固液分離系統的制作方法

本發明涉及廢水處理技術領域，具體而言，涉及一種固液分離系統。

背景技術：

目前，對含重金屬離子(Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ag⁺、Pd²⁺、Pb²⁺、Au²⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Ba²⁺)的廢水進行固液分離過程中，大多采用化學法加藥或通過添加NaOH調節廢水的PH值，形成重金屬的氫氧化物沉淀，然后添加PAC、PAM等絮凝劑，增大沉淀顆粒，再緩慢通過斜板沉淀池進行固液分離，但此方法不僅浪費了大量的PAC、PAM等材料，而且生成的重金屬氫氧化物沉淀中含有大量的有機物雜質，同時含水率較高，增加回收處理成本。甚至有些情況下，無法回收利用，只能作為污泥處理，需花高價委托有處理資質的危險廢物處理機構進行污泥無害化處理。

至于其它方法，如采用超濾膜、微濾膜、納濾膜等設備對重金屬廢水進行固液分離，因設備投資大且使用維護成本高，故較少被大規模應用。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供的一種固液分離系統，更好的克服了上述現有技術存在的問題和缺陷，不僅經過分離得到的固廢和清水可以回收利用，實現零污染物排放，而且有效降低了污泥處理成本和負荷，以及解決了資源浪費的問題，并大大降低了企業的生產成本。

一種固液分離系統，包括依次連通的沉淀反應池、濃縮膜裝置、沉淀池、收集池；所述濃縮膜裝置的濃水口與所述沉淀池連通，所述沉淀池的污泥出口連通有離心機或壓濾機，所述濃縮膜裝置的清水口和所述沉淀池的出水口均與所述收集池連通，所述離心機或壓濾機的污泥出口連通有固廢回收處理裝置。

進一步地，所述固特分離系統還包括廢水存儲池，所述廢水存儲池通過抽水泵與所述沉淀反應池連通。

進一步地，所述固特分離系統還包括與所述沉淀反應池連通的還原反應池。

進一步地，所述固特分離系統還包括與所述還原反應池連通的第一加藥裝置和第二加藥裝置，所述第一加藥裝置用于向所述還原反應池投加酸性物質，所述第二加藥裝置用于向所述還原反應池投加還原劑。

進一步地，所述還原反應池設有第一pH監測裝置和電位控制儀，所述第一pH監測裝置與所述第一加藥裝置連接，所述電位控制儀與所述第二加藥裝置連接。

進一步地，所述固特分離系統還包括與所述沉淀反應池連通的第三加藥裝置，所述第三加藥裝置用于向所述沉淀反應池投加堿性物質。

進一步地，所述沉淀反應池設有第二pH監測裝置，所述第二pH監測裝置與所述第三加藥裝置連接。

進一步地，還包括與所述沉淀反應池連通的第四加藥裝置，所述第四加藥裝置用于向所述沉淀反應池投加反應物質。

進一步地，所述固特分離系統還包括與所述收集池連通的納濾-微濾組合裝置，所述納濾-微濾組合裝置的出水口連通有清水池，所述納濾-微濾組合裝置的污泥出口與所述沉淀池連通。

進一步地，所述沉淀池通過污泥貯池與所述離心機或壓濾機連通；所述離心機或壓濾機的出水口與所述濃縮膜裝置連通。

與現有技術相比，本發明的固液分離系統的有益效果是：

(1)、本發明的固液分離系統通過在沉淀反應池使廢水中的重金屬離子(Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ag⁺、Pd²⁺、Pb²⁺、Au²⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Ba²⁺)或F^-、PO₄^2-、SO₄^2-等一種或多種陰離子與外加反應物發生沉淀反應生成沉淀，再經過濃縮膜裝置濃縮，使沉淀顆粒濃縮聚集增粗增大，加速沉淀，再在沉淀池進行固液分離，并將沉淀池中的沉淀物經離心機或壓濾機進行脫水，得到的固體廢渣不含PAC、PAM等有機雜質，含水率也較低，只需經過簡單處理，不僅可以回收利用，而且實現零污染物排放，有效降低了污泥處理成本和負荷，以及解決了資源浪費的問題，并大大降低了企業的生產成本，具有很大的社會和經濟效益。

