申請日2013.10.30

　　公開(公告)日2014.01.29

　　IPC分類號C02F9/06; C02F1/66; C02F101/20; C02F1/44; C02F1/463; C02F1/24

　　摘要

　　本發(fā)明提供一種重金屬廢水深度處理的方法與裝置;重金屬廢水在調(diào)節(jié)池經(jīng)加藥調(diào)節(jié)后流入化學(xué)反應(yīng)池，在化學(xué)反應(yīng)池中加入表面活性劑，通過陰離子和非離子表面活性劑的共同作用，增大重金屬和小分子污染物粒徑;經(jīng)超濾膜分離，透過液通過氣浮達(dá)標(biāo)排放或回用，濃縮液采用高壓脈沖電絮凝，出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用于生產(chǎn)工藝;使用本方法處理重金屬廢水具有出水水質(zhì)穩(wěn)定，同時(shí)，電耗低，僅為普通電解法的1/15-1/20。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種重金屬廢水深度處理的裝置，該裝置依次包括：調(diào)節(jié)池(1)、化學(xué)反應(yīng)池(2)、保安過濾器(3)、超濾膜(4)、氣浮罐(5)、電絮凝器(6);所述氣浮罐(5)與超濾膜(4)的透過液出口相連接;所述電絮凝器(6)與超濾膜(4)的濃縮液出口相連接;所述電絮凝器(6)包括電絮凝槽(61)、陽極板(62)、陰極板(63)和高壓脈沖電源(64)。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢水深度處理的裝置，其特征在于，所用超濾膜組件為平板式、管式或中空纖維式，膜的截留分子量為3-20KDa。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢水深度處理的裝置，其特征在于，高壓脈沖電源采用周期換向，換向頻率為0.02-50s。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢水深度處理的裝置，其特征在于，高壓脈沖電源的輸出波形為方形波、正弦半波、鋸齒波、隔鋸齒波。

　　5.采用如權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢水深度處理裝置的使用方法，其步驟為：

　　(1) 廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)混合均勻調(diào)節(jié)pH為2-10后，進(jìn)入化學(xué)反應(yīng)池，在化學(xué)反應(yīng)池中加入表面活性劑，反應(yīng)2-5h后進(jìn)入保安過濾器;

　　(2) 化學(xué)反應(yīng)池出水經(jīng)保安過濾器過濾后進(jìn)入超濾膜組件，在壓力作用下，水中經(jīng)表面活性劑增溶的重金屬離子被超濾膜截留，形成濃縮液并返回至化學(xué)反應(yīng)池，超濾透過液進(jìn)入下一級氣浮罐;

　　(3) 超濾透過液采用氣浮工藝去除水中少量的表面活性劑和小分子污染物，出水可達(dá)標(biāo)排放或回用于生產(chǎn)工藝;

　　(4) 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)器中的料液濃縮2-10倍時(shí)，停止超濾，將濃縮液送入電絮凝槽;

　　(5) 在電絮凝槽內(nèi)進(jìn)行電解反應(yīng)，在電極板上施加高壓脈沖電流，電流強(qiáng)度為1-150A，脈沖換向周期為0.02-50s，出水回流至調(diào)節(jié)池。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種重金屬廢水深度處理裝置的使用方法，其特征在于，表面活性劑采用陰離子與非離子復(fù)配，所用陰離子表面活性劑包括：十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉，所用非離子表面活性劑為壬基酚聚氧乙烯醚。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種重金屬廢水深度處理裝置的使用方法，其特征在于，表面活性劑投加量至達(dá)到臨界膠束濃度。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種重金屬廢水深度處理裝置的使用方法，其特征在于，利用表面活性劑的增溶作用，增大重金屬和小分子污染物粒徑，膠團(tuán)尺寸達(dá)到0.005-0.01μm，滿足超濾分離要求。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種重金屬廢水深度處理裝置的使用方法，其特征在于，當(dāng)廢水中的SS大于100mg/L時(shí)，需在調(diào)節(jié)池中投加混凝劑。

　　說明書

　　一種重金屬廢水深度處理的方法與裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種重金屬廢水的處理方法與裝置，特別涉及一種重金屬廢水深度處理的方法與裝置，屬于廢水處理工藝及集成設(shè)備。

　　背景技術(shù)

　　重金屬廢水主要來源于有色金屬礦采選業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)及有色金屬冶煉、壓延加工業(yè)，這三個(gè)行業(yè)重金屬排放量占總排放量的近80%，其廢水排放量占總排放量的16%。傳統(tǒng)上處理重金屬離子工業(yè)廢水的方法主要有以下幾種: 化學(xué)沉淀法、離子交換法和物理吸附法等, 這些重金屬廢水的處理方法都是一種污染轉(zhuǎn)移, 將廢水中溶解的重金屬轉(zhuǎn)化成沉淀或是更加易于處理的形式, 對這些物質(zhì)最終的處置, 通常是進(jìn)行填埋。

　　膜分離技術(shù)作為一種高新技術(shù)在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域已有廣泛的研究和探索，由于其分離效率高、無相變、節(jié)能環(huán)保、設(shè)備簡單、操作簡便等特點(diǎn)，使其在水處理領(lǐng)域具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)優(yōu)勢，已成為水處理領(lǐng)域中不可缺少的技術(shù)之一。膜分離技術(shù)應(yīng)用到重金屬廢水的處理中，不僅使?jié)B透液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用生產(chǎn)，而且能回收有價(jià)資源，在重金屬廢水處理中有重要的應(yīng)用價(jià)值。

