重金属废水处理设备和处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种重金属废水处理设备，包括通过管路依次连接的废水调节池、pH调节器、循环池、膜过滤器和中和池，所述的废水调节池内设有曝气装置；所述的pH调节器包括通过管路顺序连接的至少二个管道混合器；所述的循环池的下部通过管路连通污泥收集池；所述的膜过滤器采用聚偏氟乙烯材质的外置或内置管式膜组件，膜过滤器的浓液排出口通过管路连接循环池；所述的中和池内设有搅拌器、加药装置和pH检测装置。本发明汇集了混凝、膜过滤等工艺原理的组合流程，完全代替了传统废水处理中的絮凝、沉淀、砂滤、活性炭和超滤等工艺，能够充分发挥其技术的优点而避其缺点，以获得稳定、可靠的处理效率，以及满足更高标准的要求。
【专利说明】重金属废水处理设备和处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理【技术领域】，尤其是一种重金属废水处理设备和处理方法。
【背景技术】
[0002]重金属废水主要来源于机械加工、矿山开采业、钢铁及有色金属的冶炼和部分化工企业。在高度集中的现代化大工业情况下，工业生产排出的废水，特别是重金属废水对周围环境的污染日益严重。废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态。重金属的污染是把含有重金属的工业废水排入江河湖海，它将直接对渔业和农业产生严重影响，同时直接或间接地危害人体健康。
[0003]重金属污染的特点表现在以下几方面:(I)水体中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物，如汞的甲基化作用就是其中典型例子；(2)生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物放大作用，在较高级生物体内成千万倍地富集起来，然后通过食物进入人体，在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，危害人体健康；(3)在天然水体中只要有微量重金属即可产生毒性效应，一般重金属产生毒性的范围大约在I—10mg/L之间，毒性较强的金属如汞、镉等产生毒性的质量浓度范围在0.01—0.001mg/L之间。
[0004]重金属的污染有时会造成很大的危害，例如，日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染)等公害病，都是由重金属污染引起的，所以应严格防止重金属污染。随着全球可持续发展战略的实施，循环经济和清洁生产技术越来越受到人们关注。重金属废水治理从末端治理已向清洁生产工艺、物质循环利用、废水回用等综合防治阶段发展。国内外学者对重金属污染的治理问题做了大量的研究。目前已开发应用的废水处理方法主要有化学法、物理化学法和生物法，包括化学沉淀、电解、离子交换、膜分离、活性碳和硅胶吸附、生物絮凝、生物吸附、植物整治等方法。针对运行稳定、处理效果好、投资少及运作费用低、易于管理和操作、不产生二次污染等要求，上述方法还不能完全满足要求。稳定、高效的重金属废水处理技术的研究和开发无疑是我国控制重金属污染的迫切需要。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术中为了使污水处理系统长期稳定地满足达标排放和实质性的废水回用，提供一种重金属废水处理设备和处理方法，代替了传统废水处理中的絮凝、沉淀、砂滤、活性炭和超滤等工艺，系统运行稳定、可靠，处理效果能连续满足达标排放要求，回用水水质完全达到车间用水需求。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种重金属废水处理设备，包括通过管路依次连接的废水调节池、PH调节器、循环池、膜过滤器和中和池，
