CN103011369A

CN103011369A - 可用于处理含砷废水的装置

Info

Publication number: CN103011369A
Application number: CN2013100229181A
Authority: CN
Inventors: 蒋晓云; 何劲松; 任树; 谭勇; 毛世超
Original assignee: CHANGSHA CHUANGXIANG ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Changsha Hasky Environmental Protection Technology Development Co ltd
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2033-01-22
Also published as: CN103011369B

Abstract

本发明公开了一种可用于处理含砷废水的装置，该装置包括输送泵、管式反应器、控制系统和至少一个加药装置，管式反应器的两端设有废水进口和废水出口，输送泵连接在管式反应器上，管式反应器的中段设有至少一个加药口，加药装置通过管道连接在加药口处，管式反应器的管道上安装有至少一个用于反映酸度以及进程节点的检测探头。本发明具有结构简单、投资运行成本低、自动化程度高、砷去除效率高、处理后砷渣量小等优点，可用于连续高效地处理含砷废水。

Description

可用于处理含砷废水的装置

技术领域

本发明涉及一种废水的处理装置，尤其涉及一种含砷废水的连续处理装置。

背景技术

砷（Arsenic）是一个知名的化学元素，元素符号As，原子序 33，它是一种以其毒性著名的类金属，并有多种同素异形体。砷的化合物是一种具有类金属特性的原生质毒物，具有广泛的生物效应，现已被美国疾病控制中心和国际防癌研究机构确定为第一类致癌物。

近年来，随着矿冶、陶瓷、皮革、农药等行业的快速发展，地下水环境中砷的污染日益严重。地方性砷中毒引起了世界范围的广泛关注。为此，包含中国、美国、西欧、日本等在内的多个国家把水中的砷作为优先控制的污染物之一，在废水排放和饮用水标准中对砷的浓度作了严格地规定，随着人们对生活质量及环保标准要求的不断提到，这对传统的废水脱砷及饮用水除砷技术带来新的挑战。

现有的含砷重金属废水、污酸废水等主要来源于铜、铅、锌、金、银、钴、镍等重金属的冶炼。目前，处理此类废水的处理方法主要有常规硫化法、铁盐中和法、石灰中和法、吸附法、离子交换法等。化学法处理此类废水技术比较成熟，处理效果明显，在工程上有了一定的应用，比如常规硫化法、铁盐中和法、石灰中和法等。但目前化学方法处理此类废水时的投资和运行成本高，化学药剂利用率低，并产生的大量废渣且成分复杂，砷渣非但不能回收利用，而且作为危废处理将给企业带来巨大的经济负担，易造成二次污染。吸附法在处理此类废水时由于所用吸附剂与砷的化合物之间有较强地吸附作用，这往往使吸附剂的再生、回收和再利用存在一定的难度。另外，在废水处理时还要考虑到共存离子的竞争作用，例如当溶液中存在磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐、氟化物等物质时，这些物质容易与砷竞争吸附位点，导致吸附效果降低。因此，吸附法在处理之前往往需要将这些物质去除，增加操作处理的复杂和繁冗程度。离子交换法只能处理浓度较低、量小、且有较高回收价值的废水，其处理工艺比较复杂，成本较高，所以难以进行工程化运作。

如何在现有的含砷废水处理技术基础上，通过改进工艺或改进处理设备，使处理方法变得更加简单、高效、低成本和绿色环保，这成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、投资运行成本低、自动化程度高、砷去除效率高、处理后砷渣量小且可连续高效处理含砷废水的装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种可用于处理含砷废水的装置，所述装置包括输送泵、管式反应器、控制系统和至少一个加药装置，所述管式反应器的两端设有废水进口和废水出口，所述输送泵连接在管式反应器上，管式反应器的中段设有至少一个加药口，所述加药装置通过管道连接在加药口处，所述管式反应器的管道上安装有至少一个用于反映酸度以及进程节点的检测探头。

上述的可用于处理含砷废水的装置中，所述加药装置、加药口和检测探头的数量均优选为两个以上，每一个加药装置对应连接于一个加药口处，且每一个加药口的管道下游位置至少安装有一个检测探头（所述检测探头可以为pH/ORP电极、电导率仪、便携或在线监测设备等）。

