一种含重金属工业污水的处理系统及处理工艺

摘要

本发明涉及一种含重金属工业污水的处理系统，处理系统装置包括反应系统、后期过滤系统、压滤机和化学储液罐，反应系统依次为气浮分离池、一级沉淀池、调节反应池、二级沉淀池和中和塔，后期过滤系统依次为陶粒活性炭吸附床、电渗析、阴阳离子混合树脂、紫外线消毒塔，压滤机设有两个，化学储液罐包括碳酸铝储罐、聚合氯化铝铁储罐、氢氧化钠储罐、聚丙酰胺储罐和次氯酸储罐。处理工艺包括污水收集，污水与各类储液罐化学材料反应，后期过滤及紫外线消毒。此系统通过多种装置的集合，能够更系统全面的对含重金属的污水进行去污处理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理系统，特别是一种对含重金属工业污水进行处理的系统，并提供了处理工艺。

背景技术

重金属指比重大于4或5的金属，约有45种，通常的重金属污染，主要是指汞、铅、镉、铬以及砷等生物毒性显著的重金属的环境污染，还包括具有一定毒性的重金属如锌、铜、钴、镍、锡、钒等。在矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业中的许多生产过程中都产生重金属废水，这些废水严重影响着儿童和成人的身体健康乃至生命，如人体若摄取了过多的钼元素会导致痛风样综合症，关节痛及畸形，肾脏受损，并有生长发育迟缓，动脉硬化，结蒂组织变性等病症。当前，儿童铅中毒，重金属致胎儿畸形，砷中毒等事件也屡有发生，使重金属污染成为关系到人类健康和生命的重大环境问题。

目前，对含重金属废水的处理方法大致可以分为三大类：化学法、物理处理法和生物处理法。

化学法包括化学沉淀法和电解法，主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理，化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，经过过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，沉淀法往往出水浓度达不到要求，需作进一步处理，否则会造成二次污染。电解法是利用金属的电化学性质，金属离子在电解时从相对高浓度的溶液中分离出来。本方法主要用于电镀废水的处理，缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低。

物理处理法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，所以存在一定局限性。离子交换法是重金属离子与离子交换剂进行交换，达到去除废水中重金属离子的方法。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法，处理容量大，出水水质好，可回收重金属资源，对环境无二次污染，但离子交换剂易氧化失效，再生频繁，操作费用高。膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，包括电渗析和隔膜电解。上述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择，传统吸附剂是活性炭。活性炭有很强吸附能力，去除率高，但活性炭再生效率低，处理水质很难达到回用要求，价格贵应用受到限制。

生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法。生物吸附法是指生物体借助化学作用吸附金属离子的方法。由于吸附容量易受环境因素的影响，微生物对重金属的吸附具有选择性，而重金属废水常含有多种有害重金属，影响微生物的作用，应用上受限制等，所以还需再进行进一步研究。

目前，我国在重金属废水处理方面技术问题如下：首先污水处理方式繁多，个别针对性差。水处理设施设备庞大，组合而成的水处理系统较为复杂。还有一些污水处理因为工序的不完善，易引起二次污染问题，且不能回用，造成资源的浪费。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是改变传统的污水处理方式，简化处理系统，精化工艺流程，在具体的操作中减少成本，使处理后的水质可以回用，无二次污染。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种含重金属工业污水的处理系统，其特征在于，所述处理系统装置包括反应系统、后期过滤系统、压滤机和化学储液罐，所述反应系统依次为气浮分离池、一级沉淀池、调节反应池、二级沉淀池和中和塔，所述后期过滤系统依次为陶粒活性炭吸附床、电渗析、阴阳离子混合树脂、紫外线消毒塔，所述压滤机设有两个，分别连接于一级沉淀池和二级沉淀池的一侧，所述化学储液罐包括碳酸铝储罐、聚合氯化铝铁储罐、氢氧化钠储罐、聚丙酰胺储罐和次氯酸储罐。

进一步的，所述处理工艺包括步骤如下：

步骤一：将含有重金属的工业污水收集到集水池；

步骤二：通过输送系统将集水池中的污水输送到气浮分离池，打开空气搅拌开关，空气从底部向上排出，然后加入碳酸铝进行常温反应，碳酸铝遇水分解成氢氧化铝及二氧化碳，反应60-120min后，使金属离子与氢氧根生成氢氧化物沉淀物；