[0007]所述的废水调节池内设有曝气装置，所述的曝气装置包括高压气源和内置于废水调节池内的曝气管，所述的曝气管上开设有若干个气孔；废水调节池接收来废水，起到均匀水质、水量的作用，确保处理系统处理负荷和处理效果的连续、稳定、高效。[0008]所述的pH调节器包括通过管路顺序连接的至少二个管道混合器，每个管道混合器的加料口上分别连接有加药装置，每个管道混合器的出口端的管路上设有PH检测装置；引入管道闪混技术，使废水同药剂充分混合，达到PH值调节、混凝等作用，为后续处理单元准备条件。
[0009]所述的循环池的下部通过管路连通污泥收集池，循环池与膜过滤器之间的管路上设有增压泵；循环池与膜过滤器配合达到拦截并排出污泥的作用，并将一定浓度的污泥排至污泥收集池，以便进行后续处理。
[0010]所述的膜过滤器采用聚偏氟乙烯材质的外置或内置管式膜组件，膜过滤器的浓液排出口通过管路连接循环池；泥水在膜组件的拦截作用使泥和水发生分离，分离后的清水进入后续处理单元的中和池，被拦截后的污泥浓液排入循环池。
[0011]所述的中和池内设有搅拌器、加药装置和PH检测装置。可以直接排放或进入回用系统。
[0012]作为优选，所述的pH调节器的管道混合器的数量为三个，前两个管道混合器连接的加药装置为碱液加药装置，后一个管道混合器连接的加药装置为混凝剂加药装置。调节好PH值的废水在混凝剂的作用下，发生吸附、凝集反应，捕捉废水中的微小粒子和胶体，使之变大析出，通过固液分离而降解废水中的SS、C0D&和重金属离子等。
[0013]进一步的，为排出循环池中积累的污泥，所述的循环池与污泥收集池之间的管路上设有隔膜泵。隔膜泵不易被污泥阻塞，使用方便。
[0014]进一步的，为对污泥收集池中的污泥进行处理，所述的污泥收集池的下部通过管路连接有污泥脱水机 ，所述的污泥收集池与污泥脱水机之间的管路上设有隔膜泵。脱水后的污泥可进行后续无害化处理。
[0015]为循环利用脱除重金属的清水，所述的中和池的出口连接污水回用系统，所述的污水回用系统包括通过管路依次连接的过滤装置和反渗透膜过滤装置。
[0016]作为优选，所述的过滤装置包括串联的两个精密过滤器。
[0017]作为优选，所述的反渗透膜过滤装置包括串联的两个反渗透膜过滤器，每个反渗透膜过滤器的出水端连接有储水箱。
[0018]作为优选，所述的两个反渗透膜过滤器之间设有精密过滤器。
[0019]一种采用上述重金属废水处理设备的处理方法，具有如下步骤:
[0020]①将重金属废水收集后泵入废水调节池，开启曝气装置；
[0021]②在曝气充分后通过增压泵将废水调节池内的废水泵入pH调节器，向前两个管道混合器内加入碱液调节PH值，使废水的pH调节至9-11，向后一个管道混合器内加入混凝剂；
[0022]③将调节好pH的废水排入循环池中，开启循环池与膜过滤器之间的增压泵将废水泵入膜过滤器中，过滤后的水排至中和池中，并通过加药装置将过滤后的水调节至偏中性，pH可设定在6-9之间，浓液回流至循环池中继续处理；
[0023]④当循环池中积累较多污泥时，开启循环池与污泥收集池之间的隔膜泵将污泥泵入污泥收集池中。
[0024]作为优选，步骤②中所述的碱液为氢氧化钠溶液，所述的混凝剂为磷酸盐缓冲液。
[0025]本发明的有益效果是，本发明汇集了混凝、膜过滤等工艺原理的组合流程，完全代替了传统废水处理中的絮凝、沉淀、砂滤、活性炭和超滤等工艺，能够充分发挥其技术的优点而避其缺点，以获得稳定、可靠的处理效率，以及满足更高标准的要求。
[0026]其优点在于:处理效果稳定，完全满足污水处理的排放要求；占地面积小，有效节约土地资源；节约土建投资；出水调节PH值后就可以排放或直接进入回用系统回用；清洗周期长，减少运行费用。
[0027]本发明的重金属废水处理设备既参与了废水的前处理，节省絮凝剂的投加费用，省却了沉淀池、絮凝池，又作为回用系统的预处理以便在需要时候回用，节约了投资、占地。从污泥处理角度看，重金属废水处理设备的污泥收集池的污泥浓度可达到10~20%，大大的降低了污泥浓缩时间，提高了污泥脱水效率。
