一種處理高鹽廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢水處理工藝，具體地說是一種濕法冶金行業(yè)中產(chǎn)生的高鹽廢水運(yùn)用電滲析和電解技術(shù)相結(jié)合回收制取酸堿的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在濕法冶金中，礦料經(jīng)酸浸、萃取等工藝后，會(huì)產(chǎn)生大量高鹽廢水，這部分廢水除了含有有機(jī)污染物外.還含有大量的無機(jī)鹽，如Cr，SO42-, Na+，Ca2+等離子。這些高鹽、高有機(jī)物廢水，若未經(jīng)處理直接排放，勢(shì)必會(huì)造成水體污染和水資源浪費(fèi)。目前濕法冶金行業(yè)中處理該類廢水的方法主要有生化法和物化法，生化處理在培育微生物時(shí)條件苛刻，周期較長(zhǎng)，且存在很大風(fēng)險(xiǎn)等缺陷；物化方法存在操作過程復(fù)雜，成本高等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種用電滲析和電解技術(shù)處理高鹽廢水，同時(shí)制取酸堿的方法。
[0004]為此，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案:
[0005](I)在高鹽廢水中加入石灰乳和碳酸鈉溶液，pH保持在11?13之間，反應(yīng)(0.5?l)h后，進(jìn)行壓濾，將得到的濾液調(diào)節(jié)pH，控制在6?9之間，再以適當(dāng)?shù)牧魉倭鹘?jīng)樹脂柱，將高鹽廢水進(jìn)行凈化處理；
[0006](2)將凈化后的高鹽廢水泵至一級(jí)電滲析進(jìn)行富集，得到(130?150)g/L的含鹽溶液和淡水；將(130?150) g/L的含鹽溶液通過電滲析進(jìn)行二次富集，得到(200?230)g/L高鹽溶液；
[0007](3)將得到的(200?230)g/L高鹽溶液進(jìn)行預(yù)電解，除去其中氯鹽部分，得到25%的氫氧化鈉和高純硫酸鹽溶液；
[0008](4)將高純硫酸鹽溶液導(dǎo)流至電解工序，電解回收制取25%硫酸和25%的氫氧化鈉。
[0009](5)電解進(jìn)行一段時(shí)間后，將淡化了的硫酸鹽溶液返回二級(jí)電滲析裝置重新富集；如電解后，溶液中的雜質(zhì)離子含量過高，則將該溶液返回預(yù)處理。
[0010]本發(fā)明所指的高鹽廢水為硫酸鹽和氯鹽廢水。
[0011]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，根據(jù)廢水原液中鈣鎂離子含量及處理量來確定石灰乳和碳酸鈉溶液的加入量。
[0012]作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，采用D401樹脂進(jìn)行深度除雜。
[0013]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，添加石灰乳和碳酸鈉溶液后，廢水溶液中雜質(zhì)指標(biāo)控制在:CSi(B2_< 5mg/L，CMg2+< 10mg/L, C Ca2+< lOmg/L ;經(jīng)樹脂除深度除雜后，溶液中雜質(zhì)指標(biāo)控制在:CMg2+< 0.lmg/L，C Ca2+< 0.lmg/L，Csi。廣< 5mg/L。
[0014]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，依據(jù)高鹽廢水處理量、設(shè)備中離子膜的性能確定處理流量、電滲析串并聯(lián)和電滲析裝置的級(jí)數(shù)。
[0015]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，電滲析控制參數(shù)為:待處理的高鹽溶液的pH在6?9之間，電流密度為(400?700) A/m2，系統(tǒng)中溫度維持在(30?50) °C之間，極室溶液維持在偏酸性。
[0016]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，電滲析裝置中靠近電極采用防氧化、耐酸堿的CMD陽膜，功能性離子膜采用CMD陽膜和AMV陰膜，采用這種離子膜電流密度能達(dá)到(400?700)A/m2，能達(dá)到國產(chǎn)膜的(3?4)倍。
[0017]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，電滲析裝置得到的硫酸鹽濃度小于0.4g/L淡化液和硫酸鹽濃度在200g/L以上的濃縮液。
