一种含砷与铬的废水的处理装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种含砷与铬的废水的处理装置。所述处理装置包括反应分离一体化装置、磁性吸附剂桶、废水桶和洗脱液瓶；反应分离一体化装置包括反应器和设置在反应器底部的电磁吸盘；反应器的进口分别与所述磁性吸附剂桶、废水桶和洗脱液瓶相连通；反应器的出口分别与储水罐和储液罐相连通。使用本发明处理废水时，可实现工业上纳米级吸附剂的吸附、分离、洗脱再生全套一体化过程，有效地解决了吸附剂小尺寸与易回收性难以兼顾的问题。使用本发明处理废水时，以磁性纳米铁氧化物颗粒作为含砷或含铬废水的吸附剂，实现了纳米级颗粒的吸附剂在实际工业废水处理中的应用，利用吸附剂纳米级的尺寸优势，保证了很大的吸附容量，实现了吸附剂用量与处理废水的低比率。
【专利说明】一种含砷与铬的废水的处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含砷与铬的废水的处理装置，属于环境水处理领域。
【背景技术】
[0002]水相中的砷与铬都属于元素性污染，对人体具有很强的生物毒性以及三致(致畸、致癌和致突变)的严重危害。国内外对砷在水体中含量有着严格的规定，饮用水中砷的最高浓度不能高于0.01mg/L,工业排放废水中砷浓度不能超过0.5mg/L。吸附法是应用十分广泛的一种水相砷污染去除方法。但是，目前具有实际应用价值的吸附剂，一般颗粒尺寸都很小，许多都是微米级，甚至是纳米级别的，小的尺寸使得吸附剂与污染物充分结合，保证了吸附量，但是也增加了吸附剂与水相的分离难度，阻碍后续回收，易造成二次污染以及处理后水质浊度过高，吸附量不高等，这些不足严重限制了吸附法的工业化应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种含砷与铬的废水的处理装置，本发明的处理装置处理废水时，可将废水中砷污染物或铬污染物浓度降低到国家排放标准以下，并且能将砷污染物或铬污染物从吸附剂表面脱附下来，以及能够将吸附剂从水中全部回收。
[0004]本发明所提供的一种含砷与铬的废水的处理装置，包括反应分离一体化装置、磁性吸附剂桶、废水桶和洗脱液瓶；
[0005]所述反应分离一体化装置包括反应器和设置在所述反应器底部的电磁吸盘；
[0006]所述反应器的进口分别与所述磁性吸附剂桶、所述废水桶和所述洗脱液瓶相连通；
[0007]所述反应器的出口分别与储水罐和储液罐相连通。
[0008]上述的处理装置中，所述储水罐用于盛放去除砷与铬后的净化水，所述储液罐用于盛放洗脱液洗脱磁性吸附剂后的液体。
[0009]上述的处理装置中，所述反应器与所述储水罐和所述储液罐之间还设有一深度分离装置，所述深度分离装置包括沉降容器和设于所述沉降容器底部的永磁吸盘，所述深度分离装置可将水与吸附了污染物的吸附剂进一步分离。
[0010]上述的处理装置中，所述反应器的进口还分别与pH调节酸液瓶和pH调节碱液瓶相连通；
[0011]所述反应器内设有一 pH计，以监控pH值。
[0012]上述的处理装置中，所述反应器的进口通过一管线与所述磁性吸附剂桶、所述废水桶和所述洗脱液瓶相连通；
[0013]所述管线上设有一计量泵I，这样设置一个计量泵I就可以实现对磁性吸附剂、废水以及洗脱液的计量。
[0014]上述的处理装置中，所述反应器的出口端连接一计量泵II，以对处理后的水的计量。[0015]上述的处理装置中，所述反应器和所述磁性吸附剂桶内均设有搅拌器。
[0016]本发明提供的处理装置去除水中砷和/或铬时的工作过程如下:
[0017]可采用磁性铁氧化物纳米颗粒作为含砷或含铬废水的吸附剂。如图1所示，首先，启动搅拌器7，打开阀门8，将磁性吸附剂桶6中高浓度的磁性铁氧化物悬液经计量泵I 5定量地打入到反应器I中，关闭阀门8，打开阀门10，将废水桶9中含砷或含铬废水经计量泵I 5定量地打入到反应器I中，关闭阀门10，打开搅拌器2，根据pH计4检测的反应器I中溶液的PH值，开关阀门12与阀门14向反应器I中滴加pH调节酸液瓶11和pH调节碱液瓶13中的pH调节液，使得反应器I的废水拥有合适的酸碱度，在搅拌条件下，吸附反应特定时间后，关闭搅拌器2，打开电磁吸盘3进行磁性吸附剂与水相的分离，特定时间后，打开阀门20与计量泵II 17将反应器I中水全部打出，关闭阀门20、电磁吸盘3以及计量泵II 17，打开阀门16，计量泵I 5以及搅拌器2，向反应器I中打入定量的洗脱液，关闭阀门16与计量泵I 5，特定时间后，关闭搅拌器2，打开电磁吸盘3，特定时间后，打开阀门22与计量泵II 17将反应器I中的洗脱液全部打入储液罐23中，关闭电磁吸盘3、阀门22与计量泵II 17，一个循环结束，在吸附剂洗脱再生后，开始新一批的废水处理周期。
