CN105923962B - 生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器 - Google Patents

生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器 Download PDF

Info

Publication number
CN105923962B
CN105923962B CN201610424938.5A CN201610424938A CN105923962B CN 105923962 B CN105923962 B CN 105923962B CN 201610424938 A CN201610424938 A CN 201610424938A CN 105923962 B CN105923962 B CN 105923962B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactor
aluminum profile
bioleaching
waste residue
inner cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610424938.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105923962A (zh
CN105923962A8 (zh
Inventor
李朝霞
韩香云
陈天明
李永建
许晓琴
严金龙
李�杰
王鑫
张加杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU KEYIDA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Yangcheng Institute of Technology
Original Assignee
JIANGSU KEYIDA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Yangcheng Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU KEYIDA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd, Yangcheng Institute of Technology filed Critical JIANGSU KEYIDA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201610424938.5A priority Critical patent/CN105923962B/zh
Publication of CN105923962A publication Critical patent/CN105923962A/zh
Publication of CN105923962A8 publication Critical patent/CN105923962A8/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105923962B publication Critical patent/CN105923962B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/006—Electrochemical treatment, e.g. electro-oxidation or electro-osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/16—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from metallurgical processes, i.e. from the production, refining or treatment of metals, e.g. galvanic wastes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/20—Sludge processing