步骤三：将步骤二反应后的污水输送到一级沉淀池，同时，加入聚合氯化铝铁絮凝剂搅拌30-60min，然后静置沉淀1-180min后将污水分离成清液和浊液，然后将浊液输送到压滤机进行压滤作业，将清液输送到调节反应池，压滤机作业产生的固体滤饼收集处理，产生的清液返回到一级沉淀池；

步骤四：将传送到调节反应池的污水加入氢氧化钠，开启超声波均质仪，使氢氧根离子与微溶的重金属离子均匀有效进一步反应，反应生成氢氧化物沉淀；

步骤五：将步骤四的污水输送到二级沉淀池聚丙烯酰胺溶液，絮凝静置时间30-60min，使金属沉淀物与清液沉淀分离，浊液进入压滤机处理，此时清液中残余极微量金属离子；

步骤六：将步骤五处理后的清液输送到中和塔，加入次氯酸水溶液，经过两步絮凝沉淀；

步骤七：将步骤六处理后的水通过陶粒活性炭吸附床，对其中的微量重金属离子、氯离子进一步吸附处理，再通过电渗析、阴阳离子树脂，令电阻率在3-10MΩ·cm之间；

步骤八：将步骤七处理过的水经过紫外线消毒塔处理后排出。

进一步的，所述碳酸铝储罐与气浮分离池连接。

进一步的，所述聚合氯化铝储罐与一级沉淀池连接。

进一步的，所述氢氧化钠储罐与调节反应池连接。

进一步的，所述聚丙酰胺储罐与二级沉淀池连接。

进一步的，所述次氯酸储罐与中和塔连接。

进一步的，所述步骤二期间保证碳酸铝在水溶液中过量，PH控制在9-11之间。

进一步的，所述步骤六中的反应PH值调整到6.5-7.5之间。

本发明的有益效果：本发明为一种含重金属工业污水的处理系统，此系统通过多种装置的集合，能够更系统全面的对含重金属的污水进行去污处理。

本发明一种含重金属工业污水的处理系统设了多个化学储液罐，运用化学法对污水进行初步处理。由于金属离子与氢氧根生成氢氧化物沉淀，所以采用碳酸铝遇水分解成氢氧化铝沉淀及二氧化碳，氢氧化钠与微溶的重金属离子反应生成氢氧化物沉淀。聚合氯化铝铁絮凝剂、聚丙烯酰胺溶液和次氯酸通过与污水混合进行絮凝，进而使得相关物质进行沉淀、分离。这些反应都在不同的对应反应池中进行，故而针对性强，减少了分离时少许混液的干扰。

本发明中还设了两个压滤机，能够巧妙地将浊液输送到压滤机进行压滤作业，压滤机作业产生的固体滤饼收集处理，产生的清液返回到反应池中进行循环利用，减少对于资源的浪费。

本发明中后期过滤系统陶粒活性炭吸附床、电渗析、阴阳离子混合树脂、紫外线消毒塔，由于陶粒的微孔都是曲折不通的，正好可以吸附水中颗粒杂质，由于陶粒的渗透性好，水是可以通过的，这样正好达到了过滤水质。电渗析是在直流电场作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解。阴阳离子混合树脂可对阴离子和阳离子进行洗净去除。紫外线消毒塔对处理过的水进行最后的杀菌消毒。

综上，本发明改变了以往在污水处理中存在的针对性差、成本高及无法回用的问题，实现了更完善的污水处理流程。

附图说明

图1为本发明一种含重金属工业污水的处理系统及处理工艺中污水处理系统的示意图。

具体实施方式

下面将对本发明的实施例进行阐述。

如图1所示，一种含重金属工业污水的处理系统，处理系统装置包括反应系统、后期过滤系统、压滤机和化学储液罐，反应系统依次为气浮分离池、一级沉淀池、调节反应池、二级沉淀池和中和塔，后期过滤系统依次为陶粒活性炭吸附床、电渗析、阴阳离子混合树脂、紫外线消毒塔，压滤机设有两个，分别连接于于一级沉淀池和二级沉淀池的一侧，化学储液罐包括碳酸铝储罐、聚合氯化铝铁储罐、氢氧化钠储罐、聚丙酰胺储罐和次氯酸储罐。碳酸铝储罐与气浮分离池连接。聚合氯化铝储罐与一级沉淀池连接。氢氧化钠储罐与调节反应池连接。聚丙酰胺储罐与二级沉淀池连接。次氯酸储罐与中和塔连接。

