CN111960601A - 一种同步处理含铜废水和有机废水的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步处理含铜废水和有机废水的系统及方法。本发明的系统包括依次连接的膜浓缩系统A、电解铜装置、反应池、压滤装置、pH调节池、沉淀池、中间水池、冷冻结晶装置、树脂吸附装置、膜浓缩系统B和MVR蒸发系统，所述膜浓缩系统A与中间水池通过管路连接。本发明能够对含铜废水和有机废水进行分流处理，对于高浓度含铜废水，采用膜浓缩技术‑电沉积技术，回收大部分的铜离子；对于有机废水，通过分离沉淀，回收其中的邻氨基苯甲酸；而经预处理后的两股废水混合后的综合废水，通过冷冻结晶、MVR蒸发，进一步回收其中的芒硝和其它结晶盐，同时确保MVR蒸发后的冷凝水，能达到后续污水厂的进水要求，从而进行深度处理。
Description
技术领域
本发明涉及污染物处理技术领域，具体涉及一种同步处理含铜废水和有机废水的系统及方法。
背景技术
目前，精细化工生产企业废水的处理，主要采用的方法是先将各股废水进行预处理，去除其中的污染物，随后混合进行深度处理。其中，对含重金属离子的废水，采用混凝沉淀的方法，可以去除其中的重金属，该方法工艺简单，投资运行成本低，但是仍存在不少缺陷，特别是当重金属浓度较大时，所使用的药剂用量大，后续的污泥产生量大，导致后续处置费用较高；对于有机废水，采用常规的高级氧化的方法，包括臭氧曝气氧化法、双氧水氧化法、Fenton氧化法等，可以将大分子有机污染物转化为小分子有机物和CO2，但是单一的高级氧化法，其氧化效率优先，这也就使得混合后的废水，其中的COD含量仍然较高，导致后续生化处理负担加重，甚至导致出水不达标。
可见，无论是混凝沉淀法，还是高级氧化法，对于污染物的去除效率有限，处理后的废水难以达到后续深度处理系统的进水要求，且无法回收其中的有用物质，导致了资源的极大浪费。因此，需要开发能高效净化重金属废水和有机废水，同时尽可能回收其中有用的物质的新型精细化工废水处理技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种同步处理含铜废水和有机废水的系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种同步处理含铜废水和有机废水的系统，包括依次连接的膜浓缩系统A、电解铜装置、反应池、压滤装置、pH调节池、沉淀池、中间水池、冷冻结晶装置、树脂吸附装置、膜浓缩系统B和MVR蒸发系统，所述膜浓缩系统A与中间水池通过管路连接。
对于含铜废水，经膜浓缩系统A进行膜浓缩，浓缩后的产水流入中间水池，浓水经电解铜装置提炼粗铜，电解后的电解液在投入碱性物质的反应池内反应生成氢氧化铜固体，经过压滤装置压滤收集得到氢氧化铜固体，从而回收废水中的大部分铜离子，而压滤后的滤液进入pH调节池；
对于有机废水，有机废水与压滤后的滤液在pH调节池混合并调节pH至酸性后，在沉淀池分离沉淀回收其中的邻氨基苯甲酸，上清液流入中间水池，与膜浓缩系统A浓缩后的产水混合，调节pH至中性后冷冻结晶，结晶析出芒硝回收利用，结晶水经树脂吸附装置中树脂吸附有机盐后，进入膜浓缩系统B进行膜浓缩处理，膜浓缩系统B产生的浓水和产水分别进入MVR蒸发系统进行蒸发结晶脱盐，冷凝水可以直接流入污水厂处理。
可见本发明的系统可以分别单独对含铜废水和有机废水进行预处理，将废水中分离出来的污染物资源回用，减少资料浪费，同时净化水质，确保经后续MVR蒸发后的冷凝水，可以达到污水厂的进水要求。
进一步地，所述电解铜装置包括电解槽、电极板和外接电源，经膜浓缩后的浓水经过电解铜装置电解可提炼得到粗铜。
进一步地，所述沉淀池为斜板沉淀池，分离邻氨基苯甲酸乳状物。