Abstract

本发明提供一种生物淋滤‑铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，反应器包括进料储罐、反应器和富集液储罐三部分组成，进料储罐通过蠕动泵与反应器一侧相连通，所述富集液储罐与反应器另一侧相连通，在反应器另一侧中下部设有玻璃液位计，在反应器上部设有温度传感器、pH传感器、溶解氧传感器、压力传感器、安全阀、空气过滤器和酸碱加样口，外筒体外部依次设有夹套式换热器和保温层。本发明还公开了生物淋滤‑铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器处理铝型材电镀废渣的方法。本发明提供了一种处理铝型材电镀废渣的生物淋滤‑铝碳微电解反应器，将生物淋滤技术和微电解技术两种不同的工艺有效地结合，实现信号采集和物料流动的自动化控制。

Description

生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器
技术领域
本发明属于资源与环境领域，涉及一种生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器。
背景技术
铝型材成品是由原材料铝与镁、硅、铜、铁、锌等金属元素配比熔炼成铝合金，铝合金再经挤压而制成。铝型材表面处理时，在脱脂、酸蚀、碱蚀、中和、阳极氧化、着色、封孔及喷涂前处理等工序时，均需使用各种酸碱作表面处理液，会产生大量的洗涤废水和老化失效的废液和废渣。一方面，废水、废渣治理不及时，另一方面，合理回收、科学再生没引起行业和社会的重视。废铝料回收再生的社会管理和企业的技术及装备等还很落后。企业应对废料管理要高度重视，一定要全工序上按高硅、高镁、高铜、高锰、高锌等分级严格管理生产废料。年产量10万吨的铝型材企业每年排放的废渣达5000t。全国每年约有20～30万吨的废渣，不同的废渣的处理方式也不同。但目前不少铝型材生产企业的废渣混合处理堆放，不利于废渣综合利用，因此，铝型材废渣的综合利用是铝型材行业亟待解决的问题，合理回收利用这些数量巨大的废渣有重大的环保和经济效益。
生物沥滤也称生物淋滤或生物沥浸，是国际上近年来兴起的一项针对重金属污染底泥或土壤的金属浸提技术，具有成本低、去除效率高、脱毒后污泥脱水性能好等优点，也具有化学浸提法(酸或有机络合剂)不可替代的优势性，在去除污泥中的重金属方面有好的发展前景。然而，生物淋滤还存在如下不足：(1)利用工业废弃硫或硫化物作为硫氧化菌生物淋滤的能源物质来降低其成本；(2)诱导、筛选世代时间短、产酸率高且耐金属毒性强的硫氧化菌，提高其修复效率；(3)采取有效手段或方法降低硫氧化菌生物淋滤过程中营养元素的流失，分析研究土壤、污泥和沉积物等不同重金属污染固体在硫氧化菌生物淋滤过程中影响因素的差异，进一步扩大其应用范围。
微电解技术又称为内电解、铁还原、铁碳法、零价铁法等技术，是被广泛研究与应用的一项废水处理技术。微电处理重金属废水是在一定条件下，利用不同物质在介质中形成的微原电池，对金属离子起还原作用，并伴有络合、置换、吸附、絮凝沉淀等作用。在整个反应装置中介质分为三层：氧化－还原主反应层、絮凝层和过滤层。此法具有适用范围广、处理效果好、成本低廉等特点，具有“以废治废”的意义。然而，传统铁炭法处理电镀废水通常是在酸性条件下进行，溶出的铁量大，产生沉淀物多，增加了脱水工段的负担。氧化－还原主反应层是微电解技术的核心。Fe、C和其它杂质以极小的颗粒的形式分散在铸铁内，由于其电极电位比铁的低，所以在电解质溶液中时便形成大量的微电池。当系统中加入铝屑后，铝屑也能和活性炭形成原电池，从铁和铝的电极反应可以看出：铝碳之间的电位差远大于铁碳之间的电位差，铝碳微电解的电极，反应速大于铁碳微电解。刘东飞等采用铝炭微电解法处理含铜、镍电镀废水，结果表明，铝碳微电解最佳反应时间较铁碳微电解的30min提高到15min；Cu2+去除率较铁碳微电解由95％提高到98％，Ni2+去除率较铁碳微电解由94％提高到97％。
