CN101500949A - 用于从废水中去除以溶解形式存在的杂质的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从废水中连续去除以溶解形式存在的杂质的方法和装置，所述方法具有以下步骤：a)使废水在流向(2)上流过反应器(1)，b)在反应器(1)的进料位置向废水中加入磁性或可磁化颗粒，其中至少一种杂质附着到所述颗粒上，c)在反应器(1)上相对于所述进料位置位于流动方向下游的另一位置处，通过将废水暴露于磁场而分离出载有杂质的颗粒以将其输送到一个与反应器(1)流体连通的收集区(3a，3b)，和d)将所述颗粒与附着在颗粒上的所述杂质彼此分离；适用于实施所述方法的装置包括用于容纳被污染物污染的废水的反应器(1)，该反应器具有至少一个用于载有污染物的磁性或可磁化颗粒的收集区(3a，3b)，以及用于产生将所述颗粒输送到所述至少一个收集区(3a，3b)的磁场的设备。

Description

用于从废水中去除以溶解形式存在的杂质的方法和装置

本发明涉及用于从废水中连续去除以溶解形式存在的杂质的装置和方法。杂质是指出于生态、经济或其它原因而有害，由此必须从废水中除去的物质。以例如固体颗粒的形式存在的杂质可以相对没有问题地通过机械法去除，但是溶解的杂质通常却需要化学方法来分离。例如，在矿物提取中产生的废水含有大量的硫酸盐和重金属。硫酸盐通常通过添加石灰乳而被作为硫酸钙沉淀析出。但是，由于所沉淀的硫酸盐污泥被重金属污染，所以使用所述硫酸钙制造石膏产品是不可能的，由此通常只能考虑费用巨大的填埋。

DE2719529A1公开了用于净化水的凝结剂和吸附剂。微粒吸附剂由细碎的矿物或粘土材料构成。单个颗粒具有薄的羟基化了的表面层，此表面层在吸附pH值时具有正的ζ电位。被添加到待净化水中的颗粒在强烈搅拌之后与水中存在的污染物结合。随后，等待所述颗粒沉降。所述沉降可以使用磁力分离器来加速。

DE69516322T2公开了用于净化溶液的磁性颗粒，以及制造这种颗粒的方法。所述颗粒具有磁核，在磁核周围缠绕着纤维类材料。所述纤维类材料接着又被混以粘合剂。所述核可以由氧化铁或其它磁性材料构成。所述纤维类材料可以特别是为有机聚合物。所述磁性颗粒可借助于磁力通过一般由现有技术已知的方法从待净化的溶液中除去。

DE10160664A1公开了一种净化废水的方法，以及适合于此方法的具有磁性的吸附剂。使待净化废水与所述磁性吸附剂接触足够长的时间，随后将废水与吸附剂的混合物暴露于磁场。例如，可以使废水通过其中设有磁性过滤器的管。这种磁性过滤器可以由可磁化材料的格栅、磁性棒排列、钢丝绒或铁屑构成。

本发明的目的在于提出一种能从待净化废水中简单并有效地分离杂质的方法。特别是给出一种方法，通过其可以实现从废水中以简单的方式分别去除重金属和硫酸盐。另一目的在于给出一种适于实施所述方法的装置。

第一个目的通过如权利要求1所述的方法实现，第二个目的通过如权利要求11所述的装置实现。

在本发明的一个方法中，磁性或可磁化颗粒被加入到废水中，至少一种杂质附着到所述磁性或可磁化颗粒上。然后使用磁场将负载有污染物的颗粒从废水中分离并随后进行处理使所述颗粒与附着的污染物被再次彼此分开。特别地，本发明的该方法用于连续去除以溶解形式存在于废水中的杂质。在这种情况下，废水以一个流向流过反应器。在反应器的一个进料位置，磁性或可磁化颗粒被加入到废水中，至少一种杂质附着到所述磁性或可磁化颗粒上。在反应器上位于流动方向下游的另一位置，通过将废水暴露于磁场而将所述载有杂质的颗粒分离到一个与反应器流体连通的收集区。所述颗粒与附着在颗粒上的杂质随后被彼此分离。由于颗粒的特有结合作用，可有针对性地从废水中分离特定杂质，由此实现单一种类的杂质分离。从而，例如，增加了有意义地再利用所述杂质的可能。对于含重金属的硫酸盐废水，重金属可被以较小的费用从废水中单独除去，从而使剩下的硫酸盐可被使用传统方法，或者优选地同样借助于磁性或可磁化颗粒，作为不含重金属的硫酸钙除去。在最后的方法步骤中，颗粒与附着在它们上的杂质被彼此分离，使得所述颗粒一方面在再利用中不会有害，另一方面可被再用于从废水中去除杂质。

所述分离怎样进行最终取决于颗粒与杂质之间的结合类型。对于杂质通过吸附粘合到颗粒上的情形，可以采用机械法，例如用超声波处理。也可以在载有杂质的颗粒的悬浮液中产生强烈的湍流，由此分离杂质和颗粒。对于颗粒与杂质之间为化学键的情形，采用化学方法。由此，例如可以使用在其表面上存在由离子交换剂已知的基团比如用于结合阳离子的磺酸基或季铵基或用于结合阴离子的螯合物形成基的颗粒。在这种情况下，杂质的分离可以用与相应的离子交换剂再生相同的方式进行，例如对酸基，通过用酸处理，其中与颗粒结合在一起的阳离子如重金属阳离子被一或多个质子取代。

