CN105600900A - 利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置及方法，包括反应箱、进水箱和加药箱，进水箱通过进水管与反应箱一侧相连，相对的另一侧设有出水管；反应箱的顶面和底面交替垂直安装有上挡板和下挡板，上档板和下挡板将反应箱内部分成多个相连通的反应腔室，且每个腔室通过管路均与加药箱相连通。在含铅废液进水的同时，将配好的γ-聚谷氨酸溶液分多个点位加入到反应系统，借助废液在箱体中的连续缓慢流动，γ-PGA可与废液充分接触，铅离子被连续吸附从而絮凝，在重力作用下沉淀至箱体底部，而废液经过两个腔室处理后，经下挡板溢流至下一个反应腔室，则废水的一个反应周期完成。如此经过重复的三个反应周期，即可出水。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除电镀废水和蓄电池废水中铅离子的方法及装置，可用于多种工业含铅废水的去除。
技术背景
随着我国工业化和城镇化的快速发展，环境污染日益严重，重金属污染事件频频发生，其中铅污染问题已日益凸显，不容忽视。
铅在自然界中分布广泛，迁移能力极强，是工业制造的基本元素之一。铅及其化合物对人类健康和动植物生长都有着严重危害。空气中的铅主要依附在蒸汽和粉尘中，经呼吸道进入人体，而水体中的铅主要通过饮用水源进入人体，摄入人体的铅会进入血循环引起中毒。铅在自然界无法降解，在人体具有蓄积性，引起慢性中毒，导致头痛、失眠、呕心、腹泻等症状，长期会导致精神障碍及智力下降。
含铅废水主要来自有色金属的冶炼、含铅工业产品的制造和电镀加工等行业，其中在电池生产和电镀过程中产生大量含铅废水，且铅含量很高，如果不经过处理排放，会对地表和地下水源构成严重威胁，给自然环境和人体健康带来极大危害。工业废水中的铅离子，目前主要可由化学沉降法、吸附法和离子交换等方法去除，但在铅浓度小于100mg/L时传统工艺的处理效果不甚理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种连续、高效及高自动化程度的去除行业废水中铅离子的装置，可以按设定的进水流量(即水力停留时间)和γ-聚谷氨酸量配合进行，含铅废水在6个串联的反应腔室内接连絮凝沉淀，经多个串联的反应周期实现深度去除。
本发明采用的技术方案如下：
一种利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置，包括反应箱、进水箱和加药箱，所述进水箱的入口进废水，进水箱的出口通过进水管与反应箱一侧相连，相对的另一侧设有出水管；所述反应箱的顶面和底面交替垂直安装有上挡板和下挡板，所述的上档板和下挡板将反应箱内部分成多个相连通的反应腔室，且每个腔室通过管路均与盛有γ-聚谷氨酸的加药箱相连通。
在所述的进水管上安装有进水流量计。
在所述的加药箱的出口端连接一个加药干管，所述的加药干管又与多个加药支管相连，一个加药支管对应一个反应腔。
在所述的加药干管上安装有加药流量计。
所述的反应箱内设有3个上挡板和2个下挡板，所述的3个上挡板和2个下挡板隔断形成6个反应腔室，液体从右往左每经过2个反应腔室形成一个反应周期，共分成3个周期，相互串联。
所述的上挡板固定在箱体的桶盖上；下挡板固定在箱体的底部。
所述的反应箱是一个前后宽度和高度大、左右长度小的扁片形结构。
一种利用所述装置去除工业废水中铅离子的方法，如下：
步骤1.将含铅废液与进水箱相连；
步骤2.在加药箱内放入γ-聚谷氨酸溶液；
步骤3.同时打开进水流量计和加药流量计，进含铅废液的同时，将预先配好的γ-聚谷氨酸溶液分多个点位加入到反应箱内；
步骤4.γ-聚谷氨酸溶液与废液充分接触，废液经过处理后，从出水管流出。
所述的废液中的铅离子被连续吸附从而絮凝，在重力作用下沉淀至箱体底部，而废液经过前两个腔室处理后，经下挡板溢流至下一个反应腔室，则废水的一个反应周期完成，如此经过重复的多个反应周期后，处理后的溶液从出水管出来，絮凝体贮存在箱体的底部，待批量含铅废液处理完成后，再被集中清除。
