專(zhuān)利名稱(chēng)：重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重金屬?gòu)U水處理技術(shù)，尤其涉及一種重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鉛(Pb)、汞(Hg)、鎘(Cd)、鉻(Cr)和類(lèi)金屬砷(As)等主要重金屬污染物，以及鎳 (Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn), Ig (Ag)、釩(V)、錳(Mn)、鈷(Co)、鉈(Tl)、銻(Sb)等其他重金屬污染物，嚴(yán)重影響環(huán)保和人民群眾身體健康。目前，重金屬?gòu)U水排放的行業(yè)主要集中在金屬制品業(yè)、皮革及其制品業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)和有色金屬礦采選業(yè)等，尤其是在一些有色金屬礦區(qū)，金屬礦山酸性廢水和金屬冶煉廢水污染嚴(yán)重。金屬礦山酸性廢水主要是由于金屬礦石中的硫化礦在空氣、水和微生物作用下，發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)形成的，這些酸性水PH —般為2 4，成份復(fù)雜含有多種重金屬；同時(shí)廢水產(chǎn)生量大，且水量變化波動(dòng)較大。金屬冶煉廢水主要是金屬冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，這些廢水酸性極強(qiáng)，且含有大量重金屬離子，濃度較高。酸性重金屬?gòu)U水的排放將對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染?，F(xiàn)有技術(shù)中，有色金屬工業(yè)重金屬?gòu)U水處理90%以上采用普通石灰法，大多數(shù)石灰法存在結(jié)垢嚴(yán)重，易堵塞管道，運(yùn)行不夠穩(wěn)定缺點(diǎn)，不僅要消耗大量的石灰，而且產(chǎn)生大量具有毒性的危險(xiǎn)廢物中和渣，同時(shí)石灰沉淀法對(duì)于廢水中的鎘、砷的去除率較低，出水中鎘、砷大部分超標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)在利用污泥回流改進(jìn)傳統(tǒng)的石灰處理工藝的基礎(chǔ)上，集成了納米吸附技術(shù)和人工濕地構(gòu)建技術(shù)，大幅提高水中鉛、砷和鎘的去除率。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括曝氣池、中和池、絮凝池、濃密池、機(jī)械過(guò)濾罐、重金屬吸附柱、功能濕地順次連接，所述曝氣池的進(jìn)水口作為引入有色金屬礦區(qū)重金屬?gòu)U水的進(jìn)水口，所述功能濕地的出水口作為處理后的清水排出口 ；該系統(tǒng)還包括污泥回流系統(tǒng)，包括泥漿槽、石灰乳投加系統(tǒng)、污泥回流泵、污泥輸送泵，所述濃密池底部的污泥經(jīng)通過(guò)污泥回流泵回流到泥漿槽，與石灰乳投加系統(tǒng)中輸送來(lái)的石灰乳混合均勻形成堿性泥漿，再由泥漿泵投加到所述中和池；該系統(tǒng)還包括鐵鹽投加系統(tǒng)，包括(SO4) 3存放槽、(SO4) 3溶解槽、(SO4) 3 儲(chǔ)液槽和F^(SO4)3溶液計(jì)量泵，F(xiàn)^(SO4)3儲(chǔ)液槽中配有濃度為0. lmol/L lmol/L的 Fe2 (SO4) 3溶液，采用(SO4) 3溶液計(jì)量泵將(SO4) 3溶液投加到所述曝氣池中；所述重金屬吸附柱里面填充的是負(fù)載著納米羥基氧化鐵的高通量大孔徑樹(shù)脂。