一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法
【專利摘要】本發明涉及一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，該方法是將鍍件漂洗廢水依次經過多級逆流清洗、過濾、反滲透處理、納濾處理以及蒸發提濃或直接回用，回收鍍件漂洗廢水中的金屬離子和添加劑，作為鍍件液返回鍍件槽中，回收鍍件漂洗廢水中的水，作為鍍件漂洗水而回用，實現在線資源化利用。與現有技術相比，本發明采用反滲透膜組件在前、納濾膜組件在后的新型組合方式，能夠有效回用鍍件漂洗廢水中的重金屬離子及各類添加劑和水，實現鍍件漂洗廢水的在線資源化，且大大降低了運行能耗和經濟成本。
【專利說明】
一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法
技術領域
[0001]本發明屬于工業廢水處理及資源回收技術領域，涉及一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法。
【背景技術】
[0002]鍍件是制造行業的重要工藝環節，排放廢水成分復雜。我國鍍件廢水年均排放量高達40億噸，其中漂洗廢水占80%，約32億噸。鍍件漂洗廢水中含有鉻、鎳、鎘、銅、鋅等重金屬污染物，還含有相當數量的添加劑、光亮劑等有機化合物，這些化學物質進入環境，必然會對人類健康以及環境造成極其嚴重的危害。
[0003]目前鍍件漂洗廢水處理最常用的方法有化學沉淀法、離子交換法和膜分離法，但化學沉淀法是以達標排放為目的，污泥量大，處理成本高，且未將重金屬視為一種資源回用，致使經濟效益基本為負。離子交換法只能實現重金屬離子的回用，而其它物質如各類添加劑則無法回用，且廢水中含有除重金屬外的各類添加劑而必需進一步去除之后才能排放或回收，此外，離子交換樹脂吸附飽和后還需藥劑再生，產生二次污染。公開號為CN1590322A的中國發明專利公開了一種電鍍廢水治理方法。它包括工藝學上液體物料處理、提升、增壓和輸運常規，采用了膜分離技術的分級組合，包括預處理、一級納濾膜分離、二級苦咸水反滲透膜分離、三級海水反滲透膜分離，實現了透過液回用。上述專利公布的技術方案中，多級膜分離技術需在每個膜組件前均需設置高壓栗，大幅增大了系統的固定投資，也大幅增加了運行能耗和費用。由于電鍍槽液濃度高達每升上百克，致使電鍍類漂洗廢水濃縮比高達數千倍，運行費用和膜污染尤其顯著。
[0004]實際上，鍍件漂洗廢水中的重金屬及其它添加劑都是一種優良資源而非污染物，如果將其回用，不僅可以實現達標排放，還能夠使企業獲得可觀的經濟效益。因此，開發相應的低成本資源化技術，取代當前以治理為目的主流技術和高成本的回用技術，是減輕鍍件企業生存壓力和實現可持續發展的重要途徑。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能夠有效回用鍍件漂洗廢水中的重金屬離子及各類添加劑和水且能耗及成本低的鍍件漂洗廢水在線資源化的方法。
[0006]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0007]—種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，其特征在于，該方法是將鍍件漂洗廢水依次經過多級逆流清洗、過濾、反滲透處理、納濾處理以及蒸發提濃或直接回用，回收鍍件漂洗廢水中的金屬離子和添加劑，作為鍍件液返回鍍件槽中，回收鍍件漂洗廢水中的水，作為鍍件漂洗水而回用，實現在線資源化利用。
[0008]所述的方法具體包括以下步驟:
[0009](I)多級逆流清洗:將鍍件漂洗廢水經逆流漂洗初步濃縮，匯集于調節池；
[0010](2)過濾:在低壓栗作用下，經保安過濾或超濾處理去除固體顆粒物;保護后續膜濾器的安全運行；
[0011](3)反滲透處理:增壓后進入前置反滲透膜組件進行反滲透提濃，清水側出水作為鍍件漂洗水而回用，反滲透濃水側出水作為進水進入后置納濾膜組件進一步提濃；
[0012](4)納濾處理:將步驟(3)所得反滲透濃水側出水輸入納濾膜組件進行提濃；
[0013](5)蒸發提濃或直接回用:納濾膜組件清水側出水作為進水進入前置反滲透膜組件進一步凈化，納濾膜組件濃水側出水如果達到鍍槽中鍍件液所要求的濃度，直接作為鍍件液返回鍍件槽中，如果達不到鍍槽中鍍件液所要求的濃度，則采用蒸發單元進一步提濃至鍍件液所需濃度后進入鍍件槽，冷凝水作為漂洗水回用。
[0014]步驟(I)所述的鍍件漂洗廢水經逆流漂洗初步濃縮至金屬離子的濃度為50-500mg/L，進入步驟(2)所述保安過濾或超濾處理去除粒徑多5-10μηι的固體顆粒物。
[0015]步驟(3)所述的增壓是在高壓栗中增壓至0.5_6Mpa。
[0016]步驟(2)過濾后的濾液經前置反滲透膜組件提濃1-9倍(即反滲透濃水側出水的濃度為濾液濃度的2-10倍)，進入后置納濾膜組件進一步提濃1-29倍(即納濾膜組件濃水側出水的濃度為反滲透濃水側出水濃度的2-30倍)。
[0017]步驟(3)所述的納濾膜組件濃水側出水通過蒸發單元進一步濃縮。
[0018]所述的蒸發單元優選為降膜式蒸發器。
[0019]所述的經逆流漂洗為多級逆流漂洗。
[0020]所述的多級逆流漂洗為3-5級逆流漂洗。
[0021]所述的金屬離子包括鎳離子、銅離子、銀離子、鉻離子、鎘離子或鋅離子中的一種或多種。
[0022]其中，過濾掉粒徑多5-10μπι的固體顆粒物能夠保護前置反滲透膜組件及后置納濾膜組件的安全運行;反滲透膜處理中，濾出的清水能夠完全達到鍍件漂洗水質的要求回用；若納濾膜組件濃水側出水能夠滿足鍍件液的濃度需要，則直接作為鍍件液輸送至鍍件槽中循環利用，若納濾膜組件濃水側出水仍未能滿足鍍件液的濃度需要，則經蒸發單元進一步提濃后，可作為鍍件液輸送至鍍件槽中循環利用；蒸發單元所用的冷凝水能夠作為漂洗水回用。
[0023]與現有技術相比，本發明具有以下特點:
[0024]1.鍍件漂洗過程實際上就是鍍液的物理稀釋過程，本發明采用膜法處理和蒸發操作的化工濃縮單元將鍍件漂洗廢水濃縮至原濃度，實現了鍍件漂洗廢水中所有溶質(重金屬離子及各類添加劑)的回用，同時實現了清水閉合循環利用，即實現了鍍件漂洗廢水中幾乎所有物質的在線資源化，達到了廢水近零排放的目的。而傳統化學沉淀法只能實現達標排放，至多僅能實現水的回用;傳統離子交換法只能實現重金屬離子的回用，其它物質如各類添加劑則無法回用，且廢水中含有除重金屬外的各類添加劑均需進一步去除才能排放或回收，此外，離子交換樹脂吸附飽和后還需藥劑再生，產生二次污染。
[0025]2.本發明采用了反滲透和納濾膜組件的新型組合方式，即反滲透膜組件位于納濾膜組件之間，與傳統的膜法相比，大大降低了運行能耗和經濟成本。漂洗廢水濃度相對較低，滲透壓較低，反滲透膜組件置前，一方面可以使運行壓力處于較低的水平，另一方面又可以確保出水水質達到漂洗水質的回用要求。納濾膜組件置后且接反滲透濃水側出水，雖然濃水的反滲透壓較高，但是納濾膜屬于低壓反滲透膜，與常規反滲透膜相比仍可使運行壓力處于較低的水平。納濾膜組件的清水通常達不到漂洗水回用的要求，作為進水接入反滲透膜組件進一步凈化。這種組合方式較納濾膜組件在前反滲透膜組件在后的組合方式具有明顯的優勢，充分利用了反滲透更適于低濃度低滲透壓的特點，以及納透膜更適于高濃度高滲透壓的特點，使系統的整體壓力處于較低的水平，大大降低了運行能耗和經濟成本。
