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编辑：中冶有色技术网
来源：金川集团股份有限公司
权利要求
1.有色金属冶炼废水中钙的去除系统，其特征在于：包括曝气池、反应池、沉降池、除钙后液罐、压滤机，所述曝气池底部设有曝气管，所述曝气管均匀布有向下的孔且一端连接有CO2投加管，所述沉降池底部设有耙架，耙架上部设有蜂窝斜板填料；所述曝气池出液口通过第二管道与反应池的进液口连接，所述反应池的出液口通过第三管道与沉降池的进液口连接，沉降池的出液口通过第四管道与除钙后液罐连接，沉降池的底部通过第五管道与压滤机连接，且第五管道上设有渣浆泵，所述压滤机的出口与除钙后液罐的进口连通；所述第二管道设有Na2CO3投加管，所述第四管道上设有PAC投加管、PAC投加管。
2.根据权利要求1所述的有色金属冶炼废水中钙的去除系统，其特征在于：还包括CO2投加装置，所述CO2投加装置包括依次连接的CO2储罐、 CO2缓冲罐，所述CO2缓冲罐的出口通过CO2投加管与曝气池底部的曝气管连接。
3.根据权利要求1所述的有色金属冶炼废水中钙的去除系统，其特征在于：还包括Na2CO3投加装置，所述Na2CO3投加装置包括Na2CO3配置槽、Na2CO3投加罐， Na2CO3配置槽通过Na2CO3输送管道与Na2CO3投加罐相连且Na2CO3输送管道上设有Na2CO3输送泵，Na2CO3投加罐通过Na2CO3投加管与第二管道连通且Na2CO3投加管上设有Na2CO3投加泵。
4.根据权利要求1所述的有色金属冶炼废水中钙的去除系统，其特征在于：还包括PAC配置槽、PAM配置槽， PAC配置槽的出口端通过PAC投加管与第三管道连通，且PAC投加管上设有PAC投加泵，，PAM配置槽的出口端通过PAM投加管与第三管道连通，且PAM投加管上设有PAM投加泵。
5.根据权利要1所述的有色金属冶炼废水中钙的去除系统，其特征在于：所述CO2投加管、Na2CO3投加管、PAM投加管、PAC投加管上均设有自动阀和流量计，且自动阀与流量计连锁，所述CO2投加管上还设有压力表。
6.根据权利要1所述的有色金属冶炼废水中钙的去除系统，其特征在于：所述压滤机为并列设置的2台，压滤机的进液管进液管上安装压力表。
7.根据权利要1所述的有色金属冶炼废水中钙的去除系统，其特征在于：所述曝气池底部设有高钙废水进液管，高钙废水进液管上安装自动阀和流量计，自动阀与流量计连锁。
8.根据权利要1或3或2所述的有色金属冶炼废水中钙的去除系统，其特征在于：所述反应池、Na2CO3配置槽、PAM配置槽、PAC配置槽内均设有搅拌装置。
9.根据权利要1或3或2所述的有色金属冶炼废水中钙的去除系统，其特征在于：所述除钙后液罐、Na2CO3配置罐、Na2CO3投加罐、PAC配置槽、PAM配置槽均安装有液位计。
10.有色金属冶炼废水中钙的去除方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤A、药剂配置：通过CO2投加管将气体送入曝气管中，配置好 10%浓度的Na2CO3溶液、0.5%浓度的PAM溶液； 5%浓度的PAC溶液；
步骤B、一级除钙：将高钙废水进入曝气池底部，与曝气管内通入的CO2气体进行反应，废水中的钙部分生成CaCO3被去除，完成一级除钙；
步骤C、二级除钙：一级除钙废水从曝气池上部自流进入反应池下部，与第二管道中加入的Na2CO3溶液反应进一步除钙，完成二级除钙；
步骤D、三级除钙：二级除钙废水由反应池上部自流进入沉降池下部，在第三管道中加入的PAC、PAM溶液絮凝作用下，水体中残存的微量钙去除，CaCO3颗粒变大，完成三级除钙；
