本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置及方法。
背景技術(shù)：
鉛鋅工業(yè)選礦、冶煉行業(yè)排放的廢水含有鉛、鋅、銅、鎘、砷等具有一定毒性的重金屬污染物，如不進(jìn)行處理而直接排放到水體，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。由于重金屬在環(huán)境中不能夠被降解，易與環(huán)境中各種配體結(jié)合，使其遷移、擴(kuò)散能力增強(qiáng)，再通過(guò)植物吸收并產(chǎn)生生物放大作用，從而通過(guò)食物鏈危害人類的健康，因此重金屬污染具有很大的危害性。國(guó)家對(duì)重金屬污染控制力度越來(lái)越大，在重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域，選礦、冶煉廢水排放標(biāo)準(zhǔn)已從《鉛鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB25466-2010，提高到更嚴(yán)格的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于多數(shù)選礦冶煉廢水采用節(jié)水循環(huán)工藝，混入少量生活污水，排放廢水不但含有有毒有害的重金屬，而且氨氮和有機(jī)物也超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)。常規(guī)的化學(xué)處理、離子交換、膜處理都難以確保有機(jī)物、氨氮、重金屬全部達(dá)標(biāo)。
專利ZL 201520377368.X和ZL201520377384.9公開(kāi)了一種短程膜分離技術(shù)，核心裝置為PVDF管式膜分離，該技術(shù)在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：
1)不能用于處理有機(jī)物和氨氮；
2)PVDF管式膜用于選礦冶煉廢水，膜通量下降很快，平均膜通量?jī)H有標(biāo)稱的50％-70％；
3)PVDF管式微濾膜清洗周期短，僅有8小時(shí),清洗費(fèi)用高；
4)PVDF管式微濾膜采用循環(huán)過(guò)濾，循環(huán)流量及循環(huán)壓力較大，能耗較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置及方法。本發(fā)明提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置可以有效去除重金屬、有機(jī)物和氨氮，膜通量穩(wěn)定且清洗周期長(zhǎng)，能耗低。
本發(fā)明提供了一種鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置，包括依次連通的一級(jí)反應(yīng)池、二級(jí)反應(yīng)池、初沉池和雙膜處理池；所述一級(jí)反應(yīng)池頂部連通有硫化物投加裝置和酸堿投加裝置；所述二級(jí)反應(yīng)池頂部連通有鐵鹽投加裝置；所述雙膜處理池包括沿廢水流向從前到后依次設(shè)置的生物膜填料和親水性聚四氟乙烯膜組件，以及設(shè)置于所述生物膜填料和親水性聚四氟乙烯膜組件底部的曝氣裝置。
優(yōu)選的，所述生物膜填料包括懸掛填料和/或懸浮填料。
優(yōu)選的，所述親水性聚四氟乙烯膜組件具有簾式中空纖維膜結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的，所述鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置還包括與所述曝氣裝置連通的鼓風(fēng)設(shè)備。
優(yōu)選的，所述一級(jí)反應(yīng)池中還設(shè)置有pH控制儀，所述pH控制儀通過(guò)控制酸堿投加裝置調(diào)整酸堿投加量。
優(yōu)選的，所述一級(jí)反應(yīng)池中還設(shè)置有氧化還原電位控制儀，所述氧化還原電位控制儀通過(guò)控制硫化物投加裝置調(diào)整硫化物投加量。
優(yōu)選的，所述初沉池底部與污泥脫水系統(tǒng)連通。
優(yōu)選的，所述雙膜處理池底部與污泥脫水系統(tǒng)連通。
優(yōu)選的，所述雙膜處理池的出水端連通有自吸泵。
本發(fā)明還提供了一種鉛鋅工業(yè)廢水處理方法，使用權(quán)利要求1～9中任意一項(xiàng)所述裝置進(jìn)行處理，包括以下步驟：
(1)將鉛鋅工業(yè)廢水通入一級(jí)反應(yīng)池，由所述硫化物投加裝置向所述一級(jí)反應(yīng)池投加硫化物，由所述酸堿投加裝置向所述一級(jí)反應(yīng)池中投加pH值調(diào)節(jié)劑，使所述一級(jí)反應(yīng)池中的pH值為7～9，將所述鉛鋅工業(yè)廢水進(jìn)行重金屬沉淀處理；