(2)、進一步地，本發明的固液分離系統通過對沉淀反應池設置pH監測裝置實時監測反應池內的pH值，并根據相應的pH值控制加藥裝置自動加藥，使該系統自動化程度高、運行安全、穩定、操作簡單、管理方便且處理效果更好。

(3)、進一步地，本發明的固液分離系統通過設置納濾-微濾組合裝置通過微濾和納濾雙重過濾后，可更徹底除去收集池中收集的清水中的微量的細小固體懸浮物，過濾得到的沉淀物分批排入到沉淀池中再處理，過濾水排入清水池中，再回收利用。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明的固液分離系統的第一種結構示意圖；

圖2為本發明的固液分離系統的第二種結構示意圖；

圖3為本發明的固液分離系統的第三種結構示意圖。

附圖標號說明：

101 廢水存儲池

102 抽水泵

103 還原反應池

1031 第一pH監測裝置

1032 第一加藥裝置

1033 第二加藥裝置

1034 電位控制儀

104 沉淀反應池

1041 第二pH監測裝置

1042 第三加藥裝置

1043 第四加藥裝置

105 濃縮膜裝置

106 沉淀池

107 收集池

108 污泥貯池

109 離心機或壓濾機

110 固廢回收處理裝置

111 納濾-微濾組合裝置

112 清水池

具體實施方式

為了便于理解本發明，下面將參照相關附圖對固液分離系統進行更全面的描述。附圖中給出了固液分離系統的首選實施例。但是，固液分離系統可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對固液分離系統的公開內容更加透徹全面。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

在本發明的描述中，除非另有規定和限定，需要說明的是，術語“安裝”、“相連”、“連通”應做廣義理解，例如，可以是機械連通或電連通，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

參閱圖1，一種固液分離系統1，包括依次連通的沉淀反應池104、濃縮膜裝置105、沉淀池106、收集池107；所述濃縮膜裝置105的濃水口與所述沉淀池106連通，所述沉淀池106的污泥出口連通有離心機或壓濾機109，所述濃縮膜裝置105的清水口和所述沉淀池106的出水口均與所述收集池107連通，所述離心機或壓濾機109的污泥出口連通有固廢回收處理裝置110。

作為第一種示例性說明，當待處理的廢水為含有金屬離子(Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ag⁺、Pd²⁺、Pb²⁺、Au²⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺或Ba²⁺等)的廢水時，所述沉淀反應池104內通過添加氫氧化鈉將廢水的pH值調節到一定范圍內，同時利用氫氧化鈉與廢水中的金屬離子(Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ag⁺、Pd²⁺、Pb²⁺、Au²⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺或Ba²⁺等)發生沉淀反應生成氫氧化物沉淀(如Cu(OH)₂、Ni(OH)₂、Zn(OH)₂、Fe(OH)₂、Co(OH)₂、Pd(OH)₂、Pb(OH)₂、Fe(OH)₃、Al(OH)₃等)；具體反應式可列舉如下：

Cr³⁺+2OH^-＝Cr(OH)₃↓；

Cu²⁺+2OH^-＝Cu(OH)₂↓；

Ni²⁺+2OH^-＝Ni(OH)₂↓。

作為第二種示例性說明，當待處理的廢水為含有F^-、PO₄^2-、SO₄^2-等一種或多種陰離子的廢水時，所述沉淀反應池104內通過添加氫氧化鈣，將廢水的pH值調節到一定范圍內，同時利用氫氧化鈣與廢水中的F^-、PO₄^2-、SO₄^2-等一種或多種陰離子發生沉淀反應生成沉淀(如CaF₂、CaPO₄或CaSO₄等)，具體反應式可列舉如下：

2F^-+Ca²⁺＝CaF₂↓；

PO₄^2-+Ca²⁺＝CaPO₄↓；

SO₄^2-+Ca^2+-＝CaSO₄↓。

作為第三種示例性說明，當待處理的廢水為含有金屬離子(Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Pb²⁺、Au²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺或Ba²⁺等)的廢水時，所述沉淀反應池104內可以通過添加碳酸鹽(如Na₂CO₃、K₂CO₃或(NH4)₂CO₃等)，將廢水的pH值調節到一定范圍內，同時利用碳酸鹽與廢水中的金屬離子(Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Pb²⁺、Au²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺或Ba²⁺等)發生沉淀反應生成碳酸鹽或堿式碳酸鹽沉淀(如CuCO₃、NiCO₃、ZnCO₃、CdCO₃、FeCO₃、CoCO₃、MnCO₃、BaCO₃、SrCO₃或PbCO₃等)，具體反應式可列舉如下：

