一種化學(xué)淋洗和生物反應(yīng)結(jié)合的工業(yè)廢水重金屬污染的處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學(xué)淋洗和生物反應(yīng)結(jié)合的工業(yè)廢水重金屬污染的處理系統(tǒng)，屬于環(huán)境保護(hù)中的廢水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬污染是指由重金屬及其化合物所造成的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，其危害程度取決于重金屬在環(huán)境、食品和生物體中存在的濃度和化學(xué)形態(tài)。重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染中，還有一部分在大氣和固體廢物中。重金屬污染與其他有機(jī)化合物的污染不同，不少有機(jī)化合物可以通過(guò)自然界本身的物理、化學(xué)或生物效應(yīng)得以?xún)艋刮：π越档突蛳?；而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解。
[0003]從環(huán)境污染方面來(lái)看，重金屬污染最具代表性的是汞、鎘、鉛以及“類(lèi)金屬”一一砷等生物毒性顯著的重金屬，這些重金屬在水環(huán)境中不能被分解，人類(lèi)飲用后毒性放大，與水中的其他毒素結(jié)合會(huì)生成毒性更大的有機(jī)化合物。
[0004]目前，現(xiàn)有的工業(yè)廢水重金屬處理方法包括:化學(xué)沉淀法、電解法、吸附法、膜分離法、尚子交換法等。
[0005](I)化學(xué)沉淀法:在工業(yè)廢水中投加某種化學(xué)物質(zhì)，使其與廢水中某些溶解性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成難溶鹽而沉淀下來(lái)，這種方法稱(chēng)為化學(xué)沉淀法。傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法和鋇鹽沉淀法等。
[0006](2)電解法:應(yīng)用電解的基本原理，使廢水中重金屬離子在陽(yáng)極和陰極上分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使重金屬富集，從而使廢水中重金屬得以去除，并可回收重金屬。電解法處理重金屬?gòu)U水具有運(yùn)行可靠、重金屬去除率高，可回收利用等特點(diǎn)。但由于重金屬濃度低時(shí)電耗大、投資成本高，電解法只適合處理高濃度重金屬?gòu)U水。
[0007](3)吸附法:吸附法是利用吸附劑吸附廢水中重金屬的一種方法，傳統(tǒng)的吸附劑有活性炭、沸石、粘土礦物等天然物質(zhì)?；钚蕴康奈侥芰?qiáng)，對(duì)重金屬去除率高，但價(jià)格昂貴，使用壽命短。近些年來(lái)發(fā)現(xiàn)礦物材料具有很強(qiáng)的吸附能力，其中天然沸石吸附能力最強(qiáng)，也是最早用于重金屬?gòu)U水處理的礦物材料。
[0008](4)膜分離法:膜分離法是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力的作用下，不改變?nèi)芤旱幕瘜W(xué)形態(tài)使溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離和濃縮的方法。膜分離技術(shù)在反應(yīng)過(guò)程中不發(fā)生相變化，分離效率高，操作及維護(hù)方便，分離和濃縮同時(shí)進(jìn)行，可回收有價(jià)值的重金屬。常見(jiàn)的膜技術(shù)有微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、液膜等。
[0009](5)離子交換法:離子交換法處理重金屬?gòu)U水是利用離子交換樹(shù)脂上的可交換離子與重金屬離子發(fā)生交換反應(yīng)，從而去除廢水中重金屬離子的方法。離子交換技術(shù)去除廢水中的重金屬，凈化后出水中重金屬離子濃度遠(yuǎn)低于化學(xué)沉淀法處理后出水中重金屬離子的濃度，通過(guò)回收再生后的溶液，可以實(shí)現(xiàn)重金屬的回收。離子交換樹(shù)脂性能對(duì)重金屬離子的去除效果有較大影響。
[0010]由于上述傳統(tǒng)處理方法存在成本高、技術(shù)復(fù)雜、處理效果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，因此，有必要擺脫現(xiàn)有的處理技術(shù)思路，開(kāi)辟出處理工業(yè)廢水重金屬的新途徑，進(jìn)而開(kāi)發(fā)一種全新形式的工業(yè)廢水重金屬處理技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種化學(xué)淋洗和生物反應(yīng)結(jié)合的重金屬污染工業(yè)廢水的處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括集水槽、粗格柵、一次沉淀池、PH值調(diào)節(jié)池、重金屬離子螯合反應(yīng)塔、離心分離器、曝氣硝化池、生物脫氮池、二次沉淀池、凈水池等;其中，含重金屬的工業(yè)廢水通過(guò)廢水管線進(jìn)入集水槽，集水槽的出口通過(guò)廢水管線連接粗格柵，粗格柵的出口通過(guò)廢水管線連接一次沉淀池，一次沉淀池的出口通過(guò)廢水管線連接PH值調(diào)節(jié)池，pH值調(diào)節(jié)池的出口通過(guò)廢水管線連接重金屬離子螯合反應(yīng)塔，重金屬離子螯合反應(yīng)塔的出口通過(guò)廢水管線連接離心分離器，離心分離操作中排出的重金屬污泥外運(yùn)處理，離心分離器的出口通過(guò)廢水管線連接連接二次沉淀池，二次沉淀池的出口通過(guò)廢水管線連接凈水池，凈水池的出口通過(guò)廢水管線將處理后的凈化出水外排;其中，重金屬離子螯合反應(yīng)塔頂部裝有化學(xué)淋洗液進(jìn)液閥門(mén)，并連接有分流導(dǎo)管，分流導(dǎo)管將水流分為五條支路，其末端連接有五支噴淋頭，反應(yīng)塔中部填筑有11層蛋白質(zhì)擔(dān)體球，蛋白質(zhì)擔(dān)體球上附著有半胱氨酸和牛血清白蛋白的混合物，反應(yīng)塔右上部裝有入水閥門(mén)，反應(yīng)塔底部裝有出水閥門(mén)；經(jīng)過(guò)PH值調(diào)節(jié)處理后的工業(yè)廢水通過(guò)重金屬離子螯合反應(yīng)塔右上部的入水閥門(mén)進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)部，通過(guò)霧化噴頭后以細(xì)水霧的狀態(tài)噴灑到蛋白質(zhì)擔(dān)體球上，同時(shí)化學(xué)淋洗液也以水滴的狀態(tài)噴灑到蛋白質(zhì)擔(dān)體球上，廢水和化學(xué)淋洗液與蛋白質(zhì)擔(dān)體球表面上附著的半胱氨酸和牛血清白蛋白發(fā)生接觸，通過(guò)金屬結(jié)合肽的誘導(dǎo)作用使廢水中的重金屬離子與半胱氨酸牛血清白蛋白發(fā)生螯合反應(yīng)，生成金屬絡(luò)合物，該絡(luò)合物不溶于水，以懸濁物的形式分散于廢水中，并隨廢水通過(guò)反應(yīng)塔底部的出水閥門(mén)排出反應(yīng)塔，進(jìn)入離心分離器，經(jīng)過(guò)離心處理后最終以含重金屬污泥的形式從廢水中加以去除；其中，重金屬離子螯合反應(yīng)塔的左下部設(shè)有一扇檢修窗口，工作人員可通過(guò)該窗口對(duì)反應(yīng)塔中填筑的11層蛋白質(zhì)擔(dān)體球、分流導(dǎo)管及噴淋頭進(jìn)行檢修操作;其中化學(xué)淋洗液包括以下按重量份計(jì)的組分:
癸二酸二辛酯5-8
4-(2，6,6-三甲基-2-環(huán)辛烯-1-基)-3-丁烯-2-酮 12-15 1，4_ 二甲基哌嗪9-15
水楊苷9-15
4-氨基異喹啉0.5-2
去離子水約60-80。
[0012]進(jìn)一步，pH值調(diào)節(jié)池的作用是將經(jīng)過(guò)一次沉淀的廢水pH值調(diào)節(jié)至6.5-8.0,以滿(mǎn)足重金屬離子螯合反應(yīng)塔的入水PH值要求。
[0013]進(jìn)一步，重金屬離子螯合反應(yīng)塔采用硬質(zhì)不銹鋼材質(zhì)，外層包裹有防水保溫材料，其塔體有效容積為75m3，噴淋頭的噴淋角度約為45?90°
進(jìn)一步，牛血清白蛋白的分子由583個(gè)氨基酸構(gòu)成，分子量約為66000，其分子結(jié)構(gòu)中包含17對(duì)二硫鍵。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于: (I)本系統(tǒng)擺脫了現(xiàn)有的工業(yè)廢水重金屬凈化處理原理，創(chuàng)造性的利用了一種附著有半胱氨酸(Cys)牛血清白蛋白的球形擔(dān)體作為表面接觸反應(yīng)介質(zhì)，當(dāng)含有重金屬的廢水以細(xì)化水霧的狀態(tài)與其表面接觸時(shí)，并且與癸二酸二辛酯、4-(2，6，6_三甲基-2-環(huán)辛烯-1-基)-3-丁稀-2-酮、1,4-二甲基呢嘆、水楊苷、4-氨基異喹啉五種物質(zhì)產(chǎn)生協(xié)同作用，通過(guò)金屬結(jié)合肽的誘導(dǎo)作用使廢水中的重金屬離子與半胱氨酸(Cys)牛血清白蛋白發(fā)生螯合反應(yīng)，可與銅、鋅、鉛、鉻、鎘、鉑、銀、金等多種重金屬離子產(chǎn)生螯合作用，生成金屬絡(luò)合物，該絡(luò)合物不溶于水，可通過(guò)離心分離操作加以去除。其重金屬去除效率可達(dá)99.2%。
[0015](2)本系統(tǒng)采用了球形蛋白質(zhì)擔(dān)體的設(shè)計(jì)，使廢水中的重金屬離子能夠充分與，提高了聚合反應(yīng)效率，提升了整個(gè)系統(tǒng)的處理能力；同時(shí)，蛋白質(zhì)擔(dān)體球作為一種低值易耗品，可根據(jù)使用消耗情況進(jìn)行替換，替換成本低。
[0016](3)本系統(tǒng)采用了蛋白質(zhì)螯合重金屬離子的手段，不使用任何有毒化學(xué)物質(zhì)，從而消除了引入新的、危害更大的污染物的風(fēng)險(xiǎn)。
[0017](4)本系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單易行，設(shè)計(jì)施工成本較低，并且處理效果較好，運(yùn)行維護(hù)成本很低，有利于大范圍推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明