锌湿法冶金废水膜工艺循环利用应用研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM 哐T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 锌湿法冶金废水膜工艺循环利用应用研究① 宋裕华 招金有色矿业有限公司，山东招远2 6 5 4 0 0 摘要锌湿法冶金废水采用两段中和处理方法一般具有终端出水金属离子超标、加药成本高等问题。采用膜工艺循环利用沉淀 池出水不但可以使出水达标，还可以很好的回收利用水资源，克服传统的物化处理方法的弊端。分别取用排放口出水和调节均化 池出水作为水源，采用纳滤 反渗透组合膜工艺对废水中的一价、二价及多价离子进行截留，考察出水指标和水回收率以及系统运 行的平稳性。实验结果表明，最终出水完全可达到国家污水综合排放标准 G B 8 9 7 8 1 9 9 6 二级标准，并可直接回用于生产，总水回 收率达到8 5 ％以上，膜通量恢复情况良好。 关键词废水；纳滤；反渗透；循环利用 中图分类号T F 8 1 3 ，X 7 5 8文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．1 1 2 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 4 1 0 - 0 3 招金有色矿业有限公司是一家专业从事湿法炼锌 的企业，炼锌过程产生的废水中含有锌、镉、铜、铅等重 金属离子，并且酸性比较强，采用传统石灰中和方法对 废水进行处理，处理后的水难以达到国家排放标准；另 外由于水中含有大量钙、镁离子，容易产生结晶，导致 管路堵塞严重；同时氟、氯离子含量过高腐蚀生产设 备，造成中水回用率不高。基于纳滤膜和反渗透膜对 二价及以上金属离子和一价盐离子的截留原理，考虑 采用膜分离技术来实现湿法冶金废水中重金属离子的 回收以及中水回用“1 。 1 污水处理现状 招金有色矿业有限公司原有一套工业废水处理系 统，生产排放废水为各车间的混合废水，先经过收集、 沉砂后汇聚到废水池中，再经过多级中和、沉淀处理， 终端出水经过酸回调p H 值之后部分回用、排放等。 由于厂区内的生产废水中，废酸水占的比例相对较高， 在中和处理时采用两段递进中和方式，最终中和、沉淀 废水中的重金属离子已达到排放的要求。由于该处理 后的终端水中的钙、氯、氟、硫酸根等含量比较高，回用 受到一定的限制，同时，当前段中和处理不完全时，终 端出水中的部分重金属离子超标 主要是锌，有时到 1 0m g ／L 左右 ，达不到排放指标。 其处理流程为锌冶炼废水一一级反应池 石灰 调节p H 值至5 6 _ 一级辐流沉淀池一上段出水同 工业废水混合后进入调节池_ 二级反应池 石灰调节 p H 值至1 2 ，P A M ，P A C _ 二级辐流沉淀池_ 三级反 应池 硫酸调p H 值至6 ～9 _ 竖流沉淀池_ 纤维球过 滤器_ 清水池_ 回用或外排。 现有工艺存在的问题由于在二段中和时添加了 大量的钠离子，使得系统总含盐量升高累积；同时由于 使用N a C O ，成本高，所以该沉淀除钙费用占到废水 加药总费用的7 0 ％以上。另外在中和镁离子时，M g O H 与Z n O H 、C d O H ～道沉淀进人渣中，使 得锌含量逐年降低，从最初的2 0 ％一2 5 ％降低到1 0 ％ 以下。 2 原水及产水水质要求 随机取直接处理排放口水和调节池均化池水，化 验结果见表1 。 采用纳滤 反渗透膜处理后产水应符合国家污水综 合排放标准 G B 8 9 7 8 - 1 9 9 6 二级达标排放水质，见表2 。 表1 锌冶炼废水排放水质 ①收稿日期2 0 1 4 0 3 2 8 作者简介宋裕华 1 9 6 6 一 ，男，山东招远人，高级工程师，主要从事冶金工艺管理与研究工作。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月宋裕华锌湿法冶金废水膜工艺循环利用应用研究 4 1 l 3 实验方法 针对水质状况和现有污水处理设施的具体情况， 拟采用纳滤 反渗透分别对排放口出水和调节均化池 出水进行实验，考察膜分离处理后水中的钙含量不高 于3 0m g ／L ，氯含量不高于6 0m g ／L ，锅炉补给水电导 率不高于5I 山s ／c m 是否可以达到。 3 ．1 直接处理排放口水 采用膜分离技术深度处理该类废水提高水的质 量，主要降低水中钙、镁、氟、氯离子含量，使处理后水 能直接返回不同生产工序，工艺为排放口- 水过滤_ N F 系统一 R O 系统_ 水回用。 