高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理方法及系统与流程

本发明涉及一种环保技术领域的处理工艺，具体是一种高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理方法及系统，主要应用于铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产废水中氨氮、镉和硫脲等物质的处理和回收。

背景技术：

随着太阳能光伏技术的发展，铜铟镓硒薄膜太阳能电池由于具有生产成本低、不衰退、弱光性能好等特点，在光伏行业取得了越来越广泛的推广和应用。该类型太阳能电池光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近晶体硅太阳电池，而成本则是晶体硅电池的三分之一，被国际上称为“下一时代非常有前途的新型薄膜太阳电池”。此外，该电池具有柔和、均匀的黑色外观，是对外观有较高要求场所的理想选择，如大型建筑物的玻璃幕墙等，在现代化高层建筑等领域有很大市场。但铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产过程中，需排放大量的含有氨氮、重金属镉以及硫脲物质的废水，该废水具有污染物质浓度高、环境毒害性大的特点。

铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产线由国外引入。在国外，由于环保法规和市政处理设施的接纳标准的不同，该生产线排放的废水仅需对其中镉物质进行处理后即可排放，氨氮物质和硫脲物质无需生产企业自行处理，因此针对该类型废水，国外并无配套的处理工艺包可供引进。铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产线进入国内后，根据中国的法规要求，光伏企业需对该废水中的3中污染物质进行全面高标准的处理后方可排放。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对铜铟镓硒薄膜太阳能电池项目生产废水含高氨氮、镉和硫脲的水质特点提供一种高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理方法及系统；采用该处理方法，可有效去除氨氮、镉及硫脲，出水氨氮浓度降低到35mg/L以下，废水CODcr浓度300mg/L以下，镉离子浓度在0.1mg/L以下，硫脲检不出，符合《污水排入城镇下水道水质标准》(GJ343-2010)中B等级标准。同时，通过蒸汽气提系统处理的氨氮可实现氨水的回收利用或者销售。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理方法，所述方法包括如下步骤：

A、高氨氮含镉含硫脲光伏废水进入一级综合除镉池，通过药剂投加系统依次加入NaOH、PAC及PAM(PAC：聚合氯化铝，PAM：聚丙烯酰胺)进行混凝絮凝反应，将废水中的镉离子化合物转化为氢氧化镉难溶物，然后通过混凝沉淀工艺去除所述难溶物；

B、一级综合除镉池出水进入pH调节池，通过药剂投加系统加入碱调节废水pH值到满足氨蒸馏汽提塔的工艺需求；

C、pH调节池出水进入氨蒸馏汽提塔，通过氨蒸馏汽提塔将废水中的氨氮汽提析出；

D、氨蒸馏汽提塔出水自流进入二级综合除镉池；通过药剂投加系统依次加入NaOH、TMT、PAC及PAM(TMT：重金属螯合剂，PAC：聚合氯化铝，PAM：聚丙烯酰胺)进行混凝絮凝反应，将废水中的镉进一步络合转化为难溶物，然后通过混凝沉淀工艺去除所述难溶物；

E、二级综合除镉池出水自流进入高级氧化池，通过药剂投加系统依次加入H₂SO₄、FeSO₄、H₂O₂、NaClO，对废水中的硫脲物质以及残余氨氮进行氧化分解；

F、高级氧化池出水进入混凝沉淀池，通过药剂投加系统依次加入NaOH、TMT、PAC及PAM进一步络合去除废水中残余镉以及高级氧化工艺的氧化产物。

作为优选技术方案，所述高氨氮含镉含硫脲光伏废水为铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产排放废水。

作为优选技术方案，步骤A中，所述混凝沉淀工艺具体为：混凝絮凝反应后的废水重力流入沉淀池去除废水中的氢氧化镉难溶物后，进入中间水池调节水质水量，再提升至粗过滤罐，对砂滤出水进一步经精密过滤罐过滤澄清，得可进入pH调节池的一级综合除镉池出水。

作为优选技术方案，步骤C中，氨蒸馏汽提塔将废水中的氨氮汽提析出是采用内耦合高效节能汽提精馏脱氨技术。

作为优选技术方案，步骤C还包括汽提析出的氨氮通过氨吸收塔转化为质量分数16％～19％的氨水，储存于蒸氨储罐的步骤。

作为优选技术方案，步骤F中，所述混凝沉淀池出水利用重力经深度过滤后排入出水井。

作为优选技术方案，各步骤中所加入的药剂，其用量应根据具体的水质水量，并进行中试试验来确定。

本发明还涉及一种高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理系统，所述系统包括依次相连的一级综合除镉池、pH调节池、蒸汽气提系统、二级综合除镉池、高级氧化池、混凝沉淀池；所述一级综合除镉池、pH调节池、二级综合除镉池、高级氧化池、混凝沉淀池分别设有药剂投加系统。