[0018]本发明具有如下优点:
[0019]本发明引入了磁场回收装置，解决了工业上小颗粒吸附剂在处理完污染后难以与水相分离的弊端，并且相对于其它传统的分离方式，磁分离方法具有占用空间小，分离时间短，分离率高，能耗低，操作简单等一系列不可比拟的优势；并且加入了吸附剂再生工艺步骤，增加了吸附剂的循环使用次数，极大了减少了固废的处理量，避免了二次污染。使用本发明处理废水时，可实现工业上纳米级吸附剂的吸附、分离、洗脱再生全套一体化过程，有效地解决了吸附剂小尺寸与易回收性难以兼顾的问题。使用本发明处理废水时，以磁性纳米铁氧化物颗粒作为含砷或含铬废水的吸附剂，实现了纳米级颗粒的吸附剂在实际工业废水处理中的应用，利用吸附剂 纳米级的尺寸优势，保证了很大的吸附容量，实现了吸附剂用量与处理废水的低比率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明含砷与铬的废水的处理装置的结构示意图，
[0021]图中各标记如下:1反应器、2，7搅拌器、3电磁吸盘、4pH计、5计量泵1、6磁性吸附剂桶、8，10，12，14，16，20，22阀门、9废水桶、IlpH调节酸液瓶、13pH调节碱液瓶、15洗脱液瓶、17计量泵I1、18沉降容器、19永磁吸盘、21储水桶、23储液桶。
[0022]图2是实施例2、3和4中废水处理的效果图。
[0023]图3是实施例5、6和7中废水处理的效果图。
[0024]图4是实施例8、9和10中废水处理的效果图。
【具体实施方式】
[0025]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0026]下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0027]实施例1、含砷与铬的废水的处理装置
[0028]如图1所示，本发明提供的含砷与铬的废水的处理装置包括反应分离一体化装置、深度分离装置、磁性吸附剂桶6 (内设有搅拌器7)、废水桶9、pH调节酸液瓶ll、pH调节碱液瓶13和洗脱液瓶15。
[0029]本发明中的反应分离一体化装置包括反应器I和设置在反应器I底部的电磁吸盘3，用于吸附磁性吸附剂。反应器I内设有一 pH计4和搅拌器2。该反应器I的进口分别与磁性吸附剂桶6、废水桶9、pH调节酸液瓶11、pH调节碱液瓶13和洗脱液瓶15相连通，且在磁性吸附剂桶6、废水桶9、pH调节酸液瓶ll、pH调节碱液瓶13和洗脱液瓶15的出口端分别设置有阀门8、阀门10、阀门12、阀门14和阀门16，在反应器I的入口端设有计量泵I 5。
[0030]本发明中的深度分离装置包括沉降容器18和设于沉降容器18底部的永磁吸盘19，可将水与吸附了污染物的吸附剂进一步分离。反应器I的出口沉降容器18相连通，且在该连通的管线上设有计量泵II。沉降容器18的出口分别与储水罐21和储液罐23相连通，且在储水罐21和储液罐23的进口端分别设有阀门20和阀门22，以实现沉降容器18与储水罐21和储液罐23的单独连通。
[0031]实施例2、使用实施例1的处理装置处理
[0032]在室温条件下，将250mL的200g/L磁性纳米级铁氧化物颗粒吸附剂悬浊液加入反应器I中，再一次打入15L初始浓度为100mg/L的五价砷废水，将pH值调为3.0，吸附lOmin，磁性分离15min后，然后将处理后的废水打出并取样测量；向反应器I中加入250mL浓度为lmol/L的NaOH洗脱液，洗脱15min，磁性分离IOmin后，将洗脱液打出，重新向反应器I中打入15L初始浓度为100mg/L的五价砷废水，开始新的废水处理循环，总计进行10次循环，总处理150L废水，结果如附图2所示，在6个废水处理循环后，即处理废水量达到90L时，排出的废水浓度均在0.5mg/L的国家工业废水排放标准以下，从第7批废水开始，排出的废水浓度超过0.5mg/L的排放标准。