[0026]3.反滲透膜組件和納濾膜組件的新型組合方式還能夠減少固定投資。納濾膜組件所需的運行壓力比反滲透膜組件要低，所以，與納濾膜組件在前反滲透膜組件在后的組合方式相比，反滲透膜組件在前納濾膜組件在后的組合方式中，納濾膜元件前可以省去高壓栗I臺。高壓栗在整個系統中所占投資比例較高，故可大幅降低固定投資。
[0027]4.本發明充分利用了膜法和蒸發的技術優勢，并且避開了各自的技術劣勢，因此工藝組合后系統整體效率較高。膜法是一種常規的化工濃縮工藝，由于不存在相變過程，單位能耗較低，故膜法階段總能耗不高。鍍件漂洗廢水經反滲透和納濾兩級膜法濃縮后，即使達不到鍍件液所要求的濃度，但濃縮比可達幾十倍甚至幾百倍，后續蒸發所需的濃縮絕對量已相當少，因而盡管蒸發單元存在相變過程，單位能耗較高，但蒸發操作所需的總能耗仍然很少。
[0028]5.本發明既適用化學鍍漂洗廢水，也適用于電鍍漂洗廢水。化學鍍槽液的濃度僅為每升幾十克甚至只有每升幾克，根據所需濃縮比情況進行優化，大多數情況下可以省去蒸發提濃，實現直接回用；只有槽液濃度較高時才經蒸發提濃后回用。而電鍍槽液濃度高達每升上百克，電鍍類漂洗廢水濃縮比因此高達數千倍，致使全膜法大幅增加運行能耗和費用運行費用，膜污染也尤其顯著，大多數情況下需蒸發提濃才可達到槽液濃度的要求;只有槽液濃度較低時才省去蒸發提濃而直接回用。
【附圖說明】
[0029]圖1為實施例1中鍍件漂洗廢水在線資源化的工藝路線示意圖；
[0030]圖中標記說明:
[0031]! 一鍍件槽、2 一三級清洗槽、3 一調節池、4 一低壓栗、5—保安過濾器、6—高壓栗、7—前置反滲透膜組件、8—后置納濾膜組件、9一蒸發單元、1—反滲透清水側出水、11 一反滲透濃水側出水、12—納濾膜組件清水側出水、13—納濾膜組件濃水側出水、14一冷凝水、15—鍍件液、16—補充清洗水。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0033]實施例1:
[0034]—種用于含鎳鍍件漂洗廢水在線資源化的方法如圖1所示，該方法包括以下步驟:
[0035]電鍍漂洗廢水在三級清洗槽2中經三級逆流漂洗初步濃縮，匯集于調節池3，Ni2+濃度為200mg/L。在低壓栗4作用下，經保安過濾器5去除大于5μπι固體顆粒物，保護后續膜濾器的安全運行。經高壓栗6增壓至1.0Mpa，鍍件漂洗廢水進入前置反滲透膜組件7，反滲透清水偵拙水10中Ni2+濃度為0.2mg/L，能夠完全達到鍍件漂洗水質的要求，回收后與三級清洗槽2中的補充清洗水16混合;鍍件漂洗廢水提濃3倍后得到反滲透濃水側出水11，并輸送至后置納濾膜組件8中進一步提濃10倍。納濾膜組件清水側出水12中Ni2+濃度為9.0mg/L，不能達到鍍件漂洗水質的要求，作為進水進入前置反滲透膜組件7進一步凈化。納濾膜組件濃水側出水13中Ni2+濃度為8790mg/L，仍達不到鍍件槽I中鍍件液15所要求的濃度，在蒸發單元9中進一步提濃至180g/L后進入鍍件槽I，冷凝水14作為漂洗水回用。
[0036]本實施例實施效果:
[0037](I )Ni2+資源化效率為99.9%,各類添加劑的資源化效率為99.8%,水的資源化效率為99.0%，實現了在線資源化，且整個過程無二次污染，與傳統沉淀工藝相比優勢顯著。
[0038](2)與主流膜工藝相比，固定投資降低1/5，運行成本降低1/2，能耗降低1/3。
[0039]實施例2:
[0040]—種用于含銅鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，該方法包括以下步驟:
[0041 ]電鍍漂洗廢水經三級逆流漂洗初步濃縮，匯集于調節池，Cu2+濃度為500mg/L。在低壓栗作用下，經保安過濾器去除大于5μπι固體顆粒物，保護后續膜濾器的安全運行。經高壓栗增壓6.0Mpa，鍍件廢水進入前置反滲透膜組件，清水側出水Cu2+濃度為0.4mg/L，能夠完全達到鍍件漂洗水質的要求而回用，反滲透濃水側出水提濃10倍，并作為進水進入后置納濾膜組件進一步提濃30倍。納濾膜組件清水側出水Cu2+濃度為80.0mg/L，不能達到鍍件漂洗水質的要求，作為進水進入前置反滲透膜組件進一步凈化。納濾膜組件濃水側出水為170g/L，達到了鍍槽中鍍件液所要求的濃度，直接進入鍍件槽。
[0042]本實施例實施效果:
[0043](I) Cu2+資源化效率為97.7%,各類添加劑的資源化效率為97.3%,水的資源化效率為97.8%，實現了在線資源化，且整個過程無二次污染，與傳統沉淀工藝相比優勢顯著。
[0044](2)與主流膜工藝相比，固定投資降低1/5，運行成本降低2/3，能耗降低1/2。
[0045]實施例3:
[0046]—種用于含銀鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，該方法包括以下步驟:
[0047]電鍍漂洗廢水經三級逆流漂洗初步濃縮，匯集于調節池，Ag2+濃度為50mg/L。在低壓栗作用下，經保安過濾器去除大于5μπι固體顆粒物，保護后續膜濾器的安全運行。經高壓栗增壓0.5Mpa，鍍件廢水進入前置反滲透膜組件，清水側出水Ag2+濃度為0.05mg/L，能夠完全達到鍍件漂洗水質的要求而回用，反滲透濃水側出水提濃I倍，并作為進水進入后置納濾膜組件進一步提濃3倍。納濾膜組件清水側出水Ag2+濃度為2.0mg/L，不能達到鍍件漂洗水質的要求，作為進水進入前置反滲透膜組件進一步凈化。納濾膜組件濃水側出水為299mg/L，仍達不到鍍槽中鍍件液所要求的濃度，采用蒸發單元進一步提濃至3g/L后進入鍍件槽，冷凝水作為漂洗水回用。
[0048]本實施例實施效果:
[0049](I )Ag2+資源化效率為98.8%,各類添加劑的資源化效率為98.4%,水的資源化效率為98.0%，實現了在線資源化，且整個過程無二次污染，與傳統沉淀工藝相比優勢顯著。
[0050](2)與主流膜工藝相比，固定投資降低1/5，運行成本降低1/6，能耗降低1/10。
[0051 ] 實施例4:
[0052]一種含鉻鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，該方法是將電鍍漂洗廢水依次經過多級逆流清洗、保安過濾、反滲透處理及納濾處理后，回收電鍍漂洗廢水中的金屬離子和添加劑，作為電鍍液返回鍍件槽中，實現在線資源化利用。
[0053]具體包括以下步驟:
[0054](I)多級逆流清洗:將電鍍漂洗廢水經3級逆流漂洗初步濃縮，匯集于調節池；
[0055](2)過濾:在低壓栗作用下，經保安過濾去除固體顆粒物;保護后續膜濾器的安全運行；
[0056](3)反滲透處理:將步驟(2)過濾后的濾液增壓后進入前置反滲透膜組件進行反滲透提濃，清水側出水作為鍍件漂洗水而回用，反滲透濃水側出水作為進水進入后置納濾膜組件進一步提濃；
[0057](4)納濾處理:將反滲透濃水側出水輸入納濾膜組件進行提濃，納濾膜組件清水側出水作為進水進入前置反滲透膜組件進一步凈化，納濾膜組件濃水側出水通過蒸發單元進一步濃縮后作為電鍍液返回鍍件槽中，冷凝水作為漂洗水回用。
[0058]步驟(I)中的電鍍漂洗廢水經逆流漂洗初步濃縮至金屬離子的濃度為50mg/L，進入保安過濾器去除粒徑多5μπι的固體顆粒物。
[0059 ] 步驟(3)中的增壓是在高壓栗中增壓至0.5Mpa。
