废水处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了废水处理系统。该废水处理系统包括：硫化钠溶解槽，所述硫化钠溶解槽具有硫化钠入口、溶液入口、硫化钠溶液出口和第一硫化氢出口；硫化氢制备装置，所述硫化氢制备装置具有硫化钠溶液入口、硫酸入口、第二硫化氢出口和硫酸钠溶液出口，所述硫化钠溶液入口与所述硫化钠溶液出口相连；以及废水净化装置，所述废水净化装置具有废水入口、硫化氢入口、净化后废水出口和废渣出口，所述硫化氢入口与所述第一硫化氢出口和所述第二硫化氢出口相连。该系统直接利用硫化氢对废水进行净化处理，而不是硫化钠，避免钠离子进入净化后的废水中难以处理，有利于钠离子的富集。
【专利说明】
废水处理系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及化工领域，具体地，涉及废水处理系统和废水处理方法。
【背景技术】
[0002]硫化法是废水处理中普遍选用的工艺。传统的硫化法是在酸性废水中添加硫化钠溶液，酸与硫化钠反应生成的硫化氢，利用硫化氢与砷、重金属离子反应生成沉淀物，沉淀物从废水中分离达到除砷和重金属离子的目的。硫化法具有脱出率高、工艺成熟的特点，因此被广泛用于含砷和重金属的废水处理。硫化法废水处理过程会引入大量的钠，由于国家对企业的废水排放要求中未对硫酸钠作要求，因此往往与达标废水一起排放。随着环保要求的提高，企业为了尽量提高水的利用率，实现零排放的目标，硫化法废水处理的后液也要实现回用。而硫化后液中富集了大量的钠离子，如果要实现硫化后液的回用，需要对后液进行蒸发结晶除去钠盐，但该过程能耗较大且最终外排的废水量受限于硫化后液中的钠盐。
[0003 ]由此，硫化法处理废水的系统有待改进。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种废水处理系统，该系统的利用硫化氢进行废水处理，避免钠离子进入净化后的废水中难以处理，并且，净化成本低，耗水量小。
[0005]根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种废水处理系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括:硫化钠溶解槽，所述硫化钠溶解槽具有硫化钠入口、溶液入口、硫化钠溶液出口和第一硫化氢出口，所述硫化钠溶解槽用于溶解硫化钠，以便得到硫化钠溶液和第一硫化氢；硫化氢制备装置，所述硫化氢制备装置具有硫化钠溶液入口，硫酸入口、第二硫化氢出口和硫酸钠溶液出口，所述硫化钠溶液入口与所述硫化钠溶液出口相连，所述硫化氢制备装置用于利用硫酸与所述硫化钠溶液接触，以便得到第二硫化氢和硫酸钠溶液；以及废水净化装置，所述废水净化装置具有废水入口、硫化氢入口、净化后废水出口和废渣出口，所述硫化氢入口与所述第一硫化氢出口和所述第二硫化氢出口相连，用于利用所述第一硫化氢和所述第二硫化氢对废水进行净化处理，以便得到净化后废水和废渣。
[0006]根据本实用新型实施例的废水处理系统，利用低成本的硫化钠和硫酸反应制备硫化氢，相对于现有的利用硫磺和氢气反应制造硫化氢的工艺方案，制备硫化氢的成本显著降低，并直接利用硫化氢对废水进行净化处理，而不是硫化钠，避免钠离子进入净化后的废水中难以处理，有利于钠离子的富集。
[0007]任选地，所述硫化钠溶解槽为具有搅拌器的钢衬胶溶解槽。
[0008]任选地，所述硫化钠溶解槽的顶部设置有加热器。
[0009]任选地，所述第一硫化氢出口和第二硫化氢出口处均设置风机，所述风机用于抽取所述第一硫化氢和所述第二硫化氢。
[0010]任选地，所述硫化钠溶液入口设置在所述硫化氢制备装置的底部。
[0011]任选地，所述废水净化装置具有氧化还原电位仪。
[0012]任选地，所述硫化氢入口设置在所述废水净化装置的底部。
[0013]任选地，所述废水净化装置进一步包括:气体分布器，所述气体分布器设置在所述硫化氢入口处。
