本發(fā)明涉及一種廢水的處理方法和處理系統(tǒng)，具體涉及一種電鍍行業(yè)含鎳廢水的處理方法，已經(jīng)使用該方法的對電鍍行業(yè)含鎳廢水進行處理的系統(tǒng)，以及該方法或該系統(tǒng)在用于處理電鍍行業(yè)含鎳廢水中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
含鎳廢水處理在廢水處理工藝中常使用的方法為化學(xué)沉淀法、電解法及普通離子交換法等。上述處理方法及系統(tǒng)均存在一定的局限性并且不能做到含鎳廢水的零排放。其中，化學(xué)沉淀法在處理含鎳廢水中廣為使用，由于在生產(chǎn)過程中需要加入大量的酸堿及硫酸亞鐵、聚合氯化鋁，從而增加了廢水排放的含鹽率，且廢水中殘留的鎳離子難以達到排放標(biāo)準(zhǔn)。由于廢水排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的受控物含量極低，則達到排放標(biāo)準(zhǔn)就需要投入超量的化學(xué)藥品，其成本高且廢水無法作為工藝用水回收使用。同時，化學(xué)沉淀法無法對廢水中的鎳離子進行直接回收，同時會產(chǎn)生大量的污泥，污泥中含有大量鎳離子，因此污泥需再次處理，造成了二次污染；電解法處理含鎳廢水的工藝成熟，運行穩(wěn)定，但由于廢水排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的受控物含量極低，所以使用電解法處理含鎳廢水時耗電量較大，處理成本高，并且易產(chǎn)生有毒氣體，從而難以達標(biāo)排放；而普通離子交換法則是采用有機骨架離子交換樹脂來有效去除含鎳廢水中的各種有害離子，同時處理后的廢水可以回用，但是在其廢水處理過程中樹脂的耗用量大，其再生液處理困難，還將消耗大量的酸堿，處理成本高。同時，有機骨架離子交換樹脂在再生過程中還將造成樹脂的大量破裂，經(jīng)濟性不高。
可以看出，目前針對含鎳廢水的各種處理方法均存在諸多問題，即使對各電鍍廠的現(xiàn)有設(shè)備充分利用仍然無法達到廢水的大部分或全部回用，而且對在廢水中的有價值金屬無法進行有效分離和回收。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題和缺陷，提供一種操作簡單、運行穩(wěn)定、成本低廉、處理效率高的含鎳廢水處理方法及相應(yīng)的處理系統(tǒng)，從而達到電鍍生產(chǎn)含鎳廢水的零排放或低排放，同時對廢水中各金屬離子實現(xiàn)較高純度的回收，節(jié)約電鍍行業(yè)生產(chǎn)用水量，顯著減少電鍍行業(yè)對環(huán)境的污染，減少酸堿的使用量，可有效節(jié)約資源降低生產(chǎn)成本并實現(xiàn)設(shè)備投資的回收，推動和促進電鍍行業(yè)的清潔化生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
本發(fā)明提供一種含鎳廢水處理方法，其特征在于，所述處理方法依次序包括：
(1)將含鎳廢水進行預(yù)處理，得到預(yù)處理水；
(2)將步驟(1)得到的預(yù)處理水進行生化處理，得到生化處理水；
(3)將步驟(2)得到的生化處理水進行濃縮處理，得到濃縮高鹽濃水和回用水；
(4)將步驟(3)得到的濃縮處理高鹽濃水進行蒸發(fā)結(jié)晶處理，得到回用水和結(jié)晶物；
其中回用水標(biāo)準(zhǔn)為：ph6-8，電導(dǎo)率≤50，cod≤30，濁度≤1。
優(yōu)選地，所述步驟(1)中，
所述含鎳廢水ph4-6，其包含鎳、ss和cod等污染物；
優(yōu)選地，所述預(yù)處理的步驟為：
(1-1)將含鎳廢水引入ph調(diào)節(jié)池，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph至10-11；
(1-2)將步驟(1-1)處理后的廢水引入化學(xué)反應(yīng)池，加入混凝劑，后加入絮凝劑，攪拌20-30min；
(1-3)將步驟(1-2)處理后的廢水引入精密控制高效沉淀系統(tǒng)；
優(yōu)選地，所述步驟(1-1)中，加入濃度為10％的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph；
優(yōu)選地，所述步驟(1-2)中，所述混凝劑為無機混凝劑，更優(yōu)選為fecl3；優(yōu)選地，所述絮凝劑為有機絮凝劑，更優(yōu)選為pam；優(yōu)選地，所述加入混凝劑和絮凝劑之間的時間間隔為20-40min；優(yōu)選地，經(jīng)步驟(1-2)處理的廢水ph10-11；
優(yōu)選地，所述步驟(1-3)中，所述精密控制高效沉淀系統(tǒng)由配水系統(tǒng)、沉淀處理池、斜管、出水堰、污泥斗依次連接組成；優(yōu)選地，將步驟(1-2)處理后的廢水依次引入所述配水系統(tǒng)、沉淀處理池、斜管；經(jīng)上述處理后的上清液進入出水堰得到預(yù)處理水，污泥沉入污泥斗。
優(yōu)選地，所述步驟(2)中，所述生化處理步驟為：將步驟(1)得到的預(yù)處理水依次進入?yún)捬醭亍⒑醚醭?、膜生物反?yīng)器；
優(yōu)選地，所述厭氧池中包含厭氧菌；優(yōu)選地，所述厭氧菌選自酵母菌、硝酸鹽菌、梭桿菌或擬桿菌中的一種或多種；
優(yōu)選地，所述酵母菌、硝酸鹽菌、梭桿菌或擬桿菌經(jīng)馴化使其具有耐鹽性；