在本实施例中，污水1000份，化学反应剂中固体氢氧化钠5-20份，聚合氯化铝铁1-3份，聚丙酰胺2-5份，碳酸铝20-50份，30％次氯酸水溶液5-30份。

本发明的处理工艺包括步骤如下：

步骤一：将含有重金属的工业污水收集到集水池；

步骤二：通过输送系统将集水池中的污水输送到气浮分离池，打开空气搅拌开关，空气从底部向上排出，然后加入碳酸铝进行常温反应，碳酸铝遇水分解成氢氧化铝及二氧化碳，反应60-120min后，使金属离子与氢氧根生成氢氧化物沉淀物保证碳酸铝在水溶液中过量，PH控制在9-11之间。

步骤三：将步骤二反应后的污水输送到一级沉淀池，同时，加入聚合氯化铝铁絮凝剂搅拌30-60min，然后静置沉淀1-180min后将污水分离成清液和浊液，然后将浊液输送到压滤机进行压滤作业，将清液输送到调节反应池，压滤机作业产生的固体滤饼收集处理，产生的清液返回到一级沉淀池；

步骤四：将传送到调节反应池的污水加入氢氧化钠，开启超声波均质仪，使氢氧根离子与微溶的重金属离子均匀有效进一步反应，反应生成氢氧化物沉淀；

步骤五：将步骤四的污水输送到二级沉淀池聚丙烯酰胺溶液，絮凝静置时间30-60min，使金属沉淀物与清液沉淀分离，浊液进入压滤机处理，此时清液中残余极微量金属离子；

步骤六：将步骤五处理后的清液输送到中和塔，加入次氯酸水溶液，经过两步絮凝沉淀反应，PH值调整到6.5-7.5之间；

步骤七：将步骤六处理后的水通过陶粒活性炭吸附床，对其中的微量重金属离子、氯离子进一步吸附处理，再通过电渗析、阴阳离子树脂，令电阻率在3-10MΩ·cm之间；

步骤八：将步骤七处理过的水经过紫外线消毒塔处理后排出。

本发明为一种含重金属工业污水的处理系统，此系统通过多种装置的集合，能够更系统全面的对含重金属的污水进行去污处理。

本发明一种含重金属工业污水的处理系统首先是设了多个化学储液罐，运用化学法对污水进行初步处理。由于金属离子与氢氧根生成氢氧化物沉淀，所以采用碳酸铝遇水分解成氢氧化铝沉淀及二氧化碳，氢氧化钠与微溶的重金属离子反应生成氢氧化物沉淀。聚合氯化铝铁絮凝剂、聚丙烯酰胺溶液和次氯酸通过与污水混合进行絮凝，进而使得相关物质进行沉淀、分离。这些反应都在不同的对应反应池中进行，故而针对性强，减少了分离时少许混液的干扰。设了两个压滤机，能够巧妙地将浊液输送到压滤机进行压滤作业，压滤机作业产生的固体滤饼收集处理，产生的清液返回到反应池中进行循环利用，减少对于资源的浪费。

本发明中后期过滤系统陶粒活性炭吸附床、电渗析、阴阳离子混合树脂、紫外线消毒塔，由于陶粒的微孔都是曲折不通的，能够吸附水中颗粒杂质，由于陶粒的渗透性好，水是可以通过的，这样正好达到了过滤水质。活性炭是日常使用最多的净水材料，所以陶粒活性炭吸附床能够起到很好的效果。电渗析是在直流电场作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解。阴阳离子混合树脂可对阴离子和阳离子进行洗净去除。紫外线消毒塔对处理过的水进行最后的杀菌消毒。

本发明同时采用了物理方法和化学方法，改变了以往在污水处理中存在的针对性差、成本高及无法回用的问题，实现了更完善的污水处理流程。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。