本發(fā)明屬于重金屬?gòu)U水處理領(lǐng)域，涉及一種絡(luò)合-超濾-電解重金屬?gòu)U水資源化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，處理重金屬?gòu)U水的方法有多種，如常規(guī)的化學(xué)沉淀法、電化學(xué)法、離子交換法，以及一些正在研究的方法如生物法、吸附法以及萃取法等。每一種方法都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的處理要求與環(huán)境。但是大部分的方法都只是一種污染的轉(zhuǎn)移，重金屬對(duì)環(huán)境危害依然長(zhǎng)期存在，并且會(huì)造成地下水和地表水的污染。從整體全局的角度考慮，污染治理的費(fèi)用更加昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是將管式超濾膜應(yīng)用于絡(luò)合-超濾技術(shù)，提供一種絡(luò)合-超濾-電解重金屬?gòu)U水資源化系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種絡(luò)合-超濾-電解重金屬?gòu)U水資源化系統(tǒng)，包括：廢水收集池、破絡(luò)反應(yīng)池、高分子絡(luò)合池、濃縮池、管式超濾裝置、電解池；所述的破絡(luò)反應(yīng)池的進(jìn)水口與廢水收集池連接，破絡(luò)反應(yīng)池的出水口與所述的高分子絡(luò)合池的進(jìn)水口連接，高分子絡(luò)合池的出水口與所述的濃縮池的進(jìn)水口連接，濃縮池的淡液出口與管式超濾裝置的進(jìn)水口連接，管式超濾裝置的濃水出口經(jīng)濃水回流管與濃縮池連通，管式超濾裝置的透過(guò)液出口設(shè)有排放水管用于排放透過(guò)水液；濃縮池的濃縮水出口與所述的電解池連接將循環(huán)濃縮至重金屬濃度不低于3000mg/L濃縮液排入電解池進(jìn)行電解解絡(luò)；所述的電解池的出液口與高分子絡(luò)合池連接將電解破絡(luò)產(chǎn)生的高分子聚合物溶液回流至高分子絡(luò)合池。

優(yōu)選的，所述的破絡(luò)反應(yīng)池和高分子絡(luò)合池均設(shè)有攪拌器。

優(yōu)選的，所述的絡(luò)合-超濾-電解重金屬?gòu)U水資源化系統(tǒng)還包括用于投加氧化劑的第一加藥箱，所述的第一加藥箱與破絡(luò)反應(yīng)池連接，在所述的第一加藥箱與破絡(luò)反應(yīng)池的連接管路上設(shè)有第一計(jì)量泵。

優(yōu)選的，所述的絡(luò)合-超濾-電解重金屬?gòu)U水資源化系統(tǒng)還包括用于投加高分子絡(luò)合劑的第二加藥箱，所述的第二加藥箱與高分子絡(luò)合池連接，在所述的第二加藥箱與高分子絡(luò)合池的連接管路上設(shè)有第二計(jì)量泵。

優(yōu)選的，所述的廢水收集池經(jīng)連接管路直接與高分子絡(luò)合池連接，若廢水中的重金屬離 子為游離態(tài)，則直接將廢水排入高分子絡(luò)合池進(jìn)行絡(luò)合處理。分別在所述的廢水收集池與破絡(luò)反應(yīng)池的連接管路、廢水收集池與高分子絡(luò)合池的連接管路上設(shè)有閥門(mén)。

優(yōu)選的，分別在所述的濃縮池的淡液出口與管式超濾裝置的連接管路、濃縮池的濃縮水出口與電解池的連接管路上設(shè)有閥門(mén)。

所述的管式超濾裝置的管式超濾膜的孔徑范圍在0.01～0.05μm，材質(zhì)選用PVDF材料。

所述的電解池的陽(yáng)極采用不銹鋼、陰極為石墨，電極采用單極式連接，3塊陽(yáng)極一起并接到電源的正極上，2塊陰極一起連接到電源的負(fù)極上。

基于本實(shí)用新型絡(luò)合-超濾-電解重金屬?gòu)U水資源化系統(tǒng)處理廢水的方法，包括以下步驟：

(1)、氧化破絡(luò)：若廢水中的重金屬離子存在絡(luò)合狀態(tài)，則需要向重金屬?gòu)U水中投加氧化劑，破除重金屬與低分子絡(luò)合劑的絡(luò)合狀態(tài)；

(2)、高分子絡(luò)合：向上述廢水中按一定比例投加高分子聚合物絡(luò)合劑，并調(diào)節(jié)pH值至8～11，使重金屬與高分子聚合物絡(luò)合劑形成大分子絡(luò)合物；