所述功能濕地包括卵石布水區(qū)、濕地填料床、卵石集水區(qū)、植物帶，所述濕地填料床包括土壤、石子、爐渣、沙子、陶粒、高錳酸鉀溶液改性火山巖中的一種或幾種，粒徑1 80mm，床深1 an，長(zhǎng)寬比2 1 1 2，底坡0. 2 %，水力停留時(shí)間4 8小時(shí)；所述的植物帶由水葫蘆、美人蕉、菖蒲、石菖蒲、浮萍、香蒲、水鱉、中華慈姑、蘆葦、空心蓮子草、蜈蚣草、東南景天、商陸、大葉井口邊草、寶山堇菜、艾蒿、千里光、三葉鬼針草中的幾種構(gòu)成， 植物的根系位于濕地填料床內(nèi)。所述石灰乳投加系統(tǒng)包括石灰儲(chǔ)存槽、石灰溶解槽、石灰儲(chǔ)液槽和石灰乳計(jì)量泵， 所述石灰儲(chǔ)液槽中配有濃度為10% 20%的石灰乳，采用石灰計(jì)量泵將石灰乳投加到泥漿槽；所述曝氣池底部設(shè)有微孔曝氣裝置；所述絮凝池還包括絮凝劑配置系統(tǒng)，所述絮凝劑配置系統(tǒng)包括PAM存放槽、PAM溶解槽、PAM儲(chǔ)液槽和PAM溶液計(jì)量泵組成，采用計(jì)量泵將PAM溶液投加到絮凝池中，投加量為 5mg/L 20mg/L ；該系統(tǒng)還包括脫附劑配置槽和脫附劑計(jì)量泵，脫附劑配置槽內(nèi)設(shè)有濃度為lmol/ L lOmol/L的NaCl溶液，脫附劑計(jì)量泵向重金屬吸附柱中泵入NaCl溶液進(jìn)行吸附材料的再生，再生液流入曝氣池；該系統(tǒng)還包括污泥脫水車(chē)間，對(duì)濃密池輸送來(lái)的污泥進(jìn)行離心脫水。該系統(tǒng)還包括自動(dòng)化控制系統(tǒng)，用于對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程重要參數(shù)的在線(xiàn)檢測(cè)、控制、 記錄、報(bào)警、管理，包括對(duì)流量、PH值、液位的檢測(cè)及石灰投加、回流底泥、機(jī)械過(guò)濾罐反洗、 吸附柱脫附、壓濾排泥的控制。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，由于包括曝氣池、中和池、絮凝池、濃密池、機(jī)械過(guò)濾罐、吸附柱、功能濕地順次連接，同時(shí)還包括鐵鹽投加系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)。通過(guò)曝氣和投加鐵鹽提高廢水中狗3+濃度，利用!^3+ 共沉效應(yīng)和活性氫氧化鐵吸附作用降低溶液中鉛、砷和鎘的濃度；通過(guò)污泥回流減少石灰投加量5% 10%，提高水處理能力1 3倍；采用高通量大孔徑樹(shù)脂負(fù)載納米羥基氧化鐵作為吸附劑，對(duì)廢水中鉛、砷和鎘具有較強(qiáng)吸附作用，出水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 (GB3838-2002)V類(lèi)水體要求；功能濕地能充分發(fā)揮填料對(duì)重金屬的吸附作用和植物的富集作用，出水達(dá)到III類(lèi)水體要求。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中A-進(jìn)水；B-出水；1-曝氣池；2-中和池；3-絮凝池；4_濃密池；5_機(jī)械過(guò)濾罐；6吸附柱；7-功能濕地；8-反沖水箱；9-反沖洗泵；10-污泥脫水間；11-高壓泵；12-污泥回流泵；13-排泥泵；14-石灰溶液計(jì)量泵；15-石灰儲(chǔ)液槽；16-石灰溶解槽；17-石灰儲(chǔ)存槽；18-泥漿槽；19-泥漿泵；20-攪拌器；21-鼓風(fēng)機(jī)；22-微孔曝氣裝置；23-進(jìn)水； 24-Fe2 (SO4) 3溶液計(jì)量泵；25-F% (SO4) 3儲(chǔ)液槽；沈-狗2 (SO4) 