公布日：2023.04.18
申請日：2023.01.06
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/461(2023.01)N;C02F7/00(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本申請涉及一種鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)及工藝，屬于重金屬離子電鍍廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，其包括濃縮裝置和電解裝置，濃縮裝置包括收集池、多級膜系統(tǒng)以及反滲透系統(tǒng)，收集池用于將廢水輸送至多級膜系統(tǒng)中，多級膜系統(tǒng)用于將廢水中的鎳離子進(jìn)行截留并逐級濃縮，且多級膜系統(tǒng)產(chǎn)出濃水和產(chǎn)水，電解裝置用于將濃水進(jìn)行電解回收鎳金屬，反滲透系統(tǒng)用于將產(chǎn)水進(jìn)行回收。本申請具有提高鎳離子回收率以及回收效率的同時還能有效的降低了使用成本的效果。
權(quán)利要求書
1.一種鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)，其特征在于：包括濃縮裝置(1)和電解裝置(2)，所述濃縮裝置(1)包括收集池、多級膜系統(tǒng)(11)以及反滲透系統(tǒng)，所述收集池用于將廢水輸送至多級膜系統(tǒng)(11)中，所述多級膜系統(tǒng)(11)用于將廢水中的鎳離子進(jìn)行截留并逐級濃縮，且所述多級膜系統(tǒng)(11)產(chǎn)出濃水和產(chǎn)水，所述電解裝置(2)用于將濃水進(jìn)行電解回收鎳金屬，所述反滲透系統(tǒng)用于將產(chǎn)水進(jìn)行回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)，其特征在于：所述多級膜系統(tǒng)(11)包括一級濃縮組件(111)、二級濃縮組件(112)和三級濃縮組件(113)，所述一級濃縮組件(111)包括一級管(1111)和填充于一級管(1111)內(nèi)的一級膜，所述二級濃縮組件(112)包括二級管(1121)和填充于二級管(1121)內(nèi)的二級膜，所述三級濃縮組件(113)包括三級管(1131)和填充于三級管(1131)內(nèi)的三級膜；所述一級管(1111)、二級管(1121)和三級管(1131)串聯(lián)設(shè)置，依次將廢水中的鎳離子進(jìn)行截留逐級濃縮；所述一級濃縮組件(111)的產(chǎn)水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)，其特征在于：所述二級濃縮組件(112)和三級濃縮組件(113)的產(chǎn)水以及所述反滲透系統(tǒng)產(chǎn)出的濃水匯集于收集池中再次進(jìn)行濃縮。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)，其特征在于：所述一級濃縮組件(111)的數(shù)量為若干個，且各所述一級濃縮組件(111)串聯(lián)設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)，其特征在于：所述電解裝置(2)包括整流機(jī)(22)、電解槽(24)、中轉(zhuǎn)槽(25)以及用于廢氣處理的吸風(fēng)組件(27)，所述電解槽(24)為若干個，所述中轉(zhuǎn)槽(25)用于接收多級膜系統(tǒng)(11)產(chǎn)出的濃水，且所述中轉(zhuǎn)槽(25)通過進(jìn)液管(251)與各電解槽(24)連通；各所述電解槽(24)中均具有陰極板(242)、陽極板(241)以及加熱棒(243)，且整流機(jī)(22)與陰極板(242)以及陽極板(241)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)，其特征在于：各所述電解槽(24)與中轉(zhuǎn)槽(25)通過出液管(252)連通，用于將電解過的濃水收集于中轉(zhuǎn)槽(25)中；且所述中轉(zhuǎn)槽(25