一种含镍废水资源回用的装置的制作方法

本实用新型属于污水处理工程领域，涉及一种含镍废水的除有机物、回收镍及废水资源回用的装置。

背景技术：

重金属污染具有不可降解性和环境累积性，要有效缓解重金属废水排放及水环境保护之间的矛盾，必须最大量的实现废水及重金属的回收资源化，削减进入环境的重金属总量。含镍废水是络合重金属废水的典型代表，其组成成分复杂，主要由镍盐、ph缓冲剂、有机络合剂、有机稳定剂等组成。络合重金属废水中含有大量的重金属离子和络合剂，重金属离子与络合剂会形成稳定的鳌合物，不易形成氢氧化物沉淀，采用传统的化学沉淀法不能有效去除废水中的重金属离子，使得含络合重金属废水的处理更加困难。因此研究含镍废水重金属资源化回收集成技术，已经成为环保科研工作人员当前迫切需要解决的问题。

当前含镍重金属废水的处理方法主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法等，其中化学沉淀法使用最为广泛，但是该方法药剂消耗大，产生固体废弃物多，处理费用高，易二次污染，有些重金属废水处理后难以达到排放标准，且不能将废水进行资源化回用。

反渗透技术是废水深度处理及回用的重要方法之一，能有效去除大部分有机物、盐以及重金属等物质，常规反渗透的回收率约为70％，处理后淡水可回用作为工业用水，而30％的浓水仍需进行深度处理。蒸发技术是处理浓水的一种有效技术，但第一，该方法运行费用高，而且有机物-重金属络合体等污染物也会导致料液起沫从而影响正常蒸发；第二，高沸点的有机物会随着水分蒸发而增加粘度，导致蒸发器换热效率下降，蒸发难以进行；第三，废水中低沸点的有机物过多也会随着蒸发进入冷凝水中，导致出水难以到达回用水标准。因此，采用新技术减少重金属络合体，并降低废水的蒸发水量，是实现废水与重金属资源化高效回用及趋零排放的关键。

技术实现要素：

针对现有技术中含镍废水处理方法中存在的上述问题，本实用新型提供一种含镍废水资源化回用的装置，实现废水与重金属资源化高效回用及趋零排放。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种含镍废水资源回用装置包括依次连接的调节池、砂滤单元、超滤单元、一级反渗透单元、电渗析装置、破络电解一体装置、反渗透浓缩装置和蒸发器，其中，所述电渗析装置的淡水出水口与反渗透浓缩装置相连，所述电渗析装置的浓水出水口与所述破络电解一体装置相连，所述反渗透浓缩装置的浓水出水口分别与电渗析装置和蒸发器相连，所述一级反渗透单元的淡水出水口、反渗透浓缩装置的淡水出水口和所述蒸发器的蒸汽冷凝水出口与回用水池相连。

其中，所述砂滤单元包括依次连接的石英砂过滤器和精密过滤器。

所述超滤单元包含超滤膜，优选地，所述超滤膜采用抗污染膜。

所述一级反渗透单元包含反渗透膜，优选地，所述反渗透膜采用耐酸型膜片。

所述的电渗析装置包含电渗析膜，所述电渗析膜采用异相膜、均相膜或半均相膜中的任意一种。

所述破络电解一体装置包含破络阳极和电化学阴极，并填充复极性陶瓷粒子电极。

本实用新型进一步提出了利用上述的装置进行含镍废水资源回用的方法，包括如下步骤：

将含镍废水送入调节池均质，再将均质后的废水依次送入砂滤单元、超滤单元处理，出水经高压泵进入到一级反渗透单元处理；

一级反渗透单元处理后得到的淡水送至回用水池，一级反渗透单元处理后得到的浓水收集后进入电渗析装置处理；经过电渗析装置处理后的浓水进入破络电解一体装置，此一体装置实现废水破络和有机物氧化降解，同时镍离子被电还原析出在电极上，进行镍金属回收；