(2)將經(jīng)所述步驟(1)處理后的廢水通入二級(jí)反應(yīng)池，控制鐵鹽投加裝置投加鐵鹽，去除殘余硫離子；
(3)將經(jīng)所述步驟(2)處理后的廢水通入初沉池進(jìn)行固液分離，得到上清液；
(4)將所述步驟(3)得到的上清液通入雙膜處理池，在曝氣裝置的曝氣作用下，去除上清液中的砷，通過(guò)生物膜填料去除上清液中的有機(jī)物和氨氮，再經(jīng)過(guò)親水性聚四氟乙烯膜組件進(jìn)行固液膜分離。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：
本發(fā)明提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置包括依次連通的一級(jí)反應(yīng)池、二級(jí)反應(yīng)池、初沉池和雙膜處理池；在一級(jí)反應(yīng)池中，通過(guò)酸堿投加裝置控制一級(jí)反應(yīng)池中的pH值，通過(guò)硫化物投加裝置投加硫化物與廢水中的銅、鉛、鋅、隔等重金屬離子反應(yīng)形成沉淀顆粒；在二級(jí)反應(yīng)池中，鐵鹽投加裝置投加鐵鹽與殘余的硫離子進(jìn)行反應(yīng)形成硫化物沉淀，亞鐵離子水解生成氫氧化亞鐵，部分再被氧化成氫氧化鐵，鐵離子水解生成氫氧化鐵，可絮凝、吸附部分有機(jī)物、砷和重金屬離子；在初沉池中進(jìn)行初步固液分離；在雙膜處理池中的曝氣裝置的供氧環(huán)境下，廢水中的有機(jī)物、氨氮被生物膜填料中的微生物氧化，亞鐵離子被溶解氧和微生物氧化，殘余的砷與氧化后的鐵離子生成砷酸鐵沉淀，殘余的重金屬被微生物吸附，再經(jīng)過(guò)親水性聚四氟乙烯膜組件進(jìn)行膜分離，攔截懸浮的化學(xué)沉淀顆粒和生物污泥。本發(fā)明提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置采用親水性聚四氟乙烯膜材質(zhì)，膜通量比較穩(wěn)定，能夠達(dá)到標(biāo)稱值；膜清洗周期長(zhǎng)達(dá)半年以上，清洗費(fèi)用低；全流量膜過(guò)濾，能耗低。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鉛鋅工業(yè)廢水經(jīng)本發(fā)明提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置處理后，有機(jī)物、氨氮以及砷、銅、鉛、鋅、鎘等污染物含量符合GB3838三類標(biāo)準(zhǔn)，可以直接排放；該裝置運(yùn)行9個(gè)月，親水性聚四氟乙烯膜組件沒(méi)有進(jìn)行過(guò)任何清洗，膜通量基本上沒(méi)有衰減，膜分離能耗僅有常規(guī)PVDF方案的10～20％，總能耗僅有常規(guī)PVDF方案的50％左右。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置的示意圖；
圖中，1為一級(jí)反應(yīng)池，2為二級(jí)反應(yīng)池，3為初沉池，4為雙膜處理池，5為親水性聚四氟乙烯膜組件，6為生物膜填料，7為曝氣裝置，8為鼓風(fēng)設(shè)備，9為硫化物投加裝置，10為鐵鹽投加裝置，11為酸堿投加裝置，12為自吸泵，13為第一攪拌裝置，14為第二攪拌裝置，15為第一pH控制儀，16為第一氧化還原電位控制儀，17為流量計(jì)，18為第一計(jì)量泵，19為硫化物加料口，20為第二計(jì)量泵，21為pH調(diào)節(jié)劑加入口，22為第三計(jì)量泵，23為鐵鹽加料口，24為第二pH控制儀，25為第一氧化還原電位控制儀。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置，包括依次連通的一級(jí)反應(yīng)池1、二級(jí)反應(yīng)池2、初沉池3和雙膜處理池4；所述一級(jí)反應(yīng)池1頂部連通有硫化物投加裝置9和酸堿投加裝置11；所述二級(jí)反應(yīng)池2頂部連通有鐵鹽投加裝置10；所述雙膜處理池4包括沿廢水流向從前到后依次設(shè)置的生物膜填料6和親水性聚四氟乙烯膜組件5，以及設(shè)置于所述生物膜填料6和親水性聚四氟乙烯膜組件5底部的曝氣裝置7。