)還用于與堿性桶(28)連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)，其特征在于：所述吸風(fēng)組件(27)包括吸風(fēng)管(271)以及廢氣塔(272)，所述吸風(fēng)管(271)與中轉(zhuǎn)槽(25)和各電解槽(24)連通，所述吸風(fēng)管(271)還與廢氣塔(272)連通，以用于去除電解槽(24)中的廢氣和水蒸氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)，其特征在于：所述中轉(zhuǎn)槽(25)中設(shè)置有曝氣組件(29)，所述曝氣組件(29)包括氣泵、進(jìn)氣管(291)以及穿孔曝氣管(292),所述穿孔曝氣管(292)設(shè)置于中轉(zhuǎn)槽(25)底壁，且所述進(jìn)氣管(291)與穿孔曝氣管(292)連通。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的鍍鎳廢水鎳回收工藝，其特征在于：包括：（1）廢水濃縮：將酸性含鎳廢水收集于收集池中，經(jīng)過多級濃縮系統(tǒng)，依次經(jīng)過一級濃縮組件(111)、二級濃縮組件(112)和三級濃縮組件(113)將鎳離子進(jìn)行逐級濃縮，得到濃水和產(chǎn)水；（2）RO膜過濾：一級濃縮組件(111)產(chǎn)出的產(chǎn)水經(jīng)過反滲透系統(tǒng)進(jìn)行回收利用，且反滲透系統(tǒng)產(chǎn)出的濃水通過水管重新匯集于收集池中再次進(jìn)行多級濃縮；（3）產(chǎn)水循環(huán)：二級濃縮組件(112)和三級濃縮組件(113)產(chǎn)出的產(chǎn)水通過水管重新匯集于收集池中再次進(jìn)行多級濃縮；（4）電解回收：多級膜系統(tǒng)(11)產(chǎn)出的濃水進(jìn)入到電解裝置(2)中進(jìn)行電解，以使鎳離子在陰極板(242)上被還原為鎳金屬進(jìn)行回收。
發(fā)明內(nèi)容
為了減少藥劑使用成本并且提高金屬資源回收率，本申請?zhí)峁┮环N鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)及工藝。
第一方面，本申請?zhí)峁┮环N鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：一種鍍鎳廢水鎳回收系統(tǒng)，包括濃縮裝置和電解裝置，所述濃縮裝置包括收集池、多級膜系統(tǒng)以及反滲透系統(tǒng)，所述收集池用于將廢水輸送至多級膜系統(tǒng)中，所述多級膜系統(tǒng)用于將廢水中的鎳離子進(jìn)行截留并逐級濃縮，且所述多級膜系統(tǒng)產(chǎn)出濃水和產(chǎn)水，所述電解裝置用于將濃水進(jìn)行電解回收鎳金屬，所述反滲透系統(tǒng)用于將產(chǎn)水進(jìn)行回收。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請采用濃縮裝置將鎳離子進(jìn)行濃縮，并且濃縮裝置還能夠?qū)U水中的產(chǎn)水進(jìn)行處理回收利用，本申請中的廢水經(jīng)過濃縮裝置處理后，可以使90%～95%廢水回用利用，廢水回收利用的同時，還能夠?qū)㈡囯x子進(jìn)行濃縮處理，多級膜系統(tǒng)中采用的膜用于選擇性的去除水溶液中重金屬離子，只針對廢水中的鎳金屬離子具有截留作用，利用該特性，膜的一側(cè)流出凈水，另一側(cè)則可將鎳離子進(jìn)行濃縮處理，通過這種膜滲透，對含鎳廢水進(jìn)行逐級高濃度濃縮，從而達(dá)到金屬廢水預(yù)處理的目的；而濃縮處理后的鎳離子可以經(jīng)過電解裝置電解得到金屬鎳，從而實(shí)現(xiàn)了廢水中鎳金屬的回收；相比于傳統(tǒng)技術(shù)中使用化學(xué)藥劑是鎳離子沉淀或者使用離子交換樹脂將鎳離子進(jìn)行吸附脫附回收，本申請通過采用濃縮裝置中的多級膜系統(tǒng)設(shè)置不同等級的鎳離子濃縮膜，將廢水中的鎳離子進(jìn)行逐級濃縮，使得可以處理大水量、高濃度的含鎳廢水，延長設(shè)備連續(xù)運(yùn)行時間，提高鎳離子回收效率的同時還能有效的降低了使用成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)價值；并且本申請通過設(shè)置反滲透系統(tǒng)，使得濃縮裝置中的產(chǎn)水水質(zhì)水量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，便于產(chǎn)水的回收利用。