步骤E、渣液分离：CaCO3颗粒由下向上流经蜂窝斜板填料时在重力作用下沉降，用耙架刮至沉降池底部，经渣浆泵送至压滤机压滤，压滤机清液进入除钙后液罐，沉降池上部清液自流进入除钙后液罐，除钙后液经除钙后液泵送至用水单元回用。
说明书
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及有色金属冶炼废水中钙的去除系统及其方法。
背景技术
有色金属冶炼过程中会产生一定的酸性废水，行业内常用石灰法进行中和，但该法处理后的废液中含有大量钙离子，回用时管道易结垢堵塞，限制工业化稳定生产。目前如沉淀法、纳滤、 离子交换等多种技术都可用于高钙水的软化，然而每种处理技术都存在其局限性：沉淀法虽可用于高钙水的软化，但因加入药剂类多价高，导致处理成本居高不下，废水回用经济性较差；纳滤、离子交换等方法都用到选择性树脂材料，再生困难、工艺复杂，只适用于低浓度钙离子的去除。因此，需要研究一种工艺简单、成本较低的高钙水软化回用技术。
发明内容
本发明的目的是提供有色金属冶炼废水中钙的去除系统，以解决现有技术中存在的问题。
本发明的另一目的是提供一种有色金属冶炼废水中钙的去除方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种有色金属冶炼废水中钙的去除系统，包括曝气池、反应池、沉降池、除钙后液罐、压滤机，所述曝气池底部设有曝气管，所述曝气管均匀布有向下的孔且一端连接有CO2投加管，所述沉降池底部设有耙架，耙架上部设有蜂窝斜板填料；所述曝气池出液口通过第二管道与反应池的进液口连接，所述反应池的出液口通过第三管道与沉降池的进液口连接，沉降池的出液口通过第四管道与除钙后液罐连接，沉降池的底部通过第五管道与压滤机连接，且第五管道上设有渣浆泵，所述压滤机的出口与除钙后液罐的进口连通；所述第二管道设有Na2CO3投加管，所述第四管道上设有PAC投加管、PAC投加管。
进一步地，还包括CO2投加装置，所述CO2投加装置包括依次连接的CO2储罐、 CO2缓冲罐，所述CO2缓冲罐的出口通过CO2投加管与曝气池底部的曝气管连接。
进一步地，还包括Na2CO3投加装置，所述Na2CO3投加装置包括Na2CO3配置槽、Na2CO3投加罐， Na2CO3配置槽通过Na2CO3输送管道与Na2CO3投加罐相连且Na2CO3输送管道上设有Na2CO3输送泵，Na2CO3投加罐通过Na2CO3投加管与第二管道连通且Na2CO3投加管上设有Na2CO3投加泵。
进一步地，还包括PAC配置槽、PAM配置槽， PAC配置槽的出口端通过PAC投加管与第三管道连通，且PAC投加管上设有PAC投加泵，，PAM配置槽的出口端通过PAM投加管与第三管道连通，且PAM投加管上设有PAM投加泵。
进一步地，所述CO2投加管、Na2CO3投加管、PAM投加管、PAC投加管上均设有自动阀和流量计，且自动阀与流量计连锁，所述CO2投加管上还设有压力表。
进一步地，所述压滤机为并列设置的2台，压滤机的进液管进液管上安装压力表。
进一步地，所述曝气池底部设有高钙废水进液管，高钙废水进液管上安装自动阀和流量计，自动阀与流量计连锁。
进一步地，所述反应池、Na2CO3配置槽、PAM配置槽、PAC配置槽内均设有搅拌装置。
进一步地，所述除钙后液罐、Na2CO3配置罐、Na2CO3投加罐、PAC配置槽、PAM配置槽均安装有液位计。
本发明采用的另一技术方案为：一种有色金属冶炼废水中钙的去除方法，具体包括如下步骤：
步骤A、药剂配置：通过CO2投加管将气体送入曝气管中，配置好 10%浓度的Na2CO3溶液、0.5%浓度的PAM溶液； 5%浓度的PAC溶液；