如圖1所示，本發(fā)明提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置包括一級(jí)反應(yīng)池1，所述一級(jí)反應(yīng)池1頂部連通有硫化物投加裝置9和酸堿投加裝置11。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述硫化物投加裝置9中設(shè)置有第一計(jì)量泵18；所述酸堿投加裝置11中設(shè)置有第二計(jì)量泵20。具體的，所述一級(jí)反應(yīng)池1的頂部設(shè)置有硫化物加料口19和pH值調(diào)節(jié)劑加入口，所述硫化物加料口與所述第一計(jì)量泵18的出口相連通，所述pH值調(diào)節(jié)劑加入口21與第二計(jì)量泵20的出口相連通。在本發(fā)明中，所述硫化物投加裝置向一級(jí)反應(yīng)池中投加硫化物，與廢水中的銅、鉛、鋅、鎘等重金屬離子反應(yīng)形成化學(xué)沉淀顆粒。在本發(fā)明中，所述酸堿投加裝置向一級(jí)反應(yīng)池中投加酸或堿，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)池中的pH值。
在本發(fā)明中，所述一級(jí)反應(yīng)池的側(cè)壁上端設(shè)置有一級(jí)反應(yīng)池進(jìn)水口，所述一級(jí)反應(yīng)池出水口與一級(jí)反應(yīng)池進(jìn)水口相對(duì)設(shè)置。在本發(fā)明中，所述一級(jí)反應(yīng)池進(jìn)水口與一級(jí)反應(yīng)池出水口的設(shè)置保證水流路徑最長(zhǎng)，避免短流。
本發(fā)明對(duì)所述一級(jí)反應(yīng)池的尺寸和材質(zhì)沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的反應(yīng)池的尺寸和材質(zhì)即可。在本發(fā)明中，所述一級(jí)反應(yīng)池的尺寸優(yōu)選為0.4～0.6m×0.4～0.6m×1.8～2.2m，所述一級(jí)反應(yīng)池的材質(zhì)優(yōu)選為聚丙烯。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述一級(jí)反應(yīng)池1中設(shè)置有第一pH控制儀15，所述第一pH控制儀15通過(guò)控制信號(hào)電纜與酸堿投加裝置11相連，控制第二計(jì)量泵20調(diào)整酸堿投加量。在本發(fā)明中，所述第一pH控制儀監(jiān)測(cè)一級(jí)反應(yīng)池中的pH值，比較一級(jí)反應(yīng)池中的pH值與設(shè)定pH值的差值，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后，輸出模擬控制信號(hào)經(jīng)控制信號(hào)電纜傳輸?shù)剿釅A投加裝置中的第二計(jì)量泵，自動(dòng)控制酸堿投加量。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述一級(jí)反應(yīng)池1中還設(shè)置有第一氧化還原電位控制儀16，所述第一氧化還原電位(ORP)控制儀16通過(guò)控制信號(hào)電纜與硫化物投加裝置9相連，控制第一計(jì)量泵18調(diào)整硫化物投加量。在本發(fā)明中，所述第一氧化還原電位(ORP)控制儀檢測(cè)一級(jí)反應(yīng)池中的ORP值，比較一級(jí)反應(yīng)池中反應(yīng)ORP值與設(shè)定ORP值的差值，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后，輸出模擬控制信號(hào)經(jīng)控制信號(hào)電纜傳輸?shù)搅蚧锿都友b置中的第一計(jì)量泵，自動(dòng)控制硫化物投加量。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述一級(jí)反應(yīng)池1中還設(shè)置有第一攪拌裝置13。在本發(fā)明中，所述第一攪拌裝置對(duì)一級(jí)反應(yīng)池中的廢水進(jìn)行攪拌，使硫化物與廢水中的重金屬離子充分反應(yīng)。
本發(fā)明提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置包括進(jìn)水口與所述一級(jí)反應(yīng)池1出水口相連通的二級(jí)反應(yīng)池2，所述二級(jí)反應(yīng)池2頂部連通有鐵鹽投加裝置10。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述鐵鹽投加裝置10中設(shè)置有第三計(jì)量泵22。具體的，所述二級(jí)反應(yīng)池的頂部設(shè)置有鐵鹽加料口23，所述鐵鹽加料口與第三計(jì)量泵22的出口相連通。在本發(fā)明中，所述鐵鹽投加裝置向二級(jí)反應(yīng)池中投加鐵鹽，與殘余的硫離子反應(yīng)形成硫化物沉淀，剩余的亞鐵離子水解生成氫氧化亞鐵，部分再被氧化成氫氧化鐵，鐵離子水解生成氫氧化鐵，可絮凝、吸附部分有機(jī)物、砷和重金屬離子。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述二級(jí)反應(yīng)池的進(jìn)水口設(shè)置于二級(jí)反應(yīng)池的側(cè)壁上端，所述二級(jí)反應(yīng)池出水口與二級(jí)反應(yīng)池進(jìn)水口相對(duì)設(shè)置。在本發(fā)明中，所述二級(jí)反應(yīng)池的進(jìn)水口與出水口的設(shè)置保證水流路徑最長(zhǎng)，避免短流。
