CN101244860A - 一种极高浓度多种类重金属废液处理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极高浓度多种类重金属废液处理方法及实现该方法的装置，属于废水及废液处理技术领域。本发明主体工艺为“氧化还原－沉淀过滤－磁性吸附”，废液提升至氧化还原池，并投加针对重金属离子的药剂，反应完成后回调pH值并进入观察池。若出水不达标，将处理出水回流至氧化还原反应池作进一步处理。废液中重金属离子浓度超过设计浓度时，回流一部分观察池的水以维持浓度。重金属废液离子浓度超过一定量或离子种类过于复杂时，开启高效吸附系统，进一步吸附去除残余重金属离子。本发明的主要优点在于采用PLC智能化加药系统，减少药剂消耗；对于Cr⁶⁺，在碱性条件下使其还原沉淀，节省酸碱药剂用量和运行费用；选用新型高效磁性吸附剂，确保极端情况下系统的出水达标。本发明方法和装置可处理极高浓度、多种类的重金属废液，工艺简洁合理，出水水质良好，装置布局紧凑，便于自动化控制。

Description

一种极高浓度多种类重金属废液处理方法与装置

技术领域

本发明涉及一种废液处理的方法与装置，具体地说涉及一种极高浓度多种类重金属废液处理方法及实现该方法的装置，属于废水及废液处理技术领域。

背景技术

长期以来，我国水环境一直面临着水体污染和水资源短缺的双重压力。我国人均水资源占有量不到2700m³，仅占世界人均水资源量的1/4，被联合国列为世界上13个最缺水的国家之一。近年来，由于工业的迅速发展，水污染日趋严重，我国82％的河流受到不同程度的污染，65％以上的人饮用受污染的水。水污染促使水资源短缺进一步加剧，形成恶性循环，危害生态环境，影响人民身体健康，制约工农业发展。

重金属的使用已经渗透到现代工业的许多领域中，重金属废水主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水，废水中含有Cr⁶⁺、Cu²⁺、As³⁺等多种金属离子，在工业生产过程通常还会产生含有Cd²⁺、CN^-、F^-等离子的废水。重金属废水无论用何种方法处理，都不能使其中的重金属分解破坏，其毒性即使在离子浓度很低时也会存在。含重金属废水在某种意义上说是对环境污染最严重和对人类健康危害最大的工业废水之一。如何处理重金属污染，回用宝贵的水资源，成为众多研究者关注的焦点。

由于工业生产行业的差别，企业生产排放的重金属废水中可能同时含有多种重金属离子。尤其对于一些特殊行业，例如全国各地危险废物处置中心物化车间收集的重金属废液，同时含有多种离子，且离子浓度极高波动范围很宽，可达500～2000mg/L，此时的处理对象不再是普通废水，而是处理难度极高的废液。各种重金属离子的的去除方式、沉淀条件、溶度积等均不同，甚至某些离子混合后会产生螯合物，使传统的单一处理技术如吸附絮凝、电解、离子交换等在实际生产应用中局限性很大，处理达标变得更加困难。如何设计工艺流程和控制操作条件，使溶液中的有毒有害物质被彻底去除，出水水质达到排放标准，是重金属废液处理技术的关键所在。

本发明中，申请人提出了一种极高浓度多种类重金属废液处理方法及实现该方法的装置。该方法工艺简洁合理，出水水质达标排放，装置结构紧凑、占地面积小、运行费用低，便于自动化操作与控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极高浓度多种类重金属废液处理方法。该方法主体工艺为“氧化还原—沉淀过滤—磁性吸附”，通过投加针对重金属离子的专用药剂，使重金属离子与对应药剂发生氧化还原反应，转化为不溶性沉淀物质，去除废液中的重金属。处理工艺中增设了回流系统，确保出水水质达标。高效磁性吸附剂可有效吸附废水中的微量重金属离子，彻底去除残余的重金属污染物。采用该方法处理高浓度多种类重金属废液，工艺简洁合理，处理成本低，出水水质达到《污水综合排放标准》GB8978-1996第一类水质要求。