上述的可用于处理含砷废水的装置中，优选的，所述加药装置包括加药泵和与加药泵连接的药剂储液箱，所述药剂储液箱中盛装有饱和硫化钠溶液（工业硫化钠固体配制）。

上述的可用于处理含砷废水的装置中，优选的，所述装置还包括至少一个酸液补充装置，所述管式反应器的中段还设有至少一个加酸口，所述酸液补充装置通过管道连接在加酸口处。

上述的可用于处理含砷废水的装置中，优选的，所述加酸口的管道上游位置和管道下游位置均至少安装有一个检测探头，所述检测探头可以为pH/ORP电极、电导率仪、便携或在线监测设备。

上述的可用于处理含砷废水的装置中，优选的，所述酸液补充装置包括加酸泵和与加酸泵连接的酸液储液箱，所述酸液储液箱中盛装有浓硫酸。

上述的可用于处理含砷废水的装置中，优选的，所述管式反应器由S形往返的蛇形管道组成。

上述的可用于处理含砷废水的装置中，优选的，所述装置还包括有硫化氢报警器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明首先采用蛇形管道作为废水处理的主反应场所，这不仅能实现对废水进行连续处理，有效减小场地和空间占用，而且能提高反应速率和药剂的利用率，从而相应减少设备投资、运行和管理成本；

（2）本发明通过设置检测探头，有效控制反应进程的节点，由于废水中不同的污染物有不同的沉降系数，通过对其精确控制，能得到组分更单一的产物；大大提高砷渣的纯度及废物利用率；

（3）根据不同重金属废物和砷的硫化物的沉降pH值不同，本发明通过优选的酸液补充装置及检测探头进行酸度的控制，使处理废水时的砷和重金属能分段沉降，从而得到纯度更高的砷渣，以进一步提高砷渣的回收利用价值；

（4）本发明通过控制系统可实现手动/自动切换控制，操作简单，维护方便；

（5）本发明的处理装置产生的渣量更少，很大程度地减轻了危废处理给企业带来的经济负担。

综上所述，本发明的可用于处理含砷废水的装置不仅结构简单、投资运行成本低、自动化程度高，而且砷去除效率高、处理后砷渣量小，可用于连续、高效处理含砷废水，使含砷废水能够达标排放。

附图说明

图1为本发明实施例中管式脱砷连续处理装置的结构示意图（立体图）。

图2为本发明实施例中管式脱砷连续处理装置的主视图。

图3为本发明实施例中管式脱砷连续处理装置的俯视图。

图例说明：

1、管式反应器；2、输送泵；3、第一加药泵；4、加酸泵；5、第三加药泵；6、第二加药泵；7、待处理废水储液箱；8、酸液储液箱；9、药剂储液箱；10、出水收集箱；11、第一检测探头；12、第二检测探头；13、第三检测探头；14、第四检测探头；15、第五检测探头；16、电气控制系统；17、硫化氢报警器。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例：

一种如图1～图3所示本发明的可用于处理含砷废水的管式脱砷连续处理装置，包括输送泵2、管式反应器1、电气控制系统16、三个加药装置和一个酸液补充装置。

管式反应器1的两端设有废水进口和废水出口，输送泵2用来连接管式反应器1的废水进口与待处理废水储液箱7，管式反应器1的废水出口则连接至出水收集箱10；管式反应器1由S形往返的蛇形管道组成，其为含砷废水处理的主要场所，并能对含砷废水进行连续处理；电气控制系统16用于对整个管式脱砷连续处理装置的用电设备进行手动/自动切换控制。

本实施例中的管式反应器1的中段设有三个加药口，三个加药装置分别通过管道连接在不同的加药口处，如图所示，三个加药装置分别为第一加药装置、第二加药装置和第三加药装置，每一个加药装置对应连接于一个加药口，三个加药装置沿管式反应器1中废水的流向从上游到下游依次布设。第一加药装置、第二加药装置和第三加药装置分别包括第一加药泵3、第二加药泵6和第三加药泵5，各加药泵分别将加药口与药剂储液箱9相连，药剂储液箱9中盛装有饱和硫化钠溶液。每一个加药口的管道下游位置分别安装有至少一个检测探头。本实施例的管式反应器1的管道上共安装有三个用于控制反应进程节点的检测探头，分别为第一检测探头11、第二检测探头12和第三检测探头13，其中，第一检测探头11设于第一加药口与第二加药口之间，第二检测探头12设于第二加药口与第三加药口之间，第三检测探头13设于第三加药口与废液出口之间。