Cu²⁺+CO₃^2-＝CuCO₃↓；

Ba²⁺+CO₃^2-＝BaCO₃↓；

Co²⁺+CO₃^2-＝CoCO₃↓。

作為第四種示例性說明，當待處理的廢水為含有金屬離子(Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Pb²⁺或Ag⁺等)的廢水時，所述沉淀反應池104內可以先通過添加堿性物質如氫氧化鈉等，將廢水的pH值調節到一定范圍內，再添加添加含S^2-的可溶性鹽(如Na₂S、K₂S、(NH₄)₂S、MgS、CaS、BaS或SrS等)與廢水中的金屬離子(Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Pb²⁺或Ag⁺等)發生沉淀反應生成硫化物沉淀(如CuS、NiS、ZnS、CdCO₃、FeS、CoS、PdS或PbS等)，具體反應式可列舉如下：

Cu²⁺+S^2-＝CuS↓；

Ni²⁺+S^2-＝Ni S↓；

Co²⁺+S^2-＝CoS↓。

所述濃縮膜裝置105可列舉為高壓反滲透卷式膜或高壓反滲透盤式膜或振動膜或正滲透膜。所述濃縮膜裝置105還可列舉為納濾膜、超濾膜、微濾膜或一般的過濾芯等。在濃縮膜裝置105中，通過膜分離，使氫氧化物沉淀顆粒進一步濃縮聚集增粗增大。

所述固廢回收處理裝置110用于經處理經過離心機或壓濾機109脫水后得到的固體廢渣，并進行回收利用。所述固廢回收處理裝置110可列舉為煅燒爐，當固體廢渣的主要成分為金屬氫氧化物時，通過煅燒爐煅燒得到純度較高的金屬氧化物；或進一步地在煅燒爐中通入氫氣和氮氣將金屬氧化物繼續還原成純度較高的金屬單質，得到的金屬單質或金屬氧化物可以繼續回收利用。

優選地，本發明實施例的固液分離系統1還包括廢水存儲池101，所述廢水存儲池101通過抽水泵102與所述沉淀反應池104連通，即廢水存儲池101內的廢水由抽水泵102抽至沉淀反應池104中進行反應。

優選地，如圖2所示，本發明實施例的固液分離系統1還包括與所述沉淀反應池104連通的還原反應池103。

優選地，本發明實施例中，所述還原反應池103連通有第一加藥裝置1032和第二加藥裝置1033，所述第一加藥裝置1032用于向所述還原反應池103投加酸性物質，所述第二加藥裝置1033用于向所述還原反應池103投加還原劑。

優選地，所述還原反應池103設有第一pH監測裝置1031和電位控制儀1034，所述第一pH監測裝置1031與所述第一加藥裝置1032連接，所述電位控制儀1034與所述第二加藥裝置1033連接。

上述還原反應池103中利用添加還原劑將廢水中的強氧化性的高價金屬離子(如含Cr⁶⁺、Mn⁶⁺等)還原低價金屬離子，利于后續在沉淀反應池104中發生沉淀反應得到沉淀物。

作為一種示例說明，當廢水中的強氧化性的高價金屬離子為Cr⁶⁺時，其還原劑可列舉為亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉等。例如當還原劑為亞硫酸鈉時，具體還原反應為：

4Cr⁶⁺+3S₂O₅^2-+9H₂O＝4Cr³⁺+6SO₄^2-+18H⁺，本實施例的還原劑用量略大于反應的理論用量，便于發生充分的反應。

進一步地，為保證還原反應池103中還原反應達到最佳效果，即徹底將廢水中的Cr⁶⁺還原為Cr³⁺，反應池中的pH值需達到2.5～3.0。因此本發明實施例中通過設置第一pH監測裝置1031用于實時監測所述還原反應池103內廢水的pH值，當監測到的pH值大于3.0時，所述第一pH監測裝置1031自動控制所述第一加藥裝置1032向還原反應池103中添加酸性物質；當監測到的pH值低于2.5時，所述第一pH監測裝置1031自動控制所述第一加藥裝置1032向還原反應池103中停止添加酸性物質。所述酸性物質可列舉為硫酸、鹽酸等。