可選的，所述多級膜系統(tǒng)包括一級濃縮組件、二級濃縮組件和三級濃縮組件，所述一級濃縮組件包括一級管和填充于一級管內(nèi)的一級膜，所述二級濃縮組件包括二級管和填充于二級管內(nèi)的二級膜，所述三級濃縮組件包括三級管和填充于三級管內(nèi)的三級膜；所述一級管、二級管和三級管串聯(lián)設(shè)置，依次將廢水中的鎳離子進(jìn)行截留逐級濃縮；所述一級濃縮組件的產(chǎn)水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)中。
通過采用上述技術(shù)方案，一級管、二級管和三級管是串聯(lián)設(shè)置的，且本申請采用的一級膜、二級膜和三級膜均為中空的圓筒形結(jié)構(gòu)；廢水被收集于收集池中，然后將廢水輸送至一級管內(nèi)，一級管內(nèi)的廢水經(jīng)過一級膜的，一級膜用于將鎳離子進(jìn)行截留濃縮，而穿過一級膜在一級膜中空處則形成凈水，即產(chǎn)水，一級膜產(chǎn)出的濃水會進(jìn)入到二級管中，產(chǎn)水則進(jìn)入到反滲透系統(tǒng)中進(jìn)行回收處理；一級膜產(chǎn)出的濃水會進(jìn)入到二級管中繼續(xù)進(jìn)行濃縮，因此，二級膜產(chǎn)出的濃水進(jìn)入到三極管中，二級管產(chǎn)出的產(chǎn)水進(jìn)入到收集池中；同樣的，三極管中的三級膜繼續(xù)將濃水中的鎳離子進(jìn)行濃縮，三極管產(chǎn)出的濃縮進(jìn)入到電解裝置中進(jìn)行電解回收鎳金屬，而產(chǎn)水則進(jìn)入到收集池中繼續(xù)循環(huán)濃縮。
可選的，所述二級濃縮組件和三級濃縮組件的產(chǎn)水以及所述反滲透系統(tǒng)產(chǎn)出的濃水匯集于收集池中再次進(jìn)行濃縮。
通過采用上述技術(shù)方案，由于二級濃縮組件和三級濃縮組件的產(chǎn)水以及反滲透系統(tǒng)產(chǎn)出的濃水匯集于收集池中進(jìn)行循環(huán)濃縮，最大限度的開發(fā)了廢水的經(jīng)濟(jì)價值，同時也進(jìn)一步提高了鎳金屬的回收率。
可選的，所述一級濃縮組件的數(shù)量為若干個，且各所述一級濃縮組件串聯(lián)設(shè)置。
通過采用上述技術(shù)方案，一級濃縮組件的數(shù)量為多個時，能夠提高對鎳離子的濃縮效率，以使?jié)饪s系統(tǒng)產(chǎn)出的濃水中的鎳離子的濃度更高。
可選的，所述電解裝置包括整流機(jī)、電解槽、中轉(zhuǎn)槽以及用于廢氣處理的吸風(fēng)組件，所述電解槽為若干個，所述中轉(zhuǎn)槽用于接收多級膜系統(tǒng)產(chǎn)出的濃水，且所述中轉(zhuǎn)槽通過進(jìn)液管與各電解槽連通；各所述電解槽中均具有陰極板、陽極板以及加熱棒，且整流機(jī)與陰極板以及陽極板電連接。
通過采用上述技術(shù)方案，整流機(jī)主要是起到對陰極板和陽極板供電的作用，由于濃水中含有高濃度的鎳離子，濃水進(jìn)入到中轉(zhuǎn)槽后，通過進(jìn)液管進(jìn)入到各個電解槽中，含鎳濃水中的鎳離子常處于無秩序的運(yùn)動中，整流機(jī)通直流電后，濃水中的離子作定向運(yùn)動，陽離子向陰極移動，在陰極板得到電子，被還原；而陰離子向陽極移動，在陽極板失去電子，被氧化；在含鎳濃水電解過程中，SO4²⁻和Cl-在陽極失去電子，被氧化成氧氣和氯氣放出；鎳離子在陰極得到電子，被還原成金屬鎳在陰極上析出形成鎳板，廢水中重金屬鎳離子最終得到去除。
可選的，各所述電解槽與中轉(zhuǎn)槽通過出液管連通，用于將電解過的濃水收集于中轉(zhuǎn)槽中；且所述中轉(zhuǎn)槽還用于與堿性桶連通。
