申請(qǐng)日2015.11.05

　　公開(公告)日2015.12.23

　　IPC分類號(hào)C02F101/20; C02F9/06

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種重金屬廢水處理和回收系統(tǒng)，包括鰲合反應(yīng)裝置、混凝裝置、沉淀池、過濾裝置、氣浮池、溶解裝置、離子交換樹脂和電解槽，所述鰲合反應(yīng)裝置、混凝池、沉淀池、過濾裝置、氣浮池、溶解裝置、離子交換樹脂和電解槽依次相連接;所述沉淀池、過濾裝置和氣浮池均與所述溶解裝置相連接。本發(fā)明有效去除廢水中的重金屬離子，處理徹底，達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)將廢水處理后得到的鰲合沉淀物進(jìn)行快速性地溶解，并通過離子交換樹脂吸附溶解液中的重金屬離子，當(dāng)吸附的重金屬離子達(dá)到飽和度時(shí)，再用再生劑洗脫得到再生液，使得到的再生液含重金屬離子濃度高，再對(duì)再生液進(jìn)行電解回收重金屬離子，保證電解有效進(jìn)行，且回收效率高，節(jié)能環(huán)保。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)，其特征在于：包括鰲合反應(yīng)裝置、混 凝裝置、沉淀池、過濾裝置、氣浮池、溶解裝置、離子交換樹脂和電解槽，所述 鰲合反應(yīng)裝置、混凝池、沉淀池、過濾裝置、氣浮池、溶解裝置、離子交換樹脂 和電解槽依次相連接;所述沉淀池、過濾裝置和氣浮池均與所述溶解裝置相連接。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)，其特征在于， 所述鰲合反應(yīng)裝置包括鰲合反應(yīng)器、鰲合劑加藥罐和第一計(jì)量器，所述鰲合反應(yīng) 器上設(shè)置有第一進(jìn)水管，所述第一進(jìn)水管與第一射流器相連接，所述鰲合劑加藥 罐與所述第一計(jì)量器相連接，所述第一計(jì)量器通過第一閥門與所述第一射流器相 連接。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)，其特征在于， 所述重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)還包括控制裝置，所述第一計(jì)量器和第一閥門均 與所述控制裝置相連接。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)，其特征在于， 所述混凝裝置包括混凝器、混凝劑加藥罐和第二計(jì)量器，所述混凝器的底部設(shè)置 有第二進(jìn)水管，所述第二進(jìn)水管與第二射流器相連接，所述混凝劑加藥罐與所述 第二計(jì)量器相連接，所述第二計(jì)量器通過第二閥門與所述第二射流器相連接。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二計(jì)量器和第二閥門均與所述控制裝置相連接。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)，其特征在于， 所述混凝器的底部設(shè)置有曝氣器和空氣進(jìn)口。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)，其特征在于， 溶解裝置包括溶解器、溶解劑加藥罐和第三計(jì)量器，所述溶解器上設(shè)置有溶解劑 進(jìn)口，所述溶解劑進(jìn)口處設(shè)置有第三閥門，所述溶解劑進(jìn)口通過所述第三計(jì)量器 與所述溶解劑加藥罐相連接。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)，其特征在于， 所述第三計(jì)量器和第三閥門均與所述控制裝置相連接。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)，其特征在于， 所述電解槽的陽(yáng)極和陰極均為鐵板。

　　10.一種如權(quán)利要求1～9所述的一種金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)的方法，其 特征在于，包括如下步驟：

　　(1)廢水進(jìn)入鰲合反應(yīng)器，鰲合劑由鰲合劑加藥罐通過第一射流器與廢水 混合后從第一進(jìn)水管加入鰲合反應(yīng)器，根據(jù)第一計(jì)量器計(jì)量加入鰲合劑的量，當(dāng) 鰲合劑加入的量達(dá)到用量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，第一計(jì)量器發(fā)送信號(hào)給控制裝置，控制裝置關(guān) 閉第一閥門;廢水與鰲合劑充分混合，鰲合劑與廢水中的重金屬離子發(fā)生鰲合反 應(yīng)，形成鰲合物;

