金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统的制作方法

本发明涉及金属表面处理废物的资源化利用处理领域，尤其设计一种金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统。

背景技术：

水平衡也称水量平衡，是指在一个确定的用水系统内，输入水量之和等于输出水量之和。

工业企业水量平衡系统是以工业企业为主要对象，通过用水系统设计，确定其各用水参数的水量。根据其平衡关系分析用水合理程度。利用水平衡系统，可以弄清企业的用水现状和用水基本参数之间的定量准确率，找出泄漏水量，解决漏水问题。通过水平衡系统，可以对工厂的用水状况有更全面、清晰的了解，通过合理化的用水分析，使水资源的利用更加合理，减少水资源的浪费，并且对污水进行更好的处理。而金属表面处理废物资源化利用的系统更为复杂，水的使用也更多样化，所以提供一种金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统非常有必要。

技术实现要素：

因此，本发明的目的之一在于提供一种金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统，结合金属表面处理废物资源化利用系统的实际情况提供合理的水平衡系统设计，从而减少水资源的浪费，并且对污水进行更好的处理。

为达上述目的，本发明提供一种金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统，包括自来水、损耗、生活用水、污水处理厂、生产用水、包装袋清洗用水、设备及地面清洗用水、循环冷却系统、循环管道、锅炉、酸雾喷淋塔以及绿化用水；该生活用水的输入端与该自来水相连接，该生活用水的输出端连接到污水处理厂，该污水处理厂的输出端为河流；该生产用水的输入端连接该自来水以及回用水，该生产用水的输出端具有第一分支、第二分支、第三分支、第四分支以及第五分支，该第一分支为第一三效蒸发器的冷凝水，该第一分支连接至该回用水；该第二分支进入废气处理系统；该第三分支为蒸发损耗；该第四分支进入产品；该第五分支为养护废水，该养护废水连接至该回用水；该包装袋清洗用水的输入端与该自来水连接，该包装袋清洗用水的输入端连接至该回用水；该设备及地面清洗用水的输入端与该自来水连接，该设备及地面清洗用水的输出端连接至该回用水；该循环冷却系统的输入端与该自来水连接，该循环冷却系统的输出端与该循环冷却系统的输入端以及该回用水连接；该锅炉的输入端与该自来水连接，该锅炉的输出端与该回用水连接；该酸雾喷淋塔的输入端与该自来水连接，该酸雾喷淋塔的输出端与该酸雾喷淋塔的输入端以及第二三效蒸发器的输入端连接，该第二三效蒸发器的输出端连接至该回用水；以及该绿化用水的输入端与该自来水连接。

作为可选的技术方案，该金属表面处理废物来自于金属表面处理行业或电镀行业。

作为可选的技术方案，该包装袋清洗用水、该设备及地面清洗用水、该循环冷却系统、该锅炉、该生活用水、该酸雾喷淋塔以及该绿化用水均存在损耗。

作为可选的技术方案，该生产用水包括滤渣水洗、固化后破碎用水、磁选用水、石灰溶液配置用水、硫酸溶液配置用水以及碳酸溶液配置用水。

作为可选的技术方案，，该回用水连接至该滤渣水洗、固化后破碎用水、磁选用水以及石灰溶液配制用水的输入端。

作为可选的技术方案，该回用水包括第一回用水以及第二回用水，该包装袋清洗用水的输出端、该循环冷却系统的输出端、该锅炉的软水制备用水的输出端、该设备及地面清洗用水的输出端以及该初期雨水连接至该第一回用水，该第一三效蒸发器的输出端、该第二三效蒸发器的输出端连接至该第二回用水，该第一回用水回用至该滤渣水洗用水；该第二回用水回用至该固化后破碎用水、该磁选用水、该石灰溶液配置用水。

作为可选的技术方案，该锅炉的输出端还连接至混凝土砖养护的输入端以及第三三效蒸发器的输入端，该第三三效蒸发器的输出端连接至该锅炉的输入端。

作为可选的技术方案，该锅炉的用水还包括软水制备用水，该软水制备用水的输入端连接至该自来水，该软水制备用水的输出端连接至该回用水。

作为可选的技术方案，该金属表面处理废物资源化利用的处理系统包括：

预处理模组，用以对该金属表面处理废物进行预处理，形成滤液以及滤渣，该预处理包括搅拌调浆模块，酸浸模块，第一次压滤模块，水洗以及第二次压滤模块；

滤液处理模组，用以对该滤液进行处理制备镍板以及硫酸钠，该滤液处理程序包括除铁、铜、铬模块，蒸发模块，萃取除杂模块，过滤除油以及二次浓缩模块，电沉积模块以及沉镍及酸溶模块；以及