本發(fā)明對(duì)所述二級(jí)反應(yīng)池的尺寸和材質(zhì)沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的反應(yīng)池的尺寸和材質(zhì)即可。在本發(fā)明中，所述二級(jí)反應(yīng)池的尺寸優(yōu)選為0.4～0.6m×0.4～0.6m×1.8～2.2m，所述二級(jí)反應(yīng)池的材質(zhì)優(yōu)選為聚丙烯。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述二級(jí)反應(yīng)池2中還設(shè)置有第二攪拌裝置14。在本發(fā)明中，所述第二攪拌裝置對(duì)二級(jí)反應(yīng)池中的廢水進(jìn)行攪拌，使鐵鹽與廢水中的硫離子充分反應(yīng)。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述二級(jí)反應(yīng)池1中設(shè)置有第二pH控制儀24，所述第二pH控制儀24通過(guò)控制信號(hào)電纜與酸堿投加裝置11相連，控制第二計(jì)量泵20調(diào)整酸堿投加量。在本發(fā)明中，所述pH控制儀監(jiān)測(cè)二級(jí)反應(yīng)池中的pH值，反饋控制酸堿投加裝置中的第二計(jì)量泵，自動(dòng)控制酸堿投加量。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述二級(jí)反應(yīng)池1中還設(shè)置有第二氧化還原電位控制儀25，所述第二氧化還原電位(ORP)控制儀25通過(guò)控制信號(hào)電纜與鐵鹽投加裝置9相連，控制第三計(jì)量泵22調(diào)整鐵鹽投加量。在本發(fā)明中，所述第二氧化還原電位(ORP)控制儀檢測(cè)二級(jí)反應(yīng)池中的ORP值，比較二級(jí)反應(yīng)池中反應(yīng)ORP值與設(shè)定ORP值的差值，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后，輸出模擬控制信號(hào)經(jīng)控制信號(hào)電纜傳輸?shù)借F鹽投加裝置中的第三計(jì)量泵，自動(dòng)控制鐵鹽投加量。
本發(fā)明提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置包括與所述二級(jí)反應(yīng)池2出水口相連通的初沉池3。具體的，所述初沉池的進(jìn)水口設(shè)置于初沉池的側(cè)壁上端，所述初沉池的出水口與所述初沉池進(jìn)水口相對(duì)設(shè)置。在本發(fā)明中，所述初沉池對(duì)廢水進(jìn)行初步固液分離，除去部分重金屬、砷和有機(jī)物的絮凝沉淀顆粒，避免有毒物質(zhì)抑制或毒害后續(xù)雙膜處理池中的微生物。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述初沉池3底部設(shè)置有排泥口，所述排泥口與污泥脫水系統(tǒng)的進(jìn)口連通。在本發(fā)明中，所述初沉池中沉淀下來(lái)的污泥定期排入污泥脫水系統(tǒng)處理。
本發(fā)明對(duì)所述初沉池的尺寸和材質(zhì)沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的反應(yīng)池的尺寸和材質(zhì)即可。在本發(fā)明中，所述初沉池的尺寸優(yōu)選為0.8～1.2m×0.4～0.6m×1.8～2.2m，所述初沉池的材質(zhì)優(yōu)選為聚丙烯。
本發(fā)明提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置包括進(jìn)水口與所述初沉池3的出水口相連通的雙膜處理池4，所述雙膜處理池4包括沿廢水流向從前到后依次設(shè)置的生物膜填料6和親水性聚四氟乙烯膜組件5，以及設(shè)置于所述生物膜填料和親水性聚四氟乙烯膜組件底部的曝氣裝置7。具體的，所述雙膜處理池的進(jìn)水口設(shè)置于雙膜處理池的側(cè)壁上端，所述雙膜處理池的出水口與所述雙膜處理池進(jìn)水口相對(duì)設(shè)置。