優(yōu)選地，所述好氧池中包含好氧微生物；
優(yōu)選地，所述氧微生物選自芽孢桿菌、根瘤菌、硝化菌或霉菌中的一種或多種；
優(yōu)選地，所述芽孢桿菌、根瘤菌、硝化菌或霉菌經(jīng)馴化使其具有耐鹽性；
優(yōu)選地，所述膜生物反應(yīng)器由中空纖維膜組件和膜池組成；優(yōu)選地，所述中空纖維膜組件位于所述膜池中；
優(yōu)選地，所述中空纖維膜的孔徑為0.01-0.1μm；
優(yōu)選地，所述生化處理水的ph為6-8。
優(yōu)選地，所述步驟(3)中，所述濃縮處理步驟為：將步驟(2)得到的生化處理水依次經(jīng)過一級納濾系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)、二級反滲透系統(tǒng)；
優(yōu)選地，所述一級納濾系統(tǒng)由精密過濾器和一級納濾膜依次連接組成；
優(yōu)選地，所述精密過濾器的濾芯為熔噴式pp棉；
優(yōu)選地，所述精密微孔過濾器的濾芯孔徑為5μm；
優(yōu)選地，所述一級納濾膜為工業(yè)級高脫鹽率納濾膜；
優(yōu)選地，所述一級納濾膜的孔徑為1-2nm；
優(yōu)選地，所述一級納濾膜對鈉離子的截留率為50-70％；優(yōu)選地，所述一級納濾膜對重金屬離子及鹽分的截留率＞97％；
優(yōu)選地，所述一級納濾系統(tǒng)的進膜壓力為1.0-1.5mpa；
優(yōu)選地，所述一級納濾系統(tǒng)的相對分子質(zhì)量截留范圍為150-300道爾頓；
優(yōu)選地，所述進入一級納濾系統(tǒng)的水的ph為6-8；
優(yōu)選地，所述一級納濾系統(tǒng)的透過液可作為回用水使用；
優(yōu)選地，所述一級納濾系統(tǒng)的濃縮液進入一級反滲透系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述步驟(3)中，所述一級反滲透系統(tǒng)由精密過濾器和一級反滲透膜依次連接組成；
優(yōu)選地，所述精密過濾器的濾芯為熔噴式pp棉；
優(yōu)選地，所述精密微孔過濾器的濾芯孔徑為5μm；
優(yōu)選地，所述一級反滲透膜為苦咸水反滲透膜；
優(yōu)選地，所述一級反滲透膜對重金屬離子及鹽分的截留率＞98％；
優(yōu)選地，所述一級反滲透膜的孔徑為0.1-1nm；
優(yōu)選地，所述一級反滲透系統(tǒng)的進膜壓力為1.6-2.0mpa；
優(yōu)選地，所述進入一級反滲透系統(tǒng)的水的ph為5-6；
優(yōu)選地，所述一級反滲透系統(tǒng)中通過加入鹽酸來調(diào)整ph；
優(yōu)選地，所述鹽酸的濃度為0.2-0.5％；
優(yōu)選地，所述一級反滲透系統(tǒng)的透過液返回一級納濾系統(tǒng)；
優(yōu)選地，所述一級反滲透系統(tǒng)的濃縮液進入二級反滲透系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述步驟(3)中，所述二級反滲透系統(tǒng)由精密過濾器和二級反滲透膜依次連接組成；
優(yōu)選地，所述精密過濾器的濾芯為熔噴式pp棉；
優(yōu)選地，所述精密微孔過濾器的濾芯孔徑為5μm；
優(yōu)選地，所述二級反滲透膜為海水反滲透膜；
優(yōu)選地，所述二級反滲透膜對重金屬離子及鹽分的截留率＞99.5％；
優(yōu)選地，所述二級反滲透膜的孔徑為0.1-1nm；
優(yōu)選地，所述二級反滲透系統(tǒng)的進膜壓力為4-5mpa；
優(yōu)選地，所述進入二級反滲透系統(tǒng)的水的ph為6-8；
優(yōu)選地，所述二級反滲透系統(tǒng)中通過加入鹽酸來調(diào)整ph；
優(yōu)選地，加入濃度為0.2-0.5％的鹽酸調(diào)節(jié)ph；
優(yōu)選地，所述二級反滲透系統(tǒng)的透過液返回一級納濾系統(tǒng)；
優(yōu)選地，所述二級反滲透系統(tǒng)的濃縮液為所述高鹽濃水。
優(yōu)選地，所述步驟(4)中，所述蒸發(fā)結(jié)晶處理步驟為：將步驟(3)得到的高鹽濃水依次經(jīng)過換熱器、濃縮蒸發(fā)器、蒸發(fā)結(jié)晶器；
優(yōu)選地，所述換熱器的操作溫度為80-100℃；
優(yōu)選地，所述換熱器的操作壓力為0.05-0.1mpa；
優(yōu)選地，所述濃縮蒸發(fā)器由加熱室、分離室、循環(huán)室、布液器、除沫器依次連接組成；
優(yōu)選地，所述蒸發(fā)結(jié)晶器由分離室、鹽腿、稠厚器、結(jié)晶釜依次連接組成；
優(yōu)選地，所述高鹽濃水經(jīng)過濃縮蒸發(fā)器后得到濃縮高鹽濃水和冷凝水，所述冷凝水返回所述二級反滲透系統(tǒng)，所述濃縮高鹽濃水進入蒸發(fā)結(jié)晶器；
優(yōu)選地，所述高鹽濃水經(jīng)過濃縮蒸發(fā)器后得到濃縮高鹽濃水；
優(yōu)選地，所述濃縮高鹽濃水的含鹽量為30-35％；
優(yōu)選地，所述濃縮高鹽濃水經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶器后得到結(jié)晶物和冷凝水；優(yōu)選地，所述結(jié)晶物為硫酸鈉和/或氯化鈉；優(yōu)選地，所述冷凝水作為回用水使用。
本發(fā)明還提供一種本發(fā)明所述含鎳廢水處理方法的處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次連通的預(yù)處理單元、生化處理單元、濃縮處理單元和蒸發(fā)結(jié)晶處理單元。