[0014]任选地，该系统进一步包括:硫酸钠回收装置，所述硫酸钠回收装置包括:蒸发器，所述蒸发器具有硫酸钠溶液入口和硫酸钠蒸发后液出口，所述硫酸钠溶液入口与所述硫酸钠溶液出口相连，用于对所述硫酸钠溶液进行蒸发结晶处理，以便得到硫酸钠蒸发后液;过滤器，所述过滤器具有蒸发后液入口、滤液出口和硫酸钠晶体出口，所述蒸发后液入口与所述硫酸钠蒸发后液出口相连，用于对所述硫酸钠蒸发后液进行过滤处理，以便得到滤液和硫酸纳晶体。
[0015]任选地，该系统进一步包括:滤液返回通道，所述滤液返回通道分别与所述滤液出口和所述溶液入口相连，用于将所述滤液输送至所述硫化钠溶解槽，以便溶解所述硫化钠，得到所述硫化钠溶液。
[0016]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0017]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0018]图1显示了根据本实用新型一个实施例的废水处理系统的结构示意图；
[0019]图2显示了根据本实用新型一个实施例的废水处理系统的结构示意图；
[0020]图3显示了根据本实用新型一个实施例的废水处理系统的结构示意图；
[0021]图4显示了根据本实用新型一个实施例的废水处理方法的流程示意图；
[0022]图5显示了根据本实用新型一个实施例的废水处理方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0024]在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0025]需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0026]根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种废水处理系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括:硫化钠溶解槽100、硫化氢制备装置200和废水净化装置300。根据本实用新型的实施例，硫化钠溶解槽100具有硫化钠入口、溶液入口、硫化钠溶液出口和第一硫化氢出口，该硫化钠溶解槽100用于溶解硫化钠，得到硫化钠溶液和第一硫化氢;硫化氢制备装置200具有硫化钠溶液入口，硫酸入口、第二硫化氢出口和硫酸钠溶液出口，其中，硫化钠溶液入口与所述硫化钠溶液出口相连，该硫化氢制备装置200用于利用硫酸与所述硫化钠溶液接触，得到第二硫化氢和硫酸钠溶液;废水净化装置300具有废水入口、硫化氢入口、净化后废水出口和废渣出口，其中，硫化氢入口与第一硫化氢出口和第二硫化氢出口相连，用于利用第一硫化氢和第二硫化氢对废水进行净化处理，得到净化后废水和废渣。
[0027]根据本实用新型实施例的废水处理系统，利用低成本的硫化钠和硫酸反应制备硫化氢，相对于现有的利用硫磺和氢气反应制造硫化氢的工艺方案，制备硫化氢的成本显著降低，并直接利用硫化氢对废水进行净化处理，而不是硫化钠，避免钠离子进入净化后的废水中难以处理，有利于钠离子的富集，避免环境污染。另外，该系统的耗水量小，维持了较高的硫酸钠溶液浓度，有利于降低硫酸钠回收能耗。
[0028]根据本实用新型的实施例，硫化钠溶解槽100为具有搅拌器的钢衬胶溶解槽。由此，硫化钠溶解槽100可以耐受酸性和碱性环境，可以通过搅拌器搅拌加速硫化钠的溶解。
[0029]根据本实用新型的实施例，硫化钠溶解槽100的顶部设置有加热器。由此，利用加热器加热硫化钠溶解槽内的溶液，避免结晶。根据本实用新型的一些实施例，该加热器为蒸汽管或热水管。
[0030]根据本实用新型的实施例，第一硫化氢出口和第二硫化氢出口处均设置风机，该风机用于抽取第一硫化氢和第二硫化氢。由此，利用风机抽取硫化钠溶解槽和硫化氢制备装置内的硫化氢气体，维持硫化钠溶解槽和硫化氢制备装置内压力为负压，防止硫化氢溢出，引起环境污染。