将电渗析装置的淡水出水与破络电解一体装置的出水混合后，经高压泵进入到反渗透浓缩装置进行循环浓缩，循环浓缩后得到的淡水送至回用水池，得到的浓水再次进入电渗析装置，电渗析装置处理后得到的浓水进入破络电解一体装置，破络电解后出水与电渗析装置处理后得到的淡水混合，作为反渗透浓缩装置的进水进行循环浓缩，直至出水指标高于工业回用水质指标时，停止循环浓缩；

控制部分反渗透浓缩装置浓水进入蒸发器进行蒸发，蒸汽冷凝水进入到回用水池，蒸发器产生的残渣委外处置。

优选地，控制不高于总含镍废水体积的10％的反渗透浓缩装置浓水进入蒸发器进行蒸发，蒸发器中反应温度为70～80℃，压力0.04～0.05mpa。

其中，所述的超滤单元包含超滤膜，所述超滤膜采用抗污染膜；所述一级反渗透单元包含反渗透膜，所述反渗透膜采用耐酸型膜片；所述的电渗析装置包含电渗析膜，所述电渗析膜采用异相膜、均相膜或半均相膜中的任意一种。

所述破络电解一体装置包含破络阳极和电化学阴极，并填充复极性陶瓷粒子电极。

有益效果：本方法采用电渗析/反渗透膜分离技术结合破络电解装置处理含重金属镍废水，电渗析以及破络电解一体装置的引入不仅可以回收金属镍，还能有效降低体系中有机络合剂的含量，降低膜污染发生的可能性，提高反渗透浓缩膜的浓缩倍数，在膜循环浓缩的过程中，膜系统产水率不断提升，蒸发量逐渐减小，使膜系统的废水总回收率达到90％以上，也大大降低了蒸发所需的投资费用和运行成本。采用本方法不仅采用破络阳极有效破络降低废水中有机物含量，并采用复极性粒子电极及阴极回收金属镍，同时又提升了蒸发器和膜装置效能，产水达到回用水标准，从而实现了含镍废水的资源化高效回用及趋零排放。

附图说明：

图1为本实用新型的含镍废水资源化回用装置的连接及工艺示意图。

具体实施方式

本实用新型提出了一种含镍废水资源化回用装置，包括依次连接的调节池1、砂滤单元2、超滤单元3、一级反渗透单元4、电渗析装置5、破络电解一体装置6、反渗透浓缩装置7和蒸发器8，其中，电渗析装置5的淡水出水口与反渗透浓缩装置7相连，电渗析装置5的浓水出水口与破络电解一体装置6相连，反渗透浓缩装置7的浓水出水口分别与电渗析装置5和蒸发器8相连，一级反渗透单元4、的淡水出水口、反渗透浓缩装置7的淡水出水口和蒸发器8的蒸汽冷凝水出口与回用水池9相连。

其中，砂滤单元2包括依次连接的石英砂过滤器和精密过滤器，超滤单元3中的超滤膜采用抗污染膜，一级反渗透单元4的反渗透膜采用耐酸型膜片，电渗析装置5中的电渗析膜采用异相膜、均相膜或半均相膜中的任意一种。破络电解一体装置6包含破络阳极和电化学阴极，并填充复极性陶瓷粒子电极。

利用其进行含镍废水资源回用的工艺流程如图1所示，包括如下步骤：

将含镍废水送入调节池1均质，再将均质后的废水依次送入砂滤单元2；然后通过超滤单元3处理，出水经高压泵进入到一级反渗透单元4处理；

一级反渗透单元4处理后得到的淡水送至回用水池9，一级反渗透单元4处理后得到的浓水收集后进入电渗析装置5处理；经过电渗析装置5处理后的浓水进入破络电解一体装置6，此破络电解一体装置6实现废水破络和有机物氧化降解，同时镍离子被电还原析出在电极上，进行镍金属回收；

