CN218321019U - 一种含砷废水处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种含砷废水处理设备，包括混凝沉淀单元和深度处理单元；所述深度处理单元包括依次连接的软化池、超滤模块、反渗透模块及产水池；所述软化池进水口连接所述混凝沉淀单元的出水口，所述软化池产水口连接所述超滤模块的进水口；所述超滤模块的产水口连接至所述反渗透模块的进水口，所述反渗透模块的产水口连接至所述产水池；所述超滤模块的浓水口和所述反渗透模块的浓水口，均连接至所述超滤模块的进水口。本实用新型经过物理和化学相结合的方式，有效地降低废水中的砷含量，将大量剧毒的废水转变为可以循环使用的工业用水，真正实现废水资源回收及利用。

Description

一种含砷废水处理设备

【技术领域】

本实用新型涉及到工业废水处理设备技术领域，特别与一种含砷废水处理设备有关。

【背景技术】

半导体新材料在生产加工过程中，会产出含砷(As)工业废水。现有的常规处理方法大部分是将含砷废水通过混凝沉淀后进行排放，这种方式的缺点是终端排水含As量控制不稳定，砷排浓度容易超标。且随着国家环保力度的加强，重金属及类金属(As)将被化成重点污染源管控，禁止批准新建、扩建增加重金属污染物排放的建设项目。但是目前很多的半导体生产加工企业，仍无法将含砷废水高效处理，排放水中的含As量时常控制不稳定。且常规处理下的终端排水，尽管达到排放标准，但其含As量对环境的长期影响仍然不可忽视。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种含砷废水处理设备，以克服现有技术中的所述缺陷。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种含砷废水处理设备，能安全高效地处理含砷废水，达到《工业用水标准(GB-8978-1996》标准，使处理之后的废水可以继续循环利用，实现含砷废水零排。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种含砷废水处理设备，包括混凝沉淀单元和深度处理单元；

所述深度处理单元包括依次连接的软化池、超滤模块、反渗透模块及产水池；所述软化池进水口连接所述混凝沉淀单元的出水口，所述软化池产水口连接所述超滤模块的进水口；所述超滤模块的产水口连接至所述反渗透模块的进水口，所述反渗透模块的产水口连接至所述产水池；所述超滤模块的浓水口和所述反渗透模块的浓水口，均连接至所述超滤模块的进水口。

可选地，所述深度处理单元还包括过滤器；所述混凝沉淀单元连接所述过滤器的进水口，所述过滤器的出水口连接至所述软化池。

可选地，所述深度处理单元还包括处理水池；所述软化池的出水口连接至所述处理水池的进水口，所述处理水池与所述超滤模块的进水口连接；所述超滤模块的浓水口和所述反渗透模块的浓水口，均连接至所述处理水池中。

可选地，所述超滤模块采用中空纤维超滤膜。

可选地，所述反渗透模块包括一级反渗透膜和二级反渗透膜，所述超滤模块中的产水口依次经所述一级反渗透膜、所述二级反渗透膜连接至所述产水池中，所述一级反渗透膜的浓水口及所述二级反渗透膜的浓水口均连接至处理水池中。

可选地，所述反渗透模块还包括三级反渗透膜和四级反渗透膜；所述一级反渗透膜的浓水口连接至所述三级反渗透膜的进水口，所述三级反渗透膜的出水口连接至所述二级反渗透膜的进水口，所述三级反渗透膜的浓水口连接所述四级反渗透膜的进水口，四级反渗透膜的出水口连接至所述处理水池中，四级反渗透膜的浓水口连接蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器出口连接至产水池出口。

可选地，所述一级反渗透膜、二级反渗透膜及三级反渗透膜均采用苦咸水膜，所述四级反渗透膜为海淡膜。

可选地，所述产水池的产水经过泵供给至冷却塔***、含砷制程***或应急***。

可选地，所述的混凝沉淀单元，包括依次连接的原水池、反应槽、絮凝槽、脱水机；所述原水池的出水口连接所述反应槽的进水口，所述反应槽的出水口连接所述絮凝槽的进水口，所述絮凝槽的出水口连接所述沉淀池的进水口，所述沉淀池的出水口连接所述深度处理单元，所述沉淀池的沉淀物出口连接脱水机。