通過采用上述技術(shù)方案，進(jìn)液管用于將含鎳濃水輸送至電解槽中進(jìn)行電解，濃水達(dá)到一定液位后，被電解的濃水會溢出至出液管中，然后經(jīng)過出液管再次進(jìn)入到中轉(zhuǎn)槽中，因此，含鎳濃水在中轉(zhuǎn)槽和電解槽中循環(huán)流動，能夠最大限度的將鎳離子進(jìn)行電解回收，進(jìn)而提高了鎳離子的回收率；中轉(zhuǎn)槽能夠有效的循環(huán)濃水的同時，還能夠使得電解槽中的濃水均勻流動，并且可以實(shí)現(xiàn)濃水酸堿度的調(diào)節(jié)。
可選的，所述吸風(fēng)組件包括吸風(fēng)管以及廢氣塔，所述吸風(fēng)管與中轉(zhuǎn)槽和各電解槽連通，所述吸風(fēng)管還與廢氣塔連通，以用于去除電解槽中的廢氣和水蒸氣。
通過采用上述技術(shù)方案，在含鎳濃水電解過程中，加熱棒會對濃水進(jìn)行升溫加熱，并且濃水中的SO4²⁻和Cl-在陽極失去電子，被氧化成氧氣和氯氣放出，而吸風(fēng)管用于吸收濃水加溫后產(chǎn)生的廢氣以及水蒸氣，然后輸送至廢氣塔中進(jìn)行廢棄處理，有利于環(huán)保。
可選的，所述中轉(zhuǎn)槽中設(shè)置有曝氣組件，所述曝氣組件包括氣泵、進(jìn)氣管以及穿孔曝氣管,所述穿孔曝氣管設(shè)置于中轉(zhuǎn)槽底壁，且所述進(jìn)氣管與穿孔曝氣管連通。
通過采用上述技術(shù)方案，啟動氣泵，將空氣通過進(jìn)氣管抽至穿孔曝氣管中，穿孔曝氣管用于對中轉(zhuǎn)槽中的濃水進(jìn)行攪拌，以提高對濃水的電解效果。
第二方面，本申請?zhí)峁┮环N鍍鎳廢水鎳回收工藝，采用如下的技術(shù)方案：一種鍍鎳廢水鎳回收工藝，包括：（1）廢水濃縮：將酸性含鎳廢水收集于收集池中，經(jīng)過多級濃縮系統(tǒng)，依次經(jīng)過一級濃縮組件、二級濃縮組件和三級濃縮組件將鎳離子進(jìn)行逐級濃縮，得到濃水和產(chǎn)水；（2）RO膜過濾：一級濃縮組件產(chǎn)出的產(chǎn)水經(jīng)過反滲透系統(tǒng)進(jìn)行回收利用，且反滲透系統(tǒng)產(chǎn)出的濃水通過水管重新匯集于收集池中再次進(jìn)行多級濃縮；（3）產(chǎn)水循環(huán)：二級濃縮組件和三級濃縮組件產(chǎn)出的產(chǎn)水通過水管重新匯集于收集池中再次進(jìn)行多級濃縮；（4）電解回收：多級膜系統(tǒng)產(chǎn)出的濃水進(jìn)入到電解裝置中進(jìn)行電解，以使鎳離子在陰極板上被還原為鎳金屬進(jìn)行回收。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請采用的廢水處理工藝通過設(shè)置多級濃縮膜對鎳離子進(jìn)行逐級濃縮，使得可以處理大水量、高濃度的含鎳廢水，在對鎳離子進(jìn)行濃縮的同時，還能夠利用反滲透系統(tǒng)對產(chǎn)水進(jìn)行回收利用，延長設(shè)備連續(xù)運(yùn)行時間，提高鎳離子回收效率以及產(chǎn)水的處理效率；因此，本申請采用的處理工藝能夠有效地降低處理成本，提高金屬鎳的回收率以及回收效率，同時還兼顧產(chǎn)水回收利用，具有很好的經(jīng)濟(jì)價值。
綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術(shù)效果：1.本申請通過采用濃縮裝置中的多級膜系統(tǒng)設(shè)置不同等級的鎳離子濃縮膜，將廢水中的鎳離子進(jìn)行逐級濃縮，使得可以處理大水量、高濃度的含鎳廢水，延長設(shè)備連續(xù)運(yùn)行時間，提高鎳離子回收效率的同時還能有效的降低了使用成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)價值；2.本申請對含鎳廢水進(jìn)行處理，處理含鎳廢水達(dá)標(biāo)，同時使90%～95%廢水能夠回收利用，并且濃縮系統(tǒng)使用多級膜濃縮含鎳廢水，使鎳濃度至少為30000mg/L，且申請的回收系統(tǒng)的使用壽命較長，降低了成本提高了經(jīng)濟(jì)價值；3.本申請采用的處理工藝能夠有效地降低處理成本，提高金屬鎳的回收率以及回收效率，同時還兼顧產(chǎn)水回收利用，具有很好的經(jīng)濟(jì)價值。
（發(fā)明人：王永輝;陳志鍇;陳楓;黃思齊;雷超;葉平;朱琴）