在本發(fā)明中，所述雙膜處理池4的前端設(shè)置有生物膜填料6。在本發(fā)明中，所述生物膜填料優(yōu)選包括懸掛填料和/或懸浮填料。在本發(fā)明中，所述懸掛填料優(yōu)選包括彈性立體填料、軟性填料和半軟性填料中的一種或多種；所述懸浮填料優(yōu)選包括環(huán)狀懸浮填料、球狀懸浮填料、柱狀懸浮填料和組合懸浮填料中的一種。
本發(fā)明對(duì)所述生物膜填料的載體材質(zhì)沒(méi)有特殊的要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的生物膜填料載體即可。在本發(fā)明中，所述生物膜填料的載體材質(zhì)優(yōu)選為金屬、陶瓷和聚合物中的一種或多種。
本發(fā)明對(duì)所述生物膜填料的填充度沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的填充度進(jìn)行填充即可。在本發(fā)明中，所述生物膜填料在雙膜處理池中的填充度優(yōu)選為10～75％，更優(yōu)選為20～60％，最優(yōu)選為30～50％。在本發(fā)明中，所述生物膜填料的填充度具體的根據(jù)待處理廢水中的有機(jī)物和氨氮負(fù)荷確定。
在本發(fā)明中，所述雙膜處理池4的后端設(shè)置有親水性聚四氟乙烯膜組件5。本發(fā)明對(duì)所述親水性聚四氟乙烯膜組件的來(lái)源沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的市售產(chǎn)品即可。在本發(fā)明中，所述親水性聚四氟乙烯膜組件優(yōu)選為日本住友SUMITOMO型或SPMW型。
在本發(fā)明中，所述親水性聚四氟乙烯膜組件優(yōu)選具有簾式中空纖維膜結(jié)構(gòu)；所述中空纖維膜優(yōu)選采用單層設(shè)置。在本發(fā)明中，所述親水性聚四氟乙烯膜組件的膜絲外徑優(yōu)選為2～2.5mm；膜絲平均截留孔徑優(yōu)選為0.05～0.10μm，更優(yōu)選為0.40～0.08μm；膜絲長(zhǎng)度優(yōu)選為2800～4800mm，更優(yōu)選為3200～4200mm，最優(yōu)選為3500～4000mm。
在本發(fā)明中，所述親水性聚四氟乙烯膜組件的孔徑優(yōu)選為0.05～0.1μm，更優(yōu)選為0.06～0.08μm；所述親水性聚四氟乙烯膜組件的高度優(yōu)選為2800～4800mm，更優(yōu)選為3000～4000mm，最優(yōu)選為3500～3800mm；所述親水性聚四氟乙烯膜組件的面積優(yōu)選為6～3000m2，更優(yōu)選為12～2500m2，最優(yōu)選為1000～2000m2。
本發(fā)明對(duì)所述親水性聚四氟乙烯膜組件的封裝材料沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的封裝材料即可。在本發(fā)明中，所述親水性聚四氟乙烯膜組件的封裝材料優(yōu)選為亞胺酯/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述親水性聚四氟乙烯膜組件的封裝位置設(shè)置有集水管。在本發(fā)明中，所述親水性聚四氟乙烯膜組件可以攔截懸浮的化學(xué)沉淀顆粒和生物污泥，進(jìn)行固液膜分離，使凈化后的水經(jīng)過(guò)集水管由自吸泵排出。
在本發(fā)明中，所述生物膜填料6和親水性聚四氟乙烯膜組件5的底部設(shè)置有曝氣裝置7。本發(fā)明對(duì)所述曝氣裝置的種類沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的曝氣裝置即可。在本發(fā)明中，所述曝氣裝置優(yōu)選包括大中孔曝氣器或中微孔曝氣器。在本發(fā)明中，所述大中孔曝氣器的孔徑優(yōu)選為2～5mm；孔距優(yōu)選為50～150mm，更優(yōu)選為80～120mm。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述大中孔曝氣器可具體為2～5mm塑料穿孔管、2～5mm不銹鋼穿孔管。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述中微孔曝氣器可具體為每米不少于1600孔的可變孔曝氣軟管BZ-G-S-63或每個(gè)不少于2000個(gè)孔的微孔曝氣盤BD-P-J-215。在本發(fā)明中，所述曝氣裝置為雙膜處理池提供氧氣，同時(shí)對(duì)親水性聚四氟乙烯膜組件的膜絲進(jìn)行空氣沖洗，防止污泥在膜表面大量沉積導(dǎo)致堵塞。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述曝氣裝置7與鼓風(fēng)設(shè)備8連通。