一种表面处理废水重金属回收系统的制作方法

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种表面处理废水重金属回收系统。

背景技术：

随着现代工业的迅速发展，环境污染问题越来越严重，其中重金属污染已成为人们关注的焦点。重金属废水被大量排放到环境中，不能被自然降解，只能发生迁移和转化，经生物链富集，最终严重威胁人类健康。

由于重金属离子在水中的存在形态不同，其对水体的污染程度也就不相同。按照去除重金属离子的方法，可以将重金属废水的处理分为物理去除和化学去除；物理去除主要包含有膜分离法、蒸发浓缩法等，即不改变金属离子的形态，通过浓缩分离去除的方法；化学去除主要包含有化学沉淀法、氧化还原法、电化学法、铁氧化法和吸附法等，即将废水体系中金属离子转变成为不溶性的物质得以去除的方法。

现有技术中，常用的表面处理废水重金属处理方法主要包括化学沉淀法，离子交换法，吸附法，电渗法以及反渗透法等。但现有的水重金属回收方法以及系统仍存在污水处理效果差、重金属回收不完全、导致回收效率极低等问题，不仅造成环境污染、造成资源浪费，还极大的增加了回收成本、浪费了大量的人力物力，同时无法有效、高效的处理废水中的重金属；远远无法工业生产中污水与重金属的回收处理，从而降低了装置的实用性。

技术实现要素：

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种表面处理废水重金属回收系统，用于回收处理废水中的重金属，该系统处理回收完全、效率较高，能快速、有效的处理废水中的重金属，避免环境污染、节约人力物力以及降低了回收成本。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种表面处理废水重金属回收系统，其特征在于：包括萃取系统、反萃取系统、膜分离设备、电渗析器以及电解回收装置；

所述萃取系统与反萃取系统均包括电机、三通式混合器以及连通式油水分离器；所述三通式混合器为“t”字形管，“t”字形横线管两端分别有一进料口，“t”字形竖线管端有一流通口；所述电机输出端连接一输出轴，所述输出轴穿过所述三通式混合器且位于所述三通式混合器的“t”字形竖线管内，所述输出轴与所述三通式混合器的“t”字形竖线管平行，所述输出轴与所述三通式混合器连接处设置密封胶垫；所述三通式混合器的“t”字形管拐点处设置传动套，所述传动套为双圆环套、包括内环与外环，所述内环内壁固定套接在所述输出轴上，所述外环外壁与所述三通式混合器的“t”字形竖线管内壁固定连接，所述内环与外环之间设置若干倾斜板且所述倾斜板与所述内环外壁固定连接、与所述外环内壁滑动连接；所述输出轴远离所述传动套的一端设置若干叶轮，所述叶轮与所述输出轴固定套接；所述连通式油水分离器为“u”形管、其中间通过竖直管壁隔断且下方留有一开口，所述连通式油水分离器上端分别为出水口与排放口且所述出水口高度高于排放口高度，所述出水口位于所述连通式油水分离器靠近所述三通式混合器的一侧且同侧下端设置一进液管，所述进液管与所述流通口连接；所述进液管上下侧分别设置三角堰板且进液管上侧的三角堰板为倒置的三角堰板；所述萃取系统的“t”字形横线管两端分别为第一进料口与第二进料口，所述萃取系统的出水口为第一出水口、排放口为第一排放口；所述反萃取系统的“t”字形横线管两端分别为第三进料口与第四进料口，所述反萃取系统的出水口为第二出水口、排放口为第二排放口；所述第一进料口与所述第二出水口连通，所述第一出水口与所述第四进料口连通，所述第二排放口连接所述膜分离设备；

所述膜分离设备分别与所述电渗析器、所述电解回收装置连通；

所述电解回收装置为圆筒状形，包括底板与圆筒壁，所述圆筒壁由内圈向外圈依次为阳极板、渗透膜组件、阴极板以及回收装置外壳；所述回收装置外壳与所述底板固定连接且回收装置外壳内壁上端绕轴线均匀分布若干电动滚轮，所述电动滚轮与所述回收装置外壳转动连接，所述阴极板外壁相对于所述电动滚轮水平位置开设一环形导轨，所述电动滚轮远离所述回收装置外壳的一端嵌入所述环形导轨内且与环形导轨滑动连接，所述阴极板下端镂空，所述阴极板内壁滑动连接一阴极刮刀，所述阴极刮刀通过升降装置进行竖直升降；所述渗透膜组件与所述阳极板均嵌入所述底板内。

