一种冶炼废水循环利用系统及方法与流程

本发明涉及冶炼废水处理领域，特别涉及一种冶炼废水循环利用系统及方法。

背景技术：

冶金就是金属矿物原料采用火法或湿法冶炼，通过各种方法分离杂质、提取金属及其化合物的过程。冶炼过程将产生各种酸性废液、电解废液、洗涤水等含有重金属和无机盐的生产废水。

目前常用的冶炼废水处理方法是通过中和、混凝沉降等物化工艺处理，并利用反渗透、多效蒸发、MVR等技术实现零排放(如图1所示)，该工艺可将水体内大部分重金属回收、水资源循环利用，但上述方法能耗和运行成本较高，同时产生大量的无机盐无法循环利用，长期堆存累积后将会转化成另外一种危废，对环境污染造成隐患。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够实现冶炼废水零排放，达到水资源零污染的绿色环保标准，同时变废为宝，将盐制备成酸和碱用于工业生产应用的冶炼废水循环利用系统及方法。

为达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种冶炼废水循环利用系统，其特征在于：包括预处理装置、离子交换系统、超滤膜系统、反渗透系统、电渗析系统、螯合树脂系统和双极膜电渗析系统；所述的预处理装置的上清液出口连接离子交换系统，污泥出口连接冶炼系统；所述的离子交换系统的产水出口连接超滤膜系统，再生废水出口连接预处理装置的进水口；所述的超滤膜系统的产水口连接反渗透系统；所述的反渗透系统的浓水出口连接电渗析系统，所述的电渗析系统的浓水出口连接螯合树脂系统，电渗析系统的产水口通过回流管道连接反渗透系统的进水口；所述的螯合树脂系统连接双极膜电渗析系统。

进一步的，所述的离子交换系统优选为连续离子交换系统。

进一步的，所述的预处理装置包括中和装置、混凝沉降装置和砂滤装置。

进一步的，所述的反渗透系统为低压反渗透系统。

本发明还包括一种冶炼废水循环利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1预处理：冶炼废水经过预处理装置处理，得到清液和污泥，污泥经脱水后回用至冶炼系统；

步骤2离子交换软化：步骤1得到的清液进入离子交换系统，降低水体的硬度；

步骤3超滤过滤：将步骤2软化后的水体进行超滤过滤，去除水体内的胶体、悬浮物，得超滤透析水和超滤浓水，且超滤透析水的SDI<4，超滤浓水回流至预处理工段；

步骤4反渗透处理：将超滤透析水进行反渗透过滤，得反渗透浓水和反渗透透析产水，反渗透透析产水回用于冶炼生产作为工艺用水、锅炉补给水使用；

步骤5电渗析浓缩：将步骤4中的反渗透浓水进行电渗析，得电渗析淡水和电渗析浓水，电渗析淡水返回反渗透继续浓缩；

步骤6树脂除硬度：将步骤5中的电渗析浓水进入螯合树脂系统，经过树脂去除硬度，使得浓水中钙镁含量小于1ppm；

步骤7双极膜电渗析：将步骤6中除硬度后的盐水进行双极膜电渗析，得到酸、碱回用于冶炼生产过程。

进一步的，所述的离子交换系统优选为连续离子交换系统。

进一步的，步骤1中所述的预处理包括石灰中和、混凝沉降和砂滤。

进一步的，步骤1中的冶炼废水中氯离子含量优选为1-15g/L。

进一步的，步骤1中所述的冶炼废水为有色金属冶炼废水。

进一步的，步骤2所述的离子交换系统采用离子交换系统工艺，软化后的水体硬度优选为5-60ppm。

进一步的，所述的反渗透系统为低压反渗透系统，低压反渗透运行压力优选为8-41bar；且反渗透浓水的含盐量大于30g/l、反渗透透析产水的电导小于20um/cm。

进一步的，步骤5所述的电渗析浓缩后的电渗析浓水氯离子浓度达到30-120g/l。

采用上述技术方案，本发明所述的冶炼废水循环利用系统及方法，针对现有技术中的不足，提出一种新型的、高效的处理工艺，即采用膜过滤耦合电渗析、双极膜电渗析工艺进行冶炼废水的处理，能够有效回收有价金属、水资源，并可将水体内的无机盐资源化为酸、碱，实现废水零排放的同时降低冶炼企业生产成本，提高收益等优点；同时对以前工艺生产中大量矿渣(无机盐)堆积处理得以改变，通过双极膜电渗析方法可以将无机盐变成工业生产需要的酸、碱，实现资源回收的目的。