本实施例的管式反应器1的中段还设有一个加酸口，酸液补充装置通过管道连接在加酸口处。酸液补充装置包括加酸泵4和与加酸泵4连接的酸液储液箱8，酸液储液箱8中盛装有浓硫酸。在加酸口的管道上游位置安装有第四检测探头14，在加酸口的管道下游位置且靠近废液出口处安装有第五检测探头15。

本实施例的管式脱砷连续处理装置还包括有硫化氢报警器17。

本实施例的管式脱砷连续处理装置的运行流程如下：

（1）首先在待处理废水储液箱7中将待处理废水的pH调节到0～5，如果含砷废水的pH值已经处于较低水平，则可省去此步骤；

（2）开启输送泵2，将上述步骤（1）后的含砷废水通过废水进口持续输送至蛇形的管式反应器1中，同时启动第一加药泵3、各检测探头及硫化氢报警器等；

（3）第一加药泵3将药剂储液箱9中的饱和硫化钠溶液通过第一加药口输送至蛇形的管式反应器1中，此时含砷废水与硫化钠开始反应，反应后的废水通过第一检测探头11；

（4）第一检测探头11开始进行测量，测量的数据作为第一次反应进程的节点，通过此数据来决定第二加药泵6是否开启，如果测定结果反映废水中的砷处理达到目标值，则无需启动第二加药泵6，否则，开始启动第二加药泵6；

（5）第二加药泵6将药剂储液箱9中的饱和硫化钠溶液通过第二加药口输送至蛇形的管式反应器1中，此时处理不完全的含砷废水与药剂硫化钠进行二次反应，并开始通过第四检测探头14；

（6）第四检测探头14开始进行测量，测量的数据用来决定加酸泵4是否开启，如果废水的pH值仍保持为0～5（优选1～5），则无需启动加酸泵4，如果废水的pH值大于5，则加酸泵4启动；

（7）加酸泵4启动后，加酸泵4将酸液储液箱8中的浓硫酸通过加酸口输送至蛇形的管式反应器1中，使废水的pH值始终保持在0～5（优选1～5）的范围内，此时废水开始通过第二检测探头12；

（8）第二检测探头12开始进行测量，测量的数据作为第二次反应进程的节点，通过此数据来决定第三加药泵5是否开启，如果测定结果反映废水中的砷处理达到目标值，则无需启动第三加药泵5，否则，开始启动第三加药泵5；

（9）第三加药泵5将药剂储液箱9中的饱和硫化钠溶液通过第三加药口输送至蛇形的管式反应器1中，此时处理不完全的含砷废水与药剂硫化钠进行第三次反应，并开始通过第五检测探头15和第三检测探头13；

（10）上述步骤（9）后的第五检测探头15和第三检测探头13测量的数据为最后出水的pH值和反应最后进程的节点，此时废水中的砷去除达标，废水通过废水出口进入出水收集箱10中。

应用实施例1：

一种待处理的含高浓度砷的重金属废水，其中的砷含量为13392.2mg/L，镉含量56.66mg/L，铜含量9.59mg/L，铅含量13mg/L，锌含量386.67mg/L，废水的pH=8，采用如下处理方法对该含砷废水进行处理，采取连续进水方式处理，处理量控制在100L/h，具体包括以下步骤：

（a）pH调节：将待处理的废水输送到待处理废水储液箱7中，向待处理的废水中加入浓硫酸，调节其pH值至5以下；

（b）硫化脱砷：将调pH值后的废水通入上述本实施例的管式脱砷连续处理装置，通过上述运行流程处理后，出水进入到出水收集箱10中；

（c）固液分离：将管式脱砷连续处理装置中反应后的出水导入一袋式离心机（或沉淀池）内进行离心固液分离，分离出的砷渣（含三硫化二砷）可作为资源回收利用；离心后出水中的砷含量为0.2mg/L，镉含量为12.37 mg/L，铜含量为0.2 mg/L，铅含量为5.8 mg/L，锌含量为238.65 mg/L（参见下表1）。

