CN114368851A - 一种酸性重金属废水处理方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸性重金属废水处理方法及***，本发明中通过设置调节***、反应***、可自动控制沉淀***等使***运行更高效智能，设置药剂自动配制投加***有助于反应***中药剂的精准投配和智能化自动运行，减少了药剂消耗和人力成本，且大幅提高了水处理能力，污泥浓度有所提高，同时反应***中结垢现象大幅度减少，清垢周期延长50％以上，降低了运维费用。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种酸性重金属废水处理方法及使用该方法的***。
背景技术
酸性重金属废水是矿冶行业产生量最大的一股废水，其含有大量的重金属离子和硫酸根离子，具有高酸性、可生化性差、难降解的特点，目前国内外酸性重金属废水处理技术主要有：吸附法、微生物法、石灰中和法、石灰—铁(铝)盐沉淀法、离子交换法、铁屑置换法等。其中，石灰中和及其衍生(改进)方法主要是通过投加碱性中和剂，提高酸性废水的pH，并使废水中的重金属离子形成溶度积较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀。常用的中和剂有生石灰(CaO)、石灰乳(Ca(OH)2)、石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3、Mg CO3)、电石渣(Ca(OH)2)、Mg(OH)2等,此类方法可在一定pH值条件下去除多种重金属离子，具有工艺简单、可靠、处理成本低等特点，因而工程应用最为广泛。
现有专利(专利号：201010136085.8)一种矿山含硫矿物、As、Pb、Cd废水的处理工艺，采用以下工艺、步骤：(1)将矿山含硫矿物、As、Pb、Cd废水在曝气池中鼓风曝气氧化处理；(2)经过曝气氧化后的废水给入中和池中中和、混凝，控制pH在8.6-9.5之间；(3)经过中和、混凝处理的废水给入沉淀池中静置、沉淀；(4)静置若干时间待废水澄清后，上清液进入物化吸附装置-活性炭过滤***对其中的重金属进行深度处理，获得符合环保或农用要求的清水。
现有专利(专利号：201110270354.4)一种高砷污酸废水的处理方法，是针对含砷高的污酸废水，采用先用硫化钠将其中的砷及铅、锌、镉、汞等金属硫化形成硫化物而使它们大部分除去，然后加入石灰乳和聚合铁溶液等进行一次中和反应和强化中和反应，使污酸废水中的各种金属离子充分反应形成稳定的固体物而较彻底除去，达到废水排放标准。
现有石灰中和及其衍生(改进)方法技术中存在如下问题没有得到良好的解决：
(1)污泥密度低，处理水质不稳定；
(2)产渣量大，储运困难；
(3)操作环境恶劣，自动化控制水平低；
(4)结垢问题突出，管道腐蚀严重；
(5)有价金属沉淀渣作为固废渣送到堆渣场，造成资源浪费和环境污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高废水处理效果的酸性重金属废水处理方法及使用该方法的***。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种酸性重金属废水处理方法，包括如下步骤：
步骤S1，废水调节环节：酸性重金属废水在均化池进行调节，均化池内的停留时间为3～12小时；
步骤S2，硫化反应环节：酸性重金属废水进入硫化反应器进行硫化反应，通过控制ORP值来调整硫化反应器中的硫化药剂投加量；
步骤S3，固液分离环节：废水进入硫化沉淀池中，硫化沉淀池中加入PAM絮凝剂，并通过重力沉降实现固液分离，硫化沉淀池内的部分浓缩泥浆通过污泥泵输送至中和反应器内；
步骤S4，中和反应环节：硫化沉淀池分离的清液进入中和反应器，加入石灰乳和通过污泥泵从硫化沉淀池和中和反应后沉淀池内输送出来的部分浓缩泥浆，同时底部通过曝气装置通入空气进行曝气，进行中和反应；
步骤S5，沉淀处理环节：废水流入中和反应后沉淀池沉淀处理，中和反应后沉淀池内的部分浓缩泥浆通过污泥泵回流至中和反应器内；
