一种用于不锈钢生产中的废水处理装置及处理方法与流程

本发明涉及一种用于不锈钢生产中的废水处理装置及处理方法，属于膜分离领域。

背景技术：

小型不锈钢加工企业在加工过程中对不锈钢进行除油、剪切、焊接等加工，为除去表面的油污，表面生成的氧化皮、残留铁粉、焊接残渣、伤疤等异物，多采用去污粉、不锈钢酸洗液进行处理，处理后需用水进行冲洗，产生清洗废水。清洗废水成分复杂，而且多含有重金属离子，不能随意排放。目前这类不锈钢加工企业比较分散，废水产量大，成分复杂，不适合集中统一处理。

一般的废水处理工艺分三级，一级处理：通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理：生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是对水的深度处理，是继二级处理以后的废水处理过程，是污水最高处理措施。现在的我国的污水处理厂投入实际应用的并不多。它将经过二级处理的水进行脱氮、脱磷处理，用活性炭吸附法或反渗透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒杀灭细菌和病毒,然后将处理水送入中水道，作为冲洗厕所、喷洒街道、浇灌绿化带、工业用水、防火等水源。

反渗透技术是当今先进、节能、效率高的分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的压力下，借助于只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离，从而达到离子和水分离的目的。目前的工艺中，只有反渗透法适合去除重金属离子，但反渗透法受渗透压的限制，一般的反渗透只能将离子浓度提高2-4%左右，无法提的更高，废水只能回收约20-50%，对废水的减量效果不明显。

电渗析过程是电化学过程和渗析扩散过程的结合，在外加直流电场的驱动下，利用离子交换膜的选择透过性(即阳离子可以透过阳离子交换膜，阴离子可以透过阴离子交换膜)，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动。离子迁移过程中，若膜的固定电荷与离子的电荷相反，则离子可以通过；如果它们的电荷相同，则离子被排斥，从而实现溶液淡化、浓缩、精制或纯化等目的。电渗析可以将离子浓度提高到15-20%，废水可以回收70-80%。电渗析受技术限制，不适合在较低的离子浓度下进行。

电解除垢技术可以在离子浓度达到饱和之前将可以生成沉淀的物质提前沉淀，然后通过过滤装置排出系统，避免反渗透和电渗析因结垢影响设备运行的可能。

蒸发技术可以将溶质和溶剂分开，经常作为废水处理的最后手段，但是蒸发能耗较高，对一般的废水处理来说费用太大，不适合浓度太低的废水处理，尽量使废水减量浓缩才可以有经济效益。

有鉴于此，在公布号为cn104310651a的专利文献中公开了一种含油不锈钢冷轧废水处理装置，包括废水储存槽、除油池、除铬槽、第一中和池、第二中和池、絮凝池、沉淀池、浓缩池、储泥池、压滤池、回流池、第三中和池以及过滤槽。除油池设置有至少一根蒸汽管，每一蒸汽管均具有一开口，并且蒸汽管的开口面向出油池的开口设置，用于加热除油池表面的油层。上述对比专利存在废水回收率低、对废水的减量效果不明显、能耗大、费用高等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的用于不锈钢生产中的废水处理装置及处理方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该用于不锈钢生产中的废水处理装置，包括沉淀装置、反渗透装置、电解除垢装置、电渗析装置、蒸发装置、导线和管路，所述导线包括三号导线和四号导线，所述管路包括二号管路、三号管路、四号管路、五号管路、七号管路、八号管路、九号管路、十号管路、十一号管路、十二号管路、十三号管路、十四号管路和二十号管路，所述沉淀装置与反渗透装置通过二号管路连接，所述反渗透装置与电解除垢装置通过七号管路连接，所述电解除垢装置与电渗析装置通过八号管路连接，所述电渗析装置与蒸发装置通过十四号管路连接，其结构特点在于：所述反渗透装置包括反渗透增压泵、过滤器、高压泵和反渗透膜，所述电渗析装置包括一号储罐、二号储罐、一号增压泵、二号增压泵、直流电源和膜堆，所述沉淀装置与反渗透增压泵通过二号管路连接，所述反渗透增压泵与过滤器通过三号管路连接，所述过滤器与高压泵通过四号管路连接，所述高压泵与反渗透膜通过五号管路连接，所述反渗透膜上安装有六号管路，所述反渗透膜与电解除垢装置通过七号管路连接，所述电解除垢装置与二号储罐通过八号管路连接，所述九号管路的一端与八号管路连接，所述九号管路的另一端与一号储罐连接，所述一号储罐与一号增压泵通过十号管路连接，所述二号储罐与二号增压泵通过十一号管路连接，所述三号导线的一端与膜堆的负极连接，所述四号导线的一端与膜堆的正极连接，所述三号导线的另一端和四号导线的另一端均与直流电源连接，所述十二号管路的一端与一号增压泵连接，所述十三号管路的一端与二号增压泵连接，所述十二号管路的另一端和十三号管路的另一端均与膜堆的负极连接，所述膜堆的正极上连接有十五号管路，所述膜堆的正极与蒸发装置通过十四号管路连接，所述蒸发装置与二十号管路的一端连接。经过反渗透膜的一级浓水把清洗废水中的离子进行了浓缩生成沉淀，并将沉淀通过料液箱阀门排出，避免在电渗析装置内结垢，对料液箱内的一级浓水进行电解除垢，打开电解电源，将一级浓水中钙离子、镁离子、硫酸根和碳酸根生成的沉淀吸附在正除垢电极和负除垢电极，降低了一级浓水中的离子浓度，消除结垢的隐患。

