申請日2015.11.11
公開(公告)日2016.01.13
IPC分類號C02F1/461
摘要
本發(fā)明公開一種重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器，包括筒體和特種鐵碳催化填料，所述筒體中心設(shè)有通道擋板，所述通道擋板為帶有篩孔的圓柱形擋板，所述特種鐵碳催化填料填裝于通道擋板與筒體之間形成的填料區(qū)內(nèi);所述通道擋板內(nèi)部設(shè)有循環(huán)管道，所述循環(huán)管道通過泵與筒體上端相連;所述筒體底端設(shè)有入水口，頂部設(shè)有出水口;所述入水口高度高于填料區(qū)底部，所述出水口高度高于整個循環(huán)管道。本發(fā)明所述重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器可以在重金屬廢水處理中的應(yīng)用。
權(quán)利要求書
1.一種新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)器內(nèi)含有特種鐵碳催化填料和水力攪拌系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器，其特征在于，所述新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器，包括筒體和特種鐵碳催化填料，所述筒體中心設(shè)有通道擋板，所述通道擋板為帶有篩孔的圓柱形擋板，所述特種鐵碳催化填料填裝于通道擋板與筒體之間形成的填料區(qū)內(nèi);所述通道擋板內(nèi)部設(shè)有循環(huán)管道，所述循環(huán)管道通過泵與筒體上端相連;所述筒體底端設(shè)有入水口，頂部設(shè)有出水口;所述入水口高度高于填料區(qū)底部，所述出水口高度高于整個循環(huán)管道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器，其特征在于，所述特種鐵碳催化填料，是將氯化稀土材料負載到常規(guī)的鐵碳填料上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器，其特征在于，所述的氯化稀土優(yōu)選為氯化鑭、氯化鈰稀土。
5.權(quán)利要求1或2所述的新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器在重金屬廢水處理中的應(yīng)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，含重金屬廢水的pH為2-6。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，具體應(yīng)用方法為：將含有重金屬的廢水的pH調(diào)節(jié)至2-4之間，在10-40°C下進行，水力攪拌1-3h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，含有重金屬的廢水中添加鐵粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，鐵粉的添加量為：0.1-10g/L。
說明書
一種新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明技術(shù)適用于重金屬廢水的預(yù)處理，屬于環(huán)境保護領(lǐng)域。
背景技術(shù)
重金屬在環(huán)境與健康領(lǐng)域主要是指汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、砷(As)等生物毒性顯著的元素，也泛指銅(Cu)、鋅(Zn)、鈷(Co)、鎳(Ni)等一般重金屬。水體重金屬人為污染源主要是礦山開采，金屬冶煉，金屬加工及化工生產(chǎn)廢水等。過量重金屬在食物鏈中的生物富集，對自然環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)及人體健康造成危害，關(guān)系到食品安全、生物安全和生態(tài)安全。重金屬給人類造成的危害諸如“痛痛病”、“水俁病”等，嚴重影響到人類的生存和發(fā)展。近年來，我國重金屬礦業(yè)的飛速發(fā)展導(dǎo)致大量的重金屬被排入環(huán)境中，尤其是因企業(yè)違法排污和事故而引發(fā)的重大水環(huán)境重金屬污染事件也是接連發(fā)生。
綜合國內(nèi)外重金屬的處理技術(shù)，主要分為物理法、化學法和生物法。對于電鍍廢水、冶煉廢水、采礦廢水等工業(yè)廢水，其中含有的重金屬濃度較高，其水質(zhì)特點也不適合用微生物法處理。因此，對于此類工業(yè)廢水只能采用化學法進行處理�；瘜W法中，主要有堿沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法等，其原理是通過化學反應(yīng)使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔�，通過過濾和沉淀等方法使沉淀物從水溶液中去除�，F(xiàn)有的重金屬處理流程如圖1所示。
在現(xiàn)有的重金屬廢水處理技術(shù)中，沒有對重金屬廢水的預(yù)處理措施。對于一些特殊的重金屬廢水，如果不經(jīng)過預(yù)處理措施，則會造成處理效果較差、處理效率低、渣量大等你缺點，更嚴重的情況是對某些重金屬廢水沒有任何去除效果。
鐵碳微電解是通過鐵和碳之間存在電位差，從而在水中形成無數(shù)個微小的原電池來對廢水進行處理的方法。鐵碳微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵屑和活性炭或者焦炭。鐵和碳的顆粒均與溶液接觸，同時鐵和碳之間保持接觸，可進行電子的轉(zhuǎn)移。