作进一步优化，所述第一进料口还与萃取剂投料管连通，所述萃取剂投料管投入的萃取剂为叔碳羧酸、2-乙基己基酯、磷酸三丁酯、二甲基亚砜、煤油组成的混合萃取剂，其体积比为1：3~8：2~5：0.5~0.8：12~15。以煤油作为主萃取剂，加入叔碳羧酸与2-乙基己基酯再配合特定的比例，可使得重金属离子在反萃剂中的溶解度大幅度提高，同时添加二甲基亚砜和磷酸三丁酯，一方面可进一步提高萃取剂萃取重金属离子的萃取能力、使得萃取剂可以萃取高浓度含重金属的废水，另一方面还可保证搅动萃取后迅速分层，提高萃取效率。

作进一步优化，所述第一进料口与所述第二出水口连通管处设置单向流通阀；所述单向流通阀设置在所述第二出水口与所述萃取剂投料管之间。

作进一步优化，所述第二进料口与工业重金属废水排放管连通；所述第一排放口连接外部收集存放装置；所述电解回收装置与外部收集存放装置连通；所述萃取剂投料管、工业重金属废水排放管、膜分离设备与电解回收装置连接管处设置电磁阀。

作进一步优化，所述第三进料口与反萃取剂投料管连通，所述反萃取剂投料管投入的反萃取剂为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或多种混合。

作进一步优化，所述三通式混合器的“t”字形竖线管的轴心线、所述输出轴轴心线与所述传动套轴心线均共线。

作进一步优化，所述倾斜板个数为3～5个；所述叶轮的组数为3～5组。

作进一步优化，所述进液管口距所述连通式油水分离器底部的距离与所述进液管口距所述连通式油水分离器同侧顶部的距离之比为1:2～3。

作进一步优化，为了保证第一出水口、第二出水口的溶液流动速率，进而提高分离效率，所述进液管上侧的倒置三角堰板下端分别通过一纳米曝气管连接一空气接气泵，用于将连通式油水分离器内的上层液体排出出水口，提高溶液的流动速率。

作进一步优化，所述电动滚轮为6～12个且电动滚轮中心均在同一水平面上。

作进一步优化，所述渗透膜组件由内侧向外侧依次为第一绝缘圆筒网、渗透膜、第二绝缘圆筒网，所述第一绝缘圆筒网与所述第二绝缘圆筒网夹持固定所述渗透膜，避免渗透膜过软而出现折叠、聚集或沉入电解回收装置底部，影响渗透膜的效果以及电解过程的进行。

作进一步优化，所述第一绝缘圆筒网与第二绝缘圆筒网采用四氟乙烯材料。

本发明具有如下技术效果：

通过传动套与叶轮的设置，将萃取系统以及反萃取系统中的溶液混合段均分为了初步混合段以及强化混合段，在保证均匀混合的同时也极大的提高了溶液流动速率，提高了混合效率，确保在短时间内有效的发挥出萃取剂或反萃取剂的效果，保证整个回收过程的流畅性、高效性；同时，通过密封胶垫与传动套的组合，实现了输出轴柔性与刚性的双定位，避免输出轴在转动过程中出现径向跳动，从而影响溶液混合过程以及流通速率。

通过“u”行管、出水口、排放口、进液管以及三角堰板的设置，利用溶液的密度差不一致，有效实现了溶液的分离，提高了分离效率，同时实现循环；通过阴极板与电动滚轮、回收装置外壳的配合，在实现阴极板镂空固定的同时使阴极板可绕其自身轴线旋转，从而通过阴极板自身旋转提高废水溶液流入阴极板内壁的效率，有利于阴极刮刀刮下电解出的重金属，进一步提高整个循环系统的工作效率以及流畅性。

本发明通过萃取系统和反萃取系统、膜分离装置、电渗析器以及电解回收装置，可反复多次对含高浓度重金属进行回收处理，使得重金属可完全回收、回收效率高；同时，该系统能使萃取剂循环使用，不会造成资源浪费，回收出的重金属单质纯度高，最终排出的溶液不会造成环境污染，高效、流畅的实现工业生产中污水与重金属的回收处理。

附图说明

图1为本发明实施例中重金属回收系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中萃取系统的结构示意图。