目前国内外的研究缺乏对铝型材废渣的关键技术研究。本发明将铝型材废渣使用淋滤技术和微电解技术两种不同的工艺有效地结合，研发一种协同治理铝型材废渣的关键技术及设备，为工业行业的铝型材废渣的合理回收利用和有效治理提出了一个新型的研究思路。
发明内容
发明目的：本发明的第一个目的是提供一种生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器。
本发明的第二个目的是提供上述生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器的设计过程。
本发明的第三个目的是提供一种处理铝型材电镀废渣的工艺条件。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，该反应器包括进料储罐、反应器和富集液储罐三部分组成，进料储罐通过蠕动泵与反应器一侧相连通，所述富集液储罐与反应器另一侧相连通，所述反应器由外筒体和内筒体形成一个内循环反应区，所述外筒体底部设有排泥口、外筒体两侧分别设有进水管和出水管，所述进水管与蠕动泵相连通，所述出水管与富集液储罐相连通，所述内筒体为上下开口的筒体，内筒体内部包括多组多孔碳板、一级或多级曝气盘，每组多孔碳板分别两两对称设置，在每组多孔碳板中间设有加热棒，曝气盘与每组多孔碳板分别间隔设置，在反应器中部一侧设有采样孔和气体流量计，在反应器另一侧中下部设有玻璃液位计，在反应器上部设有温度传感器、pH传感器、溶解氧传感器、压力传感器、安全阀、空气过滤器和酸碱加样口，在外筒体外部设有夹套式换热器，在夹套式换热器外部设有保温层。所述气体流量计与曝气盘相连接。
其中，上述外筒体高径比H/D为2.0～2.5，最大有效容积率η为70％～75％，可根据实际生产负荷设计和最大有效容积率选择适宜的反应器外筒尺寸，外筒体内径D/内筒体内径d为1.5～2.0，外筒体高度H与内筒体高度h差为10cm～15cm。
其中，上述外筒体底部为椎体，所述锥体与水平面夹角β为50°～60°，锥体底部内径ψ2为0.5D，所述锥体底部设排泥口，排泥口直径3.0cm～5.0cm，锥体底部距离地面45cm～55cm。进水管和出水管位于反应器底部锥体之上的外筒边侧，进水管和出水管内径为2.0-2.5cm，管前布置直径约1cm的滤网，以防堵塞。
其中，上述内筒体上部设有扩大管，由渐扩段连接，扩大管呈椎体，扩大管内径ψ1为1.2～1.4d，扩大管高度h1为5cm～15cm，渐扩段斜面与水平面夹角α为55°～65°。
反应器内部根据内筒高度h设置多级曝气盘。其中，当所述内筒体高度h≤50cm，只设一个曝气盘；h每增加50cm，增加一个曝气盘，第二个的曝气盘与第一个曝气盘的距离h2为30cm～50.0cm，依此类推。采用鼓风曝气，进气管安装空气过滤器、电磁阀和空气流量计，以防空气中杂菌污染并且现实压力和空气流量的自动化控制。
其中，上述多孔碳板固定于内筒体壁上，依曝气盘级数分为多组，每组多孔碳板有4块，每组多孔碳板两端与第一、第二曝气盘距离h4均为4cm～5cm，以正方形方式均匀排列于距中心轴0.5d处，每块多孔碳板的尺寸为20cm～40cm×6cm～8cm，多孔碳板上的孔径为1cm，孔间距为1cm，孔与碳板边缘间距为0.5cm。
其中，上述外筒体和内筒体均为PP材质，内筒体的内外壁全部包涂石墨，内筒体和多孔碳板一起与电镀污泥中的铝形成铝碳微电解。
在反应器外筒中部偏下，安装一个管径2.0-2.5cm采样孔。反应器外筒底部配备玻璃液位计以显示反应液体积。
其中，上述进水管和出水管位于反应器底部锥体之上的外筒边侧，进水管和出水管的内径为2.0-2.5cm，进水管和出水管管前布置直径为1cm的滤网。
其中，上述外筒体顶部安装1～2支加热棒，加热棒长度为1/3h～1/2h，可控制温度20℃-60℃。
进料储罐和富集液储罐均采用PP材质密封罐，罐顶均安装有带空气过滤器的安全阀，所有进料口均配备不锈钢灭菌圈，以防外界环境中杂菌污染。
进料储罐上部从左至右依次设有进电镀污泥口、进生物淋滤剂口和进培养液口。上部还设有空气过滤器和安全阀。内部设有搅拌器。
出水管通过连接臭氧发生器与富集液储罐连通，在富集液储罐上部也设有空气过滤器和安全阀。富集液储罐下部安装有排液口。
所有阀门均采用耐酸电磁阀，便于实现曝气量、温度、加酸、加碱和进(出)水流量的自动控制。