微電解處理廢水自誕生以來，便引起國內(nèi)外環(huán)保研究學者的關(guān)注。最近幾年，微電解處理工業(yè)廢水發(fā)展十分迅速，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于印染、石油化工、制藥、煤氣洗滌、印刷電路板生產(chǎn)等工業(yè)廢水，主要是去除COD，將廢水中的有機物分解。微電解工藝對廢水的脫色有良好處理的效果，因此微電解也常用于高色度的廢水處理。
目前，國內(nèi)外鐵碳微電解設(shè)備沒有再處理重金屬離子的應(yīng)用報道，現(xiàn)有的鐵碳微電解反應(yīng)器均是具有曝氣性能的結(jié)構(gòu)，對鐵碳微電解的應(yīng)用技術(shù)都集中于曝氣使用，用于有機物和色度的氧化去除，無法實現(xiàn)鐵碳還原的作用。此外，鐵碳微電解在實際應(yīng)用中也存在不少實用性問題，一是效率不高，反應(yīng)速度不快;二是床體易板結(jié)，造成短路和死區(qū);三是鐵屑補充勞動強度大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有重金屬處理技術(shù)存在的問題及鐵碳微電解技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的狹隘，公開了一種新型重金屬廢水的預(yù)處理反應(yīng)器和應(yīng)用。
本發(fā)明所述公開的一種新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)器內(nèi)含有特種鐵碳催化填料和水力攪拌系統(tǒng)。
進一步地，所述新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器，包括筒體和特種鐵碳催化填料，所述筒體中心設(shè)有通道擋板，所述通道擋板為帶有篩孔的圓柱形擋板，所述特種鐵碳催化填料填裝于通道擋板與筒體之間形成的填料區(qū)內(nèi);所述通道擋板內(nèi)部設(shè)有循環(huán)管道，所述循環(huán)管道通過泵與筒體上端相連;所述筒體底端設(shè)有入水口，頂部設(shè)有出水口;所述入水口高度高于填料區(qū)底部，所述出水口高度高于整個循環(huán)管道。通過泵的作用使水經(jīng)過循環(huán)管道進行循環(huán)流通，從而形成水力攪拌系統(tǒng)。
進一步地，所述特種鐵碳催化填料，是將氯化稀土材料負載到常規(guī)的鐵碳填料上。所形成的特種鐵碳催化填料，催化效果好，反應(yīng)速度快。
所述的氯化稀土優(yōu)選為氯化鑭、氯化鈰稀土。
本發(fā)明還提供所述重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器在含重金屬廢水處理中的應(yīng)用。
優(yōu)選的，用于含重金屬廢水預(yù)處理工藝中，含重金屬廢水的最佳pH為2-6。
所述反應(yīng)器在重金屬中的具體應(yīng)用方法為：將含有重金屬的廢水的pH調(diào)節(jié)至2-4之間，為了增強還原效果，可以在廢水中添加一定量的鐵粉，整個反應(yīng)在10-40°C下進行，采用水力攪拌1-3h。所述鐵粉的添加量為：0.1-10g/L。
本發(fā)明所述的新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器，其中的鐵碳材料每12個月人工更換一次即可。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明專利主要是對重金屬廢水進行預(yù)處理，主要有以下技術(shù)優(yōu)勢：
1、簡化重金屬廢水的處理流程。對于重金屬廢水的處理，大部分含重金屬的廢水為酸性的，在現(xiàn)有的處理工藝先將酸性廢水調(diào)節(jié)為強堿性，去除沉淀后在調(diào)節(jié)為中性排放，操作流程復(fù)雜，且容易造成現(xiàn)場的混亂。本發(fā)明專利直接利用廢水為酸性的特性進入催化反應(yīng)器，反應(yīng)完全之后進入沉淀裝置，最終在酸性或中性條件下將其去除，澄清排放，簡化了其處理流程，便于操作和管理。
2、提高反應(yīng)速率。反應(yīng)器中含有特種鐵碳材料，其中負載了稀土元素，稀土元素具有特殊性能，能夠?qū)U水中的反應(yīng)進行催化，提高其反應(yīng)速率，從而縮短水力停留時間，減少設(shè)備的建設(shè)費用，提高廢水的處理效率。
3、材料使用時間長，水處理費用低。特種鐵碳材料是一種性能優(yōu)良的材料，其在水中的消耗速率很低，在使用過程中可以根據(jù)使用情況每年更換一次，使用率高。因此，大大降低了廢水處理的運行成本。
4、降低了廢水處理成本。在重金屬去除流程中，減少了反復(fù)調(diào)酸和調(diào)堿工序中的酸堿使用量，降低了藥劑使用成本。而且，本發(fā)明中的新型重金屬廢水預(yù)處理反應(yīng)器可以改變重金屬的存在形態(tài)，可節(jié)省后續(xù)處理中的藥劑消耗，簡化后續(xù)處理工藝，最大程度的降低重金屬廢水的處理成本。
5、反應(yīng)器中的鐵碳填料不易出現(xiàn)短路和死區(qū)現(xiàn)象。反應(yīng)器中鐵碳填料負載了氯化稀土化合物，能夠優(yōu)化鐵碳填料的性質(zhì)，增強其催化能力，減少鐵碳填料的短路和堵塞現(xiàn)象。此外，在重金屬預(yù)處理反應(yīng)器中，進水的pH控制在酸性條件下，所以不易出現(xiàn)死區(qū)，反應(yīng)器中填料的性能均一。