可选地，所述反应槽包括依次连接的第一反应槽和第二反应槽，第一反应槽和第二反应槽各自具有投料进口。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型将含砷废水先经过混凝沉淀单元先处理，再进入到深度处理单元进行深度超滤、反渗透、蒸发，含砷澄清液被进一步浓缩，经过物理和化学相结合的方式，有效地降低废水中的砷含量，将大量剧毒的废水转变为可以循环使用的工业用水，真正实现废水资源回收及利用。

另外，本实用新型中采用的反渗透模块是多级反渗，可以深化除砷，同时反渗的浓水经过海淡膜后再蒸发，蒸发后砷的残余基本达到零排放。超滤模块和反渗透模块的回水回流至处理水池中继续再次处理，整个处理线路形成闭环流动，达到动态平衡。

【附图说明】

图1是本实用新型较佳实施例的示意图。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1，对本实用新型的技术方案做进一步详细解释。

本实施例中涉及到两大单元，分别是混凝沉淀单元1和深度处理单元2。在混凝沉淀单元1中是将含砷废水的原水进行先处理，添加药剂采用化学方式进行絮凝沉淀，得到砷渣和含砷澄清液。深度处理单元2主要是利用物理方式进行软化、超滤、反渗、蒸发，将混凝沉淀单元1的含砷澄清液深度处理得到真正可以回收利用的产水。

本实施例中的混凝沉淀单元1包括依次连接的原水池11、PH调整槽12、第一反应槽13、第二反应槽14、絮凝槽15、沉淀池16、初级水池17。原水池11出水口连接至PH调整槽12进水口，PH调整槽12的出水口连接至第一反应槽13进水口，第一反应槽13进水口的出水口连接至第二反应槽14，第二反应槽14出水口连接至絮凝槽15进水口，絮凝槽15出水口连接至沉淀池16进水口，沉淀池16出水口连接至初级水池17中，沉淀池16的沉淀物出口连接至脱水机18中。含砷废水依次流过上述各个环节，最后在初级水池17中得到初步的含砷澄清液。

原水池11是工业生产环节中形成的含砷废水进入到混凝沉淀单元1的缓存池，原水池11的水通过第一水泵31将其抽至PH调整槽12，在PH调整槽12中采用酸/碱中和剂进行酸碱度调节，然后再流动至第一反应槽13。

第一反应槽13、第二反应槽14主要是进行预氧化和后投放含金属离子的添加剂，将含砷废水中的砷离子反应后得到金属沉淀物。具体的是先在反应槽内中加入氧化剂将含砷废水进行预氧化，使As离子氧化成更易形成沉淀的AsO₄ ^3-；加入金属离子M⁺与废水中的AsO₄ ^3-进行反应形成溶解度很小的M_x(AsO₄)_y沉淀；本实施例中采用了两个反应槽，每个反应槽各自带有投料进口，不同金属添加剂可以在不同的投料口中添加，也可以混合添加，使得氧化后与金属离子结合沉淀。当然此处的反应槽数量可以根据实际含砷废水中的物质含量适当增减，令原水中砷含量或者其它有害物质可以充分结合沉淀。

经过第一反应槽13、第二反应槽14处理的水流至絮凝槽15中，絮凝槽15中投放絮凝剂，进行絮凝反应，再流至沉淀池16进行沉淀。沉淀池16分离砷渣，其沉淀物引入至脱水机18中脱水形成残渣回收处理，沉淀池16的产水进入到初级水池17中缓存，初级水池17得到的产水即为含有少量砷离子的含砷澄清液，其中As含量为1～10mg/L。

含砷澄清液通过第二水泵32抽至深度处理单元2。本实施例中的深度处理单元2包括有过滤器21、软化池22、处理水池23、超滤模块24、反渗透模块25、蒸发冷凝器26、产水池27。过滤器21出水口连接至软化池进水口，软化池22产水口连接超滤模块24的进水口，超滤模24的产水口连接至反渗透模块25的进水口，反渗透模块25的产水口连接至产水池27，超滤模块24的浓水口和反渗透模块25的浓水口，均连接至超滤模块24进水前端的处理水池23。