[0060]步驟(2)過濾后的濾液經前置反滲透膜組件提濃I倍，進入后置納濾膜組件進一步提濃I倍。
[0061 ]本實施例實施效果:
[0062](I )Cr2+資源化效率為99.1%,各類添加劑的資源化效率為98.2%,水的資源化效率為97.8%，實現了在線資源化，且整個過程無二次污染，與傳統沉淀工藝相比優勢顯著。
[0063](2)與主流膜工藝相比，固定投資降低1/5，運行成本降低1/6，能耗降低1/10。
[0064]實施例5:
[0065]—種含銀和鎘的鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，該方法是將化學鍍鍍件漂洗廢水依次經過多級逆流清洗、保安過濾、反滲透處理及納濾處理后，回收鍍件漂洗廢水中的金屬離子和添加劑，作為鍍件液返回鍍件槽中，實現在線資源化利用。
[0066]具體包括以下步驟:
[0067](I)多級逆流清洗:將鍍件漂洗廢水經5級逆流漂洗初步濃縮，匯集于調節池；
[0068](2)過濾:在低壓栗作用下，經超濾處理去除固體顆粒物;保護后續膜濾器的安全運行；
[0069](3)反滲透處理:將步驟(2)過濾后的濾液增壓后進入前置反滲透膜組件進行反滲透提濃，清水側出水作為鍍件漂洗水而回用，反滲透濃水側出水作為進水進入后置納濾膜組件進一步提濃；
[0070](3)納濾處理:將反滲透濃水側出水輸入納濾膜組件進行提濃，納濾膜組件清水側出水作為進水進入前置反滲透膜組件進一步凈化，納濾膜組件濃水側出水直接作為鍍件液返回鍍件槽中，冷凝水作為漂洗水回用。
[0071]步驟(I)中的鍍件漂洗廢水經逆流漂洗初步濃縮至金屬離子的濃度為500mg/L，經超濾處理去除粒徑多I Ομπι的固體顆粒物。
[0072 ] 步驟(3)中的增壓是在高壓栗中增壓至6Mpa。
[0073]步驟(2)過濾后的濾液經前置反滲透膜組件提濃10倍，進入后置納濾膜組件進一步提濃30倍。
[0074]本實施例實施效果:
[0075](I)Ag2+資源化效率為98.9%，Cd2+資源化效率為97.8%，各類添加劑的資源化效率為98.8%，水的資源化效率為98.5%，實現了在線資源化，且整個過程無二次污染，與傳統沉淀工藝相比優勢顯著。
[0076](2)與主流膜工藝相比，固定投資降低1/5，運行成本降低1/6，能耗降低1/10。
[0077]實施例6:
[0078]—種含銀、銅和鋅的鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，該方法是將化學鍍鍍件漂洗廢水依次經過多級逆流清洗、保安過濾、反滲透處理及納濾處理后，回收鍍件漂洗廢水中的金屬離子和添加劑，作為鍍件液返回鍍件槽中，實現在線資源化利用。
[0079]具體包括以下步驟:
[0080](I)多級逆流清洗:將鍍件漂洗廢水經4級逆流漂洗初步濃縮，匯集于調節池；
[0081](2)過濾:在低壓栗作用下，經保安過濾去除固體顆粒物;保護后續膜濾器的安全運行；
[0082](3)反滲透處理:將步驟(2)過濾后的濾液增壓后進入前置反滲透膜組件進行反滲透提濃，清水側出水作為鍍件漂洗水而回用，反滲透濃水側出水作為進水進入后置納濾膜組件進一步提濃；
[0083](4)納濾處理:將反滲透濃水側出水輸入納濾膜組件進行提濃，納濾膜組件清水側出水作為進水進入前置反滲透膜組件進一步凈化，納濾膜組件濃水側出水直接作為鍍件液返回鍍件槽中，冷凝水作為漂洗水回用。
[0084]步驟(I)中的鍍件漂洗廢水經逆流漂洗初步濃縮至金屬離子的濃度為200mg/L，進入保安過濾器去除粒徑多7μπι的固體顆粒物。
[0085]步驟(3)中的增壓是在高壓栗中增壓至3Mpa。