　　發(fā)明專利公開CN 1590322A則闡述了一種“電鍍廢水處理零排放的膜分離方法”。該技術(shù)采用了“預(yù)處理/納濾/苦咸水反滲透/海水高壓反滲透”流程設(shè)計(jì)，該技術(shù)較好地實(shí)現(xiàn)了水和有價(jià)金屬的回收，但工藝流程復(fù)雜，成本很高，系統(tǒng)需頻繁在線清洗和pH調(diào)整。此外，膜透過通量衰減明顯，膜更換周期短。

　　實(shí)用新型專利CN201210153092.8描述了一種“雙膜法工藝處理重金屬廢水及回收利用方法”。該方法依次采用多介質(zhì)預(yù)處理、超濾處理、一級反滲透處理和二級反滲透處理對重金屬廢水進(jìn)行處理，可有效的實(shí)現(xiàn)重金屬廢水的回用，但一次性投資過高，操作過程長，處理費(fèi)用高。

　　因此，對于膜法重金屬廢水的處理，需要進(jìn)一步開發(fā)高效、抗污染、低能耗的膜技術(shù)，工藝過程能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行;不僅徹底消除含重金屬離子的廢水排放，同時(shí)能回收重金屬離子和純水資源，達(dá)到廢水的資源化利用。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有膜法重金屬廢水處理技術(shù)存在的工藝復(fù)雜、膜運(yùn)行通量小、污染嚴(yán)重、清洗頻繁、能耗高的缺陷，提供一種高效、可靠的重金屬廢水深度處理的方法與裝置，對重金屬廢水實(shí)行就地直接處理。特別針對重金屬含量低的電鍍廢水處理的提標(biāo)改造、流域生態(tài)修復(fù)等，具有高效、低耗的特點(diǎn)。

　　本發(fā)明提供一種重金屬廢水深度處理的裝置，該裝置依次包括：調(diào)節(jié)池1、化學(xué)反應(yīng)池2、保安過濾器3、超濾膜4、氣浮罐5、電絮凝器6。所述氣浮罐5與超濾膜4的透過液出口相連接;所述電絮凝器6與超濾膜4的濃縮液出口相連接;所述電絮凝器6包括電絮凝槽61、陽極板62、陰極板63和高壓脈沖電源64;

　　本發(fā)明提供一種重金屬廢水深度處理的方法，其步驟為：

　　(1) 廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)混合均勻調(diào)節(jié)pH為2-10后，進(jìn)入化學(xué)反應(yīng)池，在化學(xué)反應(yīng)池中加入表面活性劑，反應(yīng)2-5h后進(jìn)入保安過濾器;所述的表面活性劑由陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑復(fù)配而成，表面活性劑投加量至達(dá)到臨界膠束濃度;利用表面活性劑的增溶作用，增大重金屬和小分子污染物粒徑，膠團(tuán)尺寸達(dá)到0.005-0.01μm，滿足超濾分離要求;

　　(2) 化學(xué)反應(yīng)池出水經(jīng)保安過濾器過濾后進(jìn)入超濾膜組件，在壓力作用下，水中經(jīng)表面活性劑增溶的重金屬離子被超濾膜截留，形成濃縮液并返回至化學(xué)反應(yīng)池，超濾透過液進(jìn)入下一級氣浮罐;

　　(3) 超濾透過液采用氣浮工藝去除水中少量的表面活性劑和小分子污染物，出水可達(dá)標(biāo)排放或回用于生產(chǎn)工藝;

　　(4) 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)器中的料液濃縮2-10倍時(shí)，停止超濾，將濃縮液送入電絮凝槽;

　　(5) 在電絮凝槽內(nèi)進(jìn)行電解反應(yīng)，在電極板上施加高壓脈沖電流，電流強(qiáng)度為1-150A，脈沖換向周期為0.02-50s，出水回流到調(diào)節(jié)池;

　　本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1) 利用表面活性劑的增溶作用，使重金屬離子及小分子的污染物聚集的表面活性劑膠團(tuán)表面并通過超濾實(shí)現(xiàn)分離。超濾過程同步實(shí)現(xiàn)重金屬廢水的濃縮和純化，濃縮液采用電絮凝處理，透過液經(jīng)氣浮處理后可作為回用水等回用到生產(chǎn)工藝中，從而形成清潔生產(chǎn)工藝達(dá)到廢水的零排放和資源化;

　　(2) 表面活性劑采用陰離子和非離子表面活性劑復(fù)配，可降低超濾透過液的表面活性劑含量，同時(shí)提高超濾通量;

　　(3) 與反滲透、納濾、電滲析等膜過程及其集成的現(xiàn)有技術(shù)相比，工藝過程更為簡單，透過液無須經(jīng)離子交換而可直接回用，分離效率更高，系統(tǒng)投資節(jié)省;運(yùn)行費(fèi)用低，比其他膜分離過程節(jié)省電耗50%;

　　(4) 與電解法相比，電絮凝技術(shù)具有pH適用范圍廣、電解時(shí)間短、重金屬處理濃度高。同時(shí)，高壓脈沖電絮凝法采用高電壓、低電流的脈沖供電方式，顯著降低電耗和極板消耗;

　　(5) 采用超濾對重金屬廢水進(jìn)行濃縮，可提高電絮凝裝置的處理量，提升整體設(shè)備的處理能力，減少裝置體積;

　　(6) 采用周期換向脈沖電解可有效緩解電極因氧化而產(chǎn)生的鈍化，提高電解的效率，出水水質(zhì)穩(wěn)定，同時(shí)，電耗低，僅為普通電解法的1/15-1/20。