3溶解槽；27-F% (SO4) 3存放槽； 28-PAM溶液計(jì)量泵；29-PAM儲(chǔ)液槽；30-PAM溶解槽；31-PAM存放槽；32-脫附劑配置槽； 33-計(jì)量泵；34-功能濕地填料；35-功能濕地植物；36-布水區(qū)；37-集水區(qū)；38-阻水墻； 39-曝氣池出水口 ；40-中和池進(jìn)水口 ；41-中和池出水口 ；42-絮凝池進(jìn)水口 ；43-絮凝池出水口 ；44-濃密池進(jìn)水口 ；45-濃密池溢流堰；46-機(jī)械過(guò)濾罐進(jìn)水口 ；47-機(jī)械過(guò)濾罐出水口 ；48-吸附柱進(jìn)水口 ；49-吸附柱出水口 ；50-出水。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，其較佳的具體實(shí)施方式
是主要由曝氣池、中和池、絮凝池、濃密池、機(jī)械過(guò)濾罐、吸附柱、功能濕地順次連接而成。廢水從曝氣池的進(jìn)水口流入系統(tǒng)，從功能濕地的出水口排出。所述曝氣池底部設(shè)有微孔曝氣裝置，通過(guò)曝氣將廢水中的!^2+氧化成狗3+，提高曝氣池中狗3+的濃度。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)有鐵鹽投加系統(tǒng)，由(SO4)3存放槽、(SO4)3溶解槽、 Fe2 (SO4) 3儲(chǔ)液槽和狗2 (SO4) 3溶液計(jì)量泵組成，F(xiàn)e2 (SO4) 3儲(chǔ)液槽中配有濃度為0. lmol/L lmol/L的(SO4) 3溶液，采用(SO4) 3溶液計(jì)量泵將儲(chǔ)液槽中的硫酸鐵溶液投加到曝氣池中，使得曝氣池中狗3+濃度為Cd2+濃度的1倍 2倍，因此后續(xù)過(guò)程中只需要將pH調(diào)整到8左右，Cd2+離子殘留濃度因!^3+離子共沉效應(yīng)就會(huì)降到0. 05ppm以下，有效的提高了后續(xù)沉淀法去除廢水中Cd2+的效果。同時(shí)!^3+在弱堿性溶液中生成活性氫氧化鐵對(duì)溶液中鉛、砷和鎘有吸附作用，利用此反應(yīng)進(jìn)一步降低溶液中鉛、砷和鎘的濃度。重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)還包括污泥回流系統(tǒng)，所述污泥回流系統(tǒng)由泥漿槽、石灰乳投加系統(tǒng)、污泥回流泵、污泥輸送泵以及相應(yīng)管路組成。濃密池底部的污泥通過(guò)污泥回流泵經(jīng)污泥回流管回流到泥漿槽，通過(guò)設(shè)在泥漿槽上的攪拌裝置的攪拌作用，與石灰乳投加系統(tǒng)中輸送來(lái)的石灰乳混合均勻形成堿性泥漿，經(jīng)污泥輸送管由泥漿泵投加到中和池。濃密池污泥回流制漿使污泥中殘余石灰得到充分的利用，同常規(guī)石灰法比較，處理同體積酸性廢水可減少石灰消耗5% 10% ；污泥回流可提高含固率、減少污泥體積，并為中和池中沉淀生成反應(yīng)提供晶核；回流污泥中的絮體還可以吸附重金屬離子，尤其是鉛、砷、鎘等不易去除重金屬，相比常規(guī)石灰法，可提高水處理能力1 3倍。當(dāng)中和反應(yīng)時(shí)間10 30min， 濃密池沉降時(shí)間15-60min，底泥回流比1 6 ；濃密池沉淀表面負(fù)荷1. 5 2. Om3/(m2. h) 時(shí)，濃密池上清液中重金屬指標(biāo)滿(mǎn)足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)第一類(lèi)污染物限值要求。濃密池上清液經(jīng)過(guò)高壓泵增壓，流入機(jī)械過(guò)濾罐，經(jīng)過(guò)機(jī)械過(guò)濾罐預(yù)處理后通入吸附柱中，吸附柱中的吸附材料為高通量大孔徑樹(shù)脂負(fù)載納米羥基氧化鐵，該吸附材料對(duì)鉛、砷和鎘等重金屬污染物具有吸附容量大、吸附選擇性高、吸附速度快、再生性能優(yōu)良等特性。