步骤B、一级除钙：将高钙废水进入曝气池底部，与曝气管内通入的CO2气体进行反应，废水中的钙部分生成CaCO3被去除，完成一级除钙；
步骤C、二级除钙：一级除钙废水从曝气池上部自流进入反应池下部，与第二管道中加入的Na2CO3溶液反应进一步除钙，完成二级除钙；
步骤D、三级除钙：二级除钙废水由反应池上部自流进入沉降池下部，在第三管道中加入的PAC、PAM溶液絮凝作用下，水体中残存的微量钙去除，CaCO3颗粒变大，完成三级除钙；
步骤E、渣液分离：CaCO3颗粒由下向上流经蜂窝斜板填料时在重力作用下沉降，用耙架刮至沉降池底部，经渣浆泵送至压滤机压滤，压滤机清液进入除钙后液罐，沉降池上部清液自流进入除钙后液罐，除钙后液经除钙后液泵送至用水单元回用。
本发明的有益效果为：结构简单、运行可靠，实现了高钙废水的治理及水资源综合利用，通过设置曝气池、反应池、沉降池、除钙后液罐、压滤机形成了三级除钙系统，可处理高钙废水；利用CO2对废水进行一级除钙，将大部分钙去除；再利用Na2CO3进行二级除钙，将废水中残余的钙进一步去除；最后利用PAC、PAM混凝去除水体中残存的微量钙，并通过PAC、PAM的絮凝作用使CaCO3颗粒增大，最终通过浓密机、压滤机将CaCO3从系统中移出。废水中的钙大部分通过廉价的CO2去除，Na2CO3、PAC、PAM用量较少，大大降低了除钙成本。除钙后液中钙含量可降至50mg/l，结垢性大幅降低，可作为补充水循环回用，节约了水资源。
附图说明
图1是本发明一种有色金属冶炼废水中钙的去除系统结构示意图。
图中：1、曝气池；2、曝气管；3、反应池；4、沉降池；5、除钙后液罐；6、除钙后液泵；7、渣浆泵；8、压滤机；9、蜂窝斜板填料；10、耙架；11、CO2储罐；12、CO2缓冲罐；13、Na2CO3配置罐；14、Na2CO3输送泵；15、Na2CO3投加罐；16、Na2CO3投加泵；17、PAC配置槽；18、PAC投加泵；19、PAM配置槽；20、PAM投加泵；21、CO2投加管；22、第二管道；23、第三管道；24、第四管道；25、第五管道；26、Na2CO3投加管；27、PAM投加管；28、PAC投加管；29、Na2CO3输送管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，一种有色金属冶炼废水中钙的去除系统，包括曝气池1、反应池3、沉降池4、除钙后液罐5、压滤机8，所述曝气池1底部设有曝气管2，所述曝气管2均匀布有向下的孔且一端连接有CO2投加管21，曝气管2上均匀布有向下的小孔，使CO2气体在曝气池底部均匀分布，提升反应效率，同时起到风力搅拌作用，防止生成的CaCO3颗粒沉积，所述沉降池4底部设有耙架10，耙架10上部设有蜂窝斜板填料9，料液自下而上流经蜂窝斜板填料9时，CaCO3颗粒在重力作用下被斜管拦截下来沉积到沉降池4底部，起到固液分离的效果；耙架10将沉降池4底部的CaCO3颗粒刮到锥底，便于排出；所述曝气池1出液口通过第二管道22与反应池3的进液口连接，所述反应池3的出液口通过第三管道23与沉降池4的进液口连接，沉降池4的出液口通过第四管道24与除钙后液罐5连接，沉降池4的底部通过第五管道25与压滤机8连接，且第五管道25上设有渣浆泵7，所述压滤机8的出口与除钙后液罐5的进口连通；所述第二管道22设有Na2CO3投加管，所述第四管道24上设有PAC投加管28、PAM投加管27。
一种可选的实施方式，还包括CO2投加装置，所述CO2投加装置包括依次连接的CO2储罐11、CO2缓冲罐12，所述CO2缓冲罐12的出口通过CO2投加管21与曝气池1底部的曝气管2连接。