图3为本发明实施例中传动套的结构示意图。

图4为本发明实施例中电解回收装置的截面示意图。

图5为本发明实施例中电解回收装置的俯视图。

图6为图5的a向局部放大图。

其中，1、萃取系统；11、电机；111、密封胶垫；112、输出轴；113、传动套；1131、内环；1132、外环；1133、倾斜板；114、叶轮；12、三通式混合器；121、第一进料口；122、第二进料口；123、第三进料口；124、第四进料口；125、流通口；126、萃取剂投料管；127、反萃取剂投料管；128、工业重金属废水排放管；13、连通式油水分离器；131、进液管；132、第一出水口；133、第一排放口；134、第二出水口；135、第二排放口；136、空气接气泵；137、纳米曝气管；138、三角堰板；14、电磁阀；2、反萃取系统；3、膜分离设备；4、电渗析器；5、电解回收装置；51、底板；521、阳极板；522、渗透膜组件；5221、第一绝缘圆筒网；5222、渗透膜；5223、第二绝缘圆筒网；523、阴极板；524、回收装置外壳；525、电动滚轮；526、阴极刮刀；6、外部收集存放装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1～6所示，一种表面处理废水重金属回收系统，其特征在于：包括萃取系统1、反萃取系统2、膜分离设备3、电渗析器4以及电解回收装置5；

萃取系统1与反萃取系统2均包括电机11、三通式混合器12以及连通式油水分离器13；三通式混合器12为“t”字形管，“t”字形横线管两端分别有一进料口，“t”字形竖线管端有一流通口125；电机11输出端连接一输出轴112，输出轴112穿过三通式混合器12且位于三通式混合器12的“t”字形竖线管内，输出轴112与三通式混合器12的“t”字形竖线管平行，输出轴112与三通式混合器12连接处设置密封胶垫111；三通式混合器12的“t”字形管拐点处设置传动套113，传动套113为双圆环套、包括内环1131与外环1132，内环1131内壁固定套接在输出轴112上，外环1132外壁与三通式混合器12的“t”字形竖线管内壁固定连接，内环1131与外环1132之间设置若干倾斜板1133且倾斜板1133与内环1131外壁固定连接、与外环1132内壁滑动连接，倾斜板1133的结构类似于螺旋桨的扇叶结构；倾斜板1133个数为3～5个。三通式混合器12的“t”字形竖线管的轴心线、输出轴112轴心线与传动套113轴心线均共线。输出轴112远离传动套113的一端设置若干叶轮114，叶轮114与输出轴113固定套接，叶轮114外侧不与三通式混合器12的“t”字形竖线管内壁接触；叶轮114的组数为3～5组。连通式油水分离器13为“u”形管、其中间通过竖直管壁隔断且下方留有一开口，连通式油水分离器13上端分别为出水口与排放口且出水口高度高于排放口高度，出水口位于连通式油水分离器13靠近三通式混合器12的一侧且同侧下端设置一进液管131，进液管131与流通口125连接；进液管131口距连通式油水分离器13底部的距离与进液管131口距连通式油水分离器13同侧顶部的距离之比为1:2～3。进液管131上下侧分别设置三角堰板138且进液管131上侧的三角堰板138为倒置的三角堰板138；萃取系统1的“t”字形横线管两端分别为第一进料口121与第二进料口122，萃取系统1的出水口为第一出水口132、排放口为第一排放口133；反萃取系统2的“t”字形横线管两端分别为第三进料口123与第四进料口124，反萃取系统2的出水口为第二出水口134、排放口为第二排放口135；第一进料口121与第二出水口134连通，第一进料口121还与萃取剂投料管126连通，萃取剂投料管126投入的萃取剂为叔碳羧酸、2-乙基己基酯、磷酸三丁酯、二甲基亚砜、煤油组成的混合萃取剂，其体积比为1：3~8：2~5：0.5~0.8：12~15（优选1:5:3:0.6）；第二进料口122与工业重金属废水排放管128连通；第三进料口123与反萃取剂投料管127连通，反萃取剂投料管127投入的反萃取剂为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或多种混合（优选硫酸）。第一出水口132与第四进料口124连通，第一排放口133连接外部收集存放装置6，第二排放口135连接膜分离设备3；萃取剂投料管126、工业重金属废水排放管128、膜分离设备3与电解回收装置5连接管处设置电磁阀14。第一进料口121与第二出水口134连通管处设置单向流通阀139；单向流通阀139设置在第二出水口134与萃取剂投料管126之间。