吸附飽和后，通過(guò)自動(dòng)控制裝置，脫附劑計(jì)量泵將脫附劑配置槽內(nèi)濃度為lmol/L 10mol/L的NaCl溶液泵入吸附柱中進(jìn)行吸附材料的再生，再生液流入曝氣池中進(jìn)行循環(huán)處理；吸附柱的排水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-20(^)V類(lèi)水體要求。吸附柱的出水流入功能濕地。功能濕地由卵石布水區(qū)、濕地填料床、卵石集水區(qū)及植物帶構(gòu)成。濕地床中填充有土壤、石子、爐渣、沙子、陶粒、高錳酸鉀溶液改性火山巖中的一種或幾種，粒徑1 80mm，填料對(duì)重金屬具有良好的吸附性能。床深1 2m，長(zhǎng)寬比 2 1 1 2，底坡0.2%，水力停留時(shí)間4 8小時(shí)；植物帶包括水葫蘆、美人蕉、菖蒲、石菖蒲、浮萍、香蒲、水鱉、中華慈姑、蘆葦、空心蓮子草、蜈蚣草、東南景天、商陸、大葉井口邊草、寶山堇菜、艾蒿、千里光、三葉鬼針草中的幾種，對(duì)水中的重金屬具有較強(qiáng)的富集作用， 同時(shí)潛流濕地床還具有美化礦區(qū)環(huán)境的功能。功能濕地的排水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 (GB3838-2002) III 類(lèi)水體要求。
重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)還包括石灰乳投加系統(tǒng)，石灰乳投加系統(tǒng)由石灰儲(chǔ)存槽、石灰溶解槽、石灰儲(chǔ)液槽和石灰乳計(jì)量泵組成，石灰儲(chǔ)液槽中配有濃度為10% 20%的石灰乳，采用石灰乳計(jì)量泵將石灰儲(chǔ)液槽中的石灰乳投加到泥漿槽；重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)還包括絮凝劑配置系統(tǒng)，絮凝劑配置系統(tǒng)由PAM存放槽、PAM 溶解槽、PAM儲(chǔ)液槽和PAM溶液計(jì)量泵組成，采用PAM溶液計(jì)量泵將儲(chǔ)液槽中的PAM溶液通過(guò)絮凝劑添加口向絮凝池中投加，投加量為5mg/L 20mg/L，增大絮凝池中污泥的沉降速率。濃密池的多余的污泥排向污泥脫水車(chē)間，通過(guò)離心機(jī)脫水后外運(yùn)。重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)還設(shè)有自動(dòng)化控制系統(tǒng)，主要包括整個(gè)工藝過(guò)程重要參數(shù)的在線(xiàn)檢測(cè)、控制、記錄、報(bào)警、管理；主要有流量、PH值、液位等的檢測(cè)及石灰投加、回流底泥、機(jī)械過(guò)濾罐反洗、吸附柱脫附、壓濾排泥的控制等。具體實(shí)施例如圖1所示，該重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)主要由曝氣池1、中和池2、絮凝池3、濃密池 4、機(jī)械過(guò)濾罐5、吸附柱6、功能濕地7組成。有色金屬礦區(qū)重金屬?gòu)U水原水A由曝氣池1的進(jìn)水口 23進(jìn)入曝氣池1，該曝氣池 1曝氣池底部設(shè)有微孔曝氣裝置22，由鼓風(fēng)機(jī)21鼓入空氣，通過(guò)曝氣將廢水中的!^2+氧化成i^e3+。同時(shí)，該重金屬?gòu)U水系統(tǒng)設(shè)有鐵鹽投加系統(tǒng)，由(SO4)3存放槽27、(SO4)3溶解槽26、Fe2 (SO4) 3儲(chǔ)液槽25和Fe2 (SO4) 3溶液計(jì)量泵24組成。