上述的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器处理铝型材电镀废渣的方法，包括以下步骤：待处理的电镀污泥通过电镀污泥口、生物淋滤剂通过生物淋滤剂口和新鲜培养液通过培养液口先在密封的进料储罐中均匀混合后，再通过蠕动泵由反应器筒体底部的进水管进入反应器，经多级曝气实现间歇式生物淋滤和微电解反应的内循环，反应期间的pH、溶解氧、温度和压力的信号采集和物料流动均由外接控制器实现自动化控制，反应结束后，静置2小时，富集菌液由反应器筒体底部的出水管流出，经臭氧发生器灭菌后，存于密封的富集液储罐中，污泥由反应器锥体底部的排泥口排出。
所述生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器处理铝型材电镀污泥的工艺条件为：间歇进样的批处理工艺。批处理量(一次处理的反应液总体积)Q＝50L～1000L，反应液总体积为铝型材电镀污泥(简称“污泥”)体积与培养液体积之和。污泥体积/培养液体积＝1～5，污泥中待回收的主要重金属(如镍、锌、铜、铬、镉等)含量20mg/L～1000mg/L，铝含量为待回收的主要重金属含量的5～10倍，当污泥中铝含量不足时，可适量添加铝屑补充。针对不同污泥的主要重金属，添加不同的选择性富集重金属生物淋滤剂及其培养液组成按其使用说明添加。如针对富镍电镀污泥所设计的富镍生物淋滤剂来源为申请号为201510293835.5的专利申请(一种耐铝型材电镀镍槽液的卷枝毛霉FNZJ3-2-2及其应用)和申请号为201510291867.1(一种耐铝型材电镀镍槽液的蜡样芽孢杆菌FNXJ1-2-3及其应用)中的两菌组合，FNZJ3-2-2：FNXJ1-2-3的接种量之比为1～4:1；两菌总接种量为2×107～5×107CFU/ml，所用的培养液成分为：葡萄糖10.0g/L，(NH4)2SO4 2.0g/L，K2HPO410.5g/L，KH2PO4 4.5g/L，NaCl 2.5g/L，自然pH(～7.0)。反应温度为20℃～40℃，反应pH为4.0～7.0，溶解氧(dissolved oxygen，DO)为4.0～10.0mg/L，水力停留时间(Hydraulicretention time，HRT)为24hr～120hr，反应结束后静置时间为1hr～4hr。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：(1)本发明提供了一种处理铝型材电镀废渣的生物淋滤-铝碳微电解反应器，将生物淋滤技术和微电解技术两种不同的工艺有效地结合，研发了一种协同治理铝型材电镀废渣的关键技术及设备，为工业行业的铝型材废渣的合理回收利用和有效治理提出了一个新型的研究思路。(2)反应器内部根据内筒高度h设置多级曝气盘，增加了反应器的传质效率。(3)内筒内外壁全部包涂石墨，结合多组多孔碳板，既与外筒一起构成内循环反应区，又与反应液中的铝形成微电解反应。(4)进料储罐和富集液储罐均采用PP材质密封罐，罐顶均安装有带空气过滤器的安全阀，所有进料口均配备不锈钢灭菌圈，以防外界环境中杂菌污染。(5)所有阀门均采用耐酸电磁阀，便于实现曝气量、溶解氧、pH、温度、压力、加酸、加碱和进(出)水流量等信号采集和物料流动的自动化控制。
附图说明
图1生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器结构示意图；
图2生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器A-A剖面图；
图3每组4块多孔碳板的空间布置示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的药材原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。其中，铝型材电镀镍槽液采自辽宁永壮铝塑集团有限公司铝型材电镀镍槽，活性污泥采自江苏省盐城市城东污水自来水厂回流池。
实施例1一种生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器