[0018]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，以淡化液中硫酸鹽濃度降至0.4g/L為基準(zhǔn)，以確定淡化液儲(chǔ)罐之間切換頻率；以濃縮液中鹽含量升至200g/L為基準(zhǔn)確定濃縮液儲(chǔ)罐之間切換頻率。
[0019]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，預(yù)電解裝置依據(jù)電滲析濃縮液中氯鹽含量、設(shè)備中離子膜的性能確定處理流量和電滲析裝置的級(jí)數(shù)。
[0020]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，預(yù)電解裝置中離子膜采用杜邦陽膜和AHT陰膜，采用這種離子膜電流密度能達(dá)到(1000?2000) A/m2，電流效率達(dá)到(70?90) %，也可適用于低(可小于100g/L)濃度的硫酸鹽濃度。
[0021]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，預(yù)電解控制參數(shù)為:待處理的高鹽溶液的pH在6?9之間，電流密度為(1000?2000) A/m2，系統(tǒng)中溫度維持在(50?70) °C之間，底液采用20%的氫氧化鈉，來自電解工序。
[0022]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，通過預(yù)電解得到含氯鹽濃度為< 5g/L*> 25%的氫氧化鈉。
[0023]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，以陽極液溶液中含氯鹽濃度< 5g/L為基準(zhǔn)，確定陽極液儲(chǔ)罐之間切換頻率；以陰極液氫氧化鈉濃度> 25%為基準(zhǔn)確定濃縮液儲(chǔ)罐之間切換頻率。
[0024]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，電解裝置根據(jù)需處理來量和設(shè)備中離子膜的性能確定處理流量、電解裝置的串并聯(lián)和電解裝置的級(jí)數(shù)。
[0025]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，電解裝置中離子膜采用杜邦陽膜AHT陰膜，其特征在于；采用這種離子膜電流密度能達(dá)到(1000?2000) A/m2，電流效率達(dá)到(70?90) %，也可適用于低(可小于100g/L)濃度的硫酸鹽濃度。
[0026]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，電解控制參數(shù)為:待處理的硫酸鹽濃度> 190g/L，溶液的pH偏酸性，電流密度為(1000?2000)A/m2，系統(tǒng)中溫度維持在(50?70) °C之間，底液采用(6?8) %的氫氧化鈉和(8?10) %的硫酸。
[0027]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，通過電解得到> 25%的硫酸和> 25%的氫氧化鈉。
[0028]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，通過電解制取的硫酸和氫氧化鈉的品質(zhì)分析:硫酸溶液中含 Na+< 300mg/L、含 Cl < 183mg/L，氫氧化鈉中含 SO42 < 110mg/L。
[0029]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，以陽極液溶液中硫酸> 25% g/L為基準(zhǔn)，確定電解陽極液儲(chǔ)罐之間切換頻率；以陰極液氫氧化鈉濃度> 20%為基準(zhǔn)確定電解陰極液儲(chǔ)罐之間切換頻率；原料室硫酸鹽濃度< 150g/L為基準(zhǔn)確定電解原料室儲(chǔ)罐之間切換頻率。
[0030]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，電解原料經(jīng)過電解后，原料室硫酸鹽濃度降至小于150g/L后，泵回電滲析系統(tǒng)重新富集硫酸鹽。
[0031]作為進(jìn)一步技術(shù)方案，電滲析和電解過程中產(chǎn)生的氯氣、氧氣、氫氣經(jīng)氣體分離器后回收利用。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:(1)實(shí)現(xiàn)高鹽廢水的綜合回收利用，實(shí)現(xiàn)高鹽廢水零排放；