　　(2)經(jīng)步驟(1)鰲合反應(yīng)后得到的反應(yīng)水進(jìn)入混凝器，混凝劑由混凝劑加 藥罐通過第二射流器與反應(yīng)水混合后從第二進(jìn)水管加入混凝器，根據(jù)第二計(jì)量器 計(jì)量加入混凝劑的量，當(dāng)混凝劑加入的量達(dá)到用量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，第二計(jì)量器發(fā)送信號(hào) 給控制裝置，控制裝置關(guān)閉第二閥門;在混凝器底部的曝氣器的作用下，反應(yīng)水 與混凝劑充分混合，形成絮凝體;

　　(3)經(jīng)步驟(2)得到的處理水，依次經(jīng)沉淀、過濾和氣浮處理后得到凈化 水并排出;

　　(4)經(jīng)步驟(3)的沉淀、過濾和氣浮得到的鰲合沉淀物進(jìn)入溶解器，溶解 劑由溶解劑加藥罐從溶解劑進(jìn)口加入溶解器，根據(jù)第三計(jì)量器計(jì)量加入溶解劑的 量，當(dāng)溶解劑加入的量達(dá)到用量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，第三計(jì)量器發(fā)送信號(hào)給控制裝置，控制 裝置關(guān)閉第三閥門;在溶解劑的作用下，鰲合物和絮凝物被全部溶解;

　　(5)經(jīng)步驟(4)得到的溶解液進(jìn)入離子交換樹脂，溶解液中的重金屬離子 吸附于離子交換樹脂上;

　　(6)當(dāng)離子交換樹脂上吸附的重金屬離子達(dá)到飽和度時(shí)，用再生劑洗脫吸 附于離子交換樹脂上的重金屬離子，得到再生液;

　　(7)經(jīng)步驟(6)中得到的再生液，進(jìn)入電解槽，通過電解作用，使重金屬 回收利用，電解后產(chǎn)生的水重新進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行廢水處理。

　　說明書

　　一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)及方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng) 及方法。

　　背景技術(shù)

　　隨著工業(yè)的快速發(fā)展，重金屬對(duì)水資源的污染越來越嚴(yán)重，且重金屬離子具 有累積性和非生物降解性等特點(diǎn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成極大危害。

　　重金屬是環(huán)境中一類具有潛在危害的污染物，它不能被環(huán)境中的微生物分 解，相反地，生物體如魚類可以富有重金屬，使重金屬在環(huán)境中積累，甚至某些 重金屬在微生物的作用下還可以轉(zhuǎn)化為毒性更大的有機(jī)化合物。重金屬污染的可 怕還在于其危害的長(zhǎng)期性，重金屬在環(huán)境中積累的初期，不易為人們察覺;與 氰化物、一般有機(jī)物的自凈作用相反，重金屬污染物無(wú)法通過降解作用自凈，但 可以通過生物食物鏈富集。在這一過程中，難分解易殘留的重金屬若通過食物進(jìn) 入人體內(nèi)，能在人體的某一部位積累，使人慢性中毒，難以醫(yī)治，極大地危害著 人體健康和環(huán)境安全。此外工業(yè)廢水中貴重金屬若不能回收利用，又造成經(jīng)濟(jì)損 失和資源浪費(fèi)。所以對(duì)含有重金屬?gòu)U水的治理已迫在眉睫。

　　重金屬能在土壤中積累，它不可能被微生物降解，目前在環(huán)境治理中采用的 多種方法只能轉(zhuǎn)移其存在位置和改變其物理、化學(xué)形態(tài)，而不能將其根本消除。 因此，重金屬是一種永遠(yuǎn)性的污染物。對(duì)于重金屬?gòu)U水，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?首先應(yīng)該設(shè)法減少?gòu)U水量，盡量收回其有用金屬，廢水經(jīng)適當(dāng)處理后循環(huán)利用， 盡可能不排或少排廢水。對(duì)必須排放的廢水進(jìn)行凈化處理，使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)處理產(chǎn)生的污泥和濃縮液，如無(wú)回收利用價(jià)值，也應(yīng)進(jìn)行無(wú)害化處理，以免產(chǎn) 生二次污染。