一种可选的实施方式，还包括Na2CO3投加装置，所述Na2CO3投加装置包括Na2CO3配置槽15、Na2CO3投加罐13， Na2CO3配置槽1通过Na2CO3输送管道29与Na2CO3投加罐13相连且Na2CO3输送管道29上设有Na2CO3输送泵14，Na2CO3投加罐13通过Na2CO3投加管26与第二管道22连通且Na2CO3投加管26上设有Na2CO3投加泵16。
一种可选的实施方式，还包括PAC配置槽17、PAM配置槽19， PAC配置槽17的出口端通过PAC投加管28与第三管道23连通，且PAC投加管28上设有PAC投加泵18，PAM配置槽19的出口端通过PAM投加管27与第三管道23连通，且PAM投加管27上设有PAM投加泵20。
一种可选的实施方式， CO2投加管21、Na2CO3投加管26、PAM投加管27、PAC投加管28上均设有自动阀和流量计，且自动阀与流量计连锁， CO2加入量由CO2投加管上的自动阀和流量计控制，根据废水中的钙含量进行调整，Na2CO3加入量由Na2CO3投加管上的自动阀和流量计控制，PAC加入量由PAC投加管上安装的自动阀和流量计控制，PAM加入量由PAM投加管上安装的自动阀和流量计控制；所述CO2投加管上还设有压力表，通过压力表监控CO2供气稳定。
一种可选的实施方式，所述压滤机8为并列设置的2台，压滤机8的进液管上安装压力表， 2台压滤机交替运行，一台压滤机进液压力达到0.6MPa，进液阀门关闭，停止进料；另一台压滤机进液阀门打开，开始进料，保证压滤操作不间断。
一种可选的实施方式，曝气池1底部设有高钙废水进液管，高钙废水进液管上安装自动阀和流量计，自动阀与流量计连锁。
一种可选的实施方式，反应池3、Na2CO3配置槽13、PAM配置槽19、PAC配置槽17内均设有搅拌装置，使药剂与水混合均匀，便于溶解。
一种可选的实施方式，除钙后液罐5、Na2CO3配置罐13、Na2CO3投加罐15、PAC配置槽17、PAM配置槽19均安装有液位计，通过监控液位防止冒罐。
沉降池4进液口位于蜂窝斜板填料9与耙架10之间，料液自下而上流经蜂窝斜板填料9时，CaCO3颗粒在重力作用下被斜管拦截下来沉积到沉降池4底部，起到固液分离的效果；耙架10将沉降池4底部的CaCO3颗粒刮到锥底，便于排出；曝气池1、反应池3、沉降池4均为锥底结构，锥底装有短节，短节上安装手动阀，检修时将手动阀打开，将内部料液排空，便于检修；曝气池1、反应池3、沉降池4、除钙后液罐5之间存在梯度高位差，相邻设备间通过高位差输送料液，不设泵类动力设施。
本发明一种有色金属冶炼废水中钙的去除方法，具体包括如下步骤：
步骤A、药剂配置：通过CO2投加管将气体送入曝气管2中，配置好 10%浓度的Na2CO3溶液、0.5%浓度的PAM溶液； 5%浓度的PAC溶液；
步骤B、一级除钙：将高钙废水进入曝气池1底部，与曝气管2内通入的CO2气体进行反应，废水中的钙部分生成CaCO3被去除，完成一级除钙；
步骤C、二级除钙：一级除钙废水从曝气池1上部自流进入反应池3下部，与第二管道22中加入的Na2CO3溶液反应进一步除钙，完成二级除钙；
步骤D、三级除钙：二级除钙废水由反应池3上部自流进入沉降池4下部，在第三管道23中加入的PAC、PAM溶液絮凝作用下，水体中残存的微量钙去除，CaCO3颗粒变大，完成三级除钙；
步骤E、渣液分离：CaCO3颗粒由下向上流经蜂窝斜板填料9时在重力作用下沉降，用耙架10刮至沉降池4底部，经渣浆泵7送至压滤机8压滤，压滤机8清液进入除钙后液罐5，沉降池4上部清液自流进入除钙后液罐5，除钙后液经除钙后液泵6送至用水单元回用。
实施例1