[0028]通过聚偏氟乙烯膜分离技术大大提高了膜过滤器的处理效率，与传统的生物处理工艺相比，该法具有生化效率高、抗冲击负荷能力强、出水水质好且稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点。聚偏氟乙烯膜具有较好的表面性能，减少膜的污染堵塞，且清洗方便，以保证膜的处理效果和使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0030]图1是本发明的重金属废水处理设备第一个实施例的结构示意图。
[0031]图2是本发明的重金属废水处理设备第二个实施例的结构示意图。
[0032]图中:1.废水调节池 ，2.pH调节器，3.循环池，4.膜过滤器，5.中和池，6.污泥收集池，7.污泥脱水机，8.过滤装置，9.反渗透膜过滤装置。
【具体实施方式】
[0033]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0034]如图1所示，本发明的一种重金属废水处理设备的第一个实施例，包括通过管路依次连接的废水调节池1、PH调节器2、循环池3、膜过滤器4和中和池5，
[0035]所述的废水调节池I内设有曝气装置，所述的曝气装置包括高压气源和内置于废水调节池内的曝气管，所述的曝气管上开设有若干个气孔；废水调节池接收来废水，起到均匀水质、水量的作用，确保处理系统处理负荷和处理效果的连续、稳定、高效。
[0036]所述的pH调节器2包括通过管路顺序连接的至少二个管道混合器，每个管道混合器的加料口上分别连接有加药装置，每个管道混合器的出口端的管路上设有PH检测装置；引入管道闪混技术，使废水同药剂充分混合，达到PH值调节、混凝等作用，为后续处理单元准备条件。
[0037]所述的循环池3的下部通过管路连通污泥收集池6，循环池3与膜过滤器4之间的管路上设有增压泵；循环池3与膜过滤器4配合达到拦截并排出污泥的作用，并将一定浓度的污泥排至污泥收集池6，以便进行后续处理。
[0038]所述的膜过滤器4采用聚偏氟乙烯材质的外置或内置管式膜组件，膜过滤器4的浓液排出口通过管路连接循环池3 ;泥水在膜组件的拦截作用使泥和水发生分离，分离后的清水进入后续处理单元的中和池5，被拦截后的污泥浓液排入循环池3。[0039]所述的中和池5内设有搅拌器、加药装置和pH检测装置。可以直接排放或进入回用系统。
[0040]作为优选，所述的pH调节器2的管道混合器的数量为三个，前两个管道混合器连接的加药装置为碱液加药装置，后一个管道混合器连接的加药装置为混凝剂加药装置。调节好PH值的废水在混凝剂的作用下，发生吸附、凝集反应，捕捉废水中的微小粒子和胶体，使之变大析出，通过固液分离而降解废水中的SS、CODcr和重金属离子等。
[0041]进一步的，为排出循环池3中积累的污泥，所述的循环池3与污泥收集池6之间的管路上设有隔膜泵。隔膜泵不易被污泥阻塞，使用方便。
[0042]一种采用上述重金属废水处理设备的处理方法，具有如下步骤:
[0043]①将重金属废水收集后栗入废水调节池1，开启曝气装直； [0044]②在曝气充分后通过增压泵将废水调节池内的废水泵入pH调节器，向前两个管道混合器内加入碱液调节PH值，使废水的pH调节至9-11，向后一个管道混合器内加入混凝剂；
[0045]③将调节好pH的废水排入循环池中，开启循环池与膜过滤器之间的增压泵将废水泵入膜过滤器中，过滤后的水排至中和池中，并通过加药装置将过滤后的水调节至偏中性，pH可设定在6-9之间，浓液回流至循环池中继续处理；
[0046]④当循环池中积累较多污泥时，开启循环池与污泥收集池之间的隔膜泵将污泥泵入污泥收集池中。
[0047]步骤②中所述的碱液为氢氧化钠溶液，所述的混凝剂为磷酸盐缓冲液。
[0048]为对污泥收集池6中的污泥进行处理，所述的污泥收集池6的下部通过管路连接有污泥脱水机7，所述的污泥收集池6与污泥脱水机7之间的管路上设有隔膜泵。脱水后的污泥可进行后续无害化处理。