一种生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，该反应器包括进料储罐、反应器和富集液储罐三部分组成，进料储罐通过蠕动泵8与反应器一侧相连通，所述富集液储罐与反应器另一侧相连通，所述反应器由外筒体1和内筒体2形成一个内循环反应区，所述外筒体1底部设有排泥口3、外筒体1两侧分别设有进水管4和出水管5，所述进水管4与蠕动泵8相连通，所述出水管5与富集液储罐相连通，所述内筒体2为上下开口的筒体，内筒体2内部包括一组多孔碳板6、一级曝气盘7，一组多孔碳板6分别两两对称设置，在每组多孔碳板6中间设有加热棒21，曝气盘7与每组多孔碳板6分别间隔设置，在反应器中部一侧设有采样孔9和气体流量计10，在反应器另一侧中下部设有玻璃液位计11，在反应器上部设有温度传感器12、pH传感器13、溶解氧传感器14、压力传感器15、安全阀16、空气过滤器17和酸碱加样口18，在外筒体1外部设有夹套式换热器19，在夹套式换热器19外部设有保温层20。所述气体流量计10与曝气盘7相连接。外筒体1高径比H/D为2.0，最大有效容积率η为70％，外筒体1内径D/内筒体2内径d为1.5，外筒体1高度H与内筒体2高度h差为10cm。外筒体1底部为椎体，所述锥体与水平面夹角β为50°，锥体底部内径ψ2为0.5D，所述锥体底部设排泥口，排泥口直径3.0cm，锥体底部距离地面45cm。内筒体2上部设有扩大管，扩大管呈椎体，扩大管内径ψ1为1.2d，扩大管高度h1为5cm，渐扩段斜面与水平面夹角α为55°。当所述内筒体2高度h为50cm，只设一个曝气盘；多孔碳板6固定于内筒体2壁上，每组多孔碳板6有4块，每组多孔碳板6两端与第一曝气盘距离h4均为5cm，以正方形方式均匀排列于距中心轴0.5d处，每块多孔碳板6的尺寸为40cm×6cm，多孔碳板上的孔径为1cm，孔32间距为1cm，孔32与碳板边缘间距为0.5cm。外筒体1和内筒体2均为PP材质，内筒体的内外壁全部包涂石墨，内筒体和多孔碳板一起与电镀污泥中的铝形成铝碳微电解。进水管4和出水管5位于反应器底部锥体之上的外筒边侧，进水管4和出水管5的内径为2.0cm，进水管4和出水管5管前布置直径为1cm的滤网。外筒体1顶部安装1支加热棒21，加热棒21长度为1/3h，可控制温度20℃-60℃。
进料储罐和富集液储罐均采用PP材质密封罐，罐顶均安装有带空气过滤器的安全阀，所有进料口均配备不锈钢灭菌圈，以防外界环境中杂菌污染。
进料储罐上部从左至右依次设有进电镀污泥口22、进生物淋滤剂口23和进培养液口24。上部还设有空气过滤器25和安全阀26。内部设有搅拌器27。
出水管5通过连接臭氧发生器28与富集液储罐连通，在富集液储罐上部也设有空气过滤器29和安全阀30。富集液储罐下部安装有排液口31。
所有阀门均采用耐酸电磁阀，便于实现曝气量、温度、加酸、加碱和进(出)水流量的自动控制。
实施例2一种生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器
该一种生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器的基本结构和实施例1一样，所不同的在于该反应器包括两组多孔碳板，两组曝气盘，外筒体1高径比H/D为2.5，最大有效容积率η为75％，外筒体1内径D/内筒体2内径d为2.0，外筒体1高度H与内筒体2高度h差为15cm。外筒体1底部为椎体，所述锥体与水平面夹角β为60°，锥体底部内径ψ2为0.5D，所述锥体底部设排泥口，排泥口直径5.0cm，锥体底部距离地面55cm。内筒体2上部设有扩大管，扩大管呈椎体，扩大管内径ψ1为1.4d，扩大管高度h1为15cm，渐扩段斜面与水平面夹角α为65°。当所述内筒体2高度h为55cm，第二个的曝气盘与第一个曝气盘的距离h2为30cm。多孔碳板6固定于内筒体2壁上，依曝气盘级数分为两组，每组多孔碳板6有4块，每组多孔碳板6两端与第一、第二曝气盘距离h4均为4cm，以正方形方式均匀排列于距中心轴0.5d处，每块多孔碳板6的尺寸为22cm×6cm，多孔碳板上的孔径为1cm，孔32间距为1cm，孔32与碳板边缘间距为0.5cm。外筒体1和内筒体2均为PP材质，内筒体的内外壁全部包涂石墨，内筒体和多孔碳板一起与电镀污泥中的铝形成铝碳微电解。进水管4和出水管5位于反应器底部锥体之上的外筒边侧，进水管4和出水管5的内径为2.5cm，进水管4和出水管5管前布置直径为1cm的滤网。外筒体1顶部安装2支加热棒21，加热棒21长度为1/2h，可控制温度20℃-60℃。