[0033]实施例3、使用实施例1的处理装置处理
[0034]在室温条件下，将250mL的200g/L磁性纳米级铁氧化物颗粒吸附剂悬浊液加入反应器I中，再一次打入15L初始浓度为100mg/L的三价砷废水，将pH值调为7.0，吸附lOmin，磁性分离15min后，然后将处理后的废水打出并取样测量；向反应器I中加入250mL浓度为lmol/L的NaOH洗脱液，洗脱15min，磁性分离IOmin后，将洗脱液打出，重新向反应器中打入15L初始浓度为100mg/L的三价砷废水，开始新的废水处理循环，总计进行10次循环，总处理150L废水，结果如附图2所示，在4个废水处理循环后，即处理废水量达到60L时，排出的废水浓度均在0.5mg/L的国家工业废水排放标准以下，从第5批废水开始，排出的废水浓度超过0.5mg/L的排放标准。
[0035]实施例4、使用实施例1的处理装置处理
[0036]在室温条件下，将250mL的200g/L磁性纳米级铁氧化物颗粒吸附剂悬浊液加入反应器中，再一次打入15L初始浓度为100mg/L的六价铬废水，将pH值调为3.0，吸附lOmin，磁性分离15min后，然后将处理后的废水打出并取样测量；向反应器中加入250mL浓度为lmol/L的NaOH洗脱液，洗脱15min，磁性分离IOmin后，将洗脱液打出，重新向反应器中打A 15L初始浓度为100mg/L的六价铬废水，开始新的废水处理循环，总计进行10次循环，总处理150L废水，结果如附图2所示，在2个废水处理循环后，即处理废水量达到30L时，排出的废水浓度均在0.5mg/L的国家工业废水排放标准以下，从第3批废水开始，排出的废水浓度超过0.5mg/L的排放标准。
[0037]实施例5、使用实施例1的处理装置处理
[0038]在室温条件下，将250mL的200g/L磁性纳米级铁氧化物颗粒吸附剂悬浊液加入反应器中，再一次打入15L初始浓度为50mg/L的五价砷废水，将pH值调为3.0，吸附lOmin，磁性分离15min后，然后将处理后的废水打出并取样测量；向反应器中加入250mL浓度为lmol/L的NaOH洗脱液，洗脱15min，磁性分离IOmin后，将洗脱液打出，重新向反应器中打A 15L初始浓度为50mg/L的五价砷废水，开始新的废水处理循环，总计进行16次循环，总处理240L废水，结果如附图3所示，在11个废水处理循环后，即处理废水量达到165L时，排出的废水浓度均在0.5mg/L的国家工业废水排放标准以下，从第12批废水开始，排出的废水浓度超过0.5mg/L的排放标准。
[0039]实施例6、使用实施例1的处理装置处理
[0040]在室温条件下，将250mL的200g/L磁性纳米级铁氧化物颗粒吸附剂悬浊液加入反应器中，再一次打入15L初始浓度为100mg/L的三价砷废水，将pH值调为7.0，吸附lOmin，磁性分离15min后，然后将处理后的废水打出并取样测量；向反应器中加入250mL浓度为lmol/L的NaOH洗脱液，洗脱15min，磁性分离IOmin后，将洗脱液打出，重新向反应器中打A 15L初始浓度为50mg/L的三价砷废水，开始新的废水处理循环，总计进行16次循环，总处理240L废水，结果如附图3所示 ，在8个废水处理循环后，即处理废水量达到120L时，排出的废水浓度均在0.5mg/L的国家工业废水排放标准以下，从第9批废水开始，排出的废水浓度超过0.5mg/L的排放标准。
[0041]实施例7、使用实施例1的处理装置处理
[0042]在室温条件下，将250mL的200g/L磁性纳米级铁氧化物颗粒吸附剂悬浊液加入反应器中，再一次打入15L初始浓度为50mg/L的六价铬废水，将pH值调为3.0，吸附lOmin，磁性分离15min后，然后将处理后的废水打出并取样测量；向反应器中加入250mL浓度为lmol/L的NaOH洗脱液，洗脱15min，磁性分离IOmin后，将洗脱液打出，重新向反应器中打A 15L初始浓度为50mg/L的六价铬废水，开始新的废水处理循环，总计进行16次循环，总处理240L废水，结果如附图3所示，在6个废水处理循环后，即处理废水量达到90L时，排出的废水浓度均在0.5mg/L的国家工业废水排放标准以下，从第7批废水开始，排出的废水浓度超过0.5mg/L的排放标准。
[0043]实施例8、使用实施例1的处理装置处理