[0086]步驟(2)過濾后的濾液經前置反滲透膜組件提濃8倍，進入后置納濾膜組件進一步提濃20倍。
[0087]本實施例實施效果:
[0088](1)々82 +資源化效率為98.5%，(:112 +資源化效率為99.8%，2112 +資源化效率為98.8%，各類添加劑的資源化效率為98.8%，水的資源化效率為99.5%，實現了在線資源化，且整個過程無二次污染，與傳統沉淀工藝相比優勢顯著。
[0089](2)與主流膜工藝相比，固定投資降低1/5，運行成本降低1/6，能耗降低1/10。
【主權項】
1.一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，其特征在于，該方法是將鍍件漂洗廢水依次經過多級逆流清洗、過濾、反滲透處理、納濾處理以及蒸發提濃或直接回用，回收鍍件漂洗廢水中的金屬離子和添加劑，作為鍍件液返回鍍件槽中，回收鍍件漂洗廢水中的水，作為鍍件漂洗水而回用，實現在線資源化利用。2.根據權利要求1所述的一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，其特征在于，所述的方法具體包括以下步驟: (1)多級逆流清洗:將鍍件漂洗廢水經逆流漂洗初步濃縮，匯集于調節池； (2)過濾:在低壓栗作用下，經保安過濾或超濾處理去除固體顆粒物； (3)反滲透處理:增壓后進入前置反滲透膜組件進行反滲透提濃，清水側出水作為鍍件漂洗水而回用，反滲透濃水側出水作為進水進入后置納濾膜組件進一步提濃； (4)納濾處理:將步驟(3)所得反滲透濃水側出水輸入納濾膜組件進行提濃； (5)蒸發提濃或直接回用:納濾膜組件清水側出水作為進水進入前置反滲透膜組件進一步凈化，納濾膜組件濃水側出水如果達到鍍槽中鍍件液所要求的濃度，直接作為鍍件液返回鍍件槽中，如果達不到鍍槽中鍍件液所要求的濃度，則采用蒸發單元進一步提濃至鍍件液所需濃度后進入鍍件槽，冷凝水作為漂洗水回用。3.根據權利要求2所述的一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，其特征在于，步驟(I)所述的鍍件漂洗廢水經逆流漂洗初步濃縮至金屬離子的濃度為50-500mg/L，進入步驟(2)所述保安過濾或超濾處理去除粒徑多5-1 Ομπι的固體顆粒物。4.根據權利要求2所述的一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，其特征在于，步驟(3)所述的增壓是在高壓栗中增壓至0.5-6Mpa。5.根據權利要求2所述的一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，其特征在于，步驟(2)過濾后的濾液經前置反滲透膜組件提濃1-9倍，進入后置納濾膜組件進一步提濃1-29倍。6.根據權利要求2所述的一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，其特征在于，步驟(3)所述的納濾膜組件濃水側出水通過蒸發單元一步濃縮。7.根據權利要求2所述的一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，其特征在于，所述的逆流漂洗為多級逆流漂洗。8.根據權利要求7所述的一種鍍件漂洗廢水在線資源化的方法，其特征在于，所述的多級逆流漂洗為3-5級逆流漂洗。
【文檔編號】C02F9/10GK105967416SQ201610331251
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】靳強, 杜建偉, 張勁, 溫勇, 單愛黨
【申請人】上海交通大學