本发明的有益效果如下：
1.在反应过程中，反应腔室是一个前后宽度和高度较大、左右长度较小的扁片形结构，这样废液在流动时速率不会太大，既使反应有足够的时间进行，又不会冲击絮体(絮体不易被破坏)，且不易将底部的絮体冲走，同时一定的高度使絮凝体有足够的缓冲空间，不易上浮至水面流走。
2.采用多点位加药，让吸附剂和废液充分接触，缩短反应时间，提高了处理效率。
3.在处理过程中，废水通过溢流的方式流出，已经絮凝的颗粒被下挡板隔离，不易随水流漏出，且絮体得到保护，不易破坏，保证了废水处理的稳定性。
4.在处理过程中，絮体贮存在箱体底部，待批量的含铅废水处理完成后，沉淀絮体再被集中清理，保证了废水处理的连续性和高效性。
5.进水和加药由两台流量计(蠕动泵)控制，按设定流量运行即可，不需过多人工参与，自动化程度高。
6.上挡板固定于桶盖上，可随上盖一同取出，方便清渣。
7.装置由6个反应腔室串联，分3个反应周期重复连续处理，提高了铅离子的去除率。
8.将γ-聚谷氨酸配成溶液加入，符合其极易溶于水的特点，也更易控制投加量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图中各标号依次表示：1.进水箱；2.进水管；3.进水流量计；4.反应腔室；5.上挡板；6.下挡板；7.反应箱；8.出水管；9.加药干管；10.加药箱；11.桶盖；12.加药流量计；13.加药支管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置，包括反应箱7、进水箱1和加药箱10，进水箱1通过进水管2与反应箱7一侧相连，相对的另一侧设有出水管；所述反应箱的顶面和底面交替垂直安装有上挡板5和下挡板6，所述的上档板5和下挡板6将反应箱7内部分成多个相连通的反应腔室4，且每个腔室通过管路均与加药箱相连通。
在所述的进水管1上安装有进水流量计3。
在所述的加药箱10的出口端连接一个加药干管9，所述的加药干管9又与多个加药支管13相连，一个加药支管13对应一个反应腔室4。
在所述的加药干管上安装有加药流量计12。
所述的反应箱内设有3个上挡板5和2个下挡板6，所述的3个上挡板5和2个下挡板6隔断形成6个反应腔室4，液体从右往左每经过2个反应腔室4形成一个反应周期，共分成3个周期，相互串联。
所述的上挡板5固定在箱体的桶盖11上；下挡板6固定在箱体的底部。
在含铅废液进水的同时，将预先配好的γ-聚谷氨酸溶液分多个点位(6列，每列沿箱体宽度方向均匀设5个点位，共30个点位)加入到反应系统，借助废液在箱体中的连续缓慢流动，γ-PGA可与废液充分接触，铅离子被连续吸附从而絮凝，在重力作用下沉淀至箱体底部，而废液经过两个腔室处理后，经下挡板溢流至下一个反应腔室，则废水的一个反应周期完成。如此经过重复的三个反应周期，即可出水。絮凝体贮存在箱体的底部，待批量含铅废液处理完成后，再被集中清除。
另外，本装置的反应箱体、挡板及桶盖材料都是聚四氟乙烯，反应箱体的长、宽、高分别是1.5m、0.6m和1m，挡板高0.8m。反应温度为室温，18～30℃较合适。反应适宜pH为6～8。处理对象为100mg/L以下的含铅废水，处理量为1-1.4m3/h。
该装置的处理方法中采用的多聚谷氨酸(γ-PGA)是一种细胞外的生物聚合物，它是一种由多个D-谷氨酸或L-谷氨酸与α-氨基和γ-羧基相连接组成的阴离子多肽(-[-NH-CH(COOH)-(CH2)2-CO-]n–)，易溶于水。作为无毒和可生物降解的聚合物，γ-PGA在很多领域都有应用，并得到很好的反馈结果。其结构中的COO-反应活性基团能固定多种金属离子，可以作为重金属的吸附剂。相比绝大多数的工业吸附剂，γ-PGA无毒、可生物降解，不管是对环境还是对人体都没有危害，这是它的一大优势。
采用上述溶液进行具体的处理方法如下：
