專利名稱：重金屬污水處理及重金屬回收的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體的講是一種重金屬污水處理及重金屬回收的裝置和方法。
背景技術(shù)：
電鍍、電池制造、顯影等行業(yè)的生產(chǎn)污水中含有大量的重金屬離子，如鉻、鎳、銀、銅、鎘、鉛等，如不進(jìn)行有效治理，一旦這些種金屬離子進(jìn)入環(huán)境，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。另外，這些金屬往往都是價(jià)格昂貴的重金屬，如果能夠有效的回收，也會(huì)為企業(yè)帶來(lái)可觀的收入，提高經(jīng)濟(jì)效益。
傳統(tǒng)的處理方法一般利用重金屬離子與堿反應(yīng)生成難溶化合物的特性(如，Ni(OH)2的溶度積常數(shù)為2.0×10-15，當(dāng)pH＝10時(shí)，Ni2+的溶解濃度＜1.0mg/l Cd(OH)2的溶度積常數(shù)為2.2×10-14，當(dāng)pH＝10時(shí)，Cd2+的溶解濃度＜0.1mg/l；Pb(OH)2的溶度積常數(shù)為1.2×10-15，當(dāng)pH＝10時(shí)，Pb2+的溶解濃度＜1.0mg/l。)，采用調(diào)節(jié)pH值到強(qiáng)堿性(pH＝10左右)的方法進(jìn)行處理，處理原理如下式所示
經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)pH后，再利用生成化合物難溶解特性進(jìn)行重力分離，分離后污水排放，固體物質(zhì)進(jìn)行回收。
該方法存在的主要問(wèn)題是由于重金屬離子與堿性化合物是從離子狀態(tài)反應(yīng)后生成的重金屬氫氧化合物(或氧化物)，該生成物粒徑非常細(xì)小，所以與溶液難于分開(kāi)，難于進(jìn)行沉淀分離；另外，生成的難溶性重金屬化合物在溶液中存在一定的過(guò)飽和度，導(dǎo)致溶液中存在的重金屬化合物的濃度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于理論上的飽和溶解度，也就是說(shuō)要高于理論的離子濃度。所以經(jīng)過(guò)重力沉降后，存在于溶液中的重金屬化合物濃度依舊非常高，難于達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。為了進(jìn)一步降低污水中重金屬離子的含量，許多工藝被迫在該工序后通過(guò)板框壓濾機(jī)的處理進(jìn)一步降低重金屬化合物的含量。該方法雖然能夠獲得比較好的水質(zhì)，但也存在兩個(gè)問(wèn)題一是由于板框壓濾機(jī)的孔徑較大，不能有效的去除污水中的重金屬，出水中的重金屬含量仍然偏高；二是由于設(shè)備的添加導(dǎo)致處理設(shè)備的增加以及占地面積的變大，對(duì)于占地面積有要求的單位無(wú)法滿足。并且由于重金屬分離程度低，導(dǎo)致重金屬的回收率低，也降低了經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
由于目前重金屬污水處理系統(tǒng)存在的工藝復(fù)雜、設(shè)備繁多、處理后水質(zhì)差以及重金屬回收率低等問(wèn)題，本發(fā)明采用膜反應(yīng)器來(lái)處理重金屬污水，具體的內(nèi)容如下首先污水進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，在加入堿調(diào)節(jié)污水的堿度之后，使重金屬生成難溶性化合物(或者是氫氧化合物或者是氧化物)，再利用膜組件的過(guò)濾分離作用使固液分離。經(jīng)過(guò)膜組件的分離后，重金屬固體保留在反應(yīng)器內(nèi)，而經(jīng)過(guò)去除重金屬的污水通過(guò)與膜組件相連的泵的作用下，進(jìn)入管道混合器，污水通過(guò)加酸泵并且在酸度計(jì)的控制下，調(diào)節(jié)出水酸堿度，使出水pH值達(dá)到8.5。經(jīng)過(guò)上述處理的重金屬污水，出水中的重金屬含量低于1mg/l。