(2)過程中無需添加輔料；(3)電滲析能穩(wěn)定生產(chǎn)可回收利用的淡水，脫鹽率能達(dá)到(80?90) %，效果顯著；(4)電解能穩(wěn)定生產(chǎn)25%的硫酸和25%的氫氧化鈉，產(chǎn)堿的電流效率達(dá)到(70?90)%之間，效果顯著；(5)過程中產(chǎn)生可回收利用的氣體，降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]實(shí)施例一:
[0035]在電滲析和電解的每個(gè)溶液儲(chǔ)槽與主題設(shè)備連接過程中度添加一個(gè)泵和調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)電滲析和電解過程中流量，并在電滲析的原料室、預(yù)電解的陽極室、電解的原料室、電解的陽極各安裝一個(gè)換熱裝置，以便維持各系統(tǒng)所需溫度，廢水由反應(yīng)釜沉淀除雜后，通過樹脂深度除雜，電滲析一二極濃縮富集硫酸鈉溶液，由濃縮后液儲(chǔ)槽泵至預(yù)電解，經(jīng)處理的原料由(三個(gè)儲(chǔ)槽，轉(zhuǎn)換使用)儲(chǔ)槽泵至電解，最終陰極液儲(chǔ)槽產(chǎn)生25%的氫氧化鈉和陽極液儲(chǔ)槽產(chǎn)生25%的硫酸。
[0036]如圖1所示的廢水處理工藝，先通入適量的廢水原液于反應(yīng)釜中，開啟攪拌；再加入適量的氫氧化鈣和碳酸鈉，pH控制在(11.0?11.8)之間，反應(yīng)0.5h，再將礦漿泵至壓濾機(jī)壓濾，將得到的濾液PH調(diào)為6.0?6.8之間，再經(jīng)樹脂深度除雜流至原液儲(chǔ)槽，原液儲(chǔ)槽中的溶液由泵分別打入到電滲析系統(tǒng)中一級(jí)電滲析器淡化液儲(chǔ)罐中進(jìn)行電滲析富集。一級(jí)電滲析器的濃縮室和二級(jí)電滲析器淡化室相通，共用中間室儲(chǔ)槽。富集后液存于濃液儲(chǔ)液槽(三個(gè)中的其中一個(gè)儲(chǔ)槽)，控制電滲析電流密度為700A/m2，泵流量2m3/h，溫度35?400C ο得到硫酸鈉濃度大于200g/L以上的高鹽溶液和硫酸鈉濃度小于lg/L的淡水自來水。將自來水返回生產(chǎn)回收利用。將高鹽溶液泵至預(yù)電解系統(tǒng)，預(yù)電解電流密度為2000A/m2，泵流量2m3/h，溫度70°C，預(yù)電解陰極室初始為20%的氫氧化鈉，其濃度達(dá)到30%后返回生產(chǎn)再利用。預(yù)電解至陽極液中NaCl濃度小于8g/L后，陽極液由泵打入到電解系統(tǒng)的原料室進(jìn)行電解制備硫酸和氫氧化鈉。電解過程中，電解電流密度為2000A/m2，泵流量2m3/h，溫度70以恒定流量從水儲(chǔ)罐中將水分別由泵打入到陰極堿儲(chǔ)罐和緩沖室儲(chǔ)罐中，以維持陰極堿儲(chǔ)罐中的堿液濃度(?20% )和緩沖室儲(chǔ)罐中的酸度恒定。緩沖室儲(chǔ)罐中液體由泵以相同流量打入到陽極酸儲(chǔ)罐中，陽極酸儲(chǔ)罐由同樣流速出酸液；當(dāng)原料液儲(chǔ)罐中Na2SCV^度降至< 150g/L后由泵打入到二級(jí)電滲析濃縮室進(jìn)行濃縮。堿室中NaOH濃度達(dá)到20%后由泵打入預(yù)電解陰極槽。得到最終產(chǎn)品，濃度> 25%的氫氧化鈉和> 25%的硫酸。
[0037]經(jīng)本發(fā)明實(shí)施后的實(shí)驗(yàn)效果:
[0038](I)廢水原液經(jīng)沉淀和樹脂除雜后，使溶液中CMg2+< 0.lmg/L, C Ca2+< 0.lmg/L,Csi03〈 5rng/Lo
[0039](2)由電滲析法可將廢水淡化液中Na2SO4濃度從75g/L降為0.4g/L，電導(dǎo)率接近400us/cm ;廢水濃縮液中Na2SCV^度可從75g/L提濃到216g/L，脫鹽率為> 85%，再次富集率為> 80%。
[0040](3)在該裝置中，電流密度為2000A/m2，電解過程中Na2SO4濃度維持在200g/L左右，可分別制得24%的氫氧化鈉和24.5%的硫酸，生成堿的電流效率為75%，生成酸的電流效率為40%。
[0041](4)電解制取的硫酸和氫氧化鈉品質(zhì)分析:硫酸溶液中含有250mg/L的CF和350mg/L的Na+ ;氫氧化鈉溶液中含有220mg/L的SO42'
[0042]實(shí)施例二
[0043]在電滲析和電解的每個(gè)溶液儲(chǔ)槽與主題設(shè)備連接過程中度添加一個(gè)泵和調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)電滲析和電解過程中流量，并在電滲析的原料室、預(yù)電解的陽極室、電解的原料室、電解的陽極各安裝一個(gè)換熱裝置，以便維持各系統(tǒng)所需溫度，廢水由反應(yīng)釜沉淀除雜后，通過樹脂深度除雜，電滲析