步骤S6，排水环节：经过处理后的清液进入清水池中，完成对酸性废水处理，处理后的清水通过排放口排出。
作为优选，所述步骤S2中，工艺控制参数完成目标设定值，其中ORP值的目标设定值通过实验确定，根据重金属离子含量及去除量计算硫化药剂的理论投加量，同时通过实验室试验确定最佳投加量，从而得出理论投加量和最佳投加量之间的修正系数，并记录最佳处理效果时的ORP值，上述记录的ORP值即为ORP值的目标设定值。
作为优选，所述步骤S2中还包括：通过碱液吸收装置以密闭抽气的方式对硫化反应中产生的酸雾进行吸收处理。
作为优选，所述步骤S3中，PAM絮凝剂的用量为0.15-5kg/t，加入PAM絮凝剂后渣浆停留0.5～4小时进行重力沉降。
作为优选，所述步骤S3中还包括：硫化沉淀池底部通过泥浆泵将絮凝硫化重金属输送至压滤机进行精矿压滤。
作为优选，所述步骤S4中，石灰乳和循环浓缩泥浆混合物中石灰乳的浓度为6wt％-15wt％，曝气时间5～60分钟。
本发明还提供了一种酸性重金属废水处理***，包括依次连接的均化池、硫化反应器、硫化沉淀池、中和反应器、中和反应后沉淀池以及清水池，硫化沉淀池和中和反应后沉淀池均连接有PAM配置槽，中和反应器连接有石灰/浆料混合器，石灰/浆料混合器连接有药剂自动配置投放***，硫化沉淀池和中和反应后沉淀池内均安装有泥浆泵，泥浆泵的输出端通过管道连接石灰/浆料混合器。
作为优选，所述药剂自动配制投加***采用料仓***自动配制和投加，药剂自动配制投加***包括石灰料仓、石灰乳配制槽以及石灰乳储槽，药剂自动配制投加***根据石灰乳浓度要求自动控制石灰投加量和水的比例。
作为优选，所述硫化反应器连接有硫化药剂配制槽和碱液吸收装置。
作为优选，所处硫化沉淀池内的泥浆泵的输出端通过管道连接有第一压滤机，中和反应后沉淀池内的泥浆泵的输出端通过管道连接有第二压滤机，管道上安装有流量计和电动阀门。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
(1)本发明通过设置沉淀池的浓缩泥浆循环回流***可以根据泥浆浓度自动控制浓缩泥浆的循环回流比，分配去往石灰/浆料混合器和压滤机的比例，使***运行更高效智能。同时，通过设置浓缩泥浆循环回流***，减少了药剂用量，大幅提高了水处理能力，污泥浓度有所提高，反应***中结垢现象大幅度减少，清垢周期延长50％以上，降低了运维费用。
(2)本发明通过设置药剂自动配制投加***有助于中和反应***中药剂的精准投配和智能化自动运行，减少了药剂消耗和人力成本，且耐冲击负荷大幅提高，水质稳定达标，提高了重金属回收率，利于减少环境污染和资源浪费。
附图说明
图1是本发明实施例一的方法流程图。
图2是本发明实施例二的***结构图。
图3是图2中所示药剂自动配置投放***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例一。
参见图1，本实施例一种酸性重金属废水处理方法，包括如下步骤：
步骤S1，废水调节环节：酸性重金属废水在均化池进行均量、均质调节，均化池内的停留时间为3～12小时；
步骤S2，硫化反应环节：酸性重金属废水利用高差自流进入硫化反应器进行硫化反应，通过控制ORP值来调整硫化反应器中的硫化药剂投加量；
步骤S3，固液分离环节：废水进入硫化沉淀池中，硫化沉淀池中加入PAM絮凝剂(聚丙烯酰胺)，并通过重力沉降实现固液分离，硫化沉淀池内的部分浓缩泥浆通过污泥泵输送至中和反应器内；
步骤S4，中和反应环节：硫化沉淀池分离的清液自流进入中和反应器，加入石灰乳(主要成分是氢氧化钙)和通过污泥泵从硫化沉淀池和中和反应后沉淀池内输送出来的部分浓缩泥浆，同时底部通过曝气装置通入空气进行曝气，并通过搅拌装置搅拌，进行中和反应；
步骤S5，沉淀处理环节：废水流入中和反应后沉淀池沉淀处理，中和反应后沉淀池内的部分浓缩泥浆通过污泥泵回流至中和反应器内；
步骤S6，排水环节：经过处理后的清液进入清水池中，完成对酸性废水处理，处理后的清水通过排放口排出。
