[发明专利]铜冶炼中水处理回收装置及零排放方法

权利要求书

1.铜冶炼中水处理回收装置，其特征是包括预处理软化系统（1）、一级除盐处理系统（2）、二级除盐处理系统（3）、浓盐水零排放处理系统（4）；其中铜冶炼中水A接到预处理软化系统（1）的进水口，预处理软化系统（1）的出水G接到一级除盐处理系统（2）的进水口，预处理软化系统（1）的出泥口排出预处理软化污泥B，一级除盐处理系统（2）的一级除盐水H接到二级除盐处理系统（3）的进水口同时接到一级除盐水补充循环水E₁，一级除盐处理系统（2）的浓水J接到浓盐水零排放处理系统（4）的进水口，二级除盐处理系统（3）的浓水回流I接到预处理软化系统（1）的回流进水口，二级除盐处理系统（3）的出水口送出除盐水D，浓盐水零排放处理系统（4）的出水口送出补充循环水E₂，浓盐水零排放处理系统（4）的出盐口送出废盐F，浓盐水零排放处理系统（4）的出泥口送出浓盐水零排放处理系统污泥C；

所述的预处理软化系统（1），其结构包括原水箱（1-1）、机械搅拌澄清池（1-2）、清水箱（1-3）、高效过滤器（1-4）、100微米碟片式过滤器（1-5）、超滤装置（1-6）、超滤产水箱（1-7）、Ca(OH)₂/Na₂CO₃/PAC/PAM/杀菌剂投加装置（1-8）、HCl投加装置（1-9）、超滤在线清洗加药装置（1-10）、原水泵（1-11）、高效过滤器给水泵（1-12）、高效过滤器反洗水泵（1-13）、高效过滤器反洗风机（1-14）、超滤反洗风机（1-15）、一级反渗透给水泵（1-16）、超滤反洗水泵（1-17）；其中铜冶炼中水A接到原水箱（1-1）的进水口，原水箱（1-1）的出水口通过原水泵（1-11）接到机械搅拌澄清池（1-2）的进水口，Ca(OH)₂/Na₂CO₃/PAC/PAM/杀菌剂投加装置（1-8）的加药出口也接到机械搅拌澄清池（1-2）的进水口，机械搅拌澄清池（1-2）的排泥口排出预处理软化污泥B，机械搅拌澄清池（1-2）的出水口接到清水箱（1-3）的进水口，清水箱（1-3）的出水口通过高效过滤器给水泵（1-12）接到高效过滤器（1-4）的进水口，清水箱（1-3）的出水口也通过高效过滤器反洗水泵（1-13）接到高效过滤器（1-4）的反洗进水口，HCl投加装置（1-9）的出药口也接到高效过滤器（1-4）的进水口，高效过滤器反洗风机（1-14）的出风口接到高效过滤器（1-4）的反洗进风口，高效过滤器（1-4）的出水口接到100微米碟片式过滤器（1-5）的进水口，100微米碟片式过滤器（1-5）的出水口接到超滤装置（1-6）的进水口，超滤装置（1-6）的出水口接到超滤产水箱（1-7）的进水口，二级除盐处理系统的浓水回流I接到超滤产水箱（1-7）的回流水进水口，超滤产水箱（1-7）的出水口通过一级反渗透给水泵（1-16）送出预处理软化系统的出水G，超滤产水箱（1-7）的出水口也通过超滤反洗水泵（1-17）接到超滤装置（1-6）的反洗进水口，超滤在线清洗加药装置（1-10）的出药口也接到超滤装置（1-6）的反洗进水口，超滤反洗风机（1-15）的出风口接到超滤装置（1-6）的反洗进风口，高效过滤器（1-4）的反洗排水口、100微米碟片式过滤器（1-5）的反洗排水口和超滤装置（1-6）的反洗排水口都接到原水箱（1-1）的回流进水口；