優(yōu)選地，所述預(yù)處理單元包括依次連通的ph調(diào)節(jié)池、化學(xué)反應(yīng)池、精密控制高效沉淀系統(tǒng)；優(yōu)選地，所述精密控制高效沉淀系統(tǒng)由配水系統(tǒng)、沉淀處理池、斜管、出水堰、污泥斗依次連接組成。
優(yōu)選地，所述生化處理單元包括依次連通的厭氧池、好氧池、膜生物反應(yīng)器；
優(yōu)選地，所述膜生物反應(yīng)器由中空纖維膜組件和膜池組成；優(yōu)選地，所述中空纖維膜組件位于所述膜池中；
優(yōu)選地，所述中空纖維膜的孔徑為0.01-0.1μm；
優(yōu)選地，所述生化處理后ph為6-8。
優(yōu)選地，所述濃縮處理單元包括依次連通一級納濾系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)、二級反滲透系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述一級納濾系統(tǒng)由精密過濾器和一級納濾膜依次連接組成；
優(yōu)選地，所述精密過濾器的濾芯為熔噴式pp棉；
優(yōu)選地，所述精密微孔過濾器的濾芯孔徑為5μm；
優(yōu)選地，所述一級納濾膜為工業(yè)級高脫鹽率納濾膜；
優(yōu)選地，所述一級納濾膜的孔徑為1-2nm；
優(yōu)選地，所述一級納濾膜對鈉離子的截留率為50-70％；優(yōu)選地，所述一級納濾膜對重金屬離子及鹽分的截留率＞97％；
優(yōu)選地，所述一級納濾系統(tǒng)的進膜壓力為1.0-1.5mpa；
優(yōu)選地，所述一級納濾系統(tǒng)的相對分子質(zhì)量截留范圍為150-300道爾頓；
優(yōu)選地，所述進入一級納濾系統(tǒng)的水的ph為6-8；
優(yōu)選地，所述一級納濾系統(tǒng)的透過液可作為回用水使用；
優(yōu)選地，所述一級納濾系統(tǒng)的濃縮液進入一級反滲透系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述一級反滲透系統(tǒng)由精密過濾器和一級反滲透膜依次連接組成；
優(yōu)選地，所述精密過濾器的濾芯為熔噴式pp棉；
優(yōu)選地，所述精密微孔過濾器的濾芯孔徑為5μm；
優(yōu)選地，所述一級反滲透膜為苦咸水反滲透膜；
優(yōu)選地，所述一級反滲透膜對重金屬離子及鹽分的截留率＞98％；
優(yōu)選地，所述一級反滲透膜的孔徑為0.1-1nm；
優(yōu)選地，所述一級反滲透系統(tǒng)的進膜壓力為1.6-2.0mpa；
優(yōu)選地，所述進入一級反滲透系統(tǒng)的水的ph為5-6；
優(yōu)選地，所述一級反滲透系統(tǒng)中通過加入鹽酸來調(diào)整ph；
優(yōu)選地，加入濃度為0.2-0.5％的鹽酸調(diào)節(jié)ph。
優(yōu)選地，所述一級反滲透系統(tǒng)的透過液返回一級納濾系統(tǒng)；
優(yōu)選地，所述一級反滲透系統(tǒng)的濃縮液進入二級反滲透系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述二級反滲透系統(tǒng)由精密過濾器和二級反滲透膜依次連接組成；
優(yōu)選地，所述精密過濾器的濾芯為熔噴式pp棉；
優(yōu)選地，所述精密微孔過濾器的濾芯孔徑為5μm；
優(yōu)選地，所述二級反滲透膜為海水反滲透膜；
優(yōu)選地，所述二級反滲透膜對重金屬離子及鹽分的截留率＞99.5％；
優(yōu)選地，所述二級反滲透膜的孔徑為0.1-1nm；
優(yōu)選地，所述二級反滲透系統(tǒng)的進膜壓力為4-5mpa；
優(yōu)選地，所述進入二級反滲透系統(tǒng)的水的ph為6-8；
優(yōu)選地，所述二級反滲透系統(tǒng)中通過加入鹽酸來調(diào)整ph；
優(yōu)選地，加入濃度為0.2-0.5％的鹽酸調(diào)節(jié)ph。
優(yōu)選地，所述二級反滲透系統(tǒng)的透過液返回一級納濾系統(tǒng)；
優(yōu)選地，所述二級反滲透系統(tǒng)的濃縮液為所述高鹽濃水。
優(yōu)選地，所述蒸發(fā)結(jié)晶單元包括依次連通的換熱器、濃縮蒸發(fā)器、蒸發(fā)結(jié)晶器；
優(yōu)選地，所述濃縮蒸發(fā)器由加熱室、分離室、循環(huán)室、布液器、除沫器依次連接組成；
優(yōu)選地，所述蒸發(fā)結(jié)晶器由分離室、鹽腿、稠厚器、結(jié)晶釜依次連接組成。
本發(fā)明所述含鎳廢水處理方法或本發(fā)明所述含鎳廢水處理方法的處理系統(tǒng)在處理含鎳廢水中的應(yīng)用。
本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)中含鎳廢水處理中存在的缺陷，提供的含鎳廢水的處理方法為：
本發(fā)明所述含鎳廢水污染物來源分析：本發(fā)明所述含鎳廢水主要是在鍍鎳工藝后的鍍件清洗、極板清洗等工序所產(chǎn)生的廢水，其ph4-6，主要含有鎳、ss和cod等污染物。