在反應(yīng)器內(nèi)形成的重金屬固體化合物，定期排出反應(yīng)器，回收利用。
底部通入壓縮空氣曝氣不但可以減輕難溶性重金屬化合物對(duì)膜組件的污染，而且可以保證重金屬污水和為調(diào)節(jié)污水pH值所加入的堿充分混合。為了清洗膜組件，保證出水通量，采用反洗裝置清洗膜組件。本工藝具有布局緊湊、占地少、自動(dòng)化程度高、出水水質(zhì)好等特點(diǎn)。
本發(fā)明的有益效果1.本方法和裝置把重金屬污水處理的各個(gè)部分組合成一個(gè)整體，可以大大降低減少占地面積；2.本裝置中所有設(shè)備均為自動(dòng)控制，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；3.本裝置采用最為先進(jìn)的膜處理技術(shù)，不但可以保證優(yōu)良的出水水質(zhì)，而且能夠提高重金屬的回收率，提高經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明的重金屬污水處理及重金屬回收的裝置具體實(shí)施方式
圖1是本發(fā)明的工藝流程和處理裝置，通過(guò)以下流程完成重金屬污水的處理與重金屬的回收含重金屬的污水1進(jìn)入反應(yīng)器2后，調(diào)節(jié)反應(yīng)器2內(nèi)的溶液pH值到10，通過(guò)風(fēng)機(jī)6引入壓縮空氣18并通過(guò)位于反應(yīng)器底部的穿孔管7擴(kuò)散到反應(yīng)器2內(nèi)，反應(yīng)后的污水通過(guò)出水泵9的作用經(jīng)過(guò)膜組件8從反應(yīng)器2內(nèi)導(dǎo)出，出水17在管道混合器10內(nèi)將酸堿調(diào)節(jié)到8.5左右，膜組件8通過(guò)反洗裝置14進(jìn)行清洗，反應(yīng)器2內(nèi)的固體重金屬化合物定期通過(guò)排放口13排出。
重金屬與水溶液的分離都是在膜反應(yīng)器2內(nèi)完成的，并且重金屬與水溶液的分離方式是通過(guò)膜反應(yīng)器2內(nèi)膜組件8的分離作用實(shí)現(xiàn)的；通過(guò)風(fēng)機(jī)6引入壓縮空氣18并通過(guò)位于反應(yīng)器底部的穿孔管7擴(kuò)散到反應(yīng)器2內(nèi)，不但均勻攪拌污水和堿液，保證溶液的均勻性以及重金屬的充分反應(yīng)，而且減輕膜組件8的污染狀況；通過(guò)在線pH值檢測(cè)裝置A5控制堿泵4從儲(chǔ)堿箱3中投加堿調(diào)節(jié)反應(yīng)器2內(nèi)的溶液pH值到10，保證重金屬反應(yīng)完全；出水溶液最終pH值為8.5，是在管道混合器10內(nèi)完成的，保證反應(yīng)速度以及降低占地面積，加酸量的控制是通過(guò)在線pH值監(jiān)測(cè)裝置B12監(jiān)測(cè)儲(chǔ)水箱11中溶液的pH值并控制酸泵16從儲(chǔ)酸箱15中投加酸調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；出水17中重金屬的含量低于1mg/l，可以回用于生產(chǎn)等；反應(yīng)器2內(nèi)形成的固體重金屬化合物定期通過(guò)排放口13排出，回收利用；為了保證膜組件8的出水通量，采用反洗裝置14清洗膜組件。
權(quán)利要求
1.一種重金屬污水處理及重金屬回收的方法及裝置，污水進(jìn)入反應(yīng)器后，其特征在于還要依次經(jīng)過(guò)以下過(guò)程①含重金屬的污水(1)進(jìn)入反應(yīng)器(2)后，調(diào)節(jié)反應(yīng)器(2)內(nèi)的溶液pH值到10②通過(guò)風(fēng)機(jī)(6)引入壓縮空氣(18)并通過(guò)位于反應(yīng)器底部的穿孔管(7)擴(kuò)散到反應(yīng)器(2)內(nèi)③反應(yīng)后的污水通過(guò)出水泵(9)的作用經(jīng)過(guò)膜組件(8)從反應(yīng)器(2)內(nèi)導(dǎo)出④出水(17)在管道混合器(10)內(nèi)將酸堿調(diào)節(jié)到8.5左右⑤膜組件(8)通過(guò)反洗裝置(14)進(jìn)行清洗⑥反應(yīng)器(2)內(nèi)的固體重金屬化合物定期通過(guò)排放口(13)排出。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種重金屬污水處理及重金屬回收的方法及裝置，其特征在于重金屬與水溶液的分離都是在膜反應(yīng)器(2)內(nèi)完成的，并且重金屬與水溶液的分離方式是通過(guò)膜反應(yīng)器(2)內(nèi)膜組件(8)的分離作用實(shí)現(xiàn)的；