　　絮凝法在水處理中占有非常重要的地位，絮凝劑的使用決定了絮凝的效果。 有機(jī)高分子絮凝劑出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代，60年代開始應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域，它具 有分子量大，吸附架橋能力強(qiáng)，有多個(gè)官能團(tuán)，絮凝效果好，形成的絮凝體容易 過濾，用量少，形成污泥量少且容易處理，不受pH值和溫度的影響等優(yōu)點(diǎn)， 而且還可以針對(duì)處理廢水的性質(zhì)，通過改變官能團(tuán)、官能團(tuán)電性、控制分子量等 有選擇的進(jìn)行合成，因此有機(jī)高分子絮凝劑目前在水處理中得到廣泛的應(yīng)用。

　　將重金屬離子的強(qiáng)配位基引入有機(jī)高分子絮凝劑分子中，可獲得具有重金屬 捕集功能的重金屬鰲合劑—高分子重金屬鰲合劑。氧肟酸基團(tuán)含有O、N等配 位原子，可以和許多重金屬離子形成穩(wěn)定常數(shù)很高的鰲合物，把該基團(tuán)引入到有 機(jī)高分子重金屬鰲合劑中即得到氧肟酸類高分子重金屬鰲合劑，它既有有機(jī)高分 子絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)，又對(duì)重金屬離子具有優(yōu)良的捕集性能，能穩(wěn)定、高效地捕集水 體中某些重金屬離子，因此在水污染控制中具有潛在的廣泛用途。與傳統(tǒng)的化學(xué) 沉淀法相比，高分子重金屬鰲合劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：藥劑用量少，無(wú)須調(diào)節(jié)pH值， 操作簡(jiǎn)單，重金屬離子不會(huì)因pH值的變化而從污泥中再次析出，不存在二次污 染，它還能通過原高分子絮凝劑的“架橋絮凝”作用降低水中致濁物質(zhì)的含量。 因此將其用于水處理的絮凝單元，可以減少后續(xù)處理單元數(shù)，降低處理成本，使 重金屬離子的處理變得簡(jiǎn)單易行，可為重金屬污染控制開辟新途徑、提供新技術(shù)。 在鰲合物進(jìn)行鰲合反應(yīng)后，會(huì)產(chǎn)生大量的鰲合沉淀物，這些鰲合沉淀物必須經(jīng)過 處理，不然會(huì)造成環(huán)境污染。

　　專利號(hào)CN201210347169.5揭露了一種用于處理重金屬?gòu)U水及回收重金屬的 裝置，該裝置包括：曝氣絮凝-吸附罐、沉淀池、多介質(zhì)過濾罐、鰲合反應(yīng)裝置 和電解池。對(duì)于該裝置的方法，包括以下步驟：

　　第一步：絮凝-吸附、沉淀，重金屬?gòu)U水在PAM與殼聚糖復(fù)合作用下首先 進(jìn)行絮凝-吸附，再經(jīng)過沉淀池沉淀，通過絮凝、吸附與沉淀對(duì)重金屬?gòu)U水進(jìn)行 預(yù)處理;

　　第二步：過濾，沉淀出水流入多介質(zhì)過濾罐，使預(yù)處理廢水在過濾介質(zhì)無(wú)煙 煤與石英砂的作用下，除去絮凝的沉淀物;

　　第三步：鰲合反應(yīng)，多介質(zhì)過濾罐出水流入鰲合反應(yīng)裝置，使重金屬與大分 子有機(jī)物進(jìn)行鰲合反應(yīng)，通過鰲合反應(yīng)、超濾、沉淀、破絡(luò)反應(yīng)和微濾一系列步， 產(chǎn)水可以回收利用，含重金屬的剩余濃縮液進(jìn)入電解池;