本發(fā)明所述含鎳廢水預(yù)處理工藝：1、將含鎳廢水引入ph調(diào)節(jié)池，加入氫氧化鈉至ph10-11；2、再將廢水引入化學(xué)反應(yīng)池，為了加速混凝反應(yīng)，加入混凝劑，后加入絮凝劑20-30min，時間間隔為20-40min，從而加速沉淀，在絮凝過程中實現(xiàn)分時段加入混凝劑和絮凝劑，使兩者處于最佳的反應(yīng)時間，絮凝反應(yīng)系統(tǒng)采用機械攪拌，反應(yīng)速度快、效果好、加藥量少，有效去除重金屬和ss，降低廢水含有的鎳等金屬離子；3、后將廢水引入精密控制高效沉淀系統(tǒng)，所述精密控制高效沉淀系統(tǒng)由配水系統(tǒng)、沉淀處理池、斜管、出水堰、污泥斗依次連接組成；可高效的針對金屬鎳所形成的絮體沉淀進行去除。所述精密控制高效沉淀系統(tǒng)是指在沉淀區(qū)內(nèi)設(shè)有斜管的一種具有可操控性的精密高效沉淀池。在平流式或豎流式沉淀池的沉淀區(qū)內(nèi)利用傾斜的平行管分割成一系列淺層沉淀層，被處理的和沉降的沉泥在各沉淀淺層中相互運動并分離，實現(xiàn)泥水分離。根據(jù)其相互運動方向分為逆(異)向流、同向流和測向流三種不同分離方式。每兩平行管內(nèi)相當(dāng)于一個很淺的沉淀池，不僅縮短了顆粒沉降距離，還增大的沉淀池的有效沉淀面積，從而大大的提高了沉淀池處理效率。廢水經(jīng)配水系統(tǒng)進入沉淀處理池底部，廢水從下而上進入斜管，在斜管內(nèi)進行泥水分離，污泥在重力的作用下沉入池底的污泥斗排入污泥處理系統(tǒng)，經(jīng)泥水分離后的廢水上流進入池頂?shù)某鏊咴龠M入下一處理系統(tǒng)。
本發(fā)明所述含鎳廢水生化處理工藝：將預(yù)處理水依次進入?yún)捬醭?、好氧池、膜生物反?yīng)器；經(jīng)過a/o/mbr的生物降解作用，去除廢水中大部分的cod、氨氮及ss等物質(zhì)；本發(fā)明所述厭氧工藝在無溶解氧條件下或缺氧條件下，利用厭氧菌的作用，使有機物發(fā)生水解、酸化，去除廢水中的有機物，提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理工藝；本發(fā)明所述好氧工藝是在有氧條件下，有機物在好氧微生物的作用下氧化分解，有機物濃度下降，微生物量增加，污水中的有機物，首先被吸附在活性污泥和生物膜表面，并與微生物細胞表面接觸，小分子的有機物能夠直接透過細胞壁進入微生物體內(nèi)，而大分子有機物則必須在細胞外酶-水解酶的作用下被水解為小分子后再被微生物攝入細胞體內(nèi)。有機物最終被分解成co2和h2o；本發(fā)明所述膜生物反應(yīng)器由中空纖維膜組件和膜池組成，所述中空纖維膜組件位于所述膜池中，由于中空纖維膜為0.01-0.1μm的孔徑，可以將菌膠團和游離細菌全部保留在膜池中，從而達到泥水分離，各種懸浮顆粒、細菌、藻類、濁度及有機物均得到有效的去除，保證了出水懸浮物接近零的優(yōu)良出水水質(zhì)。膜生物反應(yīng)器的高效截留作用，可以有效截留硝化菌，使硝化反應(yīng)順利進行，有效去除氨氮；同時可以截留難于降解的大分子有機物，延長其在生化反應(yīng)池中的停留時間，使之得到最大限度的分解。
本發(fā)明所述含鎳廢水濃縮處理工藝：將生化處理水依次經(jīng)過精密過濾器、一級納濾系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)、二級反滲透系統(tǒng)；本發(fā)明為實現(xiàn)含鎳廢水的零排放，在生化處理系統(tǒng)后端設(shè)置濃縮處理系統(tǒng)，用來處理生化處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃鹽水；本發(fā)明所述濃縮處理系統(tǒng)為多級濃縮、納濾/反滲透濃縮結(jié)合的工藝，通過膜的逐級濃縮，使高鹽含量廢水的水量逐漸降低(所獲得的高鹽濃水含鹽量為40-60g/l)從而降低了后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的投資及運行費用；該濃縮處理工藝使得后續(xù)的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中需要處理的濃鹽水，比常規(guī)的濃縮處理系統(tǒng)減少了80％，使整個廢水處理系統(tǒng)的投資成本減少了20-30％，廢水處理的運行成本減少了30-40％，使系統(tǒng)的自動化程度提高。
本發(fā)明所述含鎳廢水蒸發(fā)結(jié)晶處理工藝：將濃縮處理得到的高鹽濃水依次經(jīng)過換熱器、濃縮蒸發(fā)器、蒸發(fā)結(jié)晶器；本發(fā)明將廢水處理至蒸發(fā)結(jié)晶階段后全部回用，做到含鎳廢水的零排放；廢水先進入所述蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中的換熱器中，經(jīng)過熱交換，除掉廢水中的o2和co2氣體，換熱后的廢水進入濃縮蒸發(fā)器內(nèi)進行蒸發(fā)濃縮，當(dāng)廢水含鹽濃度至30-35％時即在產(chǎn)生硫酸鈉和氯化鈉結(jié)晶之前，將該廢水送至蒸發(fā)結(jié)晶器，得到結(jié)晶物和冷凝水，冷凝水作為回用水使用。本發(fā)明所述蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)利用機械增溫設(shè)備造成廢水蒸發(fā)部分的負壓，可以節(jié)省能源，而經(jīng)過壓縮的廢水蒸汽增溫增壓進入濃縮蒸發(fā)器的管外，把潛熱傳遞給管子，其本身凝結(jié)成冷凝水，同時管內(nèi)的含鹽廢水蒸發(fā)。本發(fā)明所述蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的特點是體積小，占地少，能耗低，熱效率高，一般一噸廢水的耗電量為16-20kwh，其熱效率是單效閃蒸系統(tǒng)的27倍，是四效閃蒸系統(tǒng)的7倍，是目前最先進的蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，其所產(chǎn)生的結(jié)晶物可經(jīng)處理或送相關(guān)部門提純利用，其主要成分為硫酸鈉和氯化鈉。
