公布日：2023.03.14
申請日：2022.12.07
分類(lèi)號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/40(2023.01)N;C02F1/24(2006.01)N;C02F1/08(2023.01)N;C02F103/16(2023.01)N
摘要
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電鍍廢水零排放處理工藝。其技術(shù)要點(diǎn)如下，其中，蒸發(fā)采用的是兩效三級降膜蒸發(fā)與四級強制循環(huán)蒸發(fā)器聯(lián)動(dòng)，并采用兩級蒸汽壓縮；電鍍廢水是金屬陽(yáng)離子Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr6+和Cd2+的混合物以及陰離子氰根；預處理中包括破氰處理，具體采用SO2‑空氣法對綜合電鍍廢水進(jìn)行破氰處理。本發(fā)明采用SO2‑空氣法破氰與兩效三級的降膜蒸發(fā)聯(lián)用，根據物料鹽濃度調整加熱溫度，達到了節能高效的技術(shù)目的，使MVR蒸發(fā)器能夠應用于電鍍廢水處理中。
權利要求書(shū)
1.一種電鍍廢水零排放處理工藝，其特征在于，將電鍍廢水收集并預處理后，預熱，對預熱后的原料采用蒸發(fā)和冷卻結晶的工藝手段得到蒸餾水和電鍍鹽；其中，蒸發(fā)采用的是兩效三級降膜蒸發(fā)與4級強制循環(huán)蒸發(fā)聯(lián)動(dòng)，并采用兩級蒸汽壓縮；所述電鍍廢水包括金屬陽(yáng)離子Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr6+和Cd2+的混合物以及陰離子氰根；所述預處理中包括破氰處理，具體采用SO2-空氣法對綜合電鍍廢水進(jìn)行破氰處理，在常溫常壓下，通入SO2和空氣的混合氣體，其中SO2與空氣的質(zhì)量比為1：10，通入時(shí)間為2-4小時(shí)；所述兩效三級降膜蒸發(fā)包括1效降膜蒸發(fā)、2效降膜蒸發(fā)和3級降膜蒸發(fā)，其中，1效降膜蒸發(fā)采用I效降膜換熱器和1級降膜蒸發(fā)室；2效降膜蒸發(fā)采用II效降膜換熱器，3級降膜蒸發(fā)采用3級降膜換熱器和3級降膜蒸發(fā)室；所述1級降膜蒸發(fā)室、3級降膜蒸發(fā)室，以及4級強制循環(huán)蒸發(fā)中的4級強制蒸發(fā)室將水蒸氣中的液滴從蒸汽中分離除去形成二次蒸汽；所述1級降膜蒸發(fā)室、3級降膜蒸發(fā)室和4級強制蒸發(fā)室得到的二次蒸汽進(jìn)入到一級壓縮機中加溫加壓，部分加溫加壓后的二次蒸汽a進(jìn)入到I效降膜換熱器和3級降膜換熱器的殼層作為熱源；另一部分加溫加壓后的二次蒸汽b經(jīng)二級壓縮機再次加溫加壓后進(jìn)入到4級循環(huán)強制蒸發(fā)中；所述一級壓縮機和二級壓縮機的管道的直徑比根據二次蒸汽a與二次蒸汽b的密度比和質(zhì)量比計算，具體如下：D1/D2=m1/（m2·H），其中，D1和D2分別是一級壓縮機和二級壓縮機的直徑，m1和m2分別是二次蒸汽a和二次蒸汽b的質(zhì)量，H為二次蒸汽a與二次蒸汽b的密度比；所述二次蒸汽a與二次蒸汽b的密度比H由以下公式計算得出：ρb/（ρa+ρb）=（Pm-P0）•（Tm-T0）/Pm•T0；其中，ρa和ρb分別是二次蒸汽a和二次蒸汽b的密度；P0和T0是一級壓縮機加溫加壓前二次蒸汽的壓力和溫度；Pm和Tm是一級壓縮機加溫加壓后二次蒸汽的壓力和溫度；進(jìn)入到I效降膜換熱器的二次蒸汽a的質(zhì)量m1和3級降膜換熱器的二次蒸汽b的質(zhì)量m2的比值通過(guò)物料的沸點(diǎn)升線(xiàn)性擬合得到。