过滤器21是采用多介质过滤的方式将上一级引入的含砷澄清液进行过滤，原料可采用小卵石、石英砂、活性炭等，通过不同粒径滤层过滤去除未沉淀、悬浮状态的颗粒物。

过滤后的水进入到软化池22中软化。此处添加树脂离子交换剂，通过树脂离子交换剂中的H⁺离子与废水中M⁺等金属离子进行交换进而去除，保护后端膜***，防止金属离子对后道程序中的超滤模块24、反渗透模块25造成破坏，降低金属离子对各种膜的影响，确保超滤和反渗可以顺利进行。

软化后的产水进入到处理水池23中缓存，通过第三水泵将其打入超滤模块24。本实施例中的超滤模块24中采用的是中空纤维超滤膜(UF超滤膜)，进一步去除过滤颗粒大于50nm的颗粒物，保护后反渗透模块25。同时，超滤模块24的浓水又回流至前端的处理水池23中，超滤模块24的产水进入到下一个环节。

反渗透模块25在本实施例中包括一级反渗透膜251、二级反渗透膜252、三级反渗透膜253、四级反渗透膜254。一级反渗透膜251、二级反渗透膜252是依次顺接，两级连接可以提升产水比例，对As以及金属离子氧化后的盐类物质，截留率控制在90％～99％。同时把前面第一反应槽13和第二反应槽14中，金属离子M⁺与废水中的AsO₄ ^3-进行反应形成盐类物质，进行了充分截留。当然反渗透膜级数也可以根据实际情况进行增减。在本实施例中一级反渗透膜251的产水进入二级反渗透膜252中，二级反渗透膜252的产水进入到产水池27内。二级反渗透膜252的浓水循环回流引入到处理水池23内，可以进一步超滤和反渗透。一级反渗透膜251的浓水，在本实施例中经过三级反渗透膜253反渗透。三级反渗透膜253的产水引入至二级反渗透膜252，同一级反渗透膜251的产水混合进行二级反渗透，三级反渗透膜253的浓水进一步引至四级反渗透膜254反渗透，经过四级反渗透的产水循环回流至处理水池23内，等待再次超滤和反渗处理。而四级反渗透膜254过滤出来的浓水，则引入到蒸发冷凝器26中，通过加热蒸发，蒸发后的冷凝液加入到产水池27的产水中，一起通过第四级水泵34，输送至所需要循环水的应用***中。蒸发冷凝器26中的残留物进行另外的干化处理，此处不做展开描述。本实施例列举了几处循环水使用的***，比如冷却塔***41、含砷制程***42或应急***43等，当然也可以连接其它应用***。

在本实施例的反渗透模块25中，为减少运行成本，一级反渗透膜251、二级反渗透膜252、三级反渗透膜253采用苦咸水膜。随着浓水侧离子浓度的增加，特别是四级反渗透膜254，SWRO浓水中Cl^-、(SO4)^2-浓度在10000～50000mg/L，咸水反渗透膜不适用，需选择SWRO海淡膜。

本实施例的整体工作过程如下：

工业生产环节中得到的含砷废水进入到原水池11中缓存，通过第一水泵31流动至PH调整池12上进行酸/碱调节，然后依次流过第一反应槽13、第二反应槽14，在两个反应槽中与金属离子添加剂进行结合，再通过絮凝槽15、沉淀池16进行絮凝沉淀反应，然后分离砷渣，得到初步的含砷澄清液，通过第二水泵32引流至深度处理单元中。分离的砷渣通过脱水机18脱水处理。

上一级处理得到的含砷澄清液先进行过滤器21多介质过滤，去除内部大颗粒物。在进入软化池22中软化处理，软化的主要目的是将上一级中添加的金属离子，通过添加剂(主要为离子交换树脂)置换出，由此来保护后续的超滤和反渗过程中的各个膜***，降低金属离子对膜的损伤和破坏。

经过过滤和软化的含砷澄清液缓存至处理水池23中，通过第三水泵33输送到UF超滤膜形成的超滤模块24，超滤可以进一步去除大颗粒物质。超滤的产水进行下一步反渗透的环节，超滤的浓水回流至前端的处理水池23中。

