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液出口設(shè)有排放水管用于排放透過水液;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。
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。
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:將上述廢水通過管式超濾裝置進(jìn)行超濾分離,超濾膜得到的透過液可以達(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的透過液出口設(shè)有排放水管用于排放透過水液;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。
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
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)定通過膜孔的透過液中銅離子濃 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)定通過膜孔的透過液中鎳離子濃度為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)定通過膜孔的透過液中鎘離子濃度為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。