3 ．2 处理调节均化池的上清水 降低水中的钙、镁、氟、氯等离子含量，使处理后水 直接返回不同生产工序，并考虑锌等有价金属离子的 回收，工艺流程见图1 。 图1调节均化池上清水处理工艺图 中和废水过滤除去肉眼可见的物质，经过N F 系 统主要降低二价及以上离子，N F 产水进入R O 系统进 一步处理降低水中所有离子，以保证回用水质。 4 实验过程 此次采用2 5 4 0 膜实验设备，配2 支2 5 4 0 纳滤膜 组件S M N 一1 3 1 A 和2 支2 5 4 0 反渗透膜组件S M R 一 8 4 3 。每次实验纳滤进水量1 2 0L 以上，实验温度为9 ～2 1 ℃，操作压力1 ．5M P a 左右，产水回收率视浓水的 水质情况设定，如浓水中因为钙镁离子浓度达到饱和 出现浑浊或沉淀则表明达到纳滤的产水回收率；纳滤 产水进入反渗透，反渗透进水量为纳滤的4 0 ％以上， 即进水体积4 8L 以上，实验温度8 2 1 ℃，操作压力 1 ．5M P a 左右，产水回收率达到8 5 ％以上旧q 1 。 通过平行批次的纳滤分离实验，随机取水样，在相 同的操作温度和压力下，系统膜通量保持在3 l ～4 2 m 3 ／ m 2 h 之间，具有较稳定的产水性能，对比见 图2 。 拿 睾 冬 翻 霎 霹 钵 批次 图2 纳滤通量变化曲线 同样，反渗透膜也进行了相应批次的平行实验，膜 通量保持在2 6 ～3 2m 3 ／ m 2 h 之间，具有较好的平 稳性，对比见图3 。 批次 图3 反渗透通量变化曲线 5 纳滤与反渗透膜处理效果 分别对排放口出水和调节均化池出水进行纳滤和 反渗透中试试验，纳滤膜主要作用是分离一价离子、二 价和多价离子，反渗透则主要是分离一价离子，保证产 水质量可以直接回用于生产。两种水源的纳滤产水率 均为4 0 ％～5 0 ％左右，反渗透产水率达到8 5 ％以上。 一级R O 产水中的钙、镁离子少于3 0m g ／L ，氟、氯离子 均少于6 0m g ／L ，电导率不高于3 0p , s ／c m 。考虑到一 级反渗透产水再进一步提高水质，用于中压锅炉补给 水，再采用二级R O ，其产水电导率不高于5 斗s ／c m ，可 满足锅炉用水的水质要求，具体产水水质见表3 。 对比国家污水综合排放标准 G B 8 9 7 8 1 9 9 6 二 级达标排放水质，工业R O 产水优于所规定的排放要 求，可直接回用于生产。 兰兰m 攀一 兰壁二。壁焉 钙加努∞笱加塔m 5 o 万方数据 4 1 2 矿冶工程第3 4 卷 6 结论 采用纳滤 反渗透处理排放口出水和调节均化池 出水均可达到预期目标，出水中金属离子含量优于排 放标准中的限值，可直接回用于生产。 1 对原污水处理的排放E l 或调节均化池水采用 “纳滤 反渗透”流程组合膜分离工艺，产水钙含量不 高于3 0m g ／L 、氯含量不高于6 0m g ／L ，总水回用率可 达到8 5 ％以上。 2 对于工业R O 产水可再加一级低压R O 深度处 理，产水的电导率低于5I L L s ／c m ，达到中压锅炉补给水 水质要求。 3 各个实验中膜通量随时间变化是非常平稳的， 分离后的膜经过简单的清洗后即可恢复选择性过滤性 能，表明在该类废水中采用合适的组合膜分离工艺在 其性能方面是可行的。 参考文献 陈银霞，陈洪景，孙红贵．铅锌冶炼废水膜处理循环利用工艺及应 用[ c ] ∥第八届全国有色金属十二五期间冶炼烟气制酸及废渣、 废水治理技术研讨会论文集．北京1 2 0 1 2 5 ． 刘宏江，张碧波．湿法冶锌中回收铟除铁液膜分离技术的研究 [ J ] ．广东有色金属学报，2 0 0 3 ，1 3 2 8 9 9 3 ． 姚志春．冶金工业废水深度处理循环利用研究[ J ] ．甘肃水利水 电技术，2 0 0 6 ，4 2 4 4 0 9 4 1 0 ． 张葆宗．反渗透水处理应用技术[ M ] ．北京化学工业出版社， 2 0 0 4 ． 何煌辉．锌冶炼电解废水处理与回用技术研究[ J ] ．湖南有色金 属，2 0 0 7 ，2 3 5 3 7 4 1 ． 张铭发，明亮．铅锌冶炼废水深度处理试验研究[ J ] ．有色冶金 设计与研究，2 0 0 9 ，3 0 3 1 6 1 8 ． 戴军，袁惠新，俞建峰．膜技术用于工业废水处理的现状及进展 [ J ] ．2 0 0 1 ，1 1 3 5 8 ． 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 』1 j l 2 3 4 5 6 7 l 二_ 心 b l l 陋 哺 “ 万方数据