滤渣处理模组，用以对该滤渣进行处理制备再生铁颗粒以及制备生产混凝土砖的原料，该滤渣处理程序包括配料及成型模块，固化模块，破碎及磁选模块，混凝土砖生产模块。

与现有技术相比，本发明的金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统通过合理的设计，针对金属表面处理废物资源化利用系统的实际情况，可以对工厂的用水状况有更全面、清晰的了解，通过合理化的用水分析，使水资源的利用更加合理，减少水资源的浪费，并且对污水进行更好的处理。金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统的循环冷却水可通过循环管道进行循环利用，各系统的排水亦可回用至生产用水中，有效提高了水资源的利用率，在包装袋清洗用水、设备及地面清洗用水、循环冷却系统、锅炉、生活用水、酸雾喷淋塔以及绿化用水方面均考虑到了损耗情况，对用水的测量和分配更加准确。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为根据本发明的金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统的方框示意图。

具体实施方式

请参见图1，图1所示为根据本发明的金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统的方框示意图。本发明提供一种金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统，该金属表面处理废物来自于金属表面处理行业或电镀行业。金属表面处理废物资源化利用的水平衡系统包括自来水10、损耗、生活用水5、污水处理厂6、生产用水1、包装袋清洗用水2、设备及地面清洗用水3、循环冷却系统13、循环管道、锅炉4、酸雾喷淋塔7以及绿化用水8。

生活用水5的输入端与自来水10相连接，活污水的主要污染物为cod、ss、氨氮、总磷等，生活污水污染因子简单，因而生活用水5的输出端可经化粪池处理后直接连接到污水处理厂6进行处理，污水处理厂6的输出端为河流。

生产用水1的输入端连接自来水10以及回用水20，生产用水1的输出端具有第一分支117、第二分支101、第三分支102、第四分支103以及第五分支118，该第一分支117为第一三效蒸发器的冷凝水，第一分支连接至该回用水20；第二分支101进入废气处理系统；第三分支102为蒸发损耗，例如烘干和混凝土砖养护过程中产生的蒸汽损耗；第四分支103进入产品；第五分支118为养护废水，该养护废水连接至该回用水20。

包装袋清洗用水2的输入端与该自来水10连接，包装袋清洗用水2的输入端连接至回用水20。

设备及地面清洗用水3的输入端与自来水10连接，设备及地面清洗用水3的输出端连接至回用水20。

循环冷却系统13的输入端与自来水10连接，循环冷却系统13的输出端与循环冷却系统13的输入端以及回用水20连接，亦即循环冷却系统13的循环冷却水通过循环管道进行循环利用，能够有效减少水资源浪费。

锅炉4的输入端与自来水10连接，锅炉4的输出端与回用水20连接。一方面锅炉需要定期强制排水，此外，锅炉的用水还包括软水制备用水，该软水制备用水的输入端连接至该自来水10，该软水制备用水的输出端即软水制备排水连接至该回用水20。锅炉用水为软水，制水工艺采用活性炭吸附+离子交换制水，自来水先经活性炭吸附，再经由阴阳离子组成的混合柱和精密过滤器后成为纯水。

酸雾喷淋塔7的输入端与自来水10连接，酸雾喷淋塔7的输出端与酸雾喷淋塔7的输入端以及第二三效蒸发器30的输入端连接，第二三效蒸发器30的输出端连接至该回用水20。而且酸雾喷淋塔7的碱液用水循环使用。

绿化用水8的输入端与自来水10连接，绿化用水蒸发或直接进入土壤。

其中，如图1所示，该包装袋清洗用水2、该设备及地面清洗用水3、该循环冷却系统13、该锅炉4、该生活用水5、该酸雾喷淋塔7以及该绿化用水8均存在损耗。

该生产用水1包括滤渣水洗用水111、固化后破碎用水112、磁选用水113、石灰溶液配置用水114、硫酸溶液配置用水115以及碳酸溶液配置用水116。

回用水20连接至该滤渣水洗111、固化后破碎用水112、磁选用水113以及石灰溶液配制用水114的输入端。

其中，本实施方式中，该回用水20包括第一回用水以及第二回用水，该包装袋清洗用水2的输出端、该循环冷却系统13的输出端、该锅炉4的软水制备用水的输出端、该设备及地面清洗用水3的输出端以及该初期雨水9连接至该第一回用水，该第一三效蒸发器的输出端、该第二三效蒸发器30的输出端连接至该第二回用水，该第一回用水回用至该滤渣水洗111用水；该第二回用水回用至该固化后破碎用水112、该磁选用水113、该石灰溶液配置用水114。