所述的一级除盐处理系统（2），其结构包括一级反渗透保安过滤器（2-1）、一级反渗透装置（2-2）、一级反渗透浓水箱（2-3）、浓水反渗透保安过滤器（2-4）、浓水反渗透装置（2-5）、一级除盐水箱（2-6）、还原剂/阻垢剂/非氧化杀菌剂投加装置（2-7）、阻垢剂投加装置（2-8）、一级反渗透高压泵（2-9）、浓水反渗透给水泵（2-10）、浓水反渗透高压泵（2-11）、二级反渗透给水泵（2-12）、一级除盐水循环水补水泵（2-13）；

二级除盐处理系统（3），其结构包括二级反渗透保安过滤器（3-1）、二级反渗透装置（3-2）、二级反渗透产水箱（3-3）、EDI保安过滤器（3-4）、电去离子装置（3-5）、除盐水箱（3-6）、NaOH投加装置（3-7）、二级反渗透高压泵（3-8）、EDI给水泵（3-9）、除盐水泵（3-10）；其中预处理软化系统的出水G接到一级反渗透保安过滤器（2-1）的进水口，还原剂/阻垢剂/非氧化杀菌剂投加装置（2-7）的出药口也接到一级反渗透保安过滤器（2-1）的进水口，一级反渗透保安过滤器（2-1）的出水口通过一级反渗透高压泵（2-9）接到一级反渗透装置（2-2）的进水口，一级反渗透装置（2-2）的产水出口接到一级除盐水箱（2-6）的2#进水口，一级反渗透装置（2-2）的浓水出口接到一级反渗透浓水箱（2-3）的进水口，一级反渗透浓水箱（2-3）的出水口通过浓水反渗透给水泵（2-10）接到浓水反渗透保安过滤器（2-4）的进水口，阻垢剂投加装置（2-8）的出药口也接到浓水反渗透保安过滤器（2-4）的进水口，浓水反渗透保安过滤器（2-4）的出水口通过浓水反渗透高压泵（2-11）接到浓水反渗透装置（2-5）的进水口，浓水反渗透装置（2-5）的产水出口接到一级除盐水箱（2-6）的1#进水口，浓水反渗透装置（2-5）的浓水出口送出一级除盐处理系统的浓水J，一级除盐水箱（2-6）的出水口通过一级除盐水循环水补水泵（2-13）送出一级除盐水补充循环水E1；一级除盐水箱（2-6）的出水口也通过二级反渗透给水泵（2-12）接到二级反渗透保安过滤器（3-1）的进水口，NaOH投加装置（3-7）的出药口也接到二级反渗透保安过滤器（3-1）的进水口，二级反渗透保安过滤器（3-1）的出水口通过二级反渗透高压泵（3-8）接到二级反渗透装置（3-2）的进水口，二级反渗透装置（3-2）的产水出口接到二级反渗透产水箱（3-3）的进水口，二级反渗透产水箱（3-3）的出水口通过EDI给水泵（3-9）接到EDI保安过滤器（3-4）的进水口，EDI保安过滤器（3-4）的出水口接到电去离子装置（3-5）的进水口，二级反渗透装置（3-2）的浓水出口与电去离子装置（3-5）的浓水出口送出二级除盐处理系统的浓水回流I，电去离子装置（3-5）的产水出口接到除盐水箱（3-6）的进水口，除盐水箱（3-6）的出水口通过除盐水泵（3-10）送出除盐水D；