上述蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的優(yōu)點如下：(1)該系統(tǒng)采用混程給水，使相同造水噸位裝置的噸水電耗較國外工藝減少40-50％；(2)由于該系統(tǒng)混程給水，經(jīng)過濃縮處理系統(tǒng)的高鹽濃水從蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的高溫效依次進入低溫效，濃度逐漸升高，溫度逐漸降低。避免了國外工藝中，由低溫效向高溫效循環(huán)給水引起的在高溫效給水濃度升高，有效減輕了高溫效的結(jié)垢和腐蝕情況；(3)經(jīng)過濃縮處理系統(tǒng)的高鹽濃水在濃縮蒸發(fā)器上分布均勻，避免了現(xiàn)有蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中噴頭式給水不均勻易堵塞的缺點；(4)真空系統(tǒng)采用差壓抽氣裝置，各效間準(zhǔn)確形成設(shè)計壓差，使得該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。
本發(fā)明所述含鎳廢水處理方法的處理系統(tǒng)，采用可編程邏輯控制器(plc)，同時實現(xiàn)電氣和儀表自動控制和監(jiān)測，采用工控機對系統(tǒng)的運行工藝狀態(tài)和運行參數(shù)進行監(jiān)測。此外，所述系統(tǒng)定期采用透過液沖洗以沖洗膜面的污染物，保護膜；并建立在線的化學(xué)清洗系統(tǒng)，可以保證系統(tǒng)長期、穩(wěn)定、高效運行。
本發(fā)明所述含鎳廢水處理方法和處理系統(tǒng)通過“廢水分流、分類處理、廢水回用、資源回收”的技術(shù)路線，采用重金屬高精度去除技術(shù)、高含鹽量廢水生化技術(shù)、特種膜濃縮技術(shù)和機械負壓蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)將電鍍重金屬含鎳廢水經(jīng)處理后全部回用于生產(chǎn)，實現(xiàn)廢水零排放，將廢水回用率提高到99.67％，最大限度的實現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用，將廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為固體回收利用，徹底實現(xiàn)廢水的零排放。
本發(fā)明所述含鎳廢水處理方法、處理系統(tǒng)的有益效果：
(1)本發(fā)明所述含鎳廢水預(yù)處理工藝根據(jù)各種重金屬離子反應(yīng)的條件不同，采用ph、orp等在線監(jiān)測儀表，自動控制計量泵定量加藥，投加藥劑與廢水充分反應(yīng)，并通過精密控制高效沉淀系統(tǒng)進行固液分離處理，重金屬離子去除率可達99.99％。
(2)本發(fā)明所述含鎳廢水生化工藝采用a/o/mbr工藝，系統(tǒng)由生化池、膜組件和膜池組成，可以將活性污泥全部保留在膜池中，各種懸浮顆粒、細菌、有機物等各種污染物停留時間長，從而被充分去除，保證了出水水質(zhì)優(yōu)良，ss幾乎為零。本工藝容積負荷高，對水質(zhì)水量適應(yīng)力強，采用經(jīng)馴化具有耐鹽的特種微生物對含鹽量高且含有難降解cod的廢水去除效率高，脫氮效果好。
(3)本發(fā)明所述含鎳廢水濃縮工藝采用特種膜濃縮技術(shù)將廢水中的鹽分按照脫鹽濃縮和精脫鹽濃縮結(jié)合的技術(shù)將廢水濃縮30倍以上，深度處理系統(tǒng)的產(chǎn)水可直接回用于生產(chǎn)。特種膜濃縮技術(shù)在具有高流速下仍具有高效脫鹽率、具有較高機械強度和使用壽命、能在較低操作壓力下發(fā)揮功能、化學(xué)穩(wěn)定性好，性價比高的特點。
(4)本發(fā)明所述含鎳廢水蒸發(fā)結(jié)晶采用德國特種蒸汽壓縮技術(shù)，由蒸餾水熱交換器、濃縮蒸發(fā)器、結(jié)晶器及離心機等組成，當(dāng)蒸發(fā)器處理廢水時，蒸發(fā)廢水所需的熱能再蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時釋放熱能所提供，在運行過程中，沒有潛熱的流失，使廢水實現(xiàn)低溫負壓蒸發(fā)。在壓縮機壓縮時壓力和溫度提升，高焓值蒸汽重新作為熱源可充分回收蒸餾水和濃液熱量，節(jié)省能耗。蒸發(fā)時采用管外蒸發(fā)，不僅效率高且管內(nèi)永不積垢。
附圖說明
以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方案，其中：
圖1是本發(fā)明所述含鎳廢水處理系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式