(3)、超濾分離：將上述廢水通過(guò)管式超濾裝置進(jìn)行超濾分離，超濾膜得到的透過(guò)液可以達(dá)標(biāo)排放，得到的截留液不斷循環(huán)濃縮，直至濃縮液中重金屬濃度不低于3000mg/L，成為高濃度重金屬濃縮液；

(4)、電解解絡(luò)：將上述濃縮液排入電解池當(dāng)中進(jìn)行電解，重金屬離子在極板上進(jìn)行沉積，而高分子聚合物仍留在溶液中，可以進(jìn)行下一批處理使用；

所述的重金屬?gòu)U水包括：含銅廢水、含鎳廢水、含鉻(三價(jià))廢水、含鎘廢水等。

所述的氧化劑包括：次氯酸鈉、雙氧水或臭氧等。

所述的高分子聚合物絡(luò)合劑包括：聚乙烯亞胺、聚丙烯酸鈉、聚乙烯醇、殼聚糖等。

所述的高分子聚合物絡(luò)合劑與重金屬的質(zhì)量比為10:1～50:1。

所述的超濾分離的操作壓力在0.1～0.3MPa。

所述的電解條件為電解電壓控制在30～60V，電流控制在0.5～3A，電解時(shí)間控制在10～30min。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

基于本實(shí)用新型絡(luò)合-超濾-電解重金屬?gòu)U水資源化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)重金屬資源的回用和廢水的達(dá)標(biāo)排放。首先利用水溶性的高分子聚合物將重金屬離子絡(luò)合，成為絡(luò)合狀態(tài)的大分子，該物質(zhì)可以被超濾膜截留，從而實(shí)現(xiàn)重金屬的富集。再通過(guò)管式超濾膜的反復(fù)濃縮，重金屬可以達(dá)到高濃度，足以進(jìn)行電解提純。最后通過(guò)合理的控制電解條件，實(shí)現(xiàn)重金屬離子 在極板上的沉積，而高分子聚合物可以繼續(xù)回用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型絡(luò)合-超濾-電解重金屬?gòu)U水資源化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1中，1-廢水收集池，2-破絡(luò)反應(yīng)池，3-高分子絡(luò)合池，4-濃縮池，5-管式超濾裝置，6-電解池。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，一種絡(luò)合-超濾-電解重金屬?gòu)U水資源化系統(tǒng)，包括：廢水收集池1、破絡(luò)反應(yīng)池2、高分子絡(luò)合池3、濃縮池4、管式超濾裝置5、電解池6；所述的破絡(luò)反應(yīng)池2的進(jìn)水口與廢水收集池1連接，破絡(luò)反應(yīng)池2的出水口與高分子絡(luò)合池3的進(jìn)水口連接，高分子絡(luò)合池3的出水口與濃縮池4的進(jìn)水口連接，濃縮池4的淡液出口與管式超濾裝置5的進(jìn)水口連接，管式超濾裝置5的濃水出口經(jīng)濃水回流管與濃縮池4連通，管式超濾裝置5的透過(guò)液出口設(shè)有排放水管用于排放透過(guò)水液；濃縮池4的濃縮水出口與電解池6連接將循環(huán)濃縮至重金屬濃度不低于3000mg/L濃縮液排入電解池6進(jìn)行電解解絡(luò)；電解池6的出液口與高分子絡(luò)合池3連接將電解破絡(luò)產(chǎn)生的高分子聚合物溶液回流至高分子絡(luò)合池3。

在所述的破絡(luò)反應(yīng)池2和高分子絡(luò)合池3均設(shè)有攪拌器。

所述的絡(luò)合-超濾-電解重金屬?gòu)U水資源化系統(tǒng)還包括用于投加氧化劑的第一加藥箱、用于投加高分子絡(luò)合劑的第二加藥箱；所述的第一加藥箱與破絡(luò)反應(yīng)池2連接，在所述的第一加藥箱與破絡(luò)反應(yīng)池2的連接管路上設(shè)有第一計(jì)量泵；所述的第二加藥箱與高分子絡(luò)合池3連接，在所述的第二加藥箱與高分子絡(luò)合池3的連接管路上設(shè)有第二計(jì)量泵。

所述的廢水收集池1經(jīng)連接管路直接與高分子絡(luò)合池3連接，若廢水中的重金屬離子為游離態(tài)，則直接將廢水排入高分子絡(luò)合池3進(jìn)行絡(luò)合處理。分別在所述的廢水收集池1與破絡(luò)反應(yīng)池2的連接管路、廢水收集池1與高分子絡(luò)合池2的連接管路上設(shè)有閥門(mén)。