所述的浓盐水零排放处理系统（4），其结构包括DF膜软化装置（4-1）、浓盐水反渗透保安过滤器（4-2）、浓盐水反渗透装置（4-3）、浓盐水零排放处理系统产水箱（4-4）、浓盐水反渗透浓水箱（4-5）、STRO保安过滤器（4-6）、管网式反渗透装置（4-7）、蒸发装置（4-8）、Ca(OH)₂/ Na₂CO₃/聚铁/杀菌剂投加装置（4-9）、HCl/阻垢剂/非氧化杀菌剂投加装置（4-10）、阻垢剂/非氧化杀菌剂投加装置（4-11）、浓盐水反渗透给水泵（4-12）、浓盐水反渗透高压泵（4-13）、浓盐水零排放处理产水循环水补水泵（4-14）、STRO给水泵（4-15）、STRO高压泵（4-16）；其中一级除盐处理系统的浓水J接到DF膜软化装置（4-1）的进水口，Ca(OH)₂/ Na₂CO₃/聚铁/杀菌剂投加装置（4-9）的出药口也接到DF膜软化装置（4-1）的进水口，DF膜软化装置（4-1）的排泥口送出浓盐水零排放处理系统污泥C，DF膜软化装置（4-1）的出水口通过浓盐水反渗透给水泵（4-12）接到浓盐水反渗透保安过滤器（4-2）的进水口，HCl/阻垢剂/非氧化杀菌剂投加装置（4-10）的出药口也接到浓盐水反渗透保安过滤器（4-2）的进水口，浓盐水反渗透保安过滤器（4-2）的出水口通过浓盐水反渗透高压泵（4-13）接到浓盐水反渗透装置（4-3）的进水口，浓盐水反渗透装置（4-3）的产水出口接到浓盐水零排放处理系统产水箱（4-4）的进水口，浓盐水零排放处理系统产水箱（4-4）的出水口通过浓盐水零排放处理产水循环水补水泵（4-14）送出浓盐水零排放处理系统的产水补充循环水E₂，浓盐水反渗透装置（4-3）的浓水出口接到浓盐水反渗透浓水箱（4-5）的进水口，浓盐水反渗透浓水箱（4-5）的出水口通过STRO给水泵（4-15）接到STRO保安过滤器（4-6）的进水口，阻垢剂/非氧化杀菌剂投加装置（4-11）的出药口也接到STRO保安过滤器（4-6）的进水口，STRO保安过滤器（4-6）的出水口通过STRO高压泵（4-16）接到管网式反渗透装置（4-7）的进水口，管网式反渗透装置（4-7）的浓水出口接到蒸发装置（4-8）的进水口，管网式反渗透装置（4-7）的产水出口与蒸发装置（4-8）的冷凝液出口也接到浓盐水零排放处理系统产水箱（4-4）的进水口，蒸发装置（4-8）的出盐口送出废盐F。

2.利用如权利要求1的铜冶炼中水处理回收装置处理铜冶炼中水零排放方法，其特征是包括如下步骤：

（1）预处理软化：在铜冶炼中水中投加质量浓度5～10%的石灰乳200～1000mg/L、质量浓度5～10%的纯碱200～800mg/L、絮凝剂20～80mg/L及杀菌剂20～70mg/L进行软化处理，通过沉淀、多级过滤排出预处理软化污泥，软化出水的残留硬度≤1.0mmol/L，以利于后续的脱盐、浓缩、蒸发处理；

（2）一级除盐处理：预处理软化系统的出水通过一级反渗透装置，回收率：60～75%进行初步脱盐，并利用浓水反渗透装置，回收率：55～70%，对一级反渗透装置的浓水进行初步脱盐，以提高整个一级脱盐水的回收率82～92.5%；

（3）二级除盐处理：一级除盐水通过二级反渗透装置回收率：85～95%，进一步脱盐，然后再通过电去离子装置进行深度脱盐，二级反渗透装置与电去离子装置的浓水返回预处理软化系统重新处理；电去离子装置的产水完全达到了脱盐水的要求，脱盐水系统产水水质为：25℃下电导率≤0.2μs/cm、SiO₂含量≤20μg/L；

（4）浓盐水零排放处理：一级除盐处理系统的浓水进入DF膜软化装置，通过投加质量浓度5～10%的石灰乳400～1200mg/L、质量浓度5～10%的纯碱100～500mg/L、絮凝剂20～80mg/L、杀菌剂20～70mg/L，进行软化处理，其浓缩污泥送去污水处理站处理，其软化出水经过浓盐水反渗透装置，回收率：50～70%的浓缩，再经过压力为50～70 kg/cm²的管网式反渗透装置，回收率：60～80%，进一步深度浓缩，管网式反渗透装置的浓液经蒸发装置ZF进行蒸发，产出废盐F；浓盐水反渗透装置的产水、管网式反渗透装置的产水与蒸发装置ZF的冷凝水的水质优于《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050 -2007 6.1.3再生水水质标准，其中pH：7.0～8.5、Cl^-≤250mg/L、TDS≤1000mg/L，回用于循环水；

