CN103466843A - 重金属离子废水处理的工艺与设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重金属离子废水处理的工艺，采用中和化学混凝与管式膜过滤处理工艺相结合对废水中的重金属离子进行去除。本发明针对各种不同的重金属离子，控制不同的pH值范围，有效地进行氢氧化物沉淀，最大限度地去除重金属离子。本发明利用浓缩池沉淀去除大部分的重金属絮凝物，降低了管式膜过滤的负载，对于遗漏到后道或者絮凝体较小的絮凝物采用管式膜过滤器进一步过滤去除，仅需一步即可有效去除废水中重金属、TSS与部份COD，代替了一系列的过滤设备，膜产水可以直接适应环保排放标准，有效地保证出水质量，最大程度地减少重金属的污染。
Description
技术领域
本发明涉及环保水处理技术领域，尤其是一种重金属离子废水处理的工艺与设备。
背景技术
在环境与人类健康领域，重金属主要指汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)等重金属。采矿、冶金、化工等行业是水体中主要的人为污染源，重金属在食物链中的过量富集会对自然环境和人体健康造成很大的危害。化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法，其原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。但是采用化学法控制条件较为严格，处理时需严格控制形成氢氧化物沉淀的最佳pH 值及其在沉淀过程中絮凝物的颗粒大小，尤其当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向。现有技术中采用化学沉淀法后得到的上清液，经过机械过滤后直接排放，该方法基本可以使废水中重金属的浓度降到国家排放要求。然而，由于沉淀池的沉降效果及机械过滤的过滤效果直接影响出水的含重金属浓度，所以往往在实际运行过程中，排放水中重金属含量忽高忽低，存在很大的污染隐患。如果在絮凝过程中，由于絮凝剂加药量的偏差，形成重金属氢氧化物絮体偏小，沉降速度较慢，絮体就会随着上清液进入后道，也会导致出水中重金属含量超过排放要求，也存在很大的污染隐患。
发明内容
本申请人针对上述现有化学法处理含重金属废水后排放水质不稳定，存在较大的污染隐患等缺点，提供一种结构合理的重金属离子废水处理的工艺与设备，从而可以最大程度降低出水中的重金属含量，保证稳定的出水质量。
本发明所采用的技术方案如下：
一种重金属离子废水处理的工艺，采用中和化学混凝与管式膜过滤处理工艺相结合对废水中的重金属离子进行去除，包括以下步骤：
（1）中和处理：向重金属离子废水中投入碱液，将pH值控制在一定数值范围内；
（2）进行絮凝反应：向重金属离子废水中投入絮凝剂与助凝剂；
（3）采用浓缩池与管式膜过滤器对混凝反应池的出水进行固液分离，对浓缩池上清液进行管式膜过滤后回用。
作为上述技术方案的进一步改进：所述浓缩池下部含泥率较高的污水通过污泥泵抽吸直接进入污泥压滤机进行污泥干化处理，压滤后滤饼外运；管式膜过滤浓液返回至浓缩池进行处理。
所述碱液包括石灰、石灰石、碳酸钠、苛性钠、白云石、氢氧化钠中的一种或者几种；所述絮凝剂采用聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合铝铁、氯化亚铁、硫酸亚铁中的一种或者几种。
所述重金属离子废水为含铅废水，所述中和处理中pH值调制至9.2～9.5。
所述重金属离子废水为含铬废水，所述中和处理中pH值调制至7.5～9.0。
所述重金属离子废水为含铜废水，所述中和处理中pH值调制至8～14。
一种重金属离子废水处理的设备，均衡池、中和反应池、混凝反应池、浓缩池、管式膜过滤器与清水池顺序串联设置，浓缩池的底部污泥进入污泥池，污泥池的上清液与压滤机的滤液返回至均衡池再次进入循环，管式膜过滤器的浓液返回至浓缩池进行处理。
本发明的有益效果如下：
本发明针对各种不同的重金属离子，控制不同的pH值范围，有效地进行氢氧化物沉淀，最大限度地去除重金属离子。本发明利用浓缩池沉淀去除大部分的重金属絮凝物，降低了管式膜过滤的负载，对于遗漏到后道或者絮凝体较小的絮凝物采用管式膜过滤器进一步过滤去除，仅需一步即可有效去除废水中重金属、TSS与部份COD，代替了一系列的过滤设备，膜产水可以直接适应环保排放标准，有效地保证出水质量，最大程度地减少重金属的污染。
附图说明
图1为本发明的设备图。
图中：1、均衡池；2、中和反应池；3、混凝反应池；4、浓缩池；5、管式膜过滤器；6、清水池；7、污泥池；8、压滤机。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
本发明所述的重金属离子废水处理工艺采用中和化学混凝与管式膜过滤处理工艺相结合的方法，对废水中的重金属离子进行去除，包括以下步骤。
（1）中和处理：向重金属离子废水中投入碱液，将pH值控制在一定数值范围内；所述碱液包括石灰、石灰石、碳酸钠、苛性钠、白云石、氢氧化钠中的一种或者几种。
（2）进行絮凝反应：向重金属离子废水中投入絮凝剂、助凝剂，所述絮凝剂采用聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合铝铁、氯化亚铁、硫酸亚铁中的一种或者几种。
