四氧化三錳生產(chǎn)廢水的綜合回收利用處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕法冶金及化工環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種四氧化三錳生產(chǎn)廢水的綜合處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球機(jī)電、電子、信息、通訊、家用電器、計(jì)算機(jī)等行業(yè)的迅速崛起，其產(chǎn)品向著高性能、小型化的方向快速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短。對(duì)電子、機(jī)電行業(yè)的基礎(chǔ)材料一一軟磁鐵氧體的性能提出了更高的要求。因此四氧化三錳逐步替代了碳酸錳成為軟磁鐵氧體的基礎(chǔ)原材料。美國、日本、比利時(shí)、南非等國于20世紀(jì)80年代先后實(shí)現(xiàn)了四氧化三錳的工業(yè)化生產(chǎn)。中國四氧化三錳的研制起步稍晚，20世紀(jì)90年代初才開始進(jìn)行小型工業(yè)試驗(yàn)，其試生產(chǎn)規(guī)模不到1000t/a。但是四氧化三錳在國內(nèi)的發(fā)展速度卻十分驚人，到1995年基本上實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。1999年國內(nèi)四氧化三錳的年生產(chǎn)能力達(dá)到了 1.5萬t，到2010年國內(nèi)四氧化三錳的年生產(chǎn)能力已經(jīng)超過12萬t。生產(chǎn)廠家也由最初的兩三家發(fā)展到今天的十幾家。現(xiàn)在我國四氧化三錳的生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)量均居世界首位。在四氧化三錳的生產(chǎn)過程中，每噸四氧化三錳生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生5?8噸的工藝廢水，其中含錳懸浮物0.1?0.5g/L、Mn2+0.4?0.8g/L。這些含錳懸浮物和錳離子的工業(yè)廢水直接外排，既造成了錳資源和水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，又對(duì)環(huán)境造成一定的污染。
[0003]近年來，隨著國家對(duì)環(huán)保的要求越來越高，四氧化三錳廠都開始對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理。應(yīng)用最廣的工藝是電石渣(堿)處理沉錳。但該方法只能把生產(chǎn)廢水中的錳沉淀下來作為渣堆放渣場(chǎng)，錳渣因含有大量的石灰而不能回收利用，沉錳后的廢水再加酸回調(diào)pH值至中性后外排，這既降低了錳回收率，造成資源浪費(fèi)，處理錳渣又會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。裴斐等開發(fā)了生物制劑配合水解法來處理含錳廢水的方法，歐陽玉祝研宄了利用鐵肩微電解法處理含錳廢水，都實(shí)現(xiàn)了廢水處理后達(dá)標(biāo)排放，但是處理過程復(fù)雜，運(yùn)行成本高，很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
[0004]此外，與現(xiàn)有含錳廢水的回收處理工藝相對(duì)應(yīng)，現(xiàn)有用于含錳廢水的處理系統(tǒng)也存在工藝路線復(fù)雜、處理系統(tǒng)龐大、設(shè)備投入高、運(yùn)行成本高、維護(hù)不便等缺點(diǎn)，而且現(xiàn)有的含錳廢水處理系統(tǒng)一般只注重于回收廢水中的錳元素，且回收率不高，還忽視了水資源等的綜合回收利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)目前四氧化三錳工業(yè)廢水治理工藝存在的處理工藝復(fù)雜、運(yùn)行成本高、錳資源不能充分回收利用、而且產(chǎn)生大量的電石渣造成二次污染等問題，特別是處理后廢水不能循環(huán)利用等缺陷，提供了一種資源節(jié)約、環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可實(shí)現(xiàn)錳資源及水資源充分回收利用的四氧化三錳生產(chǎn)廢水的綜