所述的步骤（1）中的铜冶炼中水A依次通过原水箱T₁、原水泵P₁、机械搅拌澄清池MCT、清水箱T₂、高效过滤器给水泵P₂、高效过滤器HEF、100微米碟片式过滤器DCF、超滤装置UF、超滤产水箱T₃、一级反渗透给水泵P₄直到送出预处理软化系统的出水G；其中铜冶炼中水A与高效过滤器HEF、100微米碟片式过滤器DCF、超滤装置UF的反洗水在原水箱T₁中混合进行水质水量的调节，并由原水泵P₁送入机械搅拌澄清池MCT进行软化处理；在机械搅拌澄清池MCT利用Ca(OH)₂/Na₂CO₃/ PAC/ PAM/杀菌剂投加装置D₁投加石灰乳浓度5～10%、纯碱浓度5～10%、PAC、PAM及杀菌剂，利用石灰、纯碱软化沉淀处理后，机械搅拌澄清池MCT的出水残留硬度≤1.0mmol/L，并排出预处理软化污泥B；机械搅拌澄清池MCT的出水进入清水箱T₂，经高效过滤器给水泵P₂加压先后经过高效过滤器HEF、100微米碟片式过滤器DCF、超滤装置UF进行多级过滤，滤除机械搅拌澄清池MCT出水中的颗粒物后进入超滤产水箱T₃，二级除盐处理系统的浓水回流I也进入超滤产水箱T₃，并经一级反渗透给水泵P₄送出预处理软化系统的出水G；由于机械搅拌澄清池MCT出水的pH为10～11，要在高效过滤器HEF前利用HCl投加装置D₂投加盐酸将pH回调到7.5～8.5，高效过滤器HEF利用高效过滤器反洗水泵P₃与高效过滤器反洗风机B₁定期进行气水反洗；超滤装置UF利用超滤反洗风机B₂、超滤反洗水泵P₅与超滤在线清洗加药装置D₃定期进行在线加药化学气水反洗；高效过滤器HEF、100微米碟片式过滤器DCF、超滤装置UF的反洗排水返回原水箱T₁重新处理；

所述的步骤（2）中的出水通过一级除盐处理系统DS1，具体是预处理软化系统的出水G依次通过一级反渗透保安过滤器SAF1、一级反渗透高压泵P6、一级反渗透装置RO1、一级反渗透浓水箱T4、浓水反渗透给水泵P7、浓水反渗透保安过滤器SAF2、浓水反渗透高压泵P8、浓水反渗透装置ROC、一级除盐水箱T5，直到一级除盐水循环水补水泵P10送出一级除盐水补充循环水E1；其中预处理软化系统的出水G经过一级反渗透保安过滤器SAF1过滤对一级反渗透装置RO1加以保护，同时通过还原剂/阻垢剂/非氧化杀菌剂投加装置D4投加还原剂、阻垢剂、非氧化杀菌剂进一步保护一级反渗透装置RO1，再经一级反渗透高压泵P6加高压压力：10～15 kg/cm²，利用一级反渗透装置RO1回收率：60～75%，进行初步脱盐处理，一级反渗透装置RO1的产水进入一级除盐水箱T5；一级反渗透装置RO1的浓水进入一级反渗透浓水箱T4，并由浓水反渗透给水泵P7加压，经过浓水反渗透保安过滤器SAF2过滤对浓水反渗透装置ROC加以保护，同时通过阻垢剂投加装置D5投加阻垢剂对浓水反渗透装置ROC加以保护，再经过浓水反渗透高压泵P8加高压压力：11～20 kg/cm²，利用浓水反渗透装置ROC回收率：55～70%，进行初步脱盐处理，以提高整个一级脱盐水的回收率达到82～92.5%，浓水反渗透装置ROC的浓水即为一级除盐处理系统的浓水J，送到浓盐水零排放处理系统CWZLD进行处理；浓水反渗透装置ROC的产水也进入一级除盐水箱T5，即为一级除盐水，其水质优于《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-2007 6.1.3再生水水质标准，其中pH：7.0～8.5、Cl^-≤250mg/L、TDS≤1000mg/L，部分一级除盐水利用二级反渗透给水泵P9送到二级除盐处理系统DS2生产除盐水；其余部分一级除盐水利用一级除盐水循环水补水泵P10送出一级除盐水补充循环水E1；