进一步地，所述沉淀装置包括沉淀池，所述管路包括还包括一号管路，所述沉淀池与反渗透增压泵通过二号管路连接，所述一号管路的一端与沉淀池连接。

进一步地，所述电解除垢装置包括料液箱、正除垢电极、负除垢电极和电解电源，所述导线还包括一号导线和二号导线，所述反渗透膜与料液箱通过七号管路连接，所述料液箱与二号储罐通过八号管路连接，所述正除垢电极和负除垢电极均位于料液箱内，所述一号导线的一端与正除垢电极连接，所述二号导线的一端与负除垢电极连接，所述一号导线的另一端和二号导线的另一端均与电解电源连接。

进一步地，所述蒸发装置包括储液罐、蒸发增压泵、蒸发器、加热器、风机、旋风分离器和引风机，所述管路还包括十六号管路、十七号管路、十八号管路和十九号管路，所述膜堆的正极与储液罐通过十四号管路连接，所述储液罐与蒸发增压泵通过十六号管路连接，所述蒸发增压泵与蒸发器通过十七号管路连接，所述蒸发器与加热器连接，所述加热器与风机连接，所述蒸发器与旋风分离器通过十八号管路连接，所述旋风分离器与引风机通过十九号管路连接，所述引风机与二十号管路的一端连接。

进一步地，所述沉淀装置还包括沉淀池阀门，所述沉淀池阀门安装在沉淀池上，所述电解除垢装置还包括料液箱阀门，所述料液箱阀门安装在料液箱上，所述电渗析装置还包括一号储罐阀门和二号储罐阀门，所述一号储罐阀门安装在一号储罐上，所述二号储罐阀门安装在二号储罐上，所述蒸发装置还包括储液罐阀门、蒸发器阀门和旋风分离器阀门，所述储液罐阀门安装在储液罐上，所述蒸发器阀门安装在蒸发器上，所述旋风分离器阀门安装在旋风分离器上。

进一步地，所述二号管路、七号管路、八号管路和十四号管路上均安装有仪表，所述六号管路的一端与反渗透膜连接，所述六号管路的另一端连接有一级淡水收集装置。

进一步地，所述反渗透膜上设置有用于取样的取样孔。

进一步地，用于不锈钢生产中的废水处理装置的处理方法，其特点在于：所述处理方法包括如下步骤：

第一步：清洗废水流经一号管路进入到沉淀池内进行沉淀处理，并去除泥沙颗粒固体物质，将泥沙颗粒固体物质通过沉淀池阀门排出；

第二步：沉淀池内的清洗废水通过反渗透增压泵依次流经二号管路和三号管路进入到过滤器内，对过滤器内的清洗废水进一步除去泥沙颗粒固体物质，过滤器内的清洗废水通过高压泵依次流经四号管路和五号管路进入到反渗透膜内，通过反渗透膜的清洗废水有一部分为一级淡水流经六号管路进入到一级淡水收集装置回收利用，通过反渗透膜的清洗废水另一部分为一级浓水流经七号管路进入到料液箱内，一级浓水包括钙离子、镁离子、硫酸根和碳酸根生成沉淀；

第三步：对料液箱内的一级浓水进行电解除垢，打开电解电源，将一级浓水中钙离子、镁离子、硫酸根和碳酸根生成的沉淀吸附在正除垢电极和负除垢电极，当电解电源反向通电时，吸附在正除垢电极和负除垢电极的沉淀掉落在料液箱内，并通过料液箱阀门排出；