进一步地，所述MVR蒸发系统包括MVR蒸发系统A和MVR蒸发系统B，所述膜浓缩系统B均与MVR蒸发系统A和MVR蒸发系统B通过管路连接，使得膜浓缩系统B产生的浓水和产水分别进入各自的MVR蒸发系统进行蒸发结晶脱盐，回收其中有用的物质。
进一步地，所述的同步处理含铜废水和有机废水的系统还包括含铜废水调节池，所述含铜废水调节池与膜浓缩系统A连接。在膜浓缩系统A的前端设置含铜废水调节池，用于对含铜废水进行均质调节。
进一步地，所述的同步处理含铜废水和有机废水的系统还包括有机废水调节池，所述有机废水调节池与pH调节池连接。在pH调节池的前端设置有机废水调节池，有机废水经有机废水调节池均质调节后再流入pH调节池。
进一步地，所述压滤装置为板框压滤机。
本发明还提供了一种同步处理含铜废水和有机废水的方法，包括以下步骤：
(1)含铜废水经均质调节后进入膜浓缩系统A，浓缩后的产水流入中间水池，浓水经电解铜装置提炼粗铜，电解后的电解液在反应池内反应生成氢氧化铜固体，经过压滤收集得到氢氧化铜固体，压滤后的滤液进入pH调节池；
(2)有机废水经过均质调节后进入pH调节池，与步骤(1)中压滤后的滤液混合并调节pH至酸性后，在沉淀池内分离邻氨基苯甲酸，上清液流入中间水池，并与步骤(1)中膜浓缩系统A浓缩后的产水混合，调节pH至中性后冷冻结晶，结晶析出芒硝，结晶水经树脂吸附装置中树脂吸附有机盐后，进入膜浓缩系统B进行膜浓缩处理，膜浓缩系统B产生的浓水和产水分别进入MVR蒸发系统进行蒸发结晶脱盐。
本发明首先对含铜废水和有机废水进行分流处理，对于高浓度含铜废水，采用膜浓缩技术-电沉积技术，回收大部分的铜离子；对于有机废水，通过分离沉淀，回收其中的邻氨基苯甲酸；而经预处理后的两股废水混合后的综合废水，通过冷冻结晶、MVR蒸发，进一步回收其中的芒硝和其它结晶盐，同时确保MVR蒸发后的冷凝水，能达到后续污水厂的进水要求，从而进行深度处理。
进一步地，步骤(1)中，电解铜装置的工艺参数如下：pH＝2.8-3.2；电压U＝15-20V；电流I＝3-4.5A；电极板间距：180nm-200nm；时间t＝150-180min，有利于提纯得到粗铜，回收利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)对于含铜废水和有机废水两股不同水质的废水，本发明采用不同的预处理工艺，分别对其进行预处理，分离其中的高浓度污染物，随后再将两者混合进行深度处理，降低深度处理的难度和压力，并且使用含铜废水膜浓缩后的浓水和产水来调节有机废水的pH和均质，可以不需要加入外部化学物质，不产生二次污染，实现“以废治废”。
(2)本发明不仅可以对废水进行深度处理，还能回收其中有用的物质(Cu、邻氨基苯甲酸等)，不仅避免了直接排放造成的环境污染和资源浪费，同时还避免了常规的处理方法所带来的药剂用量大，能耗高等问题。
附图说明
图1为实施例1的同步处理含铜废水和有机废水的系统的结构示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
一种同步处理含铜废水和有机废水的系统，包括依次连接的膜浓缩系统A、电解铜装置、反应池、压滤装置、pH调节池、沉淀池、中间水池、冷冻结晶装置、树脂吸附装置、膜浓缩系统B和MVR蒸发系统，所述膜浓缩系统A与中间水池通过管路连接。
对于含铜废水，经膜浓缩系统A进行膜浓缩，浓缩后的产水流入中间水池，浓水经电解铜装置提炼粗铜，电解后的电解液在反应池内反应生成氢氧化铜固体，经过压滤装置压滤收集得到氢氧化铜固体，从而回收废水中的大部分铜离子，而压滤后的滤液进入pH调节池；
对于有机废水，有机废水与压滤后的滤液在pH调节池混合并调节pH至酸性后，在沉淀池分离沉淀回收其中的邻氨基苯甲酸，上清液流入中间水池，与膜浓缩系统A浓缩后的产水混合，调节pH至中性后冷冻结晶，结晶析出芒硝回收利用，结晶水经树脂吸附装置中树脂吸附有机盐后，进入膜浓缩系统B进行膜浓缩处理，膜浓缩系统B产生的浓水和产水分别进入MVR蒸发系统进行蒸发结晶脱盐，冷凝水可以直接流入污水厂处理。