[0031]根据本实用新型的实施例，硫化氢制备装置200为具有搅拌器的钢衬胶反应槽。由此，硫化氢制备装置200可以耐受酸性和碱性环境;硫化氢制备装置200通过搅拌器的搅拌一方面可以加速硫化钠与硫酸反应，另一方面如果溶液中出现少量晶体时，也可以防止晶体沉积。
[0032]根据本实用新型的实施例，硫化钠溶液入口设置在硫化氢制备装置200的底部。由此，延长硫化钠与硫酸的接触时间，保证硫化钠与硫酸充分反应生产硫化氢。
[0033]根据本实用新型的实施例，废水净化装置300具有氧化还原电位仪。通过监控废水净化装置300内溶液的氧化还原电极电位来控制硫化氢的添加，根据废水中杂质浓度的不同，氧化还原电极电位控制在100?200mV，使废水中的砷及重金属与硫化氢反应完全。
[0034]根据本实用新型的实施例，硫化氢入口设置在废水净化装置的底部。由此，延长硫化氢与废水中杂质离子的接触时间，使废水中杂质离子充分与硫化氢反应生成沉淀，保证废水中杂质离子被完全去除，废水的净化处理效果好。
[0035]根据本实用新型的实施例，所述废水净化装置进一步包括:气体分布器，所述气体分布器设置在所述硫化氢入口处。由此，保证硫化氢气体均匀地与废水接触，使废水中杂质离子充分与硫化氢反应生成沉淀，保证废水中杂质离子被完全去除，废水的净化处理效果好。
[0036]根据本实用新型的实施例，该系统进一步包括:硫酸钠回收装置400，该硫酸钠回收装置400包括:蒸发器410和过滤器420，其中，蒸发器410具有硫酸钠溶液入口和硫酸钠蒸发后液出口，硫酸钠溶液入口与硫酸钠溶液出口相连，用于对硫酸钠溶液进行蒸发结晶处理，得到硫酸钠蒸发后液;过滤器420具有蒸发后液入口、滤液出口和硫酸钠晶体出口，蒸发后液入口与硫酸钠蒸发后液出口相连，用于对硫酸钠蒸发后液进行过滤处理，得到滤液和硫酸钠晶体。硫化氢制备装置中高浓度的硫酸钠溶液送硫酸钠回收装置，先通过蒸发器使硫酸钠结晶析出，再利用过滤器分离出硫酸钠晶体。通过回收废水处理系统中的硫酸钠晶体，避免大量钠离子进入净化后的废水中，排放至外界污染环境。同时，回收的硫酸钠晶体通过煅烧处理可以制备硫化钠，循环用于废水处理。
[0037]参考图3，根据本实用新型的实施例，该系统进一步包括:滤液返回通道500，该滤液返回通道500分别与滤液出口和溶液入口相连，用于将滤液输送至硫化钠溶解槽，溶解硫化钠，得到硫化钠溶液。由此，将滤液返回作为溶剂，替代水溶解硫化钠，使硫化氢制备装置中硫酸钠溶液维持在接近饱和的较高浓度，便于后续回收硫酸钠。
[0038]根据本实用新型的实施例，滤液返回通道500可以具有伴热保温器，避免滤液温度低，导致结晶析出。
[0039]为了便于理解本实用新型实施例的废水处理系统，本实用新型提供了一种利用该废水处理系统进行废水处理的方法。参考图4，根据本实用新型的实施例，该方法包括:
[0040]SlOO将硫化钠进行溶解
[0041 ]根据本实用新型的实施例，将硫化钠进行溶解，得到硫化钠溶液和第一硫化氢。其中，需要说明的是，溶解硫化钠的溶剂种类不限于水，也可以是后续得到的滤液，从而维持溶液中硫酸钠的浓度处于饱和或临近饱和状态。
[0042]根据本实用新型的实施例，硫化钠溶液的浓度不受特别的限制，只要能够完权溶解，并与硫酸反应生产硫化氢即可。但发明人研究发现，硫化钠溶液的浓度越高，制备硫化钠溶液引入的水量越少，本工艺过程越容易维持水平衡，降低硫酸钠回收过程的能耗。根据本实用新型的一些实施例，在不高于40°C的溶解温度下，硫化钠溶液的浓度为不高于25质量％，其中，25质量％为该温度条件下，硫化钠溶液的饱和浓度。可以保证硫化钠完全溶解。根据本实用新型的优选实施例，硫化钠溶液为饱和溶液，即硫化钠溶液的浓度为25质量％，从而，在保证硫化钠完全溶解的前提下，制备硫化钠溶液引入的水量更少，硫酸钠回收过程的能耗更低。根据本实用新型的一些实施例，也可以在溶解过程补热，配制更高浓度的硫化钠溶液，但补热增大工艺能耗，综合废水处理过程来看，能耗降低并不明显。
[0043]S200将硫酸与硫化钠溶液接触