[0044]在室温条件下，将250mL的200g/L磁性纳米级铁氧化物颗粒吸附剂悬浊液加入反应器中，再一次打入30L初始浓度为20mg/L的五价砷废水，将pH值调为3.0，吸附lOmin，磁性分离25min后，然后将处理后的废水打出并取样测量；向反应器中加入250mL浓度为lmol/L的NaOH洗脱液，洗脱15min，磁性分离IOmin后，将洗脱液打出，重新向反应器中打A 15L初始浓度为20mg/L的五价砷废水，开始新的废水处理循环，总计进行18次循环，总处理540L废水，结果如附图4所示，在14个废水处理循环后，即处理废水量达到420L时，排出的废水浓度均在0.5mg/L的国家工业废水排放标准以下，从第15批废水开始，排出的废水浓度超过0.5mg/L的排放标准。
[0045]实施例9、使用实施例1的处理装置处理
[0046]在室温条件下，将250mL的200g/L磁性纳米级铁氧化物颗粒吸附剂悬浊液加入反应器中，再一次打入30L初始浓度为20mg/L的三价砷废水，将pH值调为7.0，吸附lOmin，磁性分离25min后，然后将处理后的废水打出并取样测量；向反应器中加入250mL浓度为lmol/L的NaOH洗脱液，洗脱15min，磁性分离IOmin后，将洗脱液打出，重新向反应器中打A 15L初始浓度为20mg/L的三价砷废水，开始新的废水处理循环，总计进行18次循环，总处理540L废水，结果如附图4所示，在10个废水处理循环后，即处理废水量达到300L时，排出的废水浓度均在0.5mg/L的国家工业废水排放标准以下，从第11批废水开始，排出的废水浓度超过0.5mg/L的排放标准。
[0047]实施例10、使用实施例1的处理装置处理
[0048] 在室温条件下，将250mL的200g/L磁性纳米级铁氧化物颗粒吸附剂悬浊液加入反应器中，再一次打入30L初始浓度为20mg/L的六价铬废水，将pH值调为3.0，吸附lOmin，磁性分离25min后，然后将处理后的废水打出并取样测量；向反应器中加入250mL浓度为lmol/L的NaOH洗脱液，洗脱15min，磁性分离IOmin后，将洗脱液打出，重新向反应器中打A 15L初始浓度为20mg/L的六价铬废水，开始新的废水处理循环，总计进行18次循环，总处理540L废水，结果如附图4所示，在6个废水处理循环后，即处理废水量达到180L时，排出的废水浓度均在0.5mg/L的国家工业废水排放标准以下，从第7批废水开始，排出的废水浓度超过0.5mg/L的排放标准。
【权利要求】
1.一种含砷与铬的废水的处理装置，其特征在于: 所述处理装置包括反应分离一体化装置、磁性吸附剂桶、废水桶和洗脱液瓶； 所述反应分离一体化装置包括反应器和设置在所述反应器底部的电磁吸盘； 所述反应器的进口分别与所述磁性吸附剂桶、所述废水桶和所述洗脱液瓶相连通； 所述反应器的出口分别与储水罐和储液罐相连通。
2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于:所述反应器与所述储水罐和所述储液罐之间还设有一深度分离装置，所述深度分离装置包括沉降容器和设于所述沉降容器底部的永磁吸盘。
3.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于:所述反应器的进口还分别与pH调节酸液瓶和PH调节碱液瓶相连通； 所述反应器内设有一 PH计。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的处理装置，其特征在于:所述反应器的进口通过一管线与所述磁性吸附剂桶、所述废水桶和所述洗脱液瓶相连通； 所述管线上设有一计量泵I。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的处理装置，其特征在于:所述反应器的出口端连接一计量泵II。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的处理装置，其特征在于:所述反应器和所述磁性吸附剂桶内均设有搅拌器。
7.权利要求1-6中任一项所述处理装置在去除水中砷和/或铬中的应用。
【文档编号】C02F1/48GK103613161SQ201310613475
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】林森, 吴彬彬, 卢滇楠, 刘铮 申请人:清华大学