可见本发明的系统可以分别单独对含铜废水和有机废水进行预处理，将废水中分离出来的污染物资源回用，减少资料浪费，同时净化水质，确保经后续MVR蒸发后的冷凝水，可以达到污水厂的进水要求。
在本发明中，所述电解铜装置包括电解槽、电极板和外接电源，经膜浓缩后的浓水经过电解铜装置电解可提炼得到粗铜。
在本发明中，所述沉淀池为斜板沉淀池，分离邻氨基苯甲酸乳状物。
在本发明中，所述MVR蒸发系统包括MVR蒸发系统A和MVR蒸发系统B，所述膜浓缩系统B均与MVR蒸发系统A和MVR蒸发系统B通过管路连接，使得膜浓缩系统B产生的浓水和产水分别进入各自的MVR蒸发系统进行蒸发结晶脱盐，回收其中有用的物质。
在本发明中，所述的同步处理含铜废水和有机废水的系统还包括含铜废水调节池，所述含铜废水调节池通过管路与膜浓缩系统A连接。在膜浓缩系统A的前端设置含铜废水调节池，用于对含铜废水进行均质调节。
在本发明中，所述的同步处理含铜废水和有机废水的系统还包括有机废水调节池，所述有机废水调节池与pH调节池连接。在pH调节池的前端设置有机废水调节池，有机废水经有机废水调节池均质调节后再流入pH调节池。
在本发明中，所述压滤装置为板框压滤机，压滤脱水去除氢氧化铜固体。
在本发明中，本发明的pH调节池可以选用MSC pH调节池，中间水池可以选用MSC中间水池，树脂吸附装置可以采用树脂吸附罐。
采用本发明的系统同步处理含铜废水和有机废水，具体方法如下：
(1)含铜废水经均质调节后进入膜浓缩系统A，浓缩含铜废水中的铜离子，浓缩后的产水流入中间水池，浓水经电解铜装置提炼粗铜，电解后的电解液在投加有碱性物质的反应池内反应生成氢氧化铜固体，经过压滤收集得到氢氧化铜固体，压滤后的滤液进入pH调节池；
(2)有机废水经过均质调节后进入pH调节池，与步骤(1)中压滤后的滤液混合并调节pH至酸性后，在沉淀池内分离邻氨基苯甲酸，上清液流入中间水池，并与步骤(1)中膜浓缩系统A浓缩后的产水混合，调节pH至中性后冷冻结晶，结晶析出芒硝，结晶水经树脂吸附装置中树脂吸附有机盐后，进入膜浓缩系统B进行膜浓缩处理，膜浓缩系统B产生的浓水和产水分别进入MVR蒸发系统进行蒸发结晶脱盐，冷凝水则可以排入污水厂进行深度处理。
在本发明中，步骤(1)中，电解铜装置的工艺参数如下：pH＝2.8-3.2；电压U＝15-20V；电流I＝3-4.5A；电极板间距：180nm-200nm；时间t＝150-180min，有利于提纯得到粗铜，回收利用。
本发明首先对含铜废水和有机废水进行分流处理，对于高浓度含铜废水，采用膜浓缩技术-电沉积技术，回收大部分的铜离子；对于有机废水，通过分离沉淀，回收其中的邻氨基苯甲酸；而经预处理后的两股废水混合后的综合废水，通过冷冻结晶、MVR蒸发，进一步回收其中的芒硝和其它结晶盐，同时确保MVR蒸发后的冷凝水，能达到后续污水厂的进水要求，从而进行深度处理。本发明整体系统能够以废养废，实现有用物质的回收利用。
实施例1
本实施例的同步处理含铜废水和有机废水的系统，如图1所示，包括依次连接的含铜废水调节池、膜浓缩系统A、电解铜装置、反应池、板框压滤机、MSC pH调节池、斜板沉淀池、MSC中间水池、冷冻结晶装置、树脂吸附罐和膜浓缩系统B，膜浓缩系统B分别与MVR蒸发系统A、MVR蒸发系统B连接，所述膜浓缩系统A与MSC中间水池通过管路连接；所述电解铜装置包括电解槽、电极板和外接电源。
本实施例的同步处理含铜废水和有机废水的方法，包括以下步骤：
(1)含铜废水(80t)处理工艺
含铜废水水质如下：Cu＝60000mg/L，COD＝22000mg/L，NH4-N＝160mg/L。