合回收利用處理系統(tǒng)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種四氧化三錳生產(chǎn)廢水的綜合回收利用處理系統(tǒng)，所述綜合回收利用處理系統(tǒng)包括廢水沉錳處理系統(tǒng)和沉錳上清液凈化系統(tǒng)；所述廢水沉錳處理系統(tǒng)包括有一沉降處理槽，所述沉降處理槽外連接有堿液添加槽和絮凝劑添加槽，所述沉降處理槽內(nèi)設(shè)有通氣裝置，所述沉降處理槽的底部設(shè)有沉淀漿液出料口，所述沉淀漿液出料口連通至四氧化三錳生產(chǎn)系統(tǒng)，所述沉降處理槽的上清液出液口連通至所述沉錳上清液凈化系統(tǒng)；所述沉錳上清液凈化系統(tǒng)包括依次連通的過濾系統(tǒng)、污水反滲透膜處理裝置和RO反滲透膜處理系統(tǒng)，所述RO反滲透膜處理系統(tǒng)的純水出口連通至四氧化三錳生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0007]上述的綜合回收利用處理系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述沉降處理槽內(nèi)的通氣裝置包括通氣管和設(shè)于沉降處理槽容腔內(nèi)下方的布?xì)獗P，所述通氣管連通至布?xì)獗P，所述布?xì)獗P上均勻開設(shè)有布?xì)饪?。本發(fā)明的廢水與堿液、絮凝劑是同時(shí)加入沉降處理槽中，在加入的同時(shí)開啟前述通氣裝置，通過監(jiān)控pH來調(diào)整堿液的加放速度，通過該優(yōu)化的通氣裝置可使液、固、氣三相在水流動(dòng)力和空氣動(dòng)力的作用下均勻結(jié)合，省去了攪拌裝置的設(shè)置，降低了能耗。本發(fā)明中獨(dú)特的加料方式和布?xì)夥绞揭彩剐跄齽┑挠昧績H為廢水處理量的0.001%?0.002%，沉降速度達(dá)20cm/分鐘，與現(xiàn)有技術(shù)相比大大提高了絮凝劑的利用率。
[0008]上述的綜合回收利用處理系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述沉降處理槽的進(jìn)液口連通至一靜置池，所述上清液出液口設(shè)有多個(gè)，且多個(gè)的上清液出液口設(shè)于沉降處理槽的側(cè)部，并分別布置在不同的高度上。所述沉降處理槽通過采用多級(jí)溢流方式，節(jié)省了能耗，提高了處理廢水的效率。
[0009]上述的綜合回收利用處理系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述沉降處理槽的下段采用倒錐形結(jié)構(gòu)。沉降處理槽的底部采用椎體設(shè)計(jì)有利于物料沉降及提高沉淀物料的濃度，當(dāng)濃度適當(dāng)時(shí)可直接返回生產(chǎn)車間，省去固液分離，簡化了操作過程，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0010]上述的綜合回收利用處理系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述過濾系統(tǒng)包括依次連通的第一砂濾裝置、袋式過濾器、儲(chǔ)水裝置、旋流過濾器、疊片過濾器和保安過濾器。本發(fā)明在廢水回用的前處理過程中經(jīng)過了精心的設(shè)計(jì)。由于在第一階段的一次沉錳處理過程中還有微量的Mn2+和細(xì)小的氫氧化錳沉淀殘留在廢水中，這些廢水如果直接進(jìn)入后續(xù)的污水反滲透膜處理裝置和RO反滲透膜處理系統(tǒng)會(huì)影響膜的使用壽命，降低最終的水質(zhì)。因此，在廢水回用前處理階段，本發(fā)明特別增加了由第一砂濾裝置、袋式過濾器、儲(chǔ)水裝置、旋流過濾器、疊片過濾器和保安過濾器組成的過濾系統(tǒng)，以確保對(duì)廢水中殘留雜質(zhì)的攔截，從而保證后續(xù)反滲透膜的使用效果和壽命。