需要說明的是，為保證還原反應池103中還原反應達到最佳效果，即徹底將廢水中的Cr⁶⁺還原為Cr³⁺，反應池中的電位需控制在220～270mV。因此本發明實施例中通過設置電位控制儀1034(ORP計)用于實時監測所述還原反應池103內廢水的電位，當監測到的電位高于270mV時，所述電位控制儀1034(ORP計)自動控制所述第二加藥裝置1033向還原反應池103中添加還原劑；當監測到的pH值低于220mV時，所述電位控制儀1034(ORP計)自動控制所述第二加藥裝置1033向還原反應池103中停止添加還原劑。

優選地，本發明實施例中，所述沉淀反應池104還連通有第三加藥裝置1042，所述第三加藥裝置1042用于向所述沉淀反應池104投加堿性物質。

優選地，所述沉淀反應池104設有第二pH監測裝置1041，所述第二pH監測裝置1041與所述第三加藥裝置1042連接。

所述第二pH監測裝置1041同上述第一pH監測裝置1031的工作原理相同，即用于實時監測沉淀反應池104內的pH值，并根據相應的pH值控制第三加藥裝置1042開始或者停止投加堿性物質。

優選地，如圖3所示，所述沉淀反應池104還連通有第四加藥裝置1043，所述第四加藥裝置1043用于向所述沉淀反應池104投加反應物質如含S^2-的可溶性鹽(如Na₂S、K₂S、(NH₄)₂S、MgS、CaS、BaS或SrS等)。

優選地，本發明實施例的固液分離系統1還包括與所述收集池107連通的納濾-微濾組合裝置111，所述納濾-微濾組合裝置111的出水口連通有清水池112，所述納濾-微濾組合裝置111的污泥出口與所述沉淀池106連通。

需要說明的是，本發明的固液分離系統1通過設置納濾-微濾組合裝置111通過微濾和納濾雙重過濾后，可更徹底除去收集池107中收集的清水中的微量的細小固體懸浮物，過濾得到的沉淀物分批排入到沉淀池106中再處理，過濾水排入清水池112中，再回收利用。

優選地，所述沉淀池106通過污泥貯池108與所述離心機或壓濾機109連通；所述離心機或壓濾機109的出水口與所述濃縮膜裝置105連通。

需要理解的是，所述污泥貯池108用于儲存沉淀池106的污泥出口排出的污泥，并在積累到一定量后輸送給離心機或壓濾機109進行壓濾，避免沉淀池106間歇性地提供污泥給離心機或壓濾機109，影響離心機或壓濾機109的使用壽命。

本發明的固液分離系統1通過將經離心機或壓濾機109脫水分離后得到的廢水回收到濃縮膜裝置105，實現該廢水的二次回收處理和利用，減少排放污染。

該固液分離系統1的具體工藝流程是：

以含Ni²⁺的待處理的廢水為例，如圖1所示，將含Ni²⁺的廢水通過抽水泵102抽入沉淀反應池104內，通過第三加藥裝置1042投入氫氧化鈉，將廢水的pH值調節至10.5～11，同時與廢水中的Ni²⁺反應生成Ni(OH)₂沉淀，再經濃縮膜裝置105濃縮，使Ni(OH)₂沉淀顆粒濃縮聚集增粗增大；然后進入沉淀池106中進行固液分離，得到的上清液通過沉淀池106出水口排到收集池107中；沉淀物通過沉淀池106的污泥出口排到污泥貯池108內，待污泥貯池108中的污泥量達到一定量，經污泥泵(圖中未示出)抽到離心機或壓濾機109進行脫水分離，得到的廢水回收到濃縮膜裝置105中繼續二次處理，得到的固體物Ni(OH)₂輸送至固廢回收處理裝置110進行簡單處理回收利用。最后收集池107內收集的上清液再經過納濾-微濾組合裝置111進一步除去收集池107中收集的上清液中的微量的細小固體懸浮物，過濾得到的沉淀物分批排入到沉淀池106中繼續二次處理，過濾水排入清水池112中，再回收利用。