所述步骤S2中，工艺控制参数完成目标设定值，其中ORP值的目标设定值通过实验确定，根据重金属离子含量及去除量，按生成金属硫化物中的重金属离子与硫离子之间的理论摩尔比的95％-100％计算硫化药剂的理论投加量，同时通过实验室试验确定最佳投加量，从而得出理论投加量和最佳投加量之间的修正系数，并记录最佳处理效果时的ORP值，上述记录的ORP值即为ORP值的目标设定值。
本实施例中，步骤S2中用于硫化反应器内ORP值测定的仪表选型时至少预留正负15％的可调节范围。
所述步骤S2中还包括：通过碱液吸收装置以密闭抽气的方式对硫化反应中产生的酸雾进行吸收处理。
所述步骤S3中，PAM絮凝剂的用量为0.15-5kg/t，加入PAM絮凝剂后渣浆停留0.5～4小时进行重力沉降。
所述步骤S3中还包括：硫化沉淀池底部通过泥浆泵将絮凝硫化重金属输送至压滤机进行精矿压滤，水中的硫化重金属以沉淀的形式回收。
所述步骤S4中，石灰乳和循环浓缩泥浆混合物中石灰乳的浓度为6wt％-15wt％，曝气时间5～60分钟。
实施例二。
参见图2，本发明基于上述实施例酸性重金属废水处理方法提供了一种酸性重金属废水处理***，包括依次连接的均化池、硫化反应器、硫化沉淀池、中和反应器、中和反应后沉淀池以及清水池，硫化沉淀池和中和反应后沉淀池均连接有PAM配置槽，中和反应器连接有石灰/浆料混合器，石灰/浆料混合器连接有药剂自动配置投放***，硫化沉淀池和中和反应后沉淀池内均安装有泥浆泵，泥浆泵的输出端通过管道连接石灰/浆料混合器。
参见图3，所述药剂自动配制投加***采用料仓***自动配制和投加，药剂自动配制投加***包括石灰料仓、石灰乳配制槽以及石灰乳储槽，石灰料仓、石灰乳配制槽以及石灰乳储槽依次连接，药剂自动配制投加***根据石灰乳浓度的要求自动控制石灰乳配制槽内石灰料投加量和水的比例。
参见图2，所述硫化反应器连接有硫化药剂配制槽和碱液吸收装置。废水处理过程中硫化反应器和硫化药剂配制槽内会产生少量的H2S气体，通过引风机以密闭抽风的方式抽到酸雾净化塔碱液吸收后达标再排放。
参见图2，所处硫化沉淀池内的泥浆泵的输出端通过管道连接有第一压滤机，中和反应后沉淀池内的泥浆泵的输出端通过管道连接有第二压滤机，管道上安装有流量计和电动阀门。压滤机与压滤泵连锁控制，自动检测压滤机运行状态。
本实施例中，所述中和反应器包括搅拌装置、曝气装置、多点布水装置以及料浆循环投配装置。通过设置搅拌装置、曝气装置以及多点布水装置使得中和反应器内酸性废水与中和泥浆混合液处于强紊流状态，达到快速混合、高效反应的目的。中和反应器内配置有pH计，pH计信号传送到PLC***控制柜，依据设置条件，主控单元采用模糊控制+常规控制实现，并采用复杂控制回路的自适应模糊PID控制技术，控制料浆循环投配装置将由石灰/浆料混合器混合石灰乳和循环浓缩泥浆混合物而形成的料浆投加入中和反应器内，从而控制pH在恒定的范围内。
本实施例中，所述硫化沉淀池和中和反应后沉淀池中均配置有液位计、pH计、ORP仪和污泥浓度仪，便于实时监控硫化沉淀池和中和反应后沉淀池中的废水情况，且通过设置污泥浓度仪，利于控制污泥回流量和排泥(压滤)量。
本实施例中，所述硫化沉淀池和中和反应后沉淀池中均配置有立式中心刮泥机和渣浆污泥泵。沉淀池池底的污泥通过渣浆污泥泵输送至压滤车间进行压滤，滤饼运至排土场处置，其中硫化沉淀池产生的硫化铜精矿经压滤后，作为产品送冶炼厂回收。沉淀池内配置的立式中心刮泥机自带控制柜，具有过载保护、自动提耙保护功能，且能够按设定的程序工作。
本实施例中，所述清水池设有排放口，清水池内配置有pH计、液位计、压力变送器等，压力变送器连接到PLC自动控制柜，采用恒压变频控制清水泵输送至配药点的用水量，液位计监测清水池液位，并对清水泵实施保护。