　　第四步：電解作用，鰲合反應(yīng)出水進(jìn)入電解池，通過電解作用，使重金屬回 收利用，電化學(xué)產(chǎn)水能夠重新進(jìn)入工藝流程進(jìn)行廢水處理。

　　此專利對(duì)廢水進(jìn)行混凝和鰲合反應(yīng)后，得到的鰲合沉淀物直接進(jìn)入電解池， 進(jìn)行電解回收鰲合沉淀物中的重金屬離子，由于重金屬離子已與鰲合劑形成穩(wěn)定 的鰲合物，直接對(duì)其進(jìn)行電解，電解效果差，且重金屬回收不徹底，同時(shí)重金屬 回收的量較少，特別電解法進(jìn)行重金屬離子回收時(shí)，如果重金屬離子濃度低，則 會(huì)產(chǎn)生濃差極化，電流效率低，導(dǎo)致無(wú)法電解低濃度溶液等情況。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種重金屬?gòu)U水處理和回 收系統(tǒng)及方法，本發(fā)明有效去除廢水中的重金屬離子，處理徹底，達(dá)標(biāo)排放，同 時(shí)將廢水處理后得到的鰲合沉淀物進(jìn)行快速性地溶解，并通過離子交換樹脂吸附 溶解液中的重金屬離子，當(dāng)吸附的重金屬離子達(dá)到飽和度時(shí)，再用再生劑洗脫得 到再生液，使得到的再生液含重金屬離子濃度高，再對(duì)再生液進(jìn)行電解回收重金 屬離子，保證電解有效進(jìn)行，且回收效率高，節(jié)能環(huán)保。

　　為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)，包括鰲 合反應(yīng)裝置、混凝裝置、沉淀池、過濾裝置、氣浮池、溶解裝置、離子交換樹脂 和電解槽，所述鰲合反應(yīng)裝置、混凝池、沉淀池、過濾裝置、氣浮池、溶解裝置、 離子交換樹脂和電解槽依次相連接;所述沉淀池、過濾裝置和氣浮池均與所述溶 解裝置相連接。

　　進(jìn)一步的，所述鰲合反應(yīng)裝置包括鰲合反應(yīng)器、鰲合劑加藥罐和第一計(jì)量器， 所述鰲合反應(yīng)器上設(shè)置有第一進(jìn)水管，所述第一進(jìn)水管與第一射流器相連接，所 述鰲合劑加藥罐與所述第一計(jì)量器相連接，所述第一計(jì)量器通過第一閥門與所述 第一射流器相連接。

　　進(jìn)一步的，所述重金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)還包括控制裝置，所述第一計(jì)量 器和第一閥門均與所述控制裝置相連接。

　　進(jìn)一步的，所述混凝裝置包括混凝器、混凝劑加藥罐和第二計(jì)量器，所述混 凝器的底部設(shè)置有第二進(jìn)水管，所述第二進(jìn)水管與第二射流器相連接，所述混凝 劑加藥罐與所述第二計(jì)量器相連接，所述第二計(jì)量器通過第二閥門與所述第二射 流器相連接。

　　進(jìn)一步的，所述第二計(jì)量器和第二閥門均與所述控制裝置相連接。

　　進(jìn)一步的，所述混凝器的底部設(shè)置有曝氣器和空氣進(jìn)口。

　　進(jìn)一步的，溶解裝置包括溶解器、溶解劑加藥罐和第三計(jì)量器，所述溶解器 上設(shè)置有溶解劑進(jìn)口，所述溶解劑進(jìn)口處設(shè)置有第三閥門，所述溶解劑進(jìn)口通過 所述第三計(jì)量器與所述溶解劑加藥罐相連接。