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述鼓風(fēng)設(shè)備可具體為鼓風(fēng)機(jī)或氣泵。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述雙膜處理池4的底部設(shè)置有排泥口，所述排泥口與污泥脫水系統(tǒng)的進(jìn)口連通。具體的，所述污泥脫水系統(tǒng)設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)口，分別為第一進(jìn)口和第二進(jìn)口，所述第一進(jìn)口與初沉池3的排泥口連通，所述第二進(jìn)口與雙膜處理池4的排泥口連通。在本發(fā)明中，被親水性聚四氟乙烯膜組件攔截的化學(xué)沉淀顆粒和生物污泥進(jìn)入污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行處理。
在本發(fā)明中，所述雙膜處理池通過(guò)生物膜處理與浸入式親水性聚四氟乙烯膜組件結(jié)合，去除廢水中的重金屬、氨氮和有機(jī)物，解決了常規(guī)膜分離工藝清洗周期短、能耗高、膜使用壽命短、有機(jī)物和氨氮去除效率低的弊端。
如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述雙膜處理池4的出水口連通有自吸泵12。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述雙膜處理池4的出水端為親水性聚四氟乙烯膜組件的封裝位置，通過(guò)集水管與自吸泵12連接。在本發(fā)明中，所述自吸泵產(chǎn)生負(fù)壓，將凈化后的水抽取排除，自吸泵流量等于待處理廢水進(jìn)水流量，揚(yáng)程小，能耗低。
本發(fā)明還提供了一種鉛鋅工業(yè)廢水處理方法，使用上述技術(shù)方案所述裝置進(jìn)行處理，包括以下步驟：
(1)將鉛鋅工業(yè)廢水通入一級(jí)反應(yīng)池，由所述硫化物投加裝置向所述一級(jí)反應(yīng)池中投加硫化物，由所述酸堿投加裝置向所述一級(jí)反應(yīng)池中投加pH值調(diào)節(jié)劑，使所述一級(jí)反應(yīng)池中的pH值為7～9，將所述鉛鋅工業(yè)廢水進(jìn)行重金屬沉淀處理；
(2)將經(jīng)所述步驟(1)處理后的廢水通入二級(jí)反應(yīng)池，控制鐵鹽投加裝置投加鐵鹽，去除殘余硫離子；
(3)將經(jīng)所述步驟(2)處理后的廢水通入初沉池進(jìn)行固液分離，得到上清液；
(4)將所述步驟(3)得到的上清液通入雙膜處理池，在曝氣裝置的曝氣作用下，去除上清液中的砷，通過(guò)生物膜填料去除上清液中的有機(jī)物和氨氮，再經(jīng)過(guò)親水性聚四氟乙烯膜組件進(jìn)行固液膜分離。
本發(fā)明將鉛鋅工業(yè)廢水通入一級(jí)反應(yīng)池，由所述硫化物投加裝置向所述一級(jí)反應(yīng)池中投加硫化物，由所述酸堿投加裝置向所述一級(jí)反應(yīng)池中投加pH值調(diào)節(jié)劑，使所述一級(jí)反應(yīng)池中的pH值為7～9，將所述鉛鋅工業(yè)廢水進(jìn)行重金屬沉淀處理。在本發(fā)明中，所述硫化物優(yōu)選包括硫化鈉和/或硫氫化鈉。本發(fā)明優(yōu)選采用ORP控制儀自動(dòng)控制硫化物投加量。在本發(fā)明中，所述硫化物的投加速率優(yōu)選為150～180g/h，更優(yōu)選為160～170g/h。在本發(fā)明中，所述硫化物與廢水中重金屬離子的質(zhì)量比優(yōu)選為5～6：1，更優(yōu)選為5.3～5.6:1。在本發(fā)明中，所述廢水在一級(jí)反應(yīng)池中的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為0.5～3h，更優(yōu)選為1～2h。在本發(fā)明中，所述廢水在一級(jí)反應(yīng)池中與硫化物反應(yīng)，使廢水中的銅、鉛、鋅、鎘等重金屬離子反應(yīng)形成化學(xué)沉淀顆粒。
在本發(fā)明中，所述鉛鋅工業(yè)廢水的水力停留時(shí)間優(yōu)選為8～12h，更優(yōu)選為9～11h。在本發(fā)明中，所述一級(jí)反應(yīng)池中的水力停留時(shí)間優(yōu)選為1～1.5h；所述二級(jí)反應(yīng)池中的水力停留時(shí)間優(yōu)選為1～1.5h；所述初沉池中的水力停留時(shí)間優(yōu)選為3～5h，更優(yōu)選為3.5～4.5h；所述雙膜處理池的水力停留時(shí)間優(yōu)選為3～5h，更優(yōu)選為3.5～4.5h。