以下參照具體的實施例來說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的原料、試劑材料等，如無特殊說明，均為市售購買產(chǎn)品。
一、本發(fā)明所述含鎳廢水污染物來源分析：本發(fā)明所述含鎳廢水主要是在鍍鎳工藝后的鍍件清洗、極板清洗等工序所產(chǎn)生的廢水，其ph4-6，主要含有鎳、ss和cod等污染物。
二、本發(fā)明所述含鎳廢水預(yù)處理工藝：1、將含鎳廢水引入ph調(diào)節(jié)池，加入氫氧化鈉至ph10-11；2、再將廢水引入化學(xué)反應(yīng)池，為了加速混凝反應(yīng)，加入混凝劑，后加入絮凝劑20-30min，時間間隔為20-40min，從而加速沉淀，在絮凝過程中實現(xiàn)分時段加入混凝劑和絮凝劑，使兩者處于最佳的反應(yīng)時間，絮凝反應(yīng)系統(tǒng)采用機械攪拌，反應(yīng)速度快、效果好、加藥量少，有效去除重金屬和ss，降低廢水含有的鎳等金屬離子；3、后將廢水引入精密控制高效沉淀系統(tǒng)，所述精密控制高效沉淀系統(tǒng)由配水系統(tǒng)、沉淀處理池、斜管、出水堰、污泥斗依次連接組成；可高效的針對金屬鎳所形成的絮體沉淀進行去除。所述精密控制高效沉淀系統(tǒng)是指在沉淀區(qū)內(nèi)設(shè)有斜管的一種具有可操控性的精密高效沉淀池。在平流式或豎流式沉淀池的沉淀區(qū)內(nèi)利用傾斜的平行管分割成一系列淺層沉淀層，被處理的和沉降的沉泥在各沉淀淺層中相互運動并分離，實現(xiàn)泥水分離。根據(jù)其相互運動方向分為逆(異)向流、同向流和測向流三種不同分離方式。每兩平行管內(nèi)相當(dāng)于一個很淺的沉淀池，不僅縮短了顆粒沉降距離，還增大的沉淀池的有效沉淀面積，從而大大的提高了沉淀池處理效率。
三、本發(fā)明所述含鎳廢水生化處理工藝：將預(yù)處理水依次進入?yún)捬醭?、好氧池、膜生物反?yīng)器；經(jīng)過a/o/mbr的生物降解作用，去除廢水中大部分的cod、氨氮及ss等物質(zhì)；本發(fā)明所述厭氧工藝在無溶解氧條件下或缺氧條件下，利用厭氧菌的作用，使有機物發(fā)生水解、酸化，去除廢水中的有機物，提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理工藝；本發(fā)明所述好氧工藝是在有氧條件下，有機物在好氧微生物的作用下氧化分解，有機物濃度下降，微生物量增加，污水中的有機物，首先被吸附在活性污泥和生物膜表面，并與微生物細胞表面接觸，小分子的有機物能夠直接透過細胞壁進入微生物體內(nèi)，而大分子有機物則必須在細胞外酶-水解酶的作用下被水解為小分子后再被微生物攝入細胞體內(nèi)。有機物最終被分解成co2和h2o；本發(fā)明所述膜生物反應(yīng)器由中空纖維膜組件和膜池組成，所述中空纖維膜組件位于所述膜池中，由于中空纖維膜為0.01-0.1μm的孔徑，可以將菌膠團和游離細菌全部保留在膜池中，從而達到泥水分離，各種懸浮顆粒、細菌、藻類、濁度及有機物均得到有效的去除，保證了出水懸浮物接近零的優(yōu)良出水水質(zhì)。膜生物反應(yīng)器的高效截留作用，可以有效截留硝化菌，使硝化反應(yīng)順利進行，有效去除氨氮；同時可以截留難于降解的大分子有機物，延長其在生化反應(yīng)池中的停留時間，使之得到最大限度的分解。
四、本發(fā)明所述含鎳廢水濃縮處理工藝：將生化處理水依次經(jīng)過精密過濾器、一級納濾系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)、二級反滲透系統(tǒng)；本發(fā)明為實現(xiàn)含鎳廢水的零排放，在生化處理系統(tǒng)后端設(shè)置濃縮處理系統(tǒng)，用來處理生化處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃鹽水；本發(fā)明所述濃縮處理系統(tǒng)為多級濃縮、納濾/反滲透濃縮結(jié)合的工藝，通過膜的逐級濃縮，使高鹽含量廢水的水量逐漸降低(所獲得的高鹽濃水含鹽量為40-60g/l)從而降低了后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的投資及運行費用；該濃縮處理工藝使得后續(xù)的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中需要處理的濃鹽水，比常規(guī)的濃縮處理系統(tǒng)減少了80％，使整個廢水處理系統(tǒng)的投資成本減少了20-30％，廢水處理的運行成本減少了30-40％，使系統(tǒng)的自動化程度提高。
五、本發(fā)明所述含鎳廢水蒸發(fā)結(jié)晶處理工藝：將濃縮處理工藝得到的高鹽濃水依次經(jīng)過換熱器、濃縮蒸發(fā)器、蒸發(fā)結(jié)晶器，所述濃縮蒸發(fā)器由加熱室、分離室、循環(huán)室、布液器、除沫器依次連接組成，所述蒸發(fā)結(jié)晶器由分離室、鹽腿、稠厚器、結(jié)晶釜依次連接組成；所述濃縮高鹽濃水經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶器后得到結(jié)晶物和冷凝水，所述結(jié)晶物為硫酸鈉和/或氯化鈉，所述冷凝水作為回用水使用。