2.根據權利要求1所述的一種電鍍廢水零排放處理工藝，其特征在于，所述1級降膜蒸發(fā)室得到的二次蒸汽進(jìn)入到所述II效降膜換熱器的殼層中作為熱源。
3.根據權利要求1所述的一種電鍍廢水零排放處理工藝，其特征在于，所述預熱采用兩級預熱的方式將原料加熱到沸點(diǎn)，其中二級預熱后得到的冷凝水單獨采出進(jìn)入生化系統處理。
4.根據權利要求1所述的一種電鍍廢水零排放處理工藝，其特征在于，所述4級強制蒸發(fā)室中的濃縮液達到要求濃度時(shí)，連續排入冷卻系統強制冷卻結晶后離心分離。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種電鍍廢水零排放處理工藝。本發(fā)明充分考慮了系統實(shí)際操作工程中物料成分、污垢等因素對系統電耗的影響，在溶液沸點(diǎn)較低和換熱器效率較高時(shí)可以調整到較低的電耗水平，當溶液沸點(diǎn)較高和換熱器有污垢時(shí)再調節到較高的電耗水平。并針對性的采用預處理技術(shù)，使綜合電鍍廢水中的陰離子盡量保持一致，簡(jiǎn)化綜合電鍍廢水的沸點(diǎn)升高情況，達到僅僅采用降膜蒸發(fā)工藝就能將固液分離并分別回收的技術(shù)目的。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現的：
本發(fā)明提供的一種電鍍廢水零排放處理工藝，將電鍍廢水收集并預處理后，預熱，對預熱后的原料采用蒸發(fā)和冷卻結晶的工藝手段得到蒸餾水和電鍍鹽；電鍍廢水包括金屬陽(yáng)離子Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr6+和Cd2+的混合物以及陰離子氰根；
其中，蒸發(fā)采用的是兩效三級降膜蒸發(fā)與4級強制循環(huán)蒸發(fā)器聯(lián)動(dòng)，并采用兩級蒸汽壓縮。
本發(fā)明中采用的負壓兩效3級降膜加四級強制蒸發(fā)技術(shù)，酸性蒸發(fā)，蒸發(fā)成本低。
進(jìn)一步的，本發(fā)明的預處理中包括破氰處理，具體采用SO2-空氣法對綜合電鍍廢水進(jìn)行破氰處理。
SO2-空氣法處理廢水中的氰根離子通常沒(méi)有收益，需要Cu催化劑的加入，且對處理液的pH值要求較高，也無(wú)法除去重金屬離子，因此在實(shí)際生產(chǎn)中很少應用，尤其在電鍍廢水的處理中，由于該方法會(huì )導致處理后的水pH值偏低，對后續的絮凝沉降等脫除重金屬離子的工藝步驟產(chǎn)生不利影響，因此其在電鍍廢水的處理中的應用受到極大的限制。但是在本發(fā)明中，SO2-空氣法能夠引入沸點(diǎn)升較低的硫酸根，降低降膜蒸發(fā)器的負擔，且無(wú)需考慮待處理廢水的pH值問(wèn)題，同時(shí)本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以將綜合電鍍廢水中的金屬鹽一起回收，無(wú)需在破氰以及其他預處理階段對重金屬離子進(jìn)行沉淀回收，彌補了SO2-空氣法的缺點(diǎn)。
進(jìn)一步的，其具體操作是，在常溫常壓下，通入SO2和空氣的混合氣體，其中SO2與空氣的質(zhì)量比為1：10，通入時(shí)間為2-4小時(shí)。SO2-空氣法破氰，通常采用焦硫酸鈉等鈉鹽作為SO2的提供源，但是在本發(fā)明中，如果繼續引入Na+會(huì )導致待處理廢水的沸點(diǎn)升的提高，加大降膜蒸發(fā)工藝的負擔，因此本發(fā)明采用直接通入混合氣體的方式。