在本發(fā)明中，所述一級(jí)反應(yīng)池中的pH值優(yōu)選為7.5～8。本發(fā)明優(yōu)選采用pH控制儀自動(dòng)控制酸/堿的投加量。在本發(fā)明中，所述酸優(yōu)選為無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，更優(yōu)選為鹽酸或硫酸。在本發(fā)明中，所述堿優(yōu)選為無(wú)機(jī)強(qiáng)堿，更優(yōu)選為堿金屬或堿土金屬的氫氧化物，最優(yōu)選為氫氧化鈉和/或氫氧化鈣。在本發(fā)明中，所述pH值可以節(jié)約投藥量，使反應(yīng)效果更好，凈化更徹底。
本發(fā)明優(yōu)選對(duì)所述一級(jí)反應(yīng)池中的廢水進(jìn)行攪拌。本發(fā)明對(duì)所述一級(jí)反應(yīng)池中攪拌的操作沒(méi)有特殊的限定，按照污水混凝與絮凝處理工程技術(shù)規(guī)范(HJ 2006-2010)設(shè)計(jì)即可。在本發(fā)明中，所述一級(jí)反應(yīng)池中攪拌的速率優(yōu)選為30～120r/min，更優(yōu)選為50～100r/min，最優(yōu)選為70～80r/min；所述一級(jí)反應(yīng)池中攪拌的中心線速度優(yōu)選為0.2～0.5m/s，更優(yōu)選為0.3～0.5m/s。
經(jīng)一級(jí)反應(yīng)池處理后，本發(fā)明將所述處理后的廢水通入二級(jí)反應(yīng)池，控制鐵鹽投加裝置投加鐵鹽，去除殘余硫離子。在本發(fā)明中，所述鐵鹽中鐵元素與廢水中硫離子的摩爾比優(yōu)選為1:1～1.2，更優(yōu)選為1:1.05～1.1。在本發(fā)明中，所述二級(jí)反應(yīng)池中的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為0.5～3h，更優(yōu)選為1～2h。在本發(fā)明中，所述鐵鹽優(yōu)選包括亞鐵鹽和/或三價(jià)鐵鹽，更優(yōu)選包括無(wú)機(jī)亞鐵鹽、無(wú)機(jī)三價(jià)鐵鹽和聚合硫酸鐵中的一種或幾種。在本發(fā)明中，所述無(wú)機(jī)亞鐵鹽優(yōu)選包括硫酸亞鐵和/或氯化亞鐵；所述無(wú)機(jī)三價(jià)鐵鹽優(yōu)選包括硫酸鐵和/或氯化鐵。在本發(fā)明中，所述鐵鹽與廢水中殘余的硫離子反應(yīng)形成硫化物沉淀，亞鐵離子水解生成氫氧化亞鐵，部分再被氧化成氫氧化鐵，鐵離子水解生成氫氧化鐵，可絮凝、吸附部分有機(jī)物、砷和重金屬離子。優(yōu)選的，當(dāng)所述鐵鹽為硫酸亞鐵時(shí)，與聚合硫酸鐵作為除砷劑相比，可以降低藥劑費(fèi)用，成本低。
本發(fā)明優(yōu)選對(duì)二級(jí)反應(yīng)池中的廢水進(jìn)行攪拌。本發(fā)明對(duì)所述一級(jí)反應(yīng)池中攪拌的操作沒(méi)有特殊的限定，按照污水混凝與絮凝處理工程技術(shù)規(guī)范(HJ 2006-2010)設(shè)計(jì)即可。在本發(fā)明中，所述二級(jí)反應(yīng)池中攪拌的參數(shù)優(yōu)選與一級(jí)反應(yīng)池中攪拌參數(shù)相同。
經(jīng)二級(jí)反應(yīng)池處理后，本發(fā)明將所述處理后的廢水通入初沉池進(jìn)行固液分離，得到上清液。在本發(fā)明中，所述廢水在初沉池中的停留時(shí)間優(yōu)選為1～3h，更優(yōu)選為1.5～2h。在本發(fā)明中，所述廢水在初沉池中進(jìn)行初步固液分離，除去部分重金屬、砷和有機(jī)物的絮凝沉淀顆粒，避免有毒物質(zhì)抑制或毒害后續(xù)雙膜處理池中的微生物。
得到上清液后，本發(fā)明將所述上清液通入雙膜處理池，在曝氣裝置的曝氣作用下，去除上清液中的砷，通過(guò)生物膜填料去除上清液中的有機(jī)物和氨氮，再經(jīng)過(guò)親水性聚四氟乙烯膜組件進(jìn)行固液膜分離。在本發(fā)明中，所述雙膜處理池中的氣水比優(yōu)選為8～20:1，更優(yōu)選為10～15:1。在本發(fā)明中，所述生物膜填料部分的氣水比優(yōu)選為5～10:1，更優(yōu)選為6～9:1。在本發(fā)明中，所述親水性聚四氟乙烯膜組件部分的氣水比優(yōu)選為3～8:1，更優(yōu)選為4～6:1。在本發(fā)明中，所述上清液在曝氣裝置的曝氣充氧作用下，有機(jī)物、氨氮被微生物氧化，上清液中亞鐵離子也被氧化形成鐵離子，鐵離子與上清液中的砷酸根離子形成砷酸鐵沉淀，再經(jīng)過(guò)浸入式親水性聚四氟乙烯膜組件進(jìn)行固液膜分離，懸浮生物污泥和化學(xué)沉淀顆粒被攔截，使上清液進(jìn)一步凈化。
本發(fā)明優(yōu)選在雙膜處理池處理后，用自吸泵進(jìn)行抽取。在本發(fā)明中，所述自吸泵的抽取的流量?jī)?yōu)選與待處理廢水進(jìn)水量相同。