该锅炉4的输出端还连接至混凝土砖养护11的输入端以及第三三效蒸发器12的输入端，该第三三效蒸发器12的输出端连接至该锅炉4的输入端。

另外，本发明中，金属表面处理废物的资源化利用的处理系统包括预处理模组、滤渣处理模组以及滤液处理模组。其中，预处理模组用以对该金属表面处理废物进行预处理，该预处理模组包括搅拌调浆模块、酸浸模块、第一压滤模块以及水洗以及第二压滤模块。搅拌调浆模块用以将该金属表面处理废物与水混合搅拌制得混合浆液，其中，该金属表面处理废物与水的质量比为1：1.5～1：2，且该混合浆液的含水率为75～85％，较佳地，混合浆液的含水率为80％，金属表面处理废物与水的质量比为1：2。酸浸模块用以将该混合浆液与废酸混合，并调节该混合浆液与该废酸的混合液的ph值至1～2，搅拌浸取3～5小时，使得该金属表面处理废物中的金属离子铁、镍、铬以及铜形成硫酸盐，其中该废酸中的硫酸浓度为15％～18％，该混合浆液与该废酸的质量比为2：1～1.5：1，较佳地，废酸中的硫酸浓度为15％，混合浆液与废酸的质量比为2：1。第一压滤模块用以将充分酸浸后形成的酸浸液进行第一次压滤形成第一滤液和第一滤渣，其中金属离子铁、镍、铬以及铜形成的硫酸盐溶解于该第一滤液中。铁、镍、铜、铬基本上可以全部溶解进入溶液，而硫酸钙因溶解度很小，只有很少部分进入溶液。水洗以及第二压滤模块用以对该第一滤渣进行水洗，以及用以对水洗后的第一滤渣进行第二次压滤形成第二滤渣，其中，该水洗采用回用水，该第二次压滤产生的洗渣水回用至该搅拌调浆模块，且该第二滤渣的含水率为60％。

滤液处理模组包括：除铁、铜、铬模块、蒸发模块、萃取除杂模块、过滤除油以及二次浓缩模块、电沉积模块以及沉镍及酸溶模块。除铁、铜、铬模块用以于该第一滤液内加入浓度为15％的石灰溶液，根据不同金属离子形成碳酸盐沉淀的酸碱度要求，逐步调节该第一滤液的ph值，具体的例如，调节ph值为3.5～4时铁离子形成氢氧化铁沉淀，调节ph值为4.5～5时铬离子形成氢氧化铬沉淀，调节ph值为5～5.5时铜离子形成氢氧化铜沉淀，同时形成硫酸钙沉淀，分离出金属离子铁、铜以及铬，且除铁、铜、铬的产物经压滤分离出第二滤液以及含水率为60％的第三滤渣。另外，在石灰溶液配制过程中产生的粉尘，收集并经袋式除尘器处理达标后排放。蒸发模块用以将该第二滤液蒸发浓缩形成第三滤液，其中，该第三滤液中的镍含量为25～30g/l；而且蒸发浓缩产生的蒸汽经冷凝形成的冷凝废水w2回用于生产，不外排。萃取除杂模块用以采用萃取剂对该第三滤液进行萃取铬和铜处理，得到第一萃取液相以及负载铜及铬的有机相，并对该负载铜及铬的有机相利用20％的硫酸进行反萃，得到硫酸铜以及硫酸铬溶液，将该硫酸铜以及硫酸铬溶液返回该除铁、铜、铬模块处理。其中，上述萃取除杂过程中，萃取剂采用p204，且该萃取剂采用260#溶剂油调配，且较佳的，溶剂油：萃取剂＝4：1，萃取为串联多级逆流萃取(25级)，以最大限度地萃取第三滤液中铬和铜，萃取到终点后静置分层，铜、铬的萃取率能达到90％以上。而且针对萃取工段中萃取剂挥发产生的有机废气g6以及反萃工段产生的少量酸雾g7，有机废气经收集并经活性炭吸附处理后达标排放，酸雾收集后经酸雾喷淋塔处理后达标排放。过滤除油以及二次浓缩模块用以将该第一萃取液相经活性炭吸附过滤除油去除其中的萃取剂以获得硫酸镍溶液，并对该硫酸镍溶液进行二次蒸发浓缩至镍含量为80～90g/l；其中，本步骤中蒸发浓缩产生的蒸汽经冷凝后形成的冷凝废水w2回用于生产，不外排。电沉积模块用以对二次浓缩后的硫酸镍溶液执行镍电沉积，电沉积采用阳极隔膜电沉积法，镍为阳极，钛板为阴极，采用直流电进行电沉积，槽电压1.2～3.5v，温度为60℃，在阴极得到镍板，阳极产生氧气且阳极液返回萃取除杂模块中，其中电沉积液为二次浓缩后的硫酸镍溶液。沉镍及酸溶模块用以当电沉积至该电沉积液中镍含量为38-42g/l时后导出电沉积液，并用碳酸钠中和形成碳酸镍沉淀，并对沉镍后的溶液蒸发浓缩结晶制得硫酸钠，其中碳酸镍沉淀再经质量百分比浓度为40％的稀硫酸酸溶后回用至该过滤除油以及二次浓缩模块。