所述的步骤（3）一级除盐水通过二级除盐处理系统DS2，具体是一级除盐水依次通过二级反渗透保安过滤器SAF3、二级反渗透高压泵P11、二级反渗透装置RO2、二级反渗透产水箱T6、EDI给水泵P12、EDI保安过滤器SAF4、电去离子装置EDI、除盐水箱T7、直到除盐水泵P13送出除盐水D；其中一级除盐水通过二级反渗透保安过滤器SAF3过滤以保护二级反渗透装置RO2，同时利用NaOH投加装置D6投加NaOH提高pH，通过二级反渗透高压泵P11加高压压力：10～15 kg/cm²，利用二级反渗透装置回收率：85～95%，进一步脱盐，二级反渗透装置RO2的产水进入二级反渗透产水箱T6，经过EDI给水泵P12加压，通过EDI保安过滤器SAF₄过滤以保护电去离子装置EDI，通过电去离子装置EDI进行深度脱盐；二级反渗透装置RO2的浓水与电去离子装置EDI的浓水即为二级除盐处理系统的浓水回流I返回预处理软化系统SPT重新处理；电去离子装置EDI的产水完全达到了脱盐水的要求，脱盐水系统产水水质为：25℃下电导率≤0.2μs/cm、SiO₂含量≤20μg/L，电去离子装置EDI的产水进入除盐水箱T7，利用除盐水泵P13送出除盐水D；

所述的步骤（4）一级除盐处理系统的浓水J通过浓盐水零排放处理系统CWZLD，具体是一级除盐处理系统的浓水J依次通过DF膜软化装置DFS、浓盐水反渗透给水泵P₁₄、浓盐水反渗透保安过滤器SAF₅、浓盐水反渗透高压泵P₁₅、浓盐水反渗透装置CWRO、浓盐水反渗透浓水箱T₈、STRO给水泵P₁₆、STRO保安过滤器SAF₆、STRO高压泵P₁₇、管网式反渗透装置STRO、蒸发装置ZF、直到送出废盐F；其中一级除盐处理系统的浓水J进入DF膜软化装置DFS，通过Ca(OH)₂/Na₂CO₃/聚铁/杀菌剂投加装置D₇投加石灰乳浓度5～10%、纯碱浓度5～10%、絮凝剂、杀菌剂，进行软化处理，送出浓盐水零排放处理系统污泥C，软化出水经过浓盐水反渗透给水泵P₁₄加压，经浓盐水反渗透保安过滤器SAF₅过滤以保护浓盐水反渗透装置CWRO，再通过浓盐水反渗透高压泵P₁₅加高压压力：15～25 kg/cm²，利用浓盐水反渗透装置CWRO回收率：50～70%进行浓缩，浓盐水反渗透装置CWRO的产水进入浓盐水零排放处理系统产水箱T₉，浓盐水反渗透装置CWRO的浓水进入浓盐水反渗透浓水箱T₈，然后经过STRO给水泵P₁₆加压，经STRO保安过滤器SAF₆过滤以保护管网式反渗透装置STRO，同时通过阻垢剂/非氧化杀菌剂投加装置D₉投加阻垢剂与非氧化杀菌剂以保护管网式反渗透装置STRO，再通过STRO高压泵P₁₇加高压压力：50～70 kg/cm²，利用管网式反渗透装置STRO回收率：60～80%进一步深度浓缩，管网式反渗透装置STRO的浓液经蒸发装置ZF进行蒸发，产出废盐F；管网式反渗透装置STRO的产水与蒸发装置ZF的冷凝水进入浓盐水零排放处理系统产水箱T₉，浓盐水零排放处理系统产水箱T₉中的三部分混合水浓盐水反渗透装置CWRO的产水、管网式反渗透装置STRO的产水与蒸发装置ZF的冷凝水的水质优于《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050-20076.1.3再生水水质标准，其中pH：7.0～8.5、Cl^-≤250mg/L、TDS≤1000mg/L，由浓盐水零排放处理产水循环水补水泵P₁₈送出浓盐水零排放处理系统的产水补充循环水E₂，从而达到回用水及零排放的目的。