[0049]如图2所述，本发明的第二个实施例，与第一个实施例的区别在于:为循环利用脱除重金属的清水，所述的中和池5的出口连接污水回用系统，所述的污水回用系统包括通过管路依次连接的过滤装置8和反渗透膜过滤装置9。
[0050]作为优选，所述的过滤装置8包括串联的两个精密过滤器。
[0051]作为优选，所述的反渗透膜过滤装置9包括串联的两个反渗透膜过滤器，每个反渗透膜过滤器的出水端连接有储水箱。
[0052]作为优选，所述的两个反渗透膜过滤器之间设有精密过滤器。
[0053]为了更好的实施本发明，需要在各个装置之间连接的管理上设置阀门、压力计等装置，但这些阀门等装置的设置方式为现有技术，且不限与本发明的附图中设置方式。可根据实际需要多设置或少设置，并不影响设备的运行。
[0054]本发明中采用的增压泵可根据实际需要设置单级或双极增压泵，会影响到处理效率，但均不影响设备的运行。
[0055]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种重金属废水处理设备，其特征是:包括通过管路依次连接的废水调节池、PH调节器、循环池、膜过滤器和中和池， 所述的废水调节池内设有曝气装置，所述的曝气装置包括高压气源和内置于废水调节池内的曝气管，所述的曝气管上开设有若干个气孔； 所述的PH调节器包括通过管路顺序连接的至少二个管道混合器，每个管道混合器的加料口上分别连接有加药装置，每个管道混合器的出口端的管路上设有PH检测装置； 所述的循环池的下部通过管路连通污泥收集池，循环池与膜过滤器之间的管路上设有增压泵； 所述的膜过滤器采用聚偏氟乙烯材质的外置或内置管式膜组件，膜过滤器的浓液排出口通过管路连接循环池； 所述的中和池内设有搅拌器、加药装置和PH检测装置。
2.如权利要求1所述的重金属废水处理设备，其特征是:所述的PH调节器的管道混合器的数量为三个，前两个管道混合器连接的加药装置为碱液加药装置，后一个管道混合器连接的加药装置为混凝剂加药装置。
3.如权利要求1所述的重金属废水处理设备，其特征是:所述的循环池与污泥收集池之间的管路上设有隔膜泵。
4.如权利要求3所述的重金属废水处理设备，其特征是:所述的污泥收集池的下部通过管路连接有污泥脱水机，所述的污泥收集池与污泥脱水机之间的管路上设有隔膜泵。
5.如权利要求1所述的重金属废水处理设备，其特征是:所述的中和池的出口连接污水回用系统，所述的污水回用系统包括通过管路依次连接的过滤装置和反渗透膜过滤装置。
6.如权利要求5所述的重金属废水处理设备，其特征是:所述的过滤装置包括串联的两个精密过滤器。
7.如权利要求5所述的重金属废水处理设备，其特征是:所述的反渗透膜过滤装置包括串联的两个反渗透膜过滤器，每个反渗透膜过滤器的出水端连接有储水箱。
8.如权利要求7所述的重金属废水处理设备，其特征是:所述的两个反渗透膜过滤器之间设有精密过滤器。
9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的重金属废水处理设备的处理方法，其特征在于具有如下步骤: ①将重金属废水收集后泵入废水调节池后，开启曝气装置； ②在曝气充分后通过增压泵将废水调节池内的废水泵入PH调节器，向前两个管道混合器内加入碱液调节PH值，使废水的pH调节至9-11，向后一个管道混合器内加入混凝剂； ③将调节好PH的废水排入循环池中，开启循环池与膜过滤器之间的增压泵将废水泵入膜过滤器中，过滤后的水排至中和池中，并通过加药装置将过滤后的水调节至偏中性，浓液回流至循环池中继续处理； ④当循环池中积累较多污泥时，开启循环池与污泥收集池之间的隔膜泵将污泥泵入污泥收集池中。
10.如权利要求9所述的处理方法，其特征是:步骤②中所述的碱液为氢氧化钠溶液，所述的混凝剂为磷酸盐缓冲液。
【文档编号】C02F9/14GK103922546SQ201410179376
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】李继忠, 唐志明 申请人:江苏科沛达环境工程科技有限公司