废水首先排至废水调节池，随后用泵抽至膜浓缩系统A，浓缩废水中的铜离子，浓缩后的产水排至MSC中间水池，浓水经过电解铜装置提炼粗铜，该装置由电解槽、电极板和外接电源组成，工艺参数如下：pH＝3.0；电压U＝20V；电流I＝3A；电极板间距：200nm；时间t＝160min。完成后，电解液的Cu＝4800mg/L。随后电解液在反应池内，加入NaOH调节pH至碱性，使电解液中残留的Cu反应生成氢氧化铜固体，再经过板框压滤机压滤脱水去除氢氧化铜固体，滤液排入MSC pH调节池内，此时滤液Cu＝11.3mg/L。
(2)有机废水(80t)处理工艺
有机废水水质如下：总盐＝120000mg/L，COD＝33000mg/L，NH4-N＝96mg/L。
有机废水首先排至废水调节池，随后用泵抽至MSC pH调节池，与板框压滤机的滤液混合，将混合废水的pH调节至酸性，随后在斜板沉淀池内分离邻氨基苯甲酸乳状物，上清液排入MSC中间水池，并与膜浓缩系统A的产水混合，调节pH值至中性后冷冻结晶，结晶析出的芒硝(十水硫酸钠)，结晶水经过树脂吸附罐吸附废水中的有机盐后进入膜浓缩系统B，膜浓缩系统B产生的浓水经MVR蒸发系统A蒸发结晶脱盐，产水MVR蒸发系统B蒸发结晶脱盐，得到的冷凝水(总盐＝2350mg/L，COD＝402.8mg/L，NH4-N＝26mg/L。)可排入污水厂处理。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种同步处理含铜废水和有机废水的系统，其特征在于，包括依次连接的膜浓缩系统A、电解铜装置、反应池、压滤装置、pH调节池、沉淀池、中间水池、冷冻结晶装置、树脂吸附装置、膜浓缩系统B和MVR蒸发系统，所述膜浓缩系统A与中间水池通过管路连接。
2.根据权利要求1所述的同步处理含铜废水和有机废水的系统，其特征在于，所述电解铜装置包括电解槽、电极板和外接电源。
3.根据权利要求1所述的同步处理含铜废水和有机废水的系统，其特征在于，所述沉淀池为斜板沉淀池。
4.根据权利要求1所述的同步处理含铜废水和有机废水的系统，其特征在于，所述MVR蒸发系统包括MVR蒸发系统A和MVR蒸发系统B，所述膜浓缩系统B均与MVR蒸发系统A和MVR蒸发系统B通过管路连接。
5.根据权利要求1所述的同步处理含铜废水和有机废水的系统，其特征在于，还包括含铜废水调节池，所述含铜废水调节池与膜浓缩系统A连接。
6.根据权利要求1所述的同步处理含铜废水和有机废水的系统，其特征在于，还包括有机废水调节池，所述有机废水调节池与pH调节池连接。
7.根据权利要求1所述的同步处理含铜废水和有机废水的系统，其特征在于，所述压滤装置为板框压滤机。
8.一种同步处理含铜废水和有机废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)含铜废水经均质调节后进入膜浓缩系统A，浓缩后的产水流入中间水池，浓水经电解铜装置提炼粗铜，电解后的电解液在反应池内反应生成氢氧化铜固体，经过压滤收集得到氢氧化铜固体，压滤后的滤液进入pH调节池；
(2)有机废水经过均质调节后进入pH调节池，与步骤(1)中压滤后的滤液混合并调节pH至酸性后，在沉淀池内分离邻氨基苯甲酸，上清液流入中间水池，并与步骤(1)中膜浓缩系统A浓缩后的产水混合，调节pH至中性后冷冻结晶，结晶析出芒硝，结晶水经树脂吸附装置中树脂吸附有机盐后，进入膜浓缩系统B进行膜浓缩处理，膜浓缩系统B产生的浓水和产水分别进入MVR蒸发系统进行蒸发结晶脱盐。
9.根据权利要求8所述的同步处理含铜废水和有机废水的方法，其特征在于，步骤(1)中，电解铜装置的工艺参数如下：pH＝2.8-3.2；电压U＝15-20V；电流I＝3-4.5A；电极板间距：180nm-200nm；时间t＝150-180min。
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