本实施例中，还包括控制***，控制***包括监控站和PLC***控制柜，监控站中安装有人机界面、监控***以及操控***，PLC***控制柜中安装有数据采集模块、检测模块和无线传输模块。监控站完成***配置，组太和***维护等工作，将所有人机界面、应用数据、控制变量完全集成，操作人员通过画面完成对现场各检测点以及所有控制回路运行状态的监控，同时，受控参数的显示，被控变量变化趋势的描述等也可以在画面中看到。监控站是操作人员进入控制***的接口，操作人员可通过分析画面中的工艺参数，确定用于过程控制的最有效的操作参数，PLC***控制柜实现对现场设备的数据采集、传输，大大提高了***的方便性、可靠性，可提高***的维护效率，PLC***控制柜实现的功能包括：1)现场仪表数据的在线采集；2)泵和电机运行状态的监测；3)进入PLC的所有信号有防雷、防浪功能。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种酸性重金属废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，废水调节环节：酸性重金属废水在均化池进行调节，均化池内的停留时间为3～12小时；
步骤S2，硫化反应环节：酸性重金属废水进入硫化反应器进行硫化反应，通过控制ORP值来调整硫化反应器中的硫化药剂投加量；
步骤S3，固液分离环节：废水进入硫化沉淀池中，硫化沉淀池中加入PAM絮凝剂，并通过重力沉降实现固液分离，硫化沉淀池内的部分浓缩泥浆通过污泥泵输送至中和反应器内；
步骤S4，中和反应环节：硫化沉淀池分离的清液进入中和反应器，加入石灰乳和从硫化沉淀池和中和反应后沉淀池内输送过来的部分浓缩泥浆，同时底部通过曝气装置通入空气进行曝气，进行中和反应；
步骤S5，沉淀处理环节：废水流入中和反应后沉淀池沉淀处理，中和反应后沉淀池内的部分浓缩泥浆通过污泥泵回流至中和反应器内；
步骤S6，排水环节：经过处理后的清液进入清水池中，完成对酸性废水处理，处理后的清水通过排放口排出。
2.根据权利要求1所述的酸性重金属废水处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，工艺控制参数完成目标设定值，其中ORP值的目标设定值通过实验确定，根据重金属离子含量及去除量计算硫化药剂的理论投加量，同时通过实验室试验确定最佳投加量，从而得出理论投加量和最佳投加量之间的修正系数，并记录最佳处理效果时的ORP值，上述记录的ORP值即为ORP值的目标设定值。
3.根据权利要求1所述的酸性重金属废水处理方法，其特征在于：所述步骤S2中还包括：通过碱液吸收装置以密闭抽气的方式对硫化反应中产生的酸雾进行吸收处理。
4.根据权利要求1所述的酸性重金属废水处理方法，其特征在于：所述步骤S3中，PAM絮凝剂的用量为0.15-5kg/t，加入PAM絮凝剂后渣浆停留0.5～4小时进行重力沉降。
5.根据权利要求1所述的酸性重金属废水处理方法，其特征在于：所述步骤S3中还包括：硫化沉淀池底部通过泥浆泵将絮凝硫化重金属输送至压滤机进行精矿压滤。
6.根据权利要求1所述的酸性重金属废水处理方法，其特征在于：所述步骤S4中，石灰乳和循环浓缩泥浆混合物中石灰乳的浓度为6wt％-15wt％，曝气时间5～60分钟。
7.一种酸性重金属废水处理***，其特征在于：包括依次连接的均化池、硫化反应器、硫化沉淀池、中和反应器、中和反应后沉淀池以及清水池，硫化沉淀池和中和反应后沉淀池均连接有PAM配置槽，中和反应器连接有石灰/浆料混合器，石灰/浆料混合器连接有药剂自动配置投放***，硫化沉淀池和中和反应后沉淀池内均安装有泥浆泵，泥浆泵的输出端通过管道连接石灰/浆料混合器。
8.根据权利要求7所述的酸性重金属废水处理***，其特征在于：所述药剂自动配制投加***采用料仓***自动配制和投加，药剂自动配制投加***包括石灰料仓、石灰乳配制槽以及石灰乳储槽，药剂自动配制投加***根据石灰乳浓度要求自动控制石灰投加量和水的比例。
9.根据权利要求7所述的酸性重金属废水处理***，其特征在于：所述硫化反应器连接有硫化药剂配制槽和碱液吸收装置。
10.根据权利要求7所述的酸性重金属废水处理***，其特征在于：所处硫化沉淀池内的泥浆泵的输出端通过管道连接有第一压滤机，中和反应后沉淀池内的泥浆泵的输出端通过管道连接有第二压滤机，管道上安装有流量计和电动阀门。
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