3.按照權(quán)利要求1所述的一種重金屬污水處理及重金屬回收的方法及裝置，其特征在于通過(guò)風(fēng)機(jī)(6)引入壓縮空氣(18)并通過(guò)位于反應(yīng)器底部的穿孔管(7)擴(kuò)散到反應(yīng)器(2)內(nèi)，不但均勻攪拌污水和堿液，保證溶液的均勻性以及重金屬的充分反應(yīng)，而且減輕膜組件(8)的污染狀況；
4.按照權(quán)利要求1所述的一種重金屬污水處理及重金屬回收的方法及裝置，其特征在于通過(guò)在線pH值檢測(cè)裝置(A)(5)控制堿泵(4)從儲(chǔ)堿箱(3)中投加堿調(diào)節(jié)反應(yīng)器(2)內(nèi)的溶液pH值到10，保證重金屬反應(yīng)完全；
5.按照權(quán)利要求1所述的一種重金屬污水處理及重金屬回收的方法及裝置，其特征在于出水溶液最終pH值為8.5，是在管道混合器(10)內(nèi)完成的，保證反應(yīng)速度以及降低占地面積，加酸量的控制是通過(guò)在線pH值監(jiān)測(cè)裝置(B)(12)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)水箱(11)中溶液的pH值并控制酸泵(16)從儲(chǔ)酸箱(15)中投加酸調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的
6.按照權(quán)利要求1所述的一種重金屬污水處理及重金屬回收的方法及裝置，其特征在于出水(17)中重金屬的含量低于1mg/l，可以回用于生產(chǎn)等；
7.按照權(quán)利要求1所述的一種重金屬污水處理及重金屬回收的方法及裝置，其特征在于反應(yīng)器(2)內(nèi)形成的固體重金屬化合物定期通過(guò)排放口(13)排出，回收利用；
8.按照權(quán)利要求1所述的一種重金屬污水處理及重金屬回收的方法及裝置，其特征在于為了保證膜組件(8)的出水通量，采用反洗裝置(14)清洗膜組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體的講是一種重金屬污水處理及重金屬回收的裝置和方法。含重金屬的污水進(jìn)入反應(yīng)器后，調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的溶液pH值到10，通過(guò)風(fēng)機(jī)引入壓縮空氣，并通過(guò)位于反應(yīng)器底部的穿孔管擴(kuò)散到反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)后的污水通過(guò)出水泵的作用經(jīng)過(guò)膜組件從反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)出，出水在管道混合器內(nèi)將酸堿調(diào)節(jié)到8.5左右，膜組件通過(guò)反洗裝置進(jìn)行清洗，反應(yīng)器內(nèi)的固體重金屬化合物定期通過(guò)排放口排出，回收利用。本發(fā)明具有布局緊湊、占地少、自動(dòng)化程度高、出水水質(zhì)好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/62GK1554596SQ200310119369
公開(kāi)日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者李克勛, 張振家 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)