分別在所述的濃縮池4的淡液出口與管式超濾裝置5的連接管路、濃縮池4的濃縮水出口與電解池6的連接管路上設(shè)有閥門(mén)

實(shí)施例1

取廢水收集池中的含銅廢水500L(其pH為3.2，銅離子含量為58mg/L)，直接排入高分子絡(luò)合池，往該廢水中投加聚乙烯亞胺600mg/L，并用片堿調(diào)節(jié)pH值至9.0，攪拌混合30分鐘。經(jīng)過(guò)高分子絡(luò)合的廢水排入濃縮池，用泵打入管式超濾裝置當(dāng)中，該管式超濾膜的孔徑為0.01μm，材質(zhì)為PVDF，運(yùn)行壓力為0.1MPa。測(cè)定通過(guò)膜孔的透過(guò)液中銅離子濃 度為低于檢測(cè)限(0.01mg/L)，可以直接排放；被膜孔截留的截留液回到濃縮池，然后再次打入管式超濾裝置進(jìn)行分離，如此反復(fù)濃縮，直到測(cè)定的濃縮液中的銅離子含量達(dá)到3200mg/L停止處理，將得到的濃縮液排入電解池中，電極陽(yáng)極采用不銹鋼，陰極為石墨，電極采用單極式連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，3塊陽(yáng)極一起并接到電源的正極上，2塊陰極一起連接到電源的負(fù)極上。電解時(shí)，電壓設(shè)置為35V，電流控制在0.8A，電解30分鐘，觀(guān)察到極板上出現(xiàn)銅層。測(cè)定電解液中銅離子的含量，下降至80mg/L。

實(shí)施例2

取廢水收集池中的化學(xué)鎳廢水500L(其pH為9.2，其中鎳離子含量為108mg/L)，排入破絡(luò)反應(yīng)池，投加次氯酸鈉300mg/L，并反應(yīng)60min。然后將該廢水排入高分子絡(luò)合池中，投加聚丙烯酸鈉700mg/L，攪拌混合30分鐘。經(jīng)過(guò)高分子絡(luò)合的廢水排入濃縮池，用泵打入管式超濾裝置當(dāng)中，該管式超濾膜的孔徑為0.02μm，材質(zhì)為PVDF，運(yùn)行壓力為0.3MPa。測(cè)定通過(guò)膜孔的透過(guò)液中鎳離子濃度為0.02mg/L，低于《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB21900-2008》表三標(biāo)準(zhǔn)，可以直接排放；被膜孔截留的截留液回到濃縮池，然后再次打入管式超濾裝置進(jìn)行分離，如此反復(fù)濃縮，直到測(cè)定的濃縮液中的鎳離子含量達(dá)到5200mg/L停止處理，將得到的濃縮液排入電解池中，電極陽(yáng)極采用不銹鋼，陰極為石墨。電極采用單極式連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，3塊陽(yáng)極一起并接到電源的正極上，2塊陰極一起連接到電源的負(fù)極上。電解時(shí)，電壓設(shè)置為35V，電流控制在0.8A，電解20分鐘，觀(guān)察到極板上出現(xiàn)鎳層。測(cè)定電解液中鎳離子的含量，下降至50mg/L。

實(shí)施例3

取廢水收集池中的氰化鍍鎘廢水500L于水箱(其pH為10.0，其中鎘離子含量為200mg/L)，排入破絡(luò)反應(yīng)池，投加雙氧水500mg/L，并反應(yīng)60min。然后將該廢水排入高分子絡(luò)合池中，投加聚乙烯醇700mg/L，攪拌混合30分鐘。經(jīng)過(guò)高分子絡(luò)合的廢水排入濃縮池，用泵打入管式超濾裝置當(dāng)中，該管式超濾膜的孔徑為0.05μm，材質(zhì)為PVDF，運(yùn)行壓力為0.2MPa。測(cè)定通過(guò)膜孔的透過(guò)液中鎘離子濃度為0.001mg/L，低于《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB21900-2008》表三標(biāo)準(zhǔn)，可以直接排放；被膜孔截留的截留液回到濃縮池，然后再次打入管式超濾裝置進(jìn)行分離，如此反復(fù)濃縮，直到測(cè)定的濃縮液中的鎘離子含量達(dá)到4500mg/L停止處理，將得到的濃縮液排入電解池中。電極陽(yáng)極采用不銹鋼，陰極為石墨，電極采用單極式連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，3塊陽(yáng)極一起并接到電源的正極上，2塊陰極一起連接到電源的負(fù)極上。電解時(shí)，電壓設(shè)置60V，電流控制在3A，電解10分鐘，觀(guān)察到極板上出現(xiàn)鎘層。測(cè)定電解液中鎘離子的含量，下降至50mg/L。