反渗透模块25采用多级反渗透膜组，经过一级反渗透膜251、二级反渗透膜252的产水，已经可以实现对As以及金属离子氧化后的盐类物质，截留率控制在90％～99％。为了实现更彻底的除砷效果，二级反渗透膜252的浓水回流至前端的处理水池23中，可再次超滤和反渗透。而一级反渗透膜251的浓水，再进入到三级反渗透膜253，其产水混合至一级反渗透膜251的产水中，一起进入到二级反渗透膜252。三级反渗透膜253的浓水被引入到四级反渗透膜254。此处的离子浓度非常高，四级反渗透膜254采用SWRO海淡膜进行反渗透，四级反渗透膜254的产水回流至处理水池23内，四级反渗透膜254的浓水进行加热蒸发，蒸发冷凝水接近零含量，同样被引入到了待循环使用的产水中，等待被其它***循环利用。

本实用新型提出的处理设备，提供了通过化学和物理方法所需要的硬件设备装置，有效地降低了废水中砷的含量，将大量剧毒的废水转变成可以循环使用的工业用水，对保护环境和安全生产起到积极的作用。整套设备的处理工艺环节简单，特别适合大规模工业化生产中含砷废液的解毒处理。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含砷废水处理设备，其特征在于：包括混凝沉淀单元和深度处理单元；

所述深度处理单元包括依次连接的软化池、超滤模块、反渗透模块及产水池；所述软化池进水口连接所述混凝沉淀单元的出水口，所述软化池产水口连接所述超滤模块的进水口；所述超滤模块的产水口连接至所述反渗透模块的进水口，所述反渗透模块的产水口连接至所述产水池；所述超滤模块的浓水口和所述反渗透模块的浓水口，均连接至所述超滤模块的进水口。

2.如权利要求1所述的一种含砷废水处理设备，其特征在于：所述深度处理单元还包括过滤器；所述混凝沉淀单元连接所述过滤器的进水口，所述过滤器的出水口连接至所述软化池。

3.如权利要求1所述的一种含砷废水处理设备，其特征在于：所述深度处理单元还包括处理水池；所述软化池的出水口连接至所述处理水池的进水口，所述处理水池与所述超滤模块的进水口连接；所述超滤模块的浓水口和所述反渗透模块的浓水口，均连接至所述处理水池中。

4.如权利要求1所述的一种含砷废水处理设备，其特征在于：所述超滤模块采用中空纤维超滤膜。

5.如权利要求1所述的一种含砷废水处理设备，其特征在于：所述反渗透模块包括一级反渗透膜和二级反渗透膜，所述超滤模块中的产水口依次经所述一级反渗透膜、所述二级反渗透膜连接至所述产水池中，所述一级反渗透膜的浓水口及所述二级反渗透膜的浓水口均连接至处理水池中。

6.如权利要求5所述的一种含砷废水处理设备，其特征在于：所述反渗透模块还包括三级反渗透膜和四级反渗透膜；所述一级反渗透膜的浓水口连接至所述三级反渗透膜的进水口，所述三级反渗透膜的出水口连接至所述二级反渗透膜的进水口，所述三级反渗透膜的浓水口连接所述四级反渗透膜的进水口，四级反渗透膜的出水口连接至所述处理水池中，四级反渗透膜的浓水口连接蒸发冷凝器，所述蒸发冷凝器出口连接至产水池出口。

7.如权利要求6所述的一种含砷废水处理设备，其特征在于：所述一级反渗透膜、二级反渗透膜及三级反渗透膜均采用苦咸水膜，所述四级反渗透膜为海淡膜。

8.如权利要求1所述的一种含砷废水处理设备，其特征在于：所述产水池的产水经过泵供给至冷却塔***、含砷制程***或应急***。

9.如权利要求1所述的一种含砷废水处理设备，其特征在于：所述的混凝沉淀单元，包括依次连接的原水池、反应槽、絮凝槽、脱水机；所述原水池的出水口连接所述反应槽的进水口，所述反应槽的出水口连接所述絮凝槽的进水口，所述絮凝槽的出水口连接沉淀池的进水口，沉淀池的出水口连接所述深度处理单元，沉淀池的沉淀物出口连接脱水机。

10.如权利要求9所述的一种含砷废水处理设备，其特征在于：所述反应槽包括依次连接的第一反应槽和第二反应槽，第一反应槽和第二反应槽各自具有投料进口。

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