表1：应用实施例1中各元素的分析检测数据（检测方法为原子吸收分光光度法）

检测对象	As	Cd	Cu	Pb	Zn
						原水(mg/L)	13392.2	56.66	9.59	13	386.67
离心出水(mg/L)	0.2	12.37	0.2	5.8	238.65

应用实施例2：

一种待处理的含高浓度砷的重金属废水，其中的砷含量为2475.17mg/L，镉含量74.49mg/L，铜含量468.77mg/L，铅含量6.82mg/L，锌含量395.56mg/L，废水的pH=7，采用如上述应用实施例1的处理方法及处理装置对该含砷废水进行处理，采取连续进水方式处理，处理量控制在100L/h，处理结果如下表2所示。

表2：应用实施例2中各元素的分析检测数据（检测方法为原子吸收分光光度法）

检测对象	As	Cd	Cu	Pb	Zn
						原水(mg/L)	2475.17	74.49	468.77	6.82	395.56
离心出水(mg/L)	0.3	46.57	0.11	5.26	311

应用实施例3：

一种待处理的高浓度含砷废水，其中的砷含量为13350mg/L，废水的pH=6，采用如上述应用实施例1的处理方法及处理装置对该含砷废水进行处理，采取连续进水方式处理，处理量控制在100L/h，处理结果如下表3所示。

表3：应用实施例3中砷元素的分析检测数据（检测方法为原子吸收分光光度法）

检测对象	As
		原水(mg/L)	13350
离心出水(mg/L)	0.3
		检测方法	原子吸收分光光度法

Claims

1.一种可用于处理含砷废水的装置，其特征在于：所述装置包括输送泵、管式反应器、控制系统和至少一个加药装置，所述管式反应器的两端设有废水进口和废水出口，所述输送泵连接在管式反应器上，管式反应器的中段设有至少一个加药口，所述加药装置通过管道连接在加药口处，所述管式反应器的管道上安装有至少一个用于反映酸度以及进程节点的检测探头。

2.根据权利要求1所述的可用于处理含砷废水的装置，其特征在于：所述加药装置、加药口和检测探头的数量均为两个以上，每一个加药装置对应连接于一个加药口处，且每一个加药口的管道下游位置至少安装有一个检测探头。

3.根据权利要求1所述的可用于处理含砷废水的装置，其特征在于：所述加药装置包括加药泵和与加药泵连接的药剂储液箱，所述药剂储液箱中盛装有饱和硫化钠溶液。

4.根据权利要求1或2或3所述的可用于处理含砷废水的装置，其特征在于：所述可用于处理含砷废水的装置还包括至少一个酸液补充装置，所述管式反应器的中段还设有至少一个加酸口，所述酸液补充装置通过管道连接在加酸口处。

5.根据权利要求4所述的可用于处理含砷废水的装置，其特征在于：所述加酸口的管道上游位置和管道下游位置均至少安装有一个检测探头，所述检测探头为pH/ORP电极、电导率仪、便携或在线监测设备。

6.根据权利要求4所述的可用于处理含砷废水的装置，其特征在于：所述酸液补充装置包括加酸泵和与加酸泵连接的酸液储液箱，所述酸液储液箱中盛装有浓硫酸。

7.根据权利要求1或2或3所述的可用于处理含砷废水的装置，其特征在于：所述管式反应器由S形往返的蛇形管道组成。

8.根据权利要求4所述的可用于处理含砷废水的装置，其特征在于：所述管式反应器由S形往返的蛇形管道组成。

9.根据权利要求1或2或3所述的可用于处理含砷废水的装置，其特征在于：所述可用于处理含砷废水的装置还包括有硫化氢报警器。

10.根据权利要求1或2或3所述的可用于处理含砷废水的装置，其特征在于：所述检测探头为pH/ORP电极、电导率仪、便携或在线监测设备。