附图说明

图1为现有冶炼废水处理系统示意图；

图2为本发明所述的冶炼废水循环利用系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图2所示，本发明所述的冶炼废水循环利用系统，包括预处理装置、离子交换系统、超滤膜系统、反渗透系统、电渗析系统、螯合树脂系统和双极膜电渗析系统，其中预处理装置包括中和装置、混凝沉降装置和砂滤装置等；所述的预处理装置的上清液出口离子交换系统(优选连续离子交换系统)，污泥出口连接冶炼系统；所述的离子交换系统的产水出口连接超滤膜系统，再生废水出口连接预处理装置的进水口；所述的超滤膜系统的产水口连接反渗透系统；所述的反渗透系统优选低压反渗透系统，且反渗透系统的浓水出口连接电渗析系统，所述的电渗析系统的浓水出口连接螯合树脂系统，电渗析系统的产水口通过回流管道连接反渗透系统的进水口；所述的螯合树脂系统连接双极膜电渗析系统。

本发明还包括一种冶炼废水循环利用方法，具体包括如下步骤：

步骤1预处理：冶炼废水经过预处理装置处理，得到清液和污泥，污泥经脱水后回用至冶炼系统；所述的预处理包括石灰中和、混凝沉降和砂滤；冶炼废水中氯离子含量优选为1-5g/L；所述的冶炼废水为有色金属冶炼废水；

步骤2离子交换软化：步骤1得到的清液进入离子交换系统，降低水体的硬度；离子交换系统优选采用连续离子交换系统工艺，软化后的水体硬度优选为5-60ppm；

步骤3超滤过滤：将步骤2软化后的水体进行超滤过滤，去除水体内的胶体、悬浮物，得超滤透析水和超滤浓水，且超滤透析水的SDI＜4，超滤浓水回流至预处理工段；

步骤4反渗透处理：将超滤透析水进行反渗透过滤，得反渗透浓水和反渗透透析产水，反渗透透析产水回用于冶炼生产作为工艺用水、锅炉补给水使用；所述的反渗透系统为低压反渗透系统，低压反渗透运行压力优选为8-41bar；且反渗透浓水的含盐量大于30g/l、反渗透透析产水的电导小于20um/cm；

步骤5电渗析浓缩：将步骤4中的反渗透浓水进行电渗析，得电渗析淡水和电渗析浓水，电渗析淡水返回反渗透继续浓缩；所述的电渗析浓缩后的电渗析浓水氯离子浓度达到在30-120g/l；

步骤6树脂除硬度：将步骤5中的电渗析浓水进入螯合树脂系统，经过树脂去除硬度，使得浓水中钙镁含量小于1ppm；

步骤7双极膜电渗析：将步骤6中除硬度后的盐水进行双极膜电渗析，得到酸、碱回用于冶炼生产过程。

需要说的是，上述表格中取样造成酸碱损失未计入产品转化率。由上述数据可以看出，取一定体积电渗析浓水(料液调节pH<4)作为原料液，使用低浓度盐水作为酸进料液，低浓度碱作为碱进料液。双极膜电渗析在不同电压下处理一段时间，大致呈现原料液盐含量和体积逐渐降低，酸碱室中的酸，碱浓度逐渐上升，最终酸室中产酸为～2mol/l的盐酸，碱室中产碱为～2.5mol/l的碱。

通过此次试验可以说明，利用双极膜电渗析法对电渗析浓水进行制取酸碱方案是可行的；从而进一步说明采用膜过滤耦合电渗析、双极膜电渗析工艺进行冶炼废水的处理，能够有效回收有价金属、水资源，并可将水体内的无机盐资源化为酸、碱，实现废水零排放的同时降低冶炼企业生产成本，提高收益等优点；同时对以前工艺生产中大量矿渣(无机盐)堆积处理得以改变，通过双极膜电渗析方法将无机盐变成工业生产需要的酸、碱；实现资源回收的目的。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。