本發(fā)明以下實施例的工藝流程，其基本處理流程為：電鍍含鎳廢水→預(yù)處理工藝→生化處理工藝→進入?yún)捬醭亍M入好氧池→膜生物反應(yīng)器→增壓→一級納濾膜分離→增壓→一級反滲透膜分離→增壓→二級反滲透膜分離，分離后高鹽濃水進入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；在蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中，高鹽濃水經(jīng)過濃縮蒸發(fā)器處理產(chǎn)生的冷凝水，可滿足車間回用水的水質(zhì)要求。
實施例1
(1)含鎳廢水進行預(yù)處理，得到預(yù)處理水
首先取含鎳廢水，該含鎳廢水主要是在鍍鎳工藝后的鍍件清洗、極板清洗等工序所產(chǎn)生的廢水，其ph4-6，主要含有鎳、ss和cod等污染物；將含鎳廢水引入ph調(diào)節(jié)池，加入濃度為10％的氫氧化鈉溶液至ph10-11；再將廢水引入化學(xué)反應(yīng)池，為了加速混凝反應(yīng)，加入混凝劑fecl3，后加入絮凝劑pam，時間間隔為20-40min，從而加速沉淀，在絮凝過程中實現(xiàn)分時段加入混凝劑和絮凝劑，使兩者處于最佳的反應(yīng)時間，絮凝反應(yīng)系統(tǒng)采用機械攪拌，反應(yīng)速度快、效果好、加藥量少，有效去除重金屬和ss，降低廢水含有的鎳等金屬離子；后將廢水引入精密控制高效沉淀系統(tǒng)，所述精密控制高效沉淀系統(tǒng)由配水系統(tǒng)、沉淀處理池、斜管、出水堰、污泥斗依次連接組成；可高效的針對金屬鎳所形成的絮體沉淀進行去除。
(2)將所述預(yù)處理水進行生化處理，得到生化處理水
將所述預(yù)處理水依次進入?yún)捬醭亍⒑醚醭?、膜生物反?yīng)器；其中，所述厭氧池中包含厭氧菌，所述厭氧菌為酵母菌、硝酸鹽菌、梭桿菌或擬桿菌中的一種或多種，其中好氧池中包含好氧微生物，好氧微生物為芽孢桿菌、根瘤菌、硝化菌或霉菌中的一種或多種；后進入膜生物反應(yīng)器，所述膜生物反應(yīng)器由中空纖維膜組件和膜池組成，所述膜生物反應(yīng)器由中空纖維膜組件和膜池組成，所述中空纖維膜組件位于所述膜池中，所述中空纖維膜孔徑為0.01-0.1μm，所述生化處理后ph為6-8，能去除廢水中大部分的cod、氨氮及ss等物質(zhì)；本發(fā)明所述厭氧工藝在無溶解氧條件下或缺氧條件下，利用厭氧菌的作用，使有機物發(fā)生水解、酸化，去除廢水中的有機物，提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理工藝；本發(fā)明所述好氧工藝是在有氧條件下，有機物在好氧微生物的作用下氧化分解，有機物濃度下降，微生物量增加，污水中的有機物，首先被吸附在活性污泥和生物膜表面，并與微生物細胞表面接觸，小分子的有機物能夠直接透過細胞壁進入微生物體內(nèi)，而大分子有機物則必須在細胞外酶-水解酶的作用下被水解為小分子后再被微生物攝入細胞體內(nèi)。有機物最終被分解成co2和h2o；所述膜生物反應(yīng)器可以將菌膠團和游離細菌全部保留在膜池中，從而達到泥水分離，各種懸浮顆粒、細菌、藻類、濁度及有機物均得到有效的去除，保證了出水懸浮物接近零的優(yōu)良出水水質(zhì)。膜生物反應(yīng)器的高效截留作用，可以有效截留硝化菌，使硝化反應(yīng)順利進行，有效去除氨氮；同時可以截留難于降解的大分子有機物，延長其在生化反應(yīng)池中的停留時間，使之得到最大限度的分解。
(3)將所述生化處理水進行濃縮處理，得到高鹽濃水和回用水
將生化處理水依次經(jīng)過一級納濾系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)、二級反滲透系統(tǒng)；一級納濾系統(tǒng)由精密過濾器和一級納濾膜工業(yè)級高脫鹽率納濾膜依次連接組成，其中精密過濾器的濾芯為熔噴式pp棉，精密微孔過濾器的孔徑為5μm；該一級納濾膜的孔徑為1-2nm，待處理的水經(jīng)過一級納濾膜時，對鈉離子的截留率為50％，對重金屬離子及鹽分的截留率為98％；所述一級納濾系統(tǒng)的進膜壓力為1.0-1.5mpa；該一級納濾系統(tǒng)的相對分子質(zhì)量截留范圍為300道爾頓；該一級納濾系統(tǒng)的透過液可作為回用水使用。
上述處理水經(jīng)過一級納濾系統(tǒng)的濃縮液進入一級反滲透系統(tǒng)，所述一級反滲透系統(tǒng)由精密過濾器和一級反滲透膜苦咸水反滲透膜依次連接組成，所述一級反滲透膜的孔徑為0.1-1nm，所述一級反滲透系統(tǒng)的進膜壓力為1.6-2.0mpa，通過0.2％的鹽酸調(diào)整ph為5-6，經(jīng)過該一級反滲透膜，對重金屬離子及鹽分的截留率為99％；上述處理水經(jīng)過一級反滲透系統(tǒng)的透過液返回一級納濾系統(tǒng)，其濃縮液進入二級反滲透系統(tǒng)。所述二級反滲透系統(tǒng)由精密過濾器和二級反滲透膜海水反滲透膜依次連接組成；所述二級反滲透系統(tǒng)的進膜壓力為4-5mpa；通過0.2％的鹽酸調(diào)整為6-8，經(jīng)過該二級反滲透膜，對重金屬離子及鹽分的截留率為99.9％；上述處理水經(jīng)過二級反滲透系統(tǒng)的透過液返回一級納濾系統(tǒng)，其濃縮液為高鹽濃水，高鹽濃水的含鹽量為40g/l，此外該二級反滲透系統(tǒng)還包括保安過濾器，孔徑為5μm，其濾芯為熔噴式pp棉。