将电渗析装置5的淡水出水与破络电解一体装置6的出水混合后，经高压泵进入到反渗透浓缩装置7进行循环浓缩，循环浓缩后得到的淡水送至回用水池9，得到的浓水再次进入电渗析装置5，电渗析装置5处理后得到的浓水进入破络电解一体装置6，破络电解后出水与电渗析装置5处理后得到的淡水混合，作为反渗透浓缩装置7的进水进行循环浓缩，直至出水指标高于工业回用水质指标时，停止循环浓缩；

控制不高于总含镍废水体积的10％的反渗透浓缩装置7浓水进入蒸发器8进行蒸发，蒸发器8中反应温度为70～80℃，压力0.04～0.05mpa。

下面通过具体的实施例详细说明本实用新型。

对比案例(使用现有技术中的含镍废水处理方法)：

某含镍废水，水质特征如下：ni＝260mg/l，codcr＝125mg/l，ph＝5.8。首先将此含镍废水送入调节池均质；再进入石英砂过滤器和精密过滤器过滤，分别去除废水中的大颗粒悬浮物和有机物杂质，过滤后的出水先通过超滤膜处理，进一步过滤，出水经高压泵进入到一级反渗透膜处理；一级反渗透处理后淡水送至回用水池，浓水再进入反渗透浓缩装置进行循环浓缩，一直到出水指标即将高于工业回用水质指标时，停止循环浓缩。反渗透膜总产水率即回收率仅为70％，浓水(即原废水的30％)进入蒸发器进行蒸发，蒸汽冷凝水进入到回用水池，回用于工业用水，蒸发产生的残渣委外处置。

主要污染物指标的去除效率见表1。

表1工艺单元去除效率表

实施案例：

某含镍废水，水质特征如下：ni＝260mg/l，codcr＝125mg/l，ph＝5.8。废水处理具体工艺流程如图1所示，首先将此含镍废水送入调节池1均质；再进入石英砂过滤器和精密过滤器过滤，分别去除废水中的大颗粒悬浮物和有机物杂质，过滤后的出水先通过超滤单元3的超滤膜处理，其中超滤膜采用抗污染膜(市售抗污染膜即可)，出水经高压泵进入到一级反渗透单元4的反渗透膜处理，其中反渗透膜采用耐酸型膜片(市售耐酸型抗污染膜即可)，有利于酸化学清洗；一级反渗透处理后淡水送至回用水池9，其浓水进入电渗析装置5，其中电渗析装置5的电渗析膜采用异相膜、均相膜或半均相膜中的任意一种；经过电渗析处理后的浓水进入破络电解一体装置6电解，此破络电解一体装置6中包含破络金属氧化物阳极和电化学不锈钢阴极，填充复极性陶瓷粒子电极，实现废水破络和有机物氧化降解，同时镍离子被电还原析出在电极上，进行镍金属回收，镍回收率达86％。将电渗析装置5的淡水出水与破络电解一体装置6的出水混合，经高压泵进入到反渗透浓缩装置7进行循环浓缩，一直到出水指标即将高于工业回用水质指标时，停止循环浓缩。反渗透膜总产水率即回收率达到92％，浓水(即原废水的8％)进入蒸发器8进行蒸发，蒸发温度为70～80℃，压力优选0.04～0.05mpa，蒸汽冷凝水进入到回用水池9，全部回用于工业用水，蒸发产生的残渣委外处置。

主要污染物指标的去除效率见表2。

表2工艺单元去除效率表

上述案例可以看出：针对含镍废水，利用在膜浓缩的过程中，膜系统产水率不断提升，使膜系统的废水总回收率达到92％，即进入蒸发器的废水量仅为原水的8％，大大降低了蒸发所需的投资费用和运行成本。此外，由于浓缩后的废水中镍含量大幅提高，在破络电解一体装置中电解后，实现废水破络和有机物氧化降解，同时镍离子被电还原析出在电极上，进行镍金属回收，同时又提升了蒸发器和膜装置效能，产水达到回用水标准，从而实现了含镍废水的资源化高效回用及趋零排放。

本实用新型提供了一种含镍废水资源回用的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。