杂质向颗粒的结合也可以通过使颗粒具有覆层来实现，其中某些杂质能在所述覆层中或在其表面上聚集。在这种情况下，所述覆层可以由能通过吸附实现杂质附着或具有上述基团的物质组成。

在一个特别优选的方法变体中，含硫酸盐和重金属作为杂质的废水被净化，其中，优选地，在分离所述硫酸盐之前首先使用磁性或可磁化颗粒除去所述重金属。硫酸盐可随后使用习用方法或同样借助于所讨论的颗粒进行分离。在将颗粒与重金属分离之后，它们可被重新利用在例如矿石提取中。在另一优选的方法变体中，通过向废水中加入颗粒来进行选择性分离，其中只有单一一种重金属附着到所述颗粒上，或者只有一部分在废水中所含的重金属附着到所述颗粒上。如此，例如可以除去特定的在再利用过程中有害的重金属。

适于实施所述类型方法的装置包括用于容纳被杂质污染的废水的反应器，该反应器具有用于负载了杂质的磁性或可磁化颗粒的收集区，以及用于产生将所述颗粒输送到所述收集区的磁场的设备。所述磁场优选地由至少一个环绕所述收集区的电磁线圈产生。

在一个优选的装置变体中，反应器被构造成管状。这样一种反应器特别适合于连续去除杂质。待净化废水流过反应器，其中在一个位置添加磁性或可磁化颗粒，而在下游的一个反应器位置，废水流被暴露于磁场以将载有杂质的颗粒输送到一个与反应器流体连通的收集区。如果必须有选择地分离多种不同杂质，则在反应器中提供在反应器纵向上和/或在废水的流动方向上以一定距离间隔的多个收集区。

在附图中示意显示了这样一个反应器1。反应器1基本水平地设置，且在运行中，废水流在例如箭头2方向中从中流过。在反应器1的外周边上，设有在反应器纵向上和/或在所述流动方向上以一定距离间隔的大致圆柱形的容器3，它们构成用于从废水中分离出的颗粒的收集区3a。容器3通过开口4与反应器1流体连通。容器3每个都在与开口4接近的纵截面内被电磁线圈5包围。在所有情况下，在反应器1上位于容器3上游的一个位置，提供了一个进料位置6，含磁性或可磁化颗粒的悬浮液8a，8b可通过该位置被引入废水中。进料是从设置在与反应器1相比在测量上的较高位置处的储罐7进行的，由此不需要泵来输入所述颗粒悬浮液8a，8b。选择进料位置6与收集区3a之间的距离，使得对于给定的废水流速，可以确保在颗粒悬浮液8a，8b的颗粒与相应杂质之间的完全联结。选择电磁线圈5的磁场以使作用在载有杂质的颗粒上的力，在给定的废水流速下，足以将所述颗粒完全排出反应器和输送到收集区3。适当时，所述力大到也足以克服重力输送所述颗粒。根据待去除杂质的类型，可以改变进料位置6与收集容器3a之间的距离。

Claims (14)

1.从废水中连续去除以溶解形式存在的杂质的方法，所述方法具有以下步骤：

a)使废水在流向(2)上流过反应器(1)，

b)在反应器(1)的进料位置向废水中加入磁性或可磁化颗粒，其中至少一种杂质附着到所述颗粒上，

c)在反应器(1)相对于所述进料位置位于流动方向下游的另一位置处，通过将废水流暴露于磁场而分离出载有杂质的颗粒以将其输送到与反应器(1)流体连通的收集区(3a，3b)，和

d)将所述颗粒与附着在颗粒上的所述杂质彼此分离。

2.权利要求1的方法，特征在于杂质通过吸附附着到所述颗粒上。

3.权利要求1的方法，特征在于所述颗粒具有覆层，杂质聚集在所述覆层中或所述覆层表面上。

4.权利要求1-3之一的方法，特征在于通过在含载有污染物的颗粒的悬浮液中产生强烈湍流而分离颗粒和杂质。

5.权利要求1-3之一的方法，特征在于通过用超声波处理载有杂质的颗粒而分离颗粒和杂质。

6.上述权利要求之一的方法，特征在于具有特定结合行为的颗粒，以便选择性结合杂质。

7.权利要求6的方法，特征在于所述杂质为重金属。

8.权利要求7的方法，特征在于e)沉淀出存在于废水中的硫酸盐。

9.权利要求6的方法，特征在于

-在第一位置和第二进料位置向废水中添加第一和第二磁性或可磁化颗粒，其中至少一种第一杂质和第二杂质附着到所述第一和第二颗粒上，

-分别在反应器(1)上相对于所述第一和第二进料位置位于流动方向下游的另外的第一和第二位置处分离第一和第二颗粒。

10.权利要求9的方法，特征在于所述第一杂质为硫酸盐，第二杂质为重金属。

11.用于实施上述权利要求之一所述方法的装置，其具有用于容纳被污染物污染的废水的反应器(1)，该反应器具有至少一个用于载有污染物的磁性或可磁化颗粒的收集区(3a，3b)，还具有用于产生将所述颗粒输送到所述至少一个收集区(3a，3b)的磁场的设备。

12.权利要求11的装置，其中所述至少一个收集区(3a，3b)被至少一个电磁线圈(5)环绕。

13.权利要求11或12的装置，其具有管式反应器(1)，在该管式反应器外侧设有至少一个与所述反应器(1)流体连通的收集区(3a，3b)。

14.权利要求13的装置，其具有在所述反应器(1)纵向上以一定距离间隔的多个收集区(3a，3b)。

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