本發(fā)明為實現(xiàn)含鎳廢水的零排放，在生化處理系統(tǒng)后端設(shè)置濃縮處理系統(tǒng)，用來處理生化處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃鹽水；本發(fā)明所述濃縮處理系統(tǒng)為多級濃縮、納濾/反滲透濃縮結(jié)合的工藝，通過膜的逐級濃縮，使高鹽含量廢水的水量逐漸降低(所獲得的高鹽濃水含鹽量為40g/l)從而降低了后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的投資及運行費用；該濃縮處理工藝使得后續(xù)的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中需要處理的濃鹽水，比常規(guī)的濃縮處理系統(tǒng)減少了80％，使整個廢水處理系統(tǒng)的投資成本減少了30％，廢水處理的運行成本減少了40％，使系統(tǒng)的自動化程度提高。上述含鎳廢水濃縮處理工藝，經(jīng)精密過濾器和一級納濾系統(tǒng)進行預(yù)濃縮，經(jīng)過一級納濾系統(tǒng)的透過液經(jīng)離子交換后可作為回用水使用，所述一級納濾系統(tǒng)的濃縮液進入一級反滲透系統(tǒng)；所述一級反滲透系統(tǒng)的透過液返回一級納濾系統(tǒng)，所述一級反滲透系統(tǒng)的濃縮液進入二級反滲透系統(tǒng)；所述二級反滲透系統(tǒng)的透過液返回一級納濾系統(tǒng)，所述二級反滲透系統(tǒng)的濃縮液為所述高鹽濃水。
(4)將所述高鹽濃水進行蒸發(fā)結(jié)晶處理，得到回用水和結(jié)晶物
將上述高鹽濃水依次經(jīng)過換熱器、濃縮蒸發(fā)器、蒸發(fā)結(jié)晶器；所述換熱器的操作溫度為80-100℃，所述換熱器的操作壓力為0.05-0.1mpa，所述濃縮蒸發(fā)器由加熱室、分離室、循環(huán)室、布液器、除沫器依次連接組成；所述蒸發(fā)結(jié)晶器由分離室、鹽腿、稠厚器、結(jié)晶釜依次連接組成；上述高鹽濃水經(jīng)過濃縮蒸發(fā)器后的冷凝水返回上述二級反滲透系統(tǒng)；高鹽濃水經(jīng)過濃縮蒸發(fā)器后得到的濃縮液為濃縮高鹽濃水，含鹽量為g/l；該濃縮高鹽濃水經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶器后得到結(jié)晶物和冷凝水；得到的結(jié)晶物為硫酸鈉和/或氯化鈉；而冷凝水作為回用水返回車間繼續(xù)使用。
其中，所述濃縮蒸發(fā)器是由相互串聯(lián)的多個蒸發(fā)器組成，低溫(90℃左右)加熱蒸汽被引入第一效，加熱其中的料液，使料液產(chǎn)生比蒸汽溫度低的幾乎等量蒸發(fā)。產(chǎn)生的蒸汽被引入第二效作為加熱蒸汽，使第二效的料液以比第一效更低的溫度蒸發(fā)。這個過程一直重復(fù)到最后一效。第一效凝水返回?zé)嵩刺帲渌餍畢R集后作為淡化水輸出，一份的蒸汽投入，可以蒸發(fā)出多倍的水出來。同時，料液經(jīng)過由第一效到最末效的依次濃縮，在最末效達到過飽和而結(jié)晶析出。由此實現(xiàn)料液的固液分離。
所述蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)處理濃水的技術(shù)參數(shù)如下：
(1)淡化水含鹽量(tds)小于10ppm
(2)噸淡化水蒸汽耗量＝(1/效數(shù))/90％t/t
(3)噸淡化水電力消耗2～4kwh/t
本發(fā)明所述一種含鎳廢水處理方法相對于現(xiàn)有技術(shù)不僅使廢水回用率提高到99.67％，同時可大幅降低處理成本、減少固廢產(chǎn)生量和廢水中的金屬離子資源化，徹底實現(xiàn)廢水的零排放。
對比實施例1
(1)首先取含鎳廢水，其ph為6-8，主要含有鎳、ss和cod等污染物；將含鎳廢水引入ph調(diào)節(jié)池，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph至10-11，使廢水中的六價鎳離子還原為三價鎳離子，其反應(yīng)時間為20-25min；后將廢水引入化學(xué)反應(yīng)池，加入混凝劑pac和絮凝劑pam，攪拌25min。再將廢水引入沉淀系統(tǒng)進行泥水分離，污泥進入污泥處理系統(tǒng)，上清液進入生化系統(tǒng)。
(2)將所述預(yù)處理水依次進入?yún)捬醭?、好氧池、生化沉淀池；其中，厭氧池中包含厭氧菌，其中好氧池中包含好氧微生物；后進入生化沉淀池，所述生化沉淀池由配水區(qū)、污泥區(qū)、分離區(qū)和出水堰組成；生化沉淀池出水ss為30mg/l，cod為50mg/l，生化池出水40％達標(biāo)排放，60％進入膜濃縮系統(tǒng)。
(3)將生化后出水依次經(jīng)過精密過濾器、反滲透膜裝置；其中精密過濾器的濾芯為pp棉，精密微孔過濾器的孔徑為5μm；反滲透系統(tǒng)的進膜壓力為1.2-1.6mpa，通過鹽酸調(diào)整ph為5-6，經(jīng)過該反滲透膜，對重金屬離子及鹽分的截留率為99％；反滲透膜的濃縮液返回預(yù)處理系統(tǒng)再進行處理，反滲透膜透過液電導(dǎo)率200-300μs/cm，約占總廢水的60％，透過液作為回用水回用至生產(chǎn)線。
總之，以上對本發(fā)明具體實施方式的描述并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明作出各種改變或變形，只要不脫離本發(fā)明的精神，均應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的范圍。