作为优选技术方案，所述一级综合除镉池还设有沉淀池、中间水池、粗过滤罐、精密过滤罐；混凝絮凝反应后的废水重力流入沉淀池去除废水中的氢氧化镉难溶物后，进入中间水池调节水质水量，再提升至粗过滤罐，对砂滤出水(即粗过滤罐出水)进一步经精密过滤罐过滤澄清，即得可进入pH调节池的一级综合除镉池出水。

作为优选技术方案，所述蒸汽气提系统包括依次相连的氨蒸馏汽提塔、氨吸收塔、蒸氨储罐。

本发明采用“混凝沉淀+蒸氨气提+高级氧化”工艺，具有如下有益效果：

(1)先进性：本工艺在高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理中均无先例，为国内首创；其出水氨氮值、Cd、硫脲值达到国家排放标准且运行稳定。通过本工程的建设，将具有较大的环境效益和直接的经济效益；

(2)稳定性：根据中试试验及工业工程成果，该工艺耐冲击负荷强；

(3)经济性：本工艺流程短，严格按照国家设计规范建设，减少占地面积、基建投入及日常管理的运行费用，同时，氨水回收可直接作工业用水，大大减少设备的运行成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理工艺流程图；

图2为本发明实施例，采用本处理工艺处理效果流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例

在实际应用过程中，本发明采用如图1、2所示过程来实现，本发明涉及的高氨氮 含镉含硫脲光伏废水处理系统包括依次相连的一级综合除镉池、pH调节池、蒸汽气提系统、二级综合除镉池、高级氧化池、混凝沉淀池；所述一级综合除镉池、pH调节池、二级综合除镉池、高级氧化池、混凝沉淀池分别设有药剂投加系统。所述一级综合除镉池还设有沉淀池、中间水池、粗过滤罐、精密过滤罐；所述蒸汽气提系统包括依次相连的氨蒸馏汽提塔、氨吸收塔、蒸氨储罐。

具体处理过程为：高氨氮含镉含硫脲光伏废水通过水泵提升至调节池后，再提升进入一级综合除镉池，同时通过药剂投加系统依次加入NaOH、PAC及PAM进行混凝絮凝反应，重力流入沉淀池去除废水中的氢氧化镉难溶物后，进入中间水池调节水质水量，再提升至粗过滤罐，对砂滤出水进一步经精密过滤罐过滤澄清，出水进入蒸馏汽提塔的pH调节池，同时通过药剂投加系统加入NaOH进行pH调节，再泵提至蒸馏气提系统，通过氨蒸馏汽提塔将废水中的氨氮汽提析出并通过氨吸收塔转化为质量分数16％～19％的氨水，储存于蒸氨储罐。出水自流进入二级综合除镉池，通过依次投加药剂NaOH、TMT、PAC及PAM进行混凝絮凝反应，出水自流至高级氧化池，并依次投加药剂H₂SO₄、FeSO₄、H₂O₂、NaClO，对废水中的硫脲物质以及残余氨氮进行氧化分解。出水进入混凝沉淀池，并通过依次投加药剂NaOH、TMT、PAC及PAM进一步络合去除废水中残余镉以及高级氧化工艺的氧化产物(即所述氧化分解生成的氧化产物，包括氢氧化铁难溶物)。出水利用重力经深度过滤后排入出水监测井，即可直接进行出水排放。

300MW铜铟镓硒薄膜太阳能电池项目生产废水处理实例

高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理工艺的实例装置按照附图2所示的工艺流程进行设计加工，其中蒸氨气提系统采用内耦合高效节能汽提精馏脱氨技术。

废水量：11.4m³/h，氨氮：28000mg/L，THS(硫脲)：5320mg/L，Cd：416mg/L。

采用处理系统进、出水氨氮、THS及Cd浓度C_g，in、C_g，out两个指标对高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理工艺进行考察。

其考察结果为：废水经过一级综合除镉池，废水中的镉离子浓度由416mg/L降到0.80mg/L，氨氮及THS浓度不变；废水泵提至蒸汽气提系统后，氨氮浓度由原来的28000mg/L降到202mg/L，THS浓度由原来的5320mg/L降到914mg/L，镉离子浓度保持不变；废水经过二级综合除镉池处理后，镉离子浓度由0.80mg/L降到0.10mg/L，氨氮及THS浓度保持不变；废水再经过高级氧化处理后，氨氮浓度由202mg/L降到35mg/L，CODcr浓度降到300mg/L以下，THS浓度未检出，镉离子浓度保持不变；再经过进一步深度过滤后，氨氮及THS浓度保持不变，镉离子浓度由0.10mg/L降到0.06mg/L。

由考察结果可以得出：以300MW铜铟镓硒薄膜太阳能电池项目生产废水时高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理工艺对氨氮、THS及Cd的处理效果具有以下特点：

●高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理工艺对氨氮、THS及Cd具有很高的处理效率，分别高达99.87％、99.99％、99.97％以上；

●高氨氮含镉含硫脲光伏废水处理工艺技术可靠、操作简单、运行稳定、出水水质符合《污水排入城镇下水道水质标准》(GJ343-2010)中B等级标准。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。