮吹脱塔内的PH值和温度，有利于提高氨气的吹脱效率，通过鼓风机向塔内鼓入蒸汽或热风，提高塔内的温度，进一步提高氨气的吹脱效率，提高氨气的回收率。
进一步，第(5)步中尾气吸收塔内的尾气经吸收液净化不彻底则通入膜生物反应器进行再次过滤净化。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过将尾气吸收塔顶部排出的尾气通入膜生物反应器进行再过滤，实现废水废气零排放，杜绝锰渣浸提废水回收处理过程中的污染排放。