第四步：料液箱内的一级浓水流经八号管路进入到二号储罐内，料液箱内的一级浓水流经九号管路进入到一号储罐内，二号储罐内的一级浓水通过二号增压泵依次流经十一号管路和十三号管路进入到膜堆内，一号储罐内的一级浓水通过一号增压泵依次流经十号管路和十二号管路进入到膜堆内，直流电源通电，在直流电源的作用下，离子定向迁移，一部分一级浓水中的离子被迁移出去，成为离子浓度低的二级淡水，另一部分一级浓水中有离子迁移进来，成为浓度高的二级浓水，二级淡水流经十五号管路流出，二级浓水流经十四号管路进入到储液罐内；

第五步：储液罐内的二级浓水以雾化的形式通过蒸发增压泵依次流经十六号管路和十七号管路进入到蒸发器内，对以雾化的形式进入到蒸发器内的二级浓水进行蒸发，分别得到水蒸气、固体盐一和固体盐二；

第六步：所述第一步至第五步依次进行，所述第一步至第五步为一个工作过程。

进一步地，所述十五号管路的一端与膜堆的正极连接，所述十五号管路的另一端连接有二级淡水收集装置；所述第三步中，二级淡水流经十五号管路流出后进入到二级淡水收集装置回收利用。

进一步地，所述第三步中，二级淡水流经十五号管路流出后进入到反渗透膜内。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

1、由于反渗透装置受渗透压影响，盐分越高，需要的操作压力越高，设备投资和运行费用越高，不适合处理含盐份较高的液体，反渗透装置适合处理水质较高的液体，在此方法中将反渗透装置放在沉淀装置和电解除垢装置之间，此时盐含量最低，最适合反渗透装置的运行，流经反渗透装置的一级淡水水质较高，可以直接回用。

2、由于电渗析装置受电流效率影响较大，当盐度范围内控制在2%-15%内时，盐分越低，同样的电压，电流越小，效率越低；盐分越高，同样的电压，电流越大，效率越高，如果电渗析装置内有沉淀出现，需要频繁的倒极或清洗，增加设备运行费用和操作费用，电渗析装置对处理液体的水质要求较低，电渗析装置适合处理有一定盐分且不易生产沉淀的液体，在此方法中将电渗析装置放在电解除垢装置和蒸发装置之间，此时处理液体中含有一定的盐分，沉淀经电解除垢装置后被除去，刚好适合电渗析装置的运行，二级淡水可以流经电渗析装置后直接回用，二级淡水也可以进入到反渗透装置进行深度净化处理。

3、由于电解除垢装置受电流效率影响较大，不适合处理含盐分太低的液体，适合处理沉淀接近饱和的液体，流经反渗透装置的一级浓水适合电解除垢装置运行，在此方法中将电解除垢装置放在反渗透装置和电渗析装置之间，既满足了电解除垢装置的运行，又很好的保护了电渗析装置。

4、蒸发装置可以蒸发不同含盐分的液体，运行费用和蒸发的体积成正比，对于废水来说，含盐分越高，体积越小，蒸发费用越低；含盐分越低，体积越大，费用越高，蒸发装置适合处理含盐分较高的液体，在此方法中将蒸发装置放在最后，经过电渗析装置后二级浓水的体积已经减少到原来清洗废水的体积的1/10-1/20，是目前可行的技术中最经济的选择。