[0011]上述的綜合回收利用處理系統(tǒng)中，優(yōu)選的，所述污水反滲透膜處理裝置的工業(yè)純水出口連通至所述的RO反滲透膜處理系統(tǒng)，所述RO反滲透膜處理系統(tǒng)包括依次連通的第二砂濾裝置、碳柱和RO反滲透膜。本發(fā)明在廢水回用過程中采用了污水反滲透膜處理裝置和RO反滲透膜處理系統(tǒng)聯(lián)合使用的獨(dú)特設(shè)計(jì)方案。由于經(jīng)過污水反滲透膜處理裝置處理的廢水雖然在電導(dǎo)方面與工業(yè)自來水相差無幾，但是由于在廢水沉錳的過程中加入了大量的氫氧化鈉，所以經(jīng)過污水反滲透膜處理裝置處理后的工業(yè)純水中含有的Na+、K+、Mn2+等離子高于工業(yè)自來水，但是Ca2+、Mg2+離子含量卻優(yōu)于工業(yè)自來水。為了使其最終使用水質(zhì)達(dá)到優(yōu)化，本發(fā)明將兩組反滲透膜進(jìn)行串聯(lián)，并將經(jīng)過污水反滲透膜處理裝置的工業(yè)純水和工業(yè)自來水進(jìn)行混合使用，以保證最終的水質(zhì)達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。另外，相比現(xiàn)有技術(shù)中離子交換樹脂等的凈化處理方式，本發(fā)明采用的反滲透法制取除鹽是一個(gè)物理過程，不存在其它雜質(zhì)介入，比較環(huán)保；同時(shí)對(duì)Si等四氧化三錳產(chǎn)品忌諱的有害雜質(zhì)能夠進(jìn)行有效的攔截，且處理過程簡單易操作，自動(dòng)程度化高，人工干預(yù)量小，系統(tǒng)的管理與維護(hù)簡單。經(jīng)過反滲透膜處理裝置處理后的廢水有50%以上返回工業(yè)生產(chǎn)，從而大大減少了二次沉錳的壓力，降低了廢水的排放量，有利于節(jié)約水資源。
[0012]上述的綜合回收利用處理系統(tǒng)中，作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述污水反滲透膜處理裝置的濃水出口連通至一濃水沉錳處理系統(tǒng)，所述濃水沉錳處理系統(tǒng)包括一儲(chǔ)液池和二次沉降塔，所述二次沉降塔上設(shè)有濃水進(jìn)液口、堿液添加口和絮凝劑添加口。更優(yōu)選的，所述二次沉降塔的底部設(shè)有沉淀漿液出口，該沉淀漿液出口連通至一壓濾裝置，所述壓濾裝置的出液口返回連通至所述儲(chǔ)液池。更優(yōu)選的，所述二次沉降塔上還設(shè)有上清液出口，該上清液出口連通至一調(diào)節(jié)池，所述調(diào)節(jié)池上設(shè)有濃硫酸注液口。
[0013]采用上述本發(fā)明的綜合回收利用處理系統(tǒng)對(duì)四氧化三錳生產(chǎn)廢水進(jìn)行綜合回收利用的方法，可以包括以下步驟:
[0014](I)先在靜置池中對(duì)四氧化三錳生產(chǎn)廢水進(jìn)行收集靜置，沉淀廢水中懸浮的四氧化三錳顆粒，再輸送到沉降處理槽；
[0015](2)通過堿液添加槽和絮凝劑添加槽向上述步驟(I)后廢水的上清液中加入堿液和絮凝劑，通過監(jiān)控PH值在11以下以調(diào)整堿液的添加速度，同時(shí)通過沉降處理槽內(nèi)的通氣裝置通空氣或氧氣作氧化劑，進(jìn)行一次沉錳；所述堿液優(yōu)選為氫氧化鈉溶液或氨水，且加入堿液后調(diào)節(jié)廢水的PH值優(yōu)選為9?10，并使得廢水中95%以上的錳得到回收，且控制一次沉錳后的上清液中Mg2+排放率達(dá)到75%以上；所述一次沉錳的過程是先使廢水中的錳離子轉(zhuǎn)化成氫氧化錳，再將氫氧化錳氧化為四氧化三錳；此一次沉錳過程的反應(yīng)原理如下:
[0016]加堿沉錳的反應(yīng)原理:Mn2++20H-= Mn (OH) 2 I ；
[0017]生成四氧化三錳反應(yīng)原理:3Mn(0H)2+l/202= Mn 304+3H20 ；
[0018](3)上述步驟(2)后一次沉錳的上清液通過上清液出液口進(jìn)入沉錳上清液凈化系統(tǒng)進(jìn)行凈化處理，剩余的沉淀漿液通過沉淀漿液出料口進(jìn)行固液分離，得到四氧化三錳沉淀物，該四氧化三錳沉淀物返回至四氧化三錳生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0019]上述步驟(3)中，對(duì)上清液進(jìn)行凈化處理具體優(yōu)選包括以下過程:將該上清液先通過過濾系統(tǒng)進(jìn)行過濾，然后進(jìn)入一污水反滲透膜處理裝置，污水反滲透膜處理裝置處理后的上清液通過工業(yè)純水出口與自來水混合后，進(jìn)入一 RO反滲透膜處理系統(tǒng)，經(jīng)RO反滲透膜系統(tǒng)處理后的純水返回至四氧化三錳生產(chǎn)系統(tǒng)作為生產(chǎn)用水；其可以回收50%以上的水作為工業(yè)自來水，返回四氧化三錳生產(chǎn)系統(tǒng)使用。另外，上述污水反滲透膜處理裝置處理后的濃水可通入濃水沉錳處理系統(tǒng)中，具體可先進(jìn)