[0044]根据本实用新型的实施例，将硫酸与硫化钠溶液接触，得到第二硫化氢和硫酸钠溶液。由此，利用硫酸与硫化钠反应制备硫化氢，相对于现有的利用硫磺和氢气反应制造硫化氢的工艺方案，制备硫化氢的成本显著降低。
[0045]根据本实用新型的实施例，硫酸的浓度不受特别的限制，只要能够与硫酸反应生产硫化氢即可。但发明人研究发现，硫酸的浓度越高，本工艺过程越容易维持水平衡，降低硫酸钠回收过程的能耗。但是高于70质量％的硫酸具有氧化性，会与二价硫反应生成单质硫，由此，本实用新型实施例中，硫酸的浓度为不高于70质量％。优选的，硫酸的浓度为70质量％，由此，硫化氢制备装置中硫酸钠溶液能维持较高的浓度，便于硫酸钠结晶分离。
[0046]根据本实用新型的实施例，在pH〈8的条件下，将硫酸与硫化钠溶液接触。较高的pH会导致产品中夹带一定量的硫化钠，发明人研究发现，在pH〈8的条件下，产品中无硫化钠夹带或夹带量很小。进一步地，根据pH条件，可以控制硫酸的加入量
[0047]根据本实用新型的实施例，硫酸钠溶液的浓度为10质量％_30质量％。由此，生成的硫酸钠直接形成高浓度的溶液，降低硫酸钠回收过程的能耗。根据本实用新型的实施例，若按废水中砷浓度10g/L计算，硫化后液中硫酸钠质量浓度约2.7%，而硫酸钠质量浓度在1 %?30 %，大大的降低了硫酸钠的回收能耗。
[0048]S300对废水进行净化处理
[0049]根据本实用新型的实施例，利用第一硫化氢和第二硫化氢对废水进行净化处理，得到净化后废水和废渣。
[0050]根据本实用新型的实施例，利用氧化还原电位仪通过调节所述第一硫化氢和所述第二硫化氢的输入量，控制所述净化处理的电位为100_200mV。根据废水中杂质浓度的不同，控制氧化还原电极电位在100?200mV调节硫化氢的添加量，使废水中的砷及重金属与硫化氢反应完全后沉淀。
[0051]参考图5，根据本实用新型的实施例，该系统进一步包括:
[0052]S400回收硫酸钠
[0053]根据本实用新型的实施例，将硫酸钠溶液进行蒸发结晶处理，得到硫酸钠蒸发后液;将硫酸钠蒸发后液进行过滤处理，得到滤液和硫酸钠晶体。先通过蒸发结晶处理使硫酸钠结晶析出，再通过过滤处理分离出硫酸钠晶体。从而，回收硫酸钠晶体，避免大量钠离子进入净化后的废水中，排放至外界污染环境。同时，回收的硫酸钠晶体通过煅烧处理可以制备硫化钠，循环用于废水处理。
[0054]根据本实用新型的实施例，该系统进一步包括:利用滤液溶解所述硫化钠，得到硫化钠溶液。由此，将滤液返回作为溶剂，替代水溶解硫化钠，使硫化氢制备装置中硫酸钠溶液维持在接近饱和的较高浓度，便于后续回收硫酸钠。
[0055]根据本实用新型实施例的废水处理方法，利用低成本的硫化钠和硫酸反应制备硫化氢，相对于现有的利用硫磺和氢气反应制造硫化氢的工艺方案，制备硫化氢的成本显著降低，并直接利用硫化氢对废水进行净化处理，而不是硫化钠，避免钠离子进入净化后的废水中难以处理，有利于钠离子的富集，避免环境污染。另外，该系统的耗水量小，维持了较高的硫酸钠溶液浓度，有利于降低硫酸钠回收能耗。
[0056]下面参考具体实施例，对本实用新型进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0057]实施例1
[0058]利用废水处理系统对某工厂的工业废水进行净化处理，其中，废水处理系统的结构示意图如图3所示，利用该系统对废水进行处理的流程如下:
[0059](I)初次溶解时，在硫化钠溶解槽中加入固体硫化钠和水，制备质量浓度约13.6 %的硫化钠溶液，并将溶液输送至硫化氢制备装置。待硫化氢制备装置产生硫酸钠溶液后，将其一部分返回硫化钠溶解装置I代替水配制硫化钠溶液。
[0060]待整套装置正常生产时，将硫酸钠回收装置的滤液返回硫化钠溶解槽中，用于制备硫化钠溶液。滤液中含有少量酸，利用滤液溶解硫化钠，会有少量的硫化氢气体产生，生成的硫化氢进入反应装置5的硫化氢反应槽。[0061 ] (2)步骤(I)得到的硫化钠溶液进入硫化氢制备装置内，与质量浓度约70%的硫酸反应，其中，硫酸的添加量由pH值控制，保证硫化氢制备装置内，溶液的pH值〈7，生成硫化氢和硫酸钠。其中硫化氢气体由风机抽出后，经管道输送至废水净化装置，利用硫化氢与废水中的砷和其它重金属元素反应生成沉淀，从而去除废水中的重金属。其中，硫化氢制备装置内生成的硫酸钠溶液质量浓度为约30%。