为了保证第一出水口132、第二出水口134的溶液流动速率，进而提高分离效率，进液管131上侧的倒置三角堰板138下端分别通过一纳米曝气管137连接一空气接气泵136，用于将连通式油水分离器13内的上层液体排出出水口，提高溶液的流动速率。

膜分离设备3分别与电渗析器4、电解回收装置5连通；电解回收装置5与外部收集存放装置6连通

电解回收装置5为圆筒状形，包括底板51与圆筒壁，圆筒壁由内圈向外圈依次为阳极板521、渗透膜组件522、阴极板523以及回收装置外壳524；回收装置外壳524与底板51固定连接且回收装置外壳内壁524上端绕轴线均匀分布若干电动滚轮525（电动滚轮525外壳采用绝缘材料），电动滚轮525为6～12个且电动滚轮525中心均在同一水平面上。电动滚轮525与回收装置外壳524转动连接，阴极板523外壁相对于电动滚轮525水平位置开设一环形导轨，电动滚轮525远离回收装置外壳524的一端嵌入环形导轨内且与环形导轨滑动连接，电动滚轮525半径略大于回收装置外壳524厚度以及环形导轨深度，使阴极板523外壁与回收装置外壳524内壁之间存在较小的间隙（如图5所示）；阴极板523下端镂空（即阴极板523下端与底板51上端不接触且存在一定距离），阴极板523内壁滑动连接一阴极刮刀526，阴极刮刀526通过升降装置进行竖直升降；渗透膜组件522与阳极板521均嵌入底板51内。渗透膜组件522由内侧向外侧依次为第一绝缘圆筒网5221、渗透膜5222、第二绝缘圆筒网5223，第一绝缘圆筒网5221与第二绝缘圆筒网5223夹持固定渗透膜5222；第一绝缘圆筒网5221与第二绝缘圆筒网5223采用四氟乙烯材料。

工作原理：首先，启动电机11，使电机11带动输出轴112进而带动倾斜板1133在传动套113内旋转以及叶轮114旋转；然后，打开萃取剂投料管126的电磁阀14、从第一进料口121通入配比完成的萃取剂，打开第二进料口122的电磁阀14，通入含重金属的工业废水，此时，由于倾斜板1133的旋转离心作用对含重金属的工业废水以及萃取剂进行初搅拌、同时将初搅拌的混合溶液推入靠近叶轮114的一端，多组叶轮114对初搅拌后的混合容易在进行多级搅拌，使萃取剂与含重金属的工业废水充分融合、提高萃取效率；充分萃取后的混合溶液通过进液管131流入连通式油水分离器13内，连通式油水分离器分离器13“u”形管上端的出水口与排放口（水相），出水口高度可以根据密度差进行调节；通过密度差不同，萃取后的的工业废水通过第一排放口133流入外部收集存放装置6内，萃取得到含重金属的萃取溶液通过第一出水口132流入反萃取系统2；从第三进料口123通入反萃取剂进行反萃取，反萃取得到的萃取剂通过第二出水口134流入萃取系统1（此时萃取剂投料管126的电磁阀14关闭），实现萃取剂的循环使用，反萃取得到的含重金属的反萃取溶液通过第二排放口135流入膜分离设备3中。通过膜分离设备3分离酸和重金属溶液，酸回收后流入反萃取系统2中做反萃取剂，重金属溶液流入电渗析器4中进行电渗析，将渗析出的多余的水分排出，渗析后浓溶液再次流入膜分离设备3分离酸和重金属溶液，然后打开膜分离设备3与电解回收装置5连接管处的电磁阀14、分离之后的重金属溶液进入电解回收装置5的下部。启动电动滚轮525，使阴极板523绕自身轴线旋转，进而增加从回收装置外壳524内侧流向阴室内的溶液，电解池阳极板521内放入纯化水，以铁锌合金作为阴电板523、以铝钛合金作为阳电521进行电解；电解结束后，通过将阴极刮刀526到阴极板523内，电动滚轮525继续通电、阴极板与阳极板不通电，阴极刮刀526刮下阴极板523上的重金属，剩余溶液加入外部收集存放装置6，与萃取后的含重金属废水混合，进行反复回收处理。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。