Fe2 (SO4) 3存放槽27中的 Fe2 (SO4) 3固體被抖落到(SO4) 3溶解槽沈中溶解，上清液流入到(SO4) 3儲(chǔ)液槽25中， 采用(SO4) 3溶液計(jì)量泵M將狗2 (SO4) 3溶液投加到曝氣池1中。通過(guò)這兩項(xiàng)措施使得曝氣池1中Fe3+濃度為Cd2+濃度的1 2倍，在此條件下，后續(xù)中和池2只需要將pH調(diào)整到 8左右，Cd2+離子殘留濃度因!^3+共沉效應(yīng)就會(huì)降到0. 05ppm以下，有效的提高了后續(xù)沉淀工藝去除廢水中Cd2+的效果。同時(shí)!^3+在中和池2的弱堿性溶液中生成活性氫氧化鐵對(duì)溶液中砷有吸附作用，利用此反應(yīng)進(jìn)一步降低溶液中的砷濃度。重金屬?gòu)U水在曝氣池1中經(jīng)過(guò)曝氣處理，經(jīng)曝氣池出水口 39流出，流入中和池2。 同時(shí)，泥漿槽18中的堿性泥漿通過(guò)泥漿泵19經(jīng)污泥輸送管也輸入中和池2中，通過(guò)攪拌裝置20的攪拌作用，廢水中大量的重金屬離子與泥漿中含有的大量OH-反應(yīng)生成氫氧化物或者氧化物沉淀。泥漿槽18中的堿性污泥是由石灰乳投加系統(tǒng)輸送的石灰乳與濃密池回流污泥均勻混合調(diào)制而成。石灰乳投加系統(tǒng)由石灰儲(chǔ)存槽17、石灰溶解槽16、石灰儲(chǔ)液槽15和石灰乳計(jì)量泵14組成，石灰儲(chǔ)存槽17中的石灰被抖落到石灰溶解槽16中溶解，上清液流入到石灰儲(chǔ)液槽15中，采用石灰乳計(jì)量泵14將石灰儲(chǔ)液槽15中的石灰乳溶液投加到泥漿槽18 中。濃密池4底部的污泥通過(guò)污泥回流管由污泥回流泵12回流到泥漿槽18。底泥的回流使底泥中殘留的未反應(yīng)完的堿性(Ca(OH)2)得以充分利用，有效降低石灰消耗量，還可使反應(yīng)生成的硫酸鈣和氫氧化物等沉淀物出現(xiàn)晶體化、粗顆?；F(xiàn)象，產(chǎn)生濃度高于20%的高濃度、高密度、易于沉降的底泥，極大提高設(shè)施的處理效率和降低污泥的處理費(fèi)用，該體系中通過(guò)共沉、卷帶、吸附等作用去除污染物，可使反應(yīng)的PH值降低和污染物的去除效果提高，底泥的循環(huán)使其在反應(yīng)器中保持較高的濃度，底泥中的晶種物、顆粒物可為反應(yīng)物、結(jié)垢物提供附著、沉積的載體或場(chǎng)所，可大大減少、延緩設(shè)備和管路的結(jié)垢，延長(zhǎng)使用壽命，利于操作維護(hù)和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。中和池2的出水經(jīng)過(guò)絮凝池進(jìn)水口 42流入絮凝池3，在攪拌槳的作用下與PAM配置系統(tǒng)投加的PAM溶液混合均勻，流入的重金屬氫氧化物和氧化物沉淀在絮凝劑PAM的作用下加速絮凝。PAM配置系統(tǒng)由PAM儲(chǔ)存槽31、PAM溶解槽30、PAM儲(chǔ)液槽溶液計(jì)量泵28組成，PAM儲(chǔ)存槽31中的PAM被抖落到PAM溶解槽30中溶解，上清液流入到PAM儲(chǔ)液槽四中，采用PAM溶液計(jì)量泵28將儲(chǔ)液槽四中的PAM溶液投加到絮凝池3中，PAM (聚丙烯酰胺)分子長(zhǎng)而細(xì)并有許多化學(xué)活性基團(tuán)，它們能和沉淀微粒產(chǎn)生很多連接而形成較大的絮凝物。能將溶液中原有的微粒完全網(wǎng)絡(luò)除去，使溶液顯得特別清亮透明和有光澤，由于絮凝物的尺寸較大，它的沉降和過(guò)濾都比較快；同時(shí)提高了中和廢水沉降性能和處理污泥的含固量。