实施例3
该一种生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器的基本结构和实施例1一样，所不同的在于该反应器包括三组多孔碳板，三组曝气盘，外筒体1高径比H/D为2.2，最大有效容积率η为73％，外筒体1内径D/内筒体2内径d为1.7，外筒体1高度H与内筒体2高度h差为13cm。外筒体1底部为椎体，所述锥体与水平面夹角β为55°，锥体底部内径ψ2为0.5D，所述锥体底部设排泥口，排泥口直径4.0cm，锥体底部距离地面50cm。内筒体2上部设有扩大管，扩大管呈椎体，扩大管内径ψ1为1.3d，扩大管高度h1为10cm，渐扩段斜面与水平面夹角α为60°。内筒体2高度h为100cm，第二个的曝气盘与第一个曝气盘的距离h2为50.0cm，第三个的曝气盘与第二个曝气盘的距离h2为40.0cm。多孔碳板6固定于内筒体2壁上，依曝气盘级数分为三组，每组多孔碳板6有4块，第一和第二曝气盘之间的多孔碳板6两端与第一、第二曝气盘距离h4为5cm，以正方形方式均匀排列于距中心轴0.5d处，每块多孔碳板6的尺寸为40cm×8cm，第二和第三曝气盘之间的多孔碳板6两端与第二、第三曝气盘距离h4’为4cm，以正方形方式均匀排列于距中心轴0.5d处，每块多孔碳板6的尺寸为32cm×8cm，多孔碳板上的孔径为1cm，孔32间距为1cm，孔32与碳板边缘间距为0.5cm。外筒体1和内筒体2均为PP材质，内筒体的内外壁全部包涂石墨，内筒体和多孔碳板一起与电镀污泥中的铝形成铝碳微电解。进水管4和出水管5位于反应器底部锥体之上的外筒边侧，进水管4和出水管5的内径为2.3cm，进水管4和出水管5管前布置直径为1cm的滤网。外筒体1顶部安装1支加热棒21，加热棒21长度为5/12h，可控制温度20℃-60℃。
实施例4：不同批处理量反应液的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器外筒高度和直径的计算
已知：H/D＝2～2.5，最大有效容积率η＝70～75％。反应器总容积VY、直径和高度满足关系式：
式(1)中：VY—反应器总容积，L(dm3)；D—反应器外筒直径，dm；H—反应器外筒高度，dm。当批处理量Q＝80dm3时，则有效容积率η＝80/VY，分别取外筒直径D＝3.6dm、3.8dm、4.0dm和4.2dm，计算不同外筒高度下反应器所对应的η，取η＝70～75％附近的结果列于表1。
表1批处理量Q＝80dm3的反应器外筒尺寸和有效容积率计算表
表1中满足反应器H/D＝2～2.5和最大有效容积率η＝70～75％的两组数据为：直径D＝3.8dm，高度H＝8.4～9.0dm，反应器高径比H/D＝2.0～2.158，η＝71％～75％。直径D＝4.0dm，高度H＝8.0dm，反应器H/D＝2.0，η＝71％。
同理，分别计算得当批处理量Q＝50dm3、100dm3、250dm3、500dm3和1000dm3时，在η＝70～75％附近的反应器外筒结构尺寸，汇总为表2。
表2达最大有效容积率时不同批处理量的反应器外筒结构尺寸总表
由表2可知，批处理量越大，则反应器外筒尺寸可操作的幅度越宽，因此，更容易根据生产企业具体要求合理选择反应器外筒的结构尺寸。
实施例5：批处理量Q＝80L(dm3)的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器设计
(1)反应器外筒内径D＝38cm，外筒高度H＝84cm，材料为PP材质；内筒内径d＝20cm，内筒高度h＝74cm，材料为PP材质，内筒内外壁全部包涂石墨。内筒顶部扩大管内径ψ1＝26cm，扩大管高h1＝7cm。渐扩段斜面与水平面夹角α＝60°。
(2)反应器底部锥体与水平面夹角β＝60°，锥体底部内径ψ2＝19cm，锥体底部排泥口直径3.0cm，锥体底部距离地面50cm。进水管和出水管位于反应器底部锥体之上的外筒边侧，水管内径为2.0cm，管前布置直径约1cm的滤网，以防堵塞。
(3)反应器内部布置2个曝气盘，最底部的第一个曝气盘与反应器锥体底部的距离h3＝8.7cm。上部的第二个的曝气盘与第一个曝气盘的距离h2＝38.0cm。采用鼓风曝气，进气管安装空气过滤器、电磁阀和空气流量计。