（3）采用浓缩池与管式膜过滤器对混凝反应池的出水进行固液分离；浓缩池下部含泥率较高的污水通过污泥泵抽吸直接进入污泥压滤机进行污泥干化处理，压滤后滤饼外运。浓缩池上清液进行管式膜过滤后回用，管式膜过滤浓液返回至浓缩池进行处理。
如图1所示，本发明所述的重金属离子废水处理设备包括收集重金属废水的均衡池1，均衡池1后顺序串联设置中和反应池2、混凝反应池3，反应池出水进入浓缩池4与管式膜过滤器5进行沉淀与过滤，管式膜过滤器5的清水进入清水池6存储回用，浓缩池4的底部污泥进入污泥池7，经过压滤机8压滤后泥饼外运，污泥池7的上清液与压滤机的滤液返回至均衡池1再次进入循环，管式膜过滤器5的浓液返回至浓缩池4进行处理。
本发明利用浓缩池沉淀去除大部分的重金属絮凝物，降低了管式膜过滤的负载，对于遗漏到后道或者絮凝体较小的絮凝物采用管式膜过滤器进一步过滤去除，因而能有效地保证出水质量，最大程度地减少重金属的污染。本发明所采用的管式膜过滤器5采用了独特的复合膜管，其PVDF膜能极好地与PVDF支撑管内壁交联或嵌入到PE支撑管内壁中与支撑管形成强劲的结合，使膜管能在较高的运行压力和反洗压力下工作获得极高的固体去除效率和膜通量，从而减少系统占地面积。管式微滤膜组件内含多根由PVDF膜和多孔支撑管复合而成的膜管：其中支撑管由HDPE或PVDF采用烧结法制备而成，具有丰富的网状表面孔体系和海绵状的立体孔体系，PVDF膜能嵌入到这些孔隙中与支撑管形成强劲结合使膜管具有优异的分离性能和极强的结构稳定性。管膜组件不仅能在0～14的pH条件下运行且能耐受绝大多数腐蚀性化学药剂。管膜组件采用错流过滤方式，运行时料液以足够形成湍流的速度在膜管中流动。在20～80psi的压力驱动下水透过膜孔流到膜管外侧，固体颗粒则被膜截留在膜管内部；湍流可以防止被截留的颗粒在膜管内壁上沉积从而维持膜的高通量并延长过滤周期。错流过滤与管式微孔膜设计相结合无需使用预过滤，且能处理质量浓度高至5%的料液。
实施例一：
处理上述含铅废水的工艺步骤如下：
（1）中和处理：向含铅废水中添加一定量的碱液即：氢氧化钠，将pH值调制至9.2～9.5；
（2）絮凝反应：向含铅废水中添加150mg/L絮凝剂聚合氯化铝，20mg/L助凝剂聚丙烯酰胺，搅拌反应时间15～20分钟，然后进行混凝沉淀；
（3）管式膜过滤：采用DF的管式膜过滤设备进行固液分离，出水水质参见上表。
实施例二：
处理上述含铬废水的工艺步骤如下：
（1）中和处理：向含铬废水中添加一定量的碱液氢氧化钙，将pH值调制至7.5～9.0之间；
（2）絮凝反应：向含铬废水中添加120mg/L絮凝剂碱式氯化铝，15mg/L助凝剂聚丙烯酰胺，搅拌反应时间10-15分钟，然后进行混凝沉淀；
（3）管式膜过滤：采用DF的管式膜过滤设备进行固液分离，出水水质参见上表。
实施例三：
处理上述含铜废水的工艺步骤如下：
（1）中和处理：向含铜废水中添加一定量的碱液碳酸钠，将pH值调制至8～14之间；
（2）絮凝反应：向含铜废水中添加120mg/L絮凝剂硫酸亚铁，15mg/L助凝剂聚丙烯酰胺，搅拌反应时间15-30分钟，然后进行混凝沉淀；
（3）管式膜过滤：采用DF的管式膜过滤设备进行固液分离，出水水质参见上表。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。
Claims (7)
1.一种重金属离子废水处理的工艺，其特征在于：采用中和化学混凝与管式膜过滤处理工艺相结合对废水中的重金属离子进行去除，包括以下步骤：
（1） 中和处理：向重金属离子废水中投入碱液，将pH值控制在一定数值范围内；
（2） 进行絮凝反应：向重金属离子废水中投入絮凝剂与助凝剂；
（3） 采用浓缩池与管式膜过滤器对混凝反应池的出水进行固液分离，对浓缩池上清液进行管式膜过滤后回用。
2.按照权利要求1所述的重金属离子废水处理的工艺，其特征在于：所述浓缩池下部含泥率较高的污水通过污泥泵抽吸直接进入污泥压滤机进行污泥干化处理，压滤后滤饼外运；管式膜过滤浓液返回至浓缩池进行处理。
3.按照权利要求1所述的重金属离子废水处理的工艺，其特征在于：所述碱液包括石灰、石灰石、碳酸钠、苛性钠、白云石、氢氧化钠中的一种或者几种；所述絮凝剂采用聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合铝铁、氯化亚铁、硫酸亚铁中的一种或者几种。
4.按照权利要求1所述的重金属离子废水处理的工艺，其特征在于：所述重金属离子废水为含铅废水，所述中和处理中pH值调制至9.2～9.5。
5.按照权利要求1所述的重金属离子废水处理的工艺，其特征在于：所述重金属离子废水为含铬废水，所述中和处理中pH值调制至7.5～9.0。
6.按照权利要求1所述的重金属离子废水处理的工艺，其特征在于：所述重金属离子废水为含铜废水，所述中和处理中pH值调制至8～14。
7.一种重金属离子废水处理的设备，其特征在于：均衡池（1）、中和反应池（2）、混凝反应池（3）、浓缩池（4）、管式膜过滤器（5）与清水池（6）顺序串联设置，浓缩池（4）的底部污泥进入污泥池（7），污泥池（7）的上清液与压滤机的滤液返回至均衡池（1）再次进入循环，管式膜过滤器（5）的浓液返回至浓缩池（4）进行处理。
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