　　進(jìn)一步的，所述第三計(jì)量器和第三閥門均與所述控制裝置相連接。

　　進(jìn)一步的，所述電解槽的陽(yáng)極和陰極均為鐵板。

　　本發(fā)明的一種金屬?gòu)U水處理和回收系統(tǒng)的方法，包括如下步驟：

　　(1)廢水進(jìn)入鰲合反應(yīng)器，鰲合劑由鰲合劑加藥罐通過第一射流器與廢水 混合后從第一進(jìn)水管加入鰲合反應(yīng)器，根據(jù)第一計(jì)量器計(jì)量加入鰲合劑的量，當(dāng) 鰲合劑加入的量達(dá)到用量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，第一計(jì)量器發(fā)送信號(hào)給控制裝置，控制裝置關(guān) 閉第一閥門;廢水與鰲合劑充分混合，鰲合劑與廢水中的重金屬離子發(fā)生鰲合反 應(yīng)，形成鰲合物;

　　(2)經(jīng)步驟(1)鰲合反應(yīng)后得到的反應(yīng)水進(jìn)入混凝器，混凝劑由混凝劑加 藥罐通過第二射流器與反應(yīng)水混合后從第二進(jìn)水管加入混凝器，根據(jù)第二計(jì)量器 計(jì)量加入混凝劑的量，當(dāng)混凝劑加入的量達(dá)到用量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，第二計(jì)量器發(fā)送信號(hào) 給控制裝置，控制裝置關(guān)閉第二閥門;在混凝器底部的曝氣器的作用下，反應(yīng)水 與混凝劑充分混合，形成絮凝體;

　　(3)經(jīng)步驟(2)得到的處理水，依次經(jīng)沉淀、過濾和氣浮處理后得到凈化 水并排出;

　　(4)經(jīng)步驟(3)的沉淀、過濾和氣浮得到的鰲合沉淀物進(jìn)入溶解器，溶解 劑由溶解劑加藥罐從溶解劑進(jìn)口加入溶解器，根據(jù)第三計(jì)量器計(jì)量加入溶解劑的 量，當(dāng)溶解劑加入的量達(dá)到用量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，第三計(jì)量器發(fā)送信號(hào)給控制裝置，控制 裝置關(guān)閉第三閥門;在溶解劑的作用下，鰲合物和絮凝物被全部溶解;

　　(5)經(jīng)步驟(4)得到的溶解液進(jìn)入離子交換樹脂，溶解液中的重金屬離子 吸附于離子交換樹脂上;

　　(6)當(dāng)離子交換樹脂上吸附的重金屬離子達(dá)到飽和度時(shí)，用再生劑洗脫吸 附于離子交換樹脂上的重金屬離子，得到再生液;

　　(7)經(jīng)步驟(6)中得到的再生液，進(jìn)入電解槽，通過電解作用，使重金屬 回收利用，電解后產(chǎn)生的水重新進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行廢水處理。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

　　1、本發(fā)明通過鰲合、混凝、沉淀、過濾和氣浮流程，有效去除廢水中的重 金屬離子，處理徹底，達(dá)標(biāo)排放。

　　2、本發(fā)明經(jīng)廢水處理后得到的鰲合沉淀物進(jìn)行快速性地溶解，并通過離子 交換樹脂吸附溶解液中的重金屬離子，當(dāng)吸附的重金屬離子達(dá)到飽和度時(shí)，再用 再生劑洗脫得到再生液，使得到的再生液含重金屬離子濃度高，再對(duì)再生液進(jìn)行 電解回收重金屬離子，保證電解有效進(jìn)行，且回收效率高，克服了現(xiàn)有技術(shù)中由 于重金屬含量低，導(dǎo)致濃差極化，電流效率低，無(wú)法電解低濃度溶液等情況，且 避免了廢水處理后得到的鰲合沉淀物造成二次污染。

　　3、本發(fā)明經(jīng)電解后產(chǎn)生的水重新進(jìn)入整個(gè)處理和回收系統(tǒng)進(jìn)行廢水處理， 避免尾液污染。

　　4、本發(fā)明對(duì)廢水中的重金屬離子進(jìn)行處理后回收利用，節(jié)能環(huán)保。