附图说明

图1是本发明实施例的用于不锈钢生产中的废水处理装置的连接关系示意图。

图2是本发明实施例的沉淀装置的连接关系示意图。

图3是本发明实施例的反渗透装置的连接关系示意图。

图4是本发明实施例的电解除垢装置结构示意图。

图5是本发明实施例的电渗析装置的连接关系示意图。

图6是本发明实施例的蒸发装置的连接关系示意图。

图7是本发明实施例的用于不锈钢生产中的废水及处理方法的二级淡水直接回用的流程图。

图8是本发明实施例的用于不锈钢生产中的废水及处理方法的二级淡水深度净化的流程图。

标号说明：a-沉淀装置、b-反渗透装置、c-电解除垢装置、d-电渗析装置、e-蒸发装置、f-导线、g-管路、a1-沉淀池、a2-沉淀池阀门、b1-反渗透增压泵、b2-过滤器、b3-高压泵、b4-反渗透膜、c1-料液箱、c2-料液箱阀门、c3-正除垢电极、c4-负除垢电极、c5-电解电源、d1-一号储罐、d2-二号储罐、d3-一号储罐阀门、d4-二号储罐阀门、d5-一号增压泵、d6-二号增压泵、d7-直流电源、d8-膜堆、e1-储液罐、e2-储液罐阀门、e3-蒸发增压泵、e4-蒸发器、e5-蒸发器阀门、e6-加热器、e7-风机、e8-旋风分离器、e9-旋风分离器阀门、e10-引风机、f1-一号导线、f2-二号导线、f3-三号导线、f4-四号导线、g1-一号管路、g2-二号管路、g3-三号管路、g4-四号管路、g5-五号管路、g6-六号管路、g7-七号管路、g8-八号管路、g9-九号管路、g10-十号管路、g11-十一号管路、g12-十二号管路、g13-十三号管路、g14-十四号管路、g15-十五号管路、g16-十六号管路、g17-十七号管路、g18-十八号管路、g19-十九号管路、g20-二十号管路。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图8所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例中的用于不锈钢生产中的废水处理装置，包括沉淀装置a、反渗透装置b、电解除垢装置c、电渗析装置d、蒸发装置e、导线f和管路g，导线f包括一号导线f1、二号导线f2、三号导线f3和四号导线f4，管路g包括一号管路g1、二号管路g2、三号管路g3、四号管路g4、五号管路g5、七号管路g7、八号管路g8、九号管路g9、十号管路g10、十一号管路g11、十二号管路g12、十三号管路g13、十四号管路g14、十六号管路g16、十七号管路g17、十八号管路g18、十九号管路g19和二十号管路g20，沉淀装置a与反渗透装置b通过二号管路g2连接，反渗透装置b与电解除垢装置c通过七号管路g7连接，电解除垢装置c与电渗析装置d通过八号管路g8连接，电渗析装置d与蒸发装置e通过十四号管路g14连接。

本实施例中的沉淀装置a包括沉淀池a1和沉淀池阀门a2，反渗透装置b包括反渗透增压泵b1、过滤器b2、高压泵b3和反渗透膜b4，电解除垢装置c包括料液箱c1、料液箱阀门c2、正除垢电极c3、负除垢电极c4和电解电源c5，电渗析装置d包括一号储罐d1、二号储罐d2、一号储罐阀门d3、二号储罐阀门d4、一号增压泵d5、二号增压泵d6、直流电源d7和膜堆d8，蒸发装置e包括储液罐e1、储液罐阀门e2、蒸发增压泵e3、蒸发器e4、蒸发器阀门e5、加热器e6、风机e7、旋风分离器e8、旋风分离器阀门e9和引风机e10。

本实施例中的一号管路g1的一端与沉淀池a1连接，沉淀池a1与反渗透增压泵b1通过二号管路g2连接，沉淀池阀门a2安装在沉淀池a1上。

本实施例中的反渗透增压泵b1与过滤器b2通过三号管路g3连接，过滤器b2与高压泵b3通过四号管路g4连接，高压泵b3与反渗透膜b4通过五号管路g5连接，反渗透膜b4上安装有六号管路g6。

本实施例中的反渗透膜b4与料液箱c1通过七号管路g7连接，料液箱阀门c2安装在料液箱c1上，料液箱c1与二号储罐d2通过八号管路g8连接，正除垢电极c3和负除垢电极c4均位于料液箱c1内，一号导线f1的一端与正除垢电极c3连接，二号导线f2的一端与负除垢电极c4连接，一号导线f1的另一端和二号导线f2的另一端均与电解电源c5连接。

本实施例中的料液箱c1与二号储罐d2通过八号管路g8连接，九号管路g9的一端与八号管路g8连接，九号管路g9的另一端与一号储罐d1连接，一号储罐阀门d3安装在一号储罐d1上，二号储罐阀门d4安装在二号储罐d2上，一号储罐d1与一号增压泵d5通过十号管路g10连接，二号储罐d2与二号增压泵d6通过十一号管路g11连接，三号导线f3的一端与膜堆d8的负极连接，四号导线f4的一端与膜堆d8的正极连接，三号导线f3的另一端和四号导线f4的另一端均与直流电源d7连接，十二号管路g12的一端与一号增压泵d5连接，十三号管路g13的一端与二号增压泵d6连接，十二号管路g12的另一端和十三号管路g13的另一端均与膜堆d8的负极连接，膜堆d8的正极上连接有十五号管路g15。