在本实例中，预先配好10-12g/L的γ-聚谷氨酸水溶液，将其倒入加药箱。进水流量计(蠕动泵)控制在18-24L/min(即水力停留时间为30-40min)；加药流量计(蠕动泵)设定为0.6L/min。废水和吸附剂同时加入，反应开始，铅离子在进入第一个反应腔室时即被部分吸附，接着从底部进入第二反应腔室，此时水流方向与γ-聚谷氨酸的流动方向相反，经充分接触再次吸附，然后经过下挡板溢流至下个反应腔室，而沉淀絮体留在箱体底部，这时一个反应周期完成。废液经过串联的3个反应周期的循环处理，最后由出水管排出。设备可如此不间断运行，每运行6-8小时集中清渣一次。清渣时先停止进水和加药，打开上盖(上挡板跟着取出)，将箱体侧翻倾斜，倒出上清液部分，剩余絮体沉淀部分通过人工手动刮除。待反应系统稳定后，检测进水和各周期出水中的铅离子浓度，结果显示，本装置可实现对蓄电池废水和电镀废水铅离子的深度净化，第一、第二和第三周期处理后的去除率分别达到60％以上、85％以上和95％以上。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置，其特征在于：包括反应箱、进水箱和加药箱，所述进水箱的入口进废水，进水箱的出口通过进水管与反应箱一侧相连，相对的另一侧设有出水管；所述反应箱的顶面和底面交替垂直安装有上挡板和下挡板，所述的上档板和下挡板将反应箱内部分成多个相连通的反应腔室，且每个腔室通过管路均与盛有γ-聚谷氨酸的加药箱相连通。
2.如权利要求1所述的利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置，其特征在于：在所述的进水管上安装有进水流量计。
3.如权利要求1所述的利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置，其特征在于：在所述的加药箱的出口端连接一个加药干管，所述的加药干管又与多个加药支管相连，一个加药支管对应一个反应腔室。
4.如权利要求3所述的利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置，其特征在于：在所述的加药干管上安装有加药流量计。
5.如权利要求1所述的利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置，其特征在于：所述的反应箱内设有3个上挡板和2个下挡板，所述的3个上挡板和2个下挡板隔断形成6个反应腔室，液体从右往左每经过2个反应腔室形成一个液体反应周期，共分成3个周期，相互串联。
6.如权利要求1所述的利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置，其特征在于：所述的上挡板固定在箱体的桶盖上；下挡板固定在箱体的底部。
7.如权利要求1所述的利用γ-聚谷氨酸吸附去除工业废水中铅离子的装置，其特征在于：所述的反应箱是一个前后宽度和高度大、左右长度小的扁片形结构。
8.一种利用权利要求1所述装置去除工业废水中铅离子的方法，其特征在于，
步骤1.将含铅废液与进水箱相连；
步骤2.在加药箱内放入γ-聚谷氨酸溶液；
步骤3.同时打开进水流量计和加药流量计，进含铅废液的同时，将预先配好的γ-聚谷氨酸溶液分多个点位加入到反应箱内；
步骤4.γ-聚谷氨酸溶液与废液充分接触，废液经过处理后，从出水管流出；
步骤5、对反应箱进行清除。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的废液中的铅离子被连续吸附从而絮凝，在重力作用下沉淀至箱体底部，而废液经过前两个腔室处理后，经下挡板溢流至下一个反应腔室，则废水的一个反应周期完成，如此经过重复的多个反应周期后，处理后的溶液从出水管出来，絮凝体贮存在箱体的底部，待批量含铅废液处理完成后，再被集中清除。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，反应箱的清除方法如下：
清渣时先停止进水和加药，打开上盖，同时上挡板跟着取出，将箱体侧翻倾斜，倒出上清液部分，剩余絮体沉淀部分通过人工手动刮除。
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