以含Cr⁶⁺的待處理的廢水為例，如圖2所示，將含ZnS的廢水通過抽水泵102抽入還原反應池103內，通過第一加藥裝置1032投加硫酸使還原反應池103內的pH值調節至2.5～3.0時，添加還原劑將廢水中的Cr⁶⁺還原為Cr³⁺，然后將廢水輸送到沉淀反應池104內；再通過第三加藥裝置1042向沉淀反應池104投入氫氧化鈉，將廢水的pH值調節至6～6.5，同時與廢水中的Cr³⁺反應生成Cr(OH)₃沉淀，再經濃縮膜裝置105濃縮，使Cr(OH)₃沉淀顆粒濃縮聚集增粗增大；然后進入沉淀池106中進行固液分離，得到的上清液通過沉淀池106出水口排到收集池107中；沉淀物通過沉淀池106的污泥出口排到污泥貯池108內，待污泥貯池108中的污泥量達到一定量，經污泥泵(圖中未示出)抽到離心機或壓濾機109進行脫水分離，得到的廢水回收到濃縮膜裝置105中繼續二次處理，得到的固體物Cr(OH)₃輸送至固廢回收處理裝置110進行簡單處理回收利用。最后收集池107內收集的上清液再經過納濾-微濾組合裝置111進一步除去收集池107中收集的上清液中的微量的細小固體懸浮物，過濾得到的沉淀物分批排入到沉淀池106中繼續二次處理，過濾水排入清水池112中，再回收利用。

以含Zn²⁺的待處理的廢水為例，如圖3所示，將含Zn²⁺的廢水通過抽水泵102抽入沉淀反應池104內，先通過第三加藥裝置1042向沉淀反應池104投入氫氧化鈉，將廢水的pH值調節至7～9，再通過第四加藥裝置1043向沉淀反應池104投入Na₂S，與廢水中的Zn²⁺反應生成ZnS沉淀，再經濃縮膜裝置105濃縮，使ZnS沉淀顆粒濃縮聚集增粗增大；然后進入沉淀池106中進行固液分離，得到的上清液通過沉淀池106出水口排到收集池107中；沉淀物通過沉淀池106的污泥出口排到污泥貯池108內，待污泥貯池108中的污泥量達到一定量，經污泥泵(圖中未示出)抽到離心機或壓濾機109進行脫水分離，得到的廢水回收到濃縮膜裝置105中繼續二次處理，得到的固體物ZnS輸送至固廢回收處理裝置110進行簡單處理回收利用。最后收集池107內收集的上清液再經過納濾-微濾組合裝置111進一步除去收集池107中收集的上清液中的微量的細小固體懸浮物，過濾得到的沉淀物分批排入到沉淀池106中繼續二次處理，過濾水排入清水池112中，再回收利用。

綜上所述，本發明的固液分離系統的有益效果是：

(1)、本發明的固液分離系統通過在沉淀反應池使廢水中的重金屬離子(如Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ag⁺、Pd²⁺、Pb²⁺、Au²⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Ca²⁺或Ba²⁺等)或F^-、PO₄^2-、SO₄^2-等一種或多種陰離子與外加反應物發生沉淀反應生成沉淀，再經過濃縮膜裝置濃縮，使沉淀顆粒濃縮聚集增粗增大，加速沉淀，再在沉淀池進行固液分離，并將沉淀池中的沉淀物經離心機或壓濾機進行脫水，得到的固體廢渣不含PAC、PAM等有機雜質，僅為單純的重金屬氫氧化物等，含水率也較低，只需經過簡單處理，不僅可以回收利用，而且實現零污染物排放，有效降低了污泥處理成本和負荷，以及解決了資源浪費的問題，并大大降低了企業的生產成本，具有很大的社會和經濟效益。

(2)、進一步地，本發明的固液分離系統通過對沉淀反應池設置pH監測裝置實時監測反應池內的pH值，并根據相應的pH值控制加藥裝置自動加藥，使該系統自動化程度高、運行安全、穩定、操作簡單、管理方便且處理效果更好。

(3)、進一步地，本發明的固液分離系統通過設置納濾-微濾組合裝置，通過微濾和納濾雙重過濾后，可更徹底除去收集池中收集的清水中的微量的細小固體懸浮物，過濾得到的沉淀物分批排入到沉淀池中再處理，過濾水排入清水池中，再回收利用。

盡管以上較多使用了表示結構的術語，例如“沉淀反應池”、“濃縮膜裝置”、“第一pH監測裝置”等，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。