本发明的另一目的在于提供一种高浓度多种类重金属废液处理的装置。该装置采用PLC智能加药系统自动控制药剂的投加，减少药剂消耗；吸附系统采用新型高效磁性吸附剂，吸附剂中含有多种化学物质和矿物质，使重金属离子与吸附剂表面发生电价络合或共价络合反应，吸附去除极端情况下不达标出水中残余的重金属离子，确保重金属废液处理系统的出水达标；六价铬离子在碱性条件下采用硫化物还原剂进行还原反应，避免了传统处理方法中酸液和碱液的大量消耗，节省了酸碱药剂和运行费用；石英砂过滤系统强化了“氧化还原—沉淀过滤”工艺处理效果；回流系统的回流水取自观察池，一方面对废水进行二次处理，确保出水水质，另一方面保证所处理废液中重金属浓度在设计范围内；过滤器反冲洗用水取自沉淀池，节省了滤后水资源。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

一种极高浓度多种类重金属废液处理装置，包括进料泵、重金属废液贮罐、加药系统、氧化还原反应槽、沉淀池、泥浆池、板框压滤机、过滤器、观察池、回流泵、吸附罐。其特征在于：加药系统为PLC智能化装置；观察池通过回流泵与氧化还原反应池相连、使不合格水回流；过滤器为石英砂过滤器，内设反冲洗系统，反冲洗管路与沉淀池相连；反冲废水管路一端与过滤器相连、另一端与沉淀池入口相连；吸附罐内装填新型高效磁性吸附剂。

本发明还提供了一种极高浓度多种类重金属废液处理的方法，其特征在于包括以下过程：

(1)重金属废液经进料泵打入重金属废液贮罐，贮罐中的废液经pH调节后提升至氧化还原反应池；

(2)在氧化还原反应池内投加针对重金属离子的氧化剂或还原剂，对于六价铬离子，要在碱性条件下还原沉淀。反应完成后，提升至沉淀池内，静止沉淀后，将沉淀废渣排放至污泥池，并将沉淀池中的废液提升进入过滤系统；

(3)过滤后的废液经pH回调后进入观察池贮存，若观察池内出水未达到排放标准，启动回流泵并控制一定的回流水量，将废液提升至氧化还原反应池投加药剂进一步进行处理，直至处理出水达标；

(4)取沉淀池中的水对过滤系统进行反冲洗，反冲洗废水再送入沉淀池作进一步处理；

(5)当废液中重金属离子浓度超过设计浓度时，将观察池内处理后的污水回流至氧化还原反应池，根据重金属浓度控制回流水量，使处理废液中重金属浓度在设计范围内。

(6)重金属废液离子浓度超过一定量或离子种类过于复杂时，开启高效吸附系统，去除出水中残余的重金属离子，确保出水水质达标。

本发明与现有方法装置相比具有以下优点及突出性效果：本发明通过投加针对重金属离子的药剂，可处理多种类、极高浓度的重金属废液，离子浓度可达500～2000mg/L；六价铬离子在碱性条件下采用硫化物还原剂进行还原反应，避免了传统处理方法中酸液和碱液的大量消耗，节省了酸碱药剂和运行费用；采用PLC智能加药系统精确控制加药点位，减少药剂消耗，降低运行费用；增设石英砂过滤系统，强化了对微细颗粒物的进一步去除；回流系统确保进水中重金属浓度范围和出水水质，使运行管理更为方便灵活；反冲洗系统节省了滤后水资源；新型高效磁性吸附系统进一步去除极端情况下出水中残余的重金属离子，确保废液处理系统的出水达标。本发明操作程序简便，出水水质良好，装置结构紧凑、占地面积小、运行费用低，便于自动化操作与控制。

附图说明

附图为本发明所述工艺及装置图。

图中1为重金属废液，2为进料泵，3为重金属废液贮罐，4为pH调节剂，5为不合格水回流液，6为氧化还原反应槽，7为氧化还原药剂，8为沉淀池，9为过滤器，10为反冲洗废水，11为pH回调，12为观察池，13为吸附罐，14为回流泵，15为达标出水，16为污泥排放阀，17为泥浆池，18为污泥泵，19为板框压滤机，20为泥饼。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理、结构和工作过程作进一步说明。