絮凝池3的出水通過(guò)絮凝池出水口 43進(jìn)入濃密池進(jìn)水口 44，在濃密池4中重金屬氫氧化物和氧化物沉淀加速沉降并進(jìn)行重力濃縮，濃縮后的污泥一部分由污泥回流泵12 泵入泥漿槽18中，另一部分污泥通過(guò)排泥泵13排向污泥脫水車(chē)間10，通過(guò)離心機(jī)脫水后外運(yùn)；濃密池4的上清液從溢流堰45流出。濃密池4的上清液從溢流堰45流出，通過(guò)高壓泵11增壓，從機(jī)械過(guò)濾罐進(jìn)水口 46 泵入機(jī)械過(guò)濾罐5中，經(jīng)過(guò)過(guò)濾裝置去除其中的懸浮物，懸浮物在一定壓力下形成濾餅，濾餅增厚將導(dǎo)致過(guò)濾器流量降低，為防止濾餅堵塞過(guò)濾管，必須進(jìn)行反沖洗。機(jī)械過(guò)濾罐5與反洗系統(tǒng)連接，由反洗系統(tǒng)的反洗水箱8與反沖洗泵9配合供應(yīng)反沖洗水進(jìn)行反沖洗，經(jīng)機(jī)械過(guò)濾罐處理的出水懸浮物濃度大幅度降低，減輕后續(xù)處理難度。機(jī)械過(guò)濾罐5的出水從吸附柱進(jìn)水口 48進(jìn)入吸附柱6，吸附柱中填充著負(fù)載納米羥基氧化鐵的高通量大孔徑樹(shù)脂，該吸附材料對(duì)鉛、砷等重金屬污染物具有吸附容量大、吸附選擇性高、吸附速度快、再生性能優(yōu)良等特性。吸附飽和后，通過(guò)自動(dòng)控制裝置，計(jì)量泵 33將脫附劑配置槽32內(nèi)濃度為lmol/L lOmol/L的NaCl溶液泵入吸附柱中進(jìn)行吸附材料的再生，再生液流入曝氣池中進(jìn)行循環(huán)處理；吸附柱的排水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 (GB3838-2002) V類(lèi)水體要求。吸附柱6的出水流入功能濕地7。功能濕地由卵石布水區(qū)36、濕地填料床34、卵石集水區(qū)37及植物帶35構(gòu)成。廢水先流入卵石布水區(qū)36，進(jìn)行均勻布水，均勻流入濕地填料床34中，床中填充有土壤、石子、爐渣、沙子、陶粒、高錳酸鉀溶液改性火山巖中的一種或幾種，粒徑1 80mm，為粒徑級(jí)配，填料對(duì)重金屬具有良好的吸附性能。濕地填料床34中種植的植物包括挺水植物和沉水植物，由水葫蘆、美人蕉、菖蒲、石菖蒲、浮萍、香蒲、水鱉、 中華慈姑、蘆葦、空心蓮子草、蜈蚣草、東南景天、商陸、大葉井口邊草、寶山堇菜、艾蒿、千里光、三葉鬼針草中的幾種構(gòu)成，植物的根系位于填料層內(nèi)，對(duì)水中的重金屬具有較強(qiáng)的富集作用，同時(shí)潛流濕地床還具有美化礦區(qū)環(huán)境的功能。潛流濕地的排水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-20(^)III類(lèi)水體要求。本發(fā)明實(shí)施例中的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)尤其適用于金屬礦山酸性廢水和金屬冶煉廢水處理，相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極意義(1)曝氣將廢水中的!^2+氧化成狗3+，同時(shí)硫酸鐵溶液投加到曝氣池，使得曝氣池中狗3+濃度為Cd2+濃度的1倍 2倍，通過(guò)離子效應(yīng)有效的提高了后續(xù)沉淀法去除廢水中 Cd2+的效果。同時(shí)!^3+在弱堿性溶液中生成活性氫氧化鐵對(duì)溶液中鉛、砷和鎘有吸附作用，利用此反應(yīng)進(jìn)一步降低溶液中鉛、砷和鎘的濃度。(2)帶有高濃度泥漿回流的石灰中和方法與傳統(tǒng)的礦山重金屬?gòu)U水中和處理工藝不同，其在傳統(tǒng)處理工藝的基礎(chǔ)上融人了晶種循環(huán)處理技術(shù)，也即底泥回流系統(tǒng)；底泥的回流使底泥中殘留的未反應(yīng)完的堿性Ca(OH)2得以充分利用，有效降低石灰消耗量，還可使反應(yīng)生成的硫酸鈣和氫氧化物等沉淀物出現(xiàn)晶體化、粗顆?