公布日：2023.03.14
申請日：2022.12.07
分類號：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，并采用兩級蒸汽壓縮；電鍍廢水是金屬陽離子Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr6+和Cd2+的混合物以及陰離子氰根；預(yù)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(jù)物料鹽濃度調(diào)整加熱溫度，達(dá)到了節(jié)能高效的技術(shù)目的，使MVR蒸發(fā)器能夠應(yīng)用于電鍍廢水處理中。
權(quán)利要求書
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(yù)處理后，預(yù)熱，對預(yù)熱后的原料采用蒸發(fā)和冷卻結(jié)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，并采用兩級蒸汽壓縮；所述電鍍廢水包括金屬陽離子Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr6+和Cd2+的混合物以及陰離子氰根；所述預(yù)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，通入時間為2-4小時；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(jù)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的比值通過物料的沸點升線性擬合得到。
2.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(yù)熱采用兩級預(yù)熱的方式將原料加熱到沸點，其中二級預(yù)熱后得到的冷凝水單獨采出進(jìn)入生化系統(tǒng)處理。
4.根據(jù)權(quán)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(dá)到要求濃度時，連續(xù)排入冷卻系統(tǒng)強制冷卻結(jié)晶后離心分離。
發(fā)明內(nèi)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(tǒng)實際操作工程中物料成分、污垢等因素對系統(tǒng)電耗的影響，在溶液沸點較低和換熱器效率較高時可以調(diào)整到較低的電耗水平，當(dāng)溶液沸點較高和換熱器有污垢時再調(diào)節(jié)到較高的電耗水平。并針對性的采用預(yù)處理技術(shù)，使綜合電鍍廢水中的陰離子盡量保持一致，簡化綜合電鍍廢水的沸點升高情況，達(dá)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)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)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(yù)處理后，預(yù)熱，對預(yù)熱后的原料采用蒸發(fā)和冷卻結(jié)晶的工藝手段得到蒸餾水和電鍍鹽；電鍍廢水包括金屬陽離子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，并采用兩級蒸汽壓縮。
本發(fā)明中采用的負(fù)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(yù)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，也無法除去重金屬離子，因此在實際生產(chǎn)中很少應(yīng)用，尤其在電鍍廢水的處理中，由于該方法會導(dǎo)致處理后的水pH值偏低，對后續(xù)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(yīng)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升較低的硫酸根，降低降膜蒸發(fā)器的負(fù)擔(dān)，且無需考慮待處理廢水的pH值問題，同時本發(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，無需在破氰以及其他預(yù)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。
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，通入時間為2-4小時。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(xù)引入Na+會導(dǎo)致待處理廢水的沸點升的提高，加大降膜蒸發(fā)工藝的負(fù)擔(dān)，因此本發(fā)明采用直接通入混合氣體的方式。
值得強調(diào)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(yù)處理過程中不額外引入金屬陽離子的同時，將陰離子由氰根變?yōu)榱蛩岣煌慕饘倭蛩猁}的沸點升差距小，使電鍍廢水的降膜蒸發(fā)工序設(shè)計更為簡單，且節(jié)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(dǎo)致壓縮機喘振和物料的暴沸而導(dǎo)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(shè)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(wěn)定、長久地運行。
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(yù)熱采用兩級預(yù)熱的方式將原料加熱到沸點，其中二級預(yù)熱后得到的冷凝水單獨采出進(jìn)入生化系統(tǒng)處理。
進(jìn)一步的，4級強制蒸發(fā)室中的濃縮液達(dá)到要求濃度時，連續(xù)排入冷卻系統(tǒng)強制冷卻結(jié)晶后離心分離。
進(jìn)一步的，4級強制蒸發(fā)室設(shè)計有鹽腿，使?jié)饪s液通過自身重力進(jìn)入到冷卻系統(tǒng)中。本發(fā)明在蒸發(fā)室最低點設(shè)置鹽腿，將固形物連續(xù)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(jié)垢，同時鹽腿的設(shè)計使?jié)饪s物靠重力放出即可，無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(tǒng)穩(wěn)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(shè)置鹽腿密度在線檢測，設(shè)置沸點升在線檢測，對濃縮液排放進(jìn)行密度及沸點升雙重控制，保證出料濃度穩(wěn)定性，冷卻干化設(shè)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、原料通過氣浮除油后除氟，再采用SO2-空氣法破氰，得到預(yù)處理后的電鍍廢水，送到原液罐內(nèi)，由原料泵加壓后進(jìn)入預(yù)熱器內(nèi)；
S2、預(yù)熱采用一級預(yù)熱加二級預(yù)熱的方式對物料進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)物料達(dá)到沸點后進(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(jié)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(nèi)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，冷凝水通過冷凝水泵加壓后進(jìn)入一級預(yù)熱的板式換熱器后排出系統(tǒng)外。二級預(yù)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(tǒng)處理回用。蒸發(fā)器內(nèi)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(dá)到要求連續(xù)排入強制冷卻系統(tǒng)結(jié)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(jù)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的比值通過物料的沸點升線性擬合得到。
本發(fā)明要處理的是綜合的電鍍廢水，其中包含了多種陽離子，導(dǎo)致其沸點升十分復(fù)雜，若采用降膜蒸發(fā)技術(shù)直接蒸發(fā)結(jié)晶，則會導(dǎo)致降膜蒸發(fā)器的設(shè)計十分困難，且能耗較高；采用這種方式計算后，可以根據(jù)電解質(zhì)的沸點升設(shè)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(jié)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(tǒng)實際操作工程中物料成分、污垢等因素對系統(tǒng)電耗的影響，在溶液沸點較低和換熱器效率較高時可以調(diào)整到較低的電耗水平，當(dāng)溶液沸點較高和換熱器有污垢時再調(diào)節(jié)到較高的電耗水平。采用兩效三級的降膜蒸發(fā)，根據(jù)物料鹽濃度調(diào)整加熱溫度，達(dá)到了節(jié)能高效的技術(shù)目的。
（發(fā)明人：徐晨;姚洪齊）