本实施例中的膜堆d8的正极与储液罐e1通过十四号管路g14连接，储液罐e1与蒸发增压泵e3通过十六号管路g16连接，储液罐阀门e2安装在储液罐e1上，蒸发增压泵e3与蒸发器e4通过十七号管路g17连接，蒸发器阀门e5安装在蒸发器e4上，蒸发器e4与加热器e6连接，加热器e6与风机e7连接，蒸发器e4与旋风分离器e8通过十八号管路g18连接，旋风分离器阀门e9安装在旋风分离器e8上，旋风分离器e8与引风机e10通过十九号管路g19连接，引风机e10与二十号管路g20的一端连接。

本实施例中的二号管路g2、七号管路g7、八号管路g8和十四号管路g14上均安装有仪表，六号管路g6的一端与反渗透膜b4连接，六号管路g6的另一端连接有一级淡水收集装置；反渗透膜b4上设置有用于取样的取样孔。

本实施例中的用于不锈钢生产中的废水处理装置的处理方法，处理方法包括如下步骤：

第一步：清洗废水流经一号管路g1进入到沉淀池a1内进行沉淀处理，并去除泥沙颗粒固体物质，将泥沙颗粒固体物质通过沉淀池阀门a2排出；

第二步：沉淀池a1内的清洗废水通过反渗透增压泵b1依次流经二号管路g2和三号管路g3进入到过滤器b2内，对过滤器b2内的清洗废水进一步除去泥沙颗粒固体物质，过滤器b2内的清洗废水通过高压泵b3依次流经四号管路g4和五号管路g5进入到反渗透膜b4内，通过反渗透膜b4的清洗废水有一部分为一级淡水流经六号管路g6进入到一级淡水收集装置回收利用，通过反渗透膜b4的清洗废水另一部分为一级浓水流经七号管路g7进入到料液箱c1内，一级浓水包括钙离子、镁离子、硫酸根和碳酸根生成沉淀；

第三步：对料液箱c1内的一级浓水进行电解除垢，打开电解电源c5，将一级浓水中钙离子、镁离子、硫酸根和碳酸根生成的沉淀吸附在正除垢电极c3和负除垢电极c4，当电解电源c5反向通电时，吸附在正除垢电极c3和负除垢电极c4的沉淀掉落在料液箱内c1，并通过料液箱阀门排出c2；

第四步：料液箱c1内的一级浓水流经八号管路g8进入到二号储罐d2内，料液箱c1内的一级浓水流经九号管路g9进入到一号储罐d1内，二号储罐d2内的一级浓水通过二号增压泵d6依次流经十一号管路g11和十三号管路g13进入到膜堆d8内，一号储罐d1内的一级浓水通过一号增压泵d5依次流经十号管路g10和十二号管路g12进入到膜堆d8内，直流电源d7通电，在直流电源d7的作用下，离子定向迁移，一部分一级浓水中的离子被迁移出去，成为离子浓度低的二级淡水，另一部分一级浓水中有离子迁移进来，成为浓度高的二级浓水，二级淡水流经十五号管路g15流出，二级浓水流经十四号管路g14进入到储液罐e1内；

第五步：储液罐e1内的二级浓水以雾化的形式通过蒸发增压泵e3依次流经十六号管路g16和十七号管路g17进入到蒸发器e4内，二级浓水以雾化的形式进入到蒸发器e4后，通过加热器e6对蒸发器e4加热使其汽化，并通过风机e7将一部分雾化的二级浓水以蒸气的形式吹入到十八号管路g18内，另一部分雾化的二级浓水以液体的形式落入到蒸发器e4的底部；以液体的形式落入到蒸发器e4的底部的雾化的二级浓水通过加热器e6蒸发后得到蒸气和固体盐一，其中蒸气被风机e7吹入到十八号管路g18内，固体盐一通过旋风分离器阀门e9排出；十八号管路g18内的蒸汽和雾化的二级浓水进入到旋风分离器e8中进行分离，得到水蒸气和固体盐二，其中水蒸气通过引风机e10流经十九号管路g19和二十号管路g20排出，固体盐二通过旋风分离器阀门e9排出；

第六步：第一步至第五步依次进行，第一步至第五步为一个工作过程。

本实施例中的用于不锈钢生产中的废水及处理方法中，二级淡水直接回用的方法如下，十五号管路g15的一端与膜堆d8的正极连接，十五号管路g15的另一端连接有二级淡水收集装置；第三步中，二级淡水流经十五号管路g15流出后进入到二级淡水收集装置回收利用。

本实施例中的用于不锈钢生产中的废水及处理方法中，由于二级淡水的水质比一级淡水的水质差，当对二级淡水的水质要求较高时，需要对二级淡水进行深度净化，二级淡水深度净化的方法如下，第三步中，二级淡水流经十五号管路g15流出后进入到反渗透膜b4内。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。