；F(xiàn)象，產(chǎn)生濃度高于20%的高濃度、高密度、易于沉降的底泥，極大提高設(shè)施的處理效率和降低污泥的處理費(fèi)用，該體系中通過(guò)共沉、卷帶、吸附等作用去除污染物，可使反應(yīng)的PH值降低和污染物的去除效果提高，底泥的循環(huán)使其在反應(yīng)器中保持較高的濃度，底泥中的晶種物、顆粒物可為反應(yīng)物、結(jié)垢物提供附著、沉積的載體或場(chǎng)所，可大大減少、延緩設(shè)備和管路的結(jié)垢，延長(zhǎng)使用壽命，利于操作維護(hù)和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。(3)吸附柱中的吸附材料為高通量大孔徑樹(shù)脂負(fù)載的納米羥基氧化鐵，該吸附材料對(duì)鉛、砷和鎘等重金屬污染物具有吸附容量大、吸附選擇性高、吸附速度快、再生性能優(yōu)良等特性。(3)濕地床中填充有粒徑10 30mm的高錳酸鉀溶液改性火山巖，填料對(duì)重金屬具有良好的吸附性能。潛流濕地床的植物帶包括挺水植物和沉水植物，由水葫蘆、美人蕉、菖蒲、石菖蒲、浮萍、香蒲、水鱉、中華慈姑、蘆葦、空心蓮子草、蜈蚣草、東南景天、商陸、大葉井口邊草、寶山堇菜、艾蒿、千里光、三葉鬼針草中的幾種構(gòu)成，對(duì)水中的重金屬具有較強(qiáng)的富集作用，同時(shí)潛流濕地床還具有美化礦區(qū)環(huán)境的功能。潛流濕地的排水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-20(^)III類(lèi)水體要求。本發(fā)明實(shí)施例給出的水處理系統(tǒng)對(duì)煤礦重金屬?gòu)U水進(jìn)行技術(shù)改造，淘汰舊石灰乳投加工藝進(jìn)行礦進(jìn)水處理的系統(tǒng)，具有重要的環(huán)境價(jià)值和顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括曝氣池、中和池、絮凝池、濃密池、機(jī)械過(guò)濾罐、重金屬吸附柱、功能濕地順次連接，所述曝氣池的進(jìn)水口作為引入有色金屬礦區(qū)重金屬?gòu)U水的進(jìn)水口，所述功能濕地的出水口作為處理后的清水排出口 ；該系統(tǒng)還包括污泥回流系統(tǒng)，包括泥漿槽、石灰乳投加系統(tǒng)、污泥回流泵、污泥輸送泵， 所述濃密池底部的污泥經(jīng)通過(guò)污泥回流泵回流到泥漿槽，與石灰乳投加系統(tǒng)中輸送來(lái)的石灰乳混合均勻形成堿性泥漿，再由泥漿泵投加到所述中和池；該系統(tǒng)還包括鐵鹽投加系統(tǒng)，包括Fh (SO4) 3存放槽、(SO4) 3溶解槽、(SO4) 3儲(chǔ)液槽和(SO4) 3溶液計(jì)量泵，(SO4) 3儲(chǔ)液槽中配有濃度為0. lmol/L lmol/L的(SO4) 3 溶液，采用(SO4) 3溶液計(jì)量泵將(SO4) 3溶液投加到所述曝氣池中；所述重金屬吸附柱里面填充的是負(fù)載著納米羥基氧化鐵的高通量大孔徑樹(shù)脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，其特征在于所述功能濕地包括卵石布水區(qū)、濕地填料床、卵石集水區(qū)、植物帶，所述濕地填料床包括土壤、石子、爐渣、沙子、陶粒、高錳酸鉀溶液改性火山巖中的一種或幾種，粒徑1 80mm，床深1 2m，長(zhǎng)寬比2 1 1 2，底坡0.2%，水力停留時(shí)間4 8小時(shí)；所述的植物帶由水葫蘆、美人蕉、菖蒲、石菖蒲、浮萍、香蒲、水鱉、中華慈姑、蘆葦、空心蓮子草、蜈蚣草、東南景天、商陸、大葉井口邊草、 