滤渣处理模组包括：配料及成型模块、固化模块、破碎及磁选模块以及混凝土砖生产模块。配料及成型模块用以于该第二滤渣与该第三滤渣的混合物中加入二氧化锰混合均匀，再经成型机压制成方块状的泥渣块。其中，加入该二氧化锰后，上述混合物中的锰铬铁质量比为1：(4～5)：15；另外，在配料过程投料时会产生少量粉尘，收集并经袋式除尘器处理后达标排放。固化模块用以将该泥渣块送入隧道窑烧制，使得该泥渣块中的金属元素变成稳定的金属氧化物，且于高温作用下铁、铬、铜金属氧化物形成共价结构体，与钙、硅分离，烧制完成后的砖块保温冷却至80℃出窑。具体的，隧道窑窑体分为预热带、烧成带及冷却带，泥渣块首先进入该预热带，在余热空气及烧成带的热烟气加热下，从20～400℃逐渐升温，其中在20～200℃阶段排除残余水分，在200～400℃阶段排除结构水，干燥预热后的泥渣块在烧成带烧结，采用天然气作为燃料，烧嘴直接插入隧道窑内，火焰直接在泥渣块间隙燃烧，温度控制在1050～1100℃；烧制完成后的砖块进入冷却带，由外送冷空气直接冷却至80℃出窑；其中，固化烧成工段燃料燃烧废气、烟尘与干燥废气等一并排出，并经袋式除尘器处理后达标排放。破碎及磁选模块用以将固化后的该砖块采用湿法破碎法破碎至颗粒尺寸为40～50μm，再加水调浆至含水率为50％后进行磁选处理，磁选处理的磁场强度例如为2000～3000高斯，较佳地，为2500高斯，得到再生铁颗粒，烘干后备用再利用。破碎和磁选均选用湿法，所以基本不产生粉尘。且磁选后的尾渣经浸出实验确认镍、铬重金属浓度低于危废标准要求。混凝土砖生产模块用以将水泥、黄沙、石屑与该尾渣按照0.8～1.5：1.5～2.5：3～4：2.5～3.5的质量比进行配料，并充分搅拌后送入混凝土砖成型机加工成型，且对成型后的混凝土砖进行养护即得混凝土砖成品。

以下结合具体实施例对本发明进行说明。

实施例1

本企业设定员工100人，年工作330天，四班三运转。项目总用水量167610m³/a，其中自来水(新鲜水)82815m³/a，来自集中区市政管网，回用水84795m³/a。主要为生活用水4950m³/a、绿化用水500m³/a、循环冷却系统补充水15000m³/a、滤渣水洗用水15000m³/a(回用水)、固化后破碎用水11000m³/a(回用水)、锅炉补充用水14430m³/a、磁选用水32668m³/a(回用水)、原料配制用水64562m³/a(回用水26127m³/a、自来水38435m³/a)、包装袋清洗用水4000m³/a、酸雾喷淋塔用水4500m³/a、设备及地面清洁用水1000m³/a，具体请参见下表1和表2。

表1企业用水一览表

表2项目废水回用及排放一览表

表1和表2再结合图1可知，该企业的金属表面废物处理资源化利用的水平衡系统通过对工厂水平衡系统的优化设计，循环冷却系统通过循环管道进行循环利用，锅炉亦利用蒸汽冷凝水循环使用，另外，酸雾喷淋塔也采用了碱液用水循环使用，定期补充。除了生活用水进入废水处理厂以及绿化用水直接蒸发或进入土壤，其他用水基本都连接至回用水循环使用不外排，有效减少水资源的浪费，对于系统中的损耗也考虑到了，对于工厂的用水情况有更全面、清洗的了解。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明所申请的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。