如图所示，重金属废液1经进料泵2进入重金属废液贮罐3，调节pH后提升至氧化还原反应池6，在氧化还原反应池6内投加针对重金属离子的药剂7，反应完成后，提升至沉淀池8内，静止沉淀后，先开启污泥排放阀门16，将沉淀污泥排放至泥浆池17，再经污泥泵18打入板框压滤机19制成泥饼20，作进一步处理。将沉淀池8中的废液提升进入过滤器9，过滤后的废液经pH回调11后进入观察池12贮存，若观察池12内出水未达到排放标准，开启回流泵14将废液提升至氧化还原反应池6投加药剂7进一步进行处理，直至处理出水达到处理标准。定期开启反冲洗系统，取沉淀池8中的水作为反冲洗用水，对过滤器9进行反冲洗，将反冲洗废水10回送入沉淀池8作进一步处理。

当废液中重金属离子浓度超过设计浓度时，将观察池12内处理后的污水通过回流泵14回流至氧化还原反应池6，根据重金属浓度控制回流水量，使处理废液中重金属浓度在设计范围内。

重金属废液离子浓度超过一定量或离子种类过于复杂时，处理过程中各种离子相互影响，通过反复处理也可能难以达到理想的处理效果，可开启高效吸附系统13，确保出水达到设计的出水效果，吸附系统13作为备用单元，可灵活运行。

下面列举实施案例来说明本发明的效果，但本发明的权利要求范围并非仅限于此。

实施例1：在北京危险废水处置中心的物化车间，来自不同工厂、电镀厂、实验室的的重金属废液混合物，采用本发明所述方法和装置对该废水进行处理，处理量4500t/y(15.0t/d)，具体进水水质和出水水质如表1所示。

                    表1重金属废液进出水水质

实施例2：来自某化工厂的重金属废液，采用本发明所述方法和装置对该废水进行处理，处理量为30.0t/d，装置稳定运行1个月，具体进水水质和出水水质如表2所示。

                2重金属废液进出水水质

Claims (7)

1.一种极高浓度多种类重金属废液处理方法及装置，其特征在于包括以下过程：

(1)重金属废液经进料泵打入重金属废液贮罐，贮罐中的废液经pH调节后提升至氧化还原反应池；

(2)在氧化还原反应池内投加针对重金属离子的药剂，反应完成后，提升至沉淀池内，静止沉淀后，将污泥沉渣排放至污泥池，再进入板框压滤机处理，将沉淀池中的废液提升进入过滤系统；

(3)过滤后的废液经pH回调后进入观察池贮存，若观察池内出水未达到排放标准，启动回流泵并控制一定的回流水量，将废液提升至氧化还原反应池投加药剂进一步进行处理，直至处理出水达到排放标准；

(4)取沉淀池中的水对过滤系统进行反冲洗，反冲洗废水再送入沉淀池作处理；

(5)当废液中重金属离子浓度超过设计浓度时，将观察池内处理后的污水回流至氧化还原反应池，根据重金属浓度控制回流水量，使处理废液中重金属浓度在设计范围内。

(6)重金属废液离子浓度超过一定量或离子种类过于复杂时，开启吸附系统，去除出水中残余的重金属离子，确保出水水质达标。

2.按照权利要求1所述的一种极高浓度多种类重金属废液处理方法及装置，其特征在于：所述重金属废液为极高浓度、多种类的重金属废液，重金属离子浓度可达500～2000mg/L；

3.按照权利要求1所述的一种极高浓度多种类重金属废液处理方法及装置，其特征在于：所述加药系统为PLC智能化加药系统；

4.按照权利要求1所述的一种极高浓度多种类重金属废液处理方法及装置，其特征在于：所述药剂为针对重金属离子的氧化剂或还原剂；

5.按照权利要求1所述的一种极高浓度多种类重金属废液处理方法及装置，其特征在于：所述过滤系统为石英砂过滤系统；

6.按照权利要求1所述的一种极高浓度多种类重金属废液处理方法及装置，其特征在于：所述吸附系统为新型高效磁性吸附剂系统，所用吸附剂为某化学物质生产过程中产生的废弃物，该吸附剂中含有多种化学物质和矿物质，能使重金属离子与吸附剂表面发生电价络合或共价络合反应；

7.按照权利要求4所述的一种极高浓度多种类重金属废液处理方法及装置，其特征在于：沉淀六价铬离子所用还原剂为硫化物还原剂，还原条件为碱性条件。