寶山堇菜、艾蒿、千里光、三葉鬼針草中的幾種構(gòu)成，植物的根系位于濕地填料床內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，其特征在于所述石灰乳投加系統(tǒng)包括石灰儲(chǔ)存槽、石灰溶解槽、石灰儲(chǔ)液槽和石灰乳計(jì)量泵，所述石灰儲(chǔ)液槽中配有濃度為 10% 20%的石灰乳，采用石灰計(jì)量泵將石灰乳投加到泥漿槽；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，其特征在于所述曝氣池底部設(shè)有微孔曝氣裝置；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，其特征在于所述絮凝池還包括絮凝劑配置系統(tǒng)，所述絮凝劑配置系統(tǒng)包括PAM存放槽、PAM溶解槽、PAM儲(chǔ)液槽和PAM溶液計(jì)量泵組成，采用計(jì)量泵將PAM溶液投加到絮凝池中，投加量為5mg/L 20mg/L ；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括脫附劑配置槽和脫附劑計(jì)量泵，脫附劑配置槽內(nèi)設(shè)有濃度為lmol/L lOmol/L的NaCl溶液，脫附劑計(jì)量泵向重金屬吸附柱中泵入NaCl溶液進(jìn)行吸附材料的再生，再生液流入曝氣池；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括污泥脫水車(chē)間，對(duì)濃密池輸送來(lái)的污泥進(jìn)行離心脫水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括自動(dòng)化控制系統(tǒng)，用于對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程重要參數(shù)的在線(xiàn)檢測(cè)、控制、記錄、報(bào)警、管理，包括對(duì)流量、PH 值、液位的檢測(cè)及石灰投加、回流底泥、機(jī)械過(guò)濾罐反洗、吸附柱脫附、壓濾排泥的控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種重金屬?gòu)U水處理系統(tǒng)，包括曝氣池、中和池、絮凝池、濃密池、機(jī)械過(guò)濾罐、吸附柱、功能濕地順次連接，同時(shí)還包括鐵鹽投加系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)。通過(guò)曝氣和投加鐵鹽提高廢水中Fe3+濃度，利用Fe3+共沉效應(yīng)和活性氫氧化鐵吸附作用降低溶液中鉛、砷和鎘的濃度；通過(guò)污泥回流減少石灰投加量5％～10％，提高水處理能力1～3倍；采用高通量大孔徑樹(shù)脂負(fù)載納米羥基氧化鐵作為吸附劑，對(duì)廢水中鉛、砷和鎘具有較強(qiáng)吸附作用，出水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)V類(lèi)水體要求；功能濕地能充分發(fā)揮填料對(duì)重金屬的吸附作用和植物的富集作用，出水達(dá)到III類(lèi)水體要求。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102503030SQ201110345238
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者何緒文, 張春暉, 曹鳳磊, 李實(shí) , 王建兵, 許翠華, 趙麗 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)