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理方法進(jìn)行詳細(xì)地描述，但不能將它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
實(shí)施例1:
某鉛鋅選礦廠排放廢水含有銅、鉛、鋅、隔、砷、有機(jī)物和氨氮等有害成分，廢水呈中性，采用本發(fā)明所述裝置處理，處理水量10噸/天。
選礦廢水經(jīng)耐腐蝕自吸泵提升到一級(jí)反應(yīng)池，投加氫氧化鈉預(yù)調(diào)pH到8.0～9.0，按照120mg/L比例投加硫化鈉，攪拌反應(yīng)1h。
進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)池，按照160mg/L的比例投加硫酸亞鐵，攪拌反應(yīng)1h。
進(jìn)入初沉池進(jìn)行固液分離，上清液排入雙膜處理池。
采用自吸泵抽取處理后的清水，出水流量與待處理水流量相同，揚(yáng)程小于10m，能耗低，出水pH值為7.2。
初沉池和雙膜處理池的污泥定期排入污泥池。
本實(shí)施例使用裝置及具體規(guī)格參數(shù)如表1所示。
表1實(shí)施例1主要構(gòu)筑物和設(shè)備參數(shù)
對(duì)本實(shí)施例處理后的水進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2所示。
表2實(shí)施例1廢水處理檢測(cè)結(jié)果
注：ND表示該分析結(jié)果低于方法的最低檢出限
從表2中可以看出，出水中的有機(jī)物、氨氮以及砷、銅、鉛、鋅、鎘等污染物含量符合GB3838規(guī)定的地表水三類標(biāo)準(zhǔn)，可以直接排放。
本實(shí)施例運(yùn)行9個(gè)月，浸入式親水性聚四氟乙烯膜組件沒(méi)有進(jìn)行過(guò)任何清洗，膜通量基本上沒(méi)有衰減。
實(shí)施例2:
某鉛鋅金屬冶煉企業(yè)排放冶煉廢水和少量生活污水，含有機(jī)物、氨氮、鉛、鋅、砷、鎘等超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)的污染物，廢水偏酸性，pH值4-7。
采用實(shí)施例1的試驗(yàn)裝置進(jìn)行處理，處理水量6噸/天。
鉛鋅工業(yè)冶煉廢水經(jīng)耐酸泵提升到處理裝置一級(jí)反應(yīng)池，投加氫氧化鈣預(yù)調(diào)pH到8.0-9.0，按照160mg/L比例投加硫化鈉，攪拌反應(yīng)1.5h。
進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)池，按照220mg/L的比例投加硫酸亞鐵，攪拌反應(yīng)1.5h。
進(jìn)入初沉池進(jìn)行固液分離，上清液排入雙膜處理池。
采用自吸泵抽取處理后的清水，出水流量與待處理水流量相同，揚(yáng)程小于10m，能耗低，出水pH值為6.8。
初沉池和雙膜處理池的污泥定期排入污泥池。
對(duì)本實(shí)施例處理后的水進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表3所示。
表3實(shí)施例2廢水處理檢測(cè)結(jié)果
注：ND表示該分析結(jié)果低于方法的最低檢出限
從表3中可以看出，出水中的有機(jī)物、氨氮以及砷、銅、鉛、鋅、鎘等污染物含量可達(dá)到GB3838規(guī)定的地表水三類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值以下，可以直接排放。
本案例運(yùn)行6個(gè)月，親水性聚四氟乙烯膜組件沒(méi)有進(jìn)行過(guò)任何清洗，膜通量基本上沒(méi)有衰減。
從以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明提供的鉛鋅工業(yè)廢水處理裝置和方法解決了有機(jī)物、氨氮、砷和重金屬同時(shí)達(dá)到GB3838三類標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，出水pH值達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需返調(diào)，浸入式親水性聚四氟乙烯膜組件使用壽命達(dá)10年以上，清洗周期達(dá)3～6個(gè)月，能耗降低50％，解決了膜組件使用壽命短、清洗周期短、能耗高的問(wèn)題，對(duì)于需要達(dá)到GB3838標(biāo)準(zhǔn)的選礦廢水處理具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。