值得強調的是，SO2-空氣法需要額外加入銅作為催化劑，然而本發(fā)明處理的是綜合電鍍廢水，其中不但包含銅，還包含鐵、鋅等金屬，能夠形成協(xié)同作用，即使待處理廢水中的銅離子含量不足以完全催化SO2-空氣法破氰，其他金屬離子與銅離子協(xié)同作用依然能夠保證本發(fā)明的技術(shù)方案在不額外加入銅催化劑的情況下，完成破氰處理，保證了預處理過(guò)程中不額外引入金屬陽(yáng)離子的同時(shí)，將陰離子由氰根變?yōu)榱蛩岣�，不同的金屬硫酸鹽的沸點(diǎn)升差距小，使電鍍廢水的降膜蒸發(fā)工序設計更為簡(jiǎn)單，且節約能耗。
進(jìn)一步的，兩效三級降膜蒸發(fā)包括1效降膜蒸發(fā)、2效降膜蒸發(fā)和3級降膜蒸發(fā)，其中，1效降膜蒸發(fā)采用I效降膜換熱器和1級降膜蒸發(fā)室；2效降膜蒸發(fā)采用II效降膜換熱器，3級降膜蒸發(fā)采用3級降膜換熱器和3級降膜蒸發(fā)室。
本發(fā)明中采用兩級壓縮多級蒸發(fā)工藝，外加蒸汽緩沖罐，二次蒸汽都進(jìn)入壓縮機，可靠保障壓縮機進(jìn)氣充裕，從本質(zhì)上杜絕了由于蒸發(fā)量不夠而導致壓縮機喘振和物料的暴沸而導致的物料沖向壓縮機的隱患，蒸發(fā)室的氣體流速控制2米/秒，蒸發(fā)室頂部設置旋液分離裝置，保障氣液分離充分，強制二次蒸汽進(jìn)入膨脹罐再次分離，使得壓縮機正常、穩定、長(cháng)久地運行。
進(jìn)一步的，1級降膜蒸發(fā)室、3級降膜蒸發(fā)室，以及4級強制循環(huán)蒸發(fā)中的4級強制蒸發(fā)室將水蒸氣中的液滴從蒸汽中分離除去形成二次蒸汽。
進(jìn)一步的，1級降膜蒸發(fā)室得到的二次蒸汽進(jìn)入到II效降膜換熱器的殼層中作為熱源。
進(jìn)一步的，3級降膜蒸發(fā)室和4級強制蒸發(fā)室得到的二次蒸汽進(jìn)入到一級壓縮機中加溫加壓，部分加溫加壓后的二次蒸汽a進(jìn)入到I效降膜換熱器和3級降膜換熱器的殼層作為熱源；
另一部分加溫加壓后的二次蒸汽b經(jīng)二級壓縮機再次加溫加壓后進(jìn)入到4級強制循環(huán)蒸發(fā)中。
進(jìn)一步的，預熱采用兩級預熱的方式將原料加熱到沸點(diǎn)，其中二級預熱后得到的冷凝水單獨采出進(jìn)入生化系統處理。
進(jìn)一步的，4級強制蒸發(fā)室中的濃縮液達到要求濃度時(shí)，連續排入冷卻系統強制冷卻結晶后離心分離。
進(jìn)一步的，4級強制蒸發(fā)室設計有鹽腿，使濃縮液通過(guò)自身重力進(jìn)入到冷卻系統中。本發(fā)明在蒸發(fā)室最低點(diǎn)設置鹽腿，將固形物連續排出，循環(huán)泵及蒸發(fā)室游離固含量下降70%以上，固形物不易堵塞結垢，同時(shí)鹽腿的設計使濃縮物靠重力放出即可，無(wú)需用泵送高含固晶漿，本質(zhì)上杜絕了泵堵、泵壞等一系列影響系統穩定運行的不利因素。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案中，還可以設置鹽腿密度在線(xiàn)檢測，設置沸點(diǎn)升在線(xiàn)檢測，對濃縮液排放進(jìn)行密度及沸點(diǎn)升雙重控制，保證出料濃度穩定性，冷卻干化設計，減少了濃縮液處理成本。
進(jìn)一步的，本發(fā)明的提供的整體工藝流程具體如下：
S1、原料通過(guò)氣浮除油后除氟，再采用SO2-空氣法破氰，得到預處理后的電鍍廢水，送到原液罐內，由原料泵加壓后進(jìn)入預熱器內；
S2、預熱采用一級預熱加二級預熱的方式對物料進(jìn)行預熱，當物料達到沸點(diǎn)后進(jìn)入1效降膜進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；