将上述一种废水除钙的系统及方法应用于某生产系统，工况条件：废水量90m3/h、Ca2+浓度1540mg/l，具体步骤：高钙废水进入曝气池1底部，曝气管2内通入过量3倍的CO2气体（经计算理论加入量为0.099t/h ，实际加入量0.3t/h），废水中的钙大部分生成CaCO3被去除，经检测一级除钙废水Ca2+浓度542mg/l，去除率达到65%；一级除钙废水进入反应池3下部，在反应池3进液口加入10%浓度的Na2CO3溶液进一步除钙，Na2CO3溶液加入量取理论值1.2m3/h ，经检测二级除钙废水Ca2+浓度52mg/l，去除率达到90%；二级除钙废水由反应池3上部自流进入沉降池4下部，加入0.8 m3/h PAC溶液、0.5 m3/h PAM溶液，混凝去除水体中残存的微量钙，同时增大 CaCO3颗粒促助沉降，经检测沉降池4上部清液Ca2+浓度44mg/l；沉降池4底部钙渣送入压滤机8压滤，沉降池4上部清液自流进入除钙后液罐5，经除钙后液泵6送至用水单元回用，该实例Ca2+去除率达到97%，除钙后液Ca2+含量达到新水标准，除钙效果显著。
实施例2
将上述一种废水除钙的系统及方法应用于某生产系统，工况条件：废水量50m3/h、Ca2+浓度2126mg/l，具体步骤：高钙废水进入曝气池1底部，曝气管2内通入过量4倍的CO2气体（经计算理论加入量为0.07t/h ，实际加入量0.29t/h），废水中的钙大部分生成CaCO3被去除，经检测一级除钙废水Ca2+浓度807mg/l，去除率达到62%；一级除钙废水进入反应池3下部，在反应池3进液口加入10%浓度的Na2CO3溶液进一步除钙，Na2CO3溶液加入量1.0m3/h（理论值1.1倍），经检测二级除钙废水Ca2+浓度64mg/l，去除率达到92%；二级除钙废水由反应池3上部自流进入沉降池4下部，加入0.6 m3/h PAC溶液、0.3 m3/h PAM溶液，混凝去除水体中残存的微量钙，同时增大 CaCO3颗粒促助沉降，经检测沉降池4上部清液Ca2+浓度50mg/l；沉降池4底部钙渣送入压滤机8压滤，沉降池4上部清液自流进入除钙后液罐5，经除钙后液泵6送至用水单元回用，该实例Ca2+去除率达到98%，除钙后液Ca2+含量达到新水标准，除钙效果显著。
实施例3
将上述一种废水除钙的系统及方法应用于某生产系统，工况条件：废水量75m3/h、Ca2+浓度1762mg/l，具体步骤：高钙废水进入曝气池1底部，曝气管2内通入过量3.5倍的CO2气体（经计算理论加入量为0.11t/h ，实际加入量0.39t/h），废水中的钙大部分生成CaCO3被去除，经检测一级除钙废水Ca2+浓度421mg/l，去除率达到76%；一级除钙废水进入反应池3下部，在反应池3进液口加入10%浓度的Na2CO3溶液进一步除钙，Na2CO3溶液加入量0.86m3/h（理论值1.2倍），经检测二级除钙废水Ca2+浓度54mg/l，去除率达到86%；二级除钙废水由反应池3上部自流进入沉降池4下部，加入5%浓度的PAC溶液0.7m3/h、0.5%浓度的PAM溶液0.4m3/h，混凝去除水体中残存的微量钙，同时增大 CaCO3颗粒促助沉降，经检测沉降池4上部清液Ca2+浓度52mg/l；沉降池4底部钙渣送入压滤机8压滤，沉降池4上部清液自流进入除钙后液罐5，经除钙后液泵6送至用水单元回用；该实例Ca2+去除率达到97%，除钙后液Ca2+含量达到新水标准，除钙效果显著。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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2024年06月28日 ~ 30日 