[0062](3)步骤(3)的硫酸钠溶液先进入蒸发器，蒸发出水分结晶后，再进入过滤器，分离出硫酸钠晶体，滤液经滤液返回管道返回硫化钠溶解槽。
[0063](4)步骤(I)和步骤(2)得到的硫化氢进入与废水净化装置，与废水净化装置内的废水反应，控制反应的氧化还原电极电位为10mV?200mV，废水中的砷及重金属与硫化氢反应完全后沉淀，然后送固液分离装置，滤液送后续工序，硫化渣集中处理。
[0064]综上所述，通过本实施例的废水处理系统，利用硫化法进行废水处理，可避免硫化后液中钠离子的富集。相对将硫化后液直接进行蒸发结晶，可节省70%以上的能耗。
[0065]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0066]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种废水处理系统，其特征在于，包括: 硫化钠溶解槽，所述硫化钠溶解槽具有硫化钠入口、溶液入口、硫化钠溶液出口和第一硫化氢出口； 硫化氢制备装置，所述硫化氢制备装置具有硫化钠溶液入口、硫酸入口、第二硫化氢出口和硫酸钠溶液出口，所述硫化钠溶液入口与所述硫化钠溶液出口相连;以及 废水净化装置，所述废水净化装置具有废水入口、硫化氢入口、净化后废水出口和废渣出口，所述硫化氢入口与所述第一硫化氢出口和所述第二硫化氢出口相连。2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述硫化钠溶解槽为具有搅拌器的钢衬胶溶解槽。3.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述硫化钠溶解槽的顶部设置有加热器。4.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述第一硫化氢出口和第二硫化氢出口处均设置风机。5.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述硫化钠溶液入口设置在所述硫化氢制备装置的底部。6.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述废水净化装置具有氧化还原电位仪。7.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述硫化氢入口设置在所述废水净化装置的底部。8.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述废水净化装置进一步包括: 气体分布器，所述气体分布器设置在所述硫化氢入口处。9.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，进一步包括: 硫酸钠回收装置，所述硫酸钠回收装置包括: 蒸发器，所述蒸发器具有硫酸钠溶液入口和硫酸钠蒸发后液出口，所述硫酸钠溶液入口与所述硫酸钠溶液出口相连;和 过滤器，所述过滤器具有蒸发后液入口、滤液出口和硫酸钠晶体出口，所述蒸发后液入口与所述硫酸钠蒸发后液出口相连。10.根据权利要求9所述的废水处理系统，其特征在于，进一步包括: 滤液返回通道，所述滤液返回通道分别与所述滤液出口和所述溶液入口相连，用于将所述滤液输送至所述硫化钠溶解槽，以便溶解所述硫化钠，得到所述硫化钠溶液。
【文档编号】C01B17/20GK205500875SQ201620040687
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月15日
【发明人】郭晴, 周青, 黄卫华
【申请人】中国瑞林工程技术有限公司