S3、步驟S2中得到的濃縮液靠壓差自流入2效降膜換熱器中蒸發(fā)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；
S4、步驟S3得到的濃縮液靠壓差自流入3級降膜蒸發(fā)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；
S5、步驟S4得到的濃縮液泵入4級強制循環(huán)蒸發(fā)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；
S6、步驟S5得到的濃縮液靠壓差流入強制冷卻釜冷卻結晶，再進(jìn)入離心固液分離，得到電鍍鹽。
進(jìn)一步的，蒸發(fā)室把水蒸氣中的液滴從蒸汽中分離除去形成二次蒸汽，1效降膜蒸發(fā)室二次蒸汽進(jìn)入2效降膜殼層加熱，2效降膜/3級降膜蒸發(fā)室及4級強制循環(huán)蒸發(fā)器得到的二次蒸汽進(jìn)入一級壓縮機，水蒸氣被壓縮后溫度和壓力升高，部分較高溫度的二次蒸汽a進(jìn)入I效及3級降膜換熱器換熱管外面，與管內原料換熱，水蒸氣放出潛熱被冷凝為冷凝水；還有部分二次蒸汽b進(jìn)入二級壓縮機，將壓力溫度進(jìn)一步提高后進(jìn)入強制換熱器殼層加熱物料。
所有加熱器冷凝水在換熱器的換熱管底部匯集后進(jìn)入冷凝水罐，冷凝水通過(guò)冷凝水泵加壓后進(jìn)入一級預熱的板式換熱器后排出系統外。二級預熱排出的冷凝水單獨采出，該部分冷凝水有機物相對較高，進(jìn)入生化系統處理回用。蒸發(fā)器內的原料被不斷蒸發(fā)失去水分，濃度逐漸提高。濃縮物料密度達到要求連續排入強制冷卻系統結晶后離心分離。
進(jìn)一步的，一級壓縮機和二級壓縮機的管道的直徑比根據二次蒸汽a與二次蒸汽b的密度比和質(zhì)量比計算；具體如下：D1/D2=m1/（m2·H），其中，D1和D2分別是一級壓縮機和二級壓縮機的直徑，m1和m2分別是二次蒸汽a和二次蒸汽b的質(zhì)量，H為二次蒸汽a與二次蒸汽b的密度比。
進(jìn)一步的，二次蒸汽a與二次蒸汽b的密度比由以下公式計算得出：ρb/（ρa+ρb）=（Pm-P0）•（Tm-T0）/Pm•T0；
其中，ρa和ρb分別是二次蒸汽a和二次蒸汽b的密度；P0和T0是一級壓縮機加溫加壓前二次蒸汽的壓力和溫度；Pm和Tm是一級壓縮機加溫加壓后二次蒸汽的壓力和溫度。
進(jìn)一步的，進(jìn)入到I效降膜換熱器的二次蒸汽a的質(zhì)量m1和3級降膜換熱器的二次蒸汽b的質(zhì)量m2的比值通過(guò)物料的沸點(diǎn)升線(xiàn)性擬合得到。
本發(fā)明要處理的是綜合的電鍍廢水，其中包含了多種陽(yáng)離子，導致其沸點(diǎn)升十分復雜，若采用降膜蒸發(fā)技術(shù)直接蒸發(fā)結晶，則會(huì )導致降膜蒸發(fā)器的設計十分困難，且能耗較高；采用這種方式計算后，可以根據電解質(zhì)的沸點(diǎn)升設計兩級壓縮機的管道的直徑比，使一級壓縮機和二級壓縮機都能提供更為合適的壓縮比，保證了降膜蒸發(fā)中的蒸汽循環(huán)利用，大幅節約能耗。
綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明的提供的電鍍廢水零排放處理工藝，充分考慮了系統實(shí)際操作工程中物料成分、污垢等因素對系統電耗的影響，在溶液沸點(diǎn)較低和換熱器效率較高時(shí)可以調整到較低的電耗水平，當溶液沸點(diǎn)較高和換熱器有污垢時(shí)再調節到較高的電耗水平。采用兩效三級的降膜蒸發(fā)，根據物料鹽濃度調整加熱溫度，達到了節能高效的技術(shù)目的。
（發(fā)明人：徐晨;姚洪齊）