(4)多孔碳板固定于内筒壁上，共有8块，分上下两组，每组多孔碳板有4块，每组多孔碳板两端与上、下曝气盘距离(h4)均为4.0cm，以正方形方式均匀排列于距中心轴10cm处。每块多孔碳板的尺寸为30cm×6cm，多孔碳板孔径＝1cm，孔间距＝1cm，孔与碳板边缘间距为0.5cm。
(5)在反应器外筒中部偏下，安装一个管径2.0cm采样孔。反应器外筒底部配备玻璃液位计。
(6)反应器外筒外部设有夹套式换热器和保温层，外筒顶部安装1支加热棒，加热棒长度为24cm，可控制温度20℃-60℃。
(7)进料储罐和富集液储罐均采用PP材质密封罐，罐顶均安装有带空气过滤器的安全阀。所有进料口均配备不锈钢灭菌圈。
(8)所有阀门均采用耐酸电磁阀。
实施例6：批处理量Q＝80L的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器处理铝型材镀镍污泥的应用
批处理量Q＝80L，镀镍污泥体积/培养液体积＝3，镀镍污泥中待回收的主要重金属为镍，其含量120.43mg/L，铝含量1032.84mg/L。富镍生物淋滤剂来源为申请号为201510293835.5的专利申请(一种耐铝型材电镀镍槽液的卷枝毛霉FNZJ3-2-2及其应用)和申请号为201510291867.1(一种耐铝型材电镀镍槽液的蜡样芽孢杆菌FNXJ1-2-3及其应用)中的两菌组合，FNZJ3-2-2：FNXJ1-2-3的接种量之比为1:1；两菌总接种量为3.0×107CFU/ml，所用的培养液成分为：葡萄糖10.0g/L，(NH4)2SO4 2.0g/L，K2HPO4 10.5g/L，KH2PO44.5g/L，NaCl 2.5g/L，自然pH(7.0)。反应温度为30℃，反应pH为4.7，DO为8.0mg/L，HRT为96hr，反应结束后静置时间为2hr。反应结束后，污泥中镍含量达61.17mg/L，铝含量998.26mg/L。富镍率(％)达49.2％。
实施例7
与实施例6基本一致，所不同的在于，富镍生物淋滤剂来源为申请号为201510293835.5的专利申请(一种耐铝型材电镀镍槽液的卷枝毛霉FNZJ3-2-2及其应用)和申请号为201510291867.1(一种耐铝型材电镀镍槽液的蜡样芽孢杆菌FNXJ1-2-3及其应用)中的两菌组合，FNZJ3-2-2：FNXJ1-2-3的接种量之比为3:1；两菌总接种量为4.0×107CFU/ml；所用的培养液成分为：葡萄糖10.0g/L，(NH4)2SO4 2.0g/L，K2HPO4 10.5g/L，KH2PO44.5g/L，NaCl 2.5g/L，自然pH(7.0)。反应温度为40℃，反应pH为4.0，溶解氧(dissolvedoxygen，DO)为4.0mg/L，水力停留时间(Hydraulic retention time，HRT)为24hr，反应结束后静置时间为4hr。反应结束后，污泥中镍含量达108.36mg/L，铝含量1032.73mg/L，富镍率(％)达10％。
实施例8
与实施例6基本一致，所不同的在于，富镍生物淋滤剂来源为申请号为201510293835.5的专利申请(一种耐铝型材电镀镍槽液的卷枝毛霉FNZJ3-2-2及其应用)和申请号为201510291867.1(一种耐铝型材电镀镍槽液的蜡样芽孢杆菌FNXJ1-2-3及其应用)中的两菌组合，FNZJ3-2-2：FNXJ1-2-3的接种量之比为3:1；两菌总接种量为4.0×107CFU/ml；所用的培养液成分为：葡萄糖10.0g/L，(NH4)2SO4 2.0g/L，K2HPO4 10.5g/L，KH2PO44.5g/L，NaCl 2.5g/L，自然pH(7.0)。反应温度为30℃，反应pH为7.0，溶解氧(dissolvedoxygen，DO)为8.0mg/L，水力停留时间(Hydraulic retention time，HRT)为96hr，反应结束后静置时间为2hr。反应结束后，污泥中镍含量达45.27mg/L，铝含量986.37mg/L，富镍率(％)达62.4％。
实施例9
与实施例6基本一致，所不同的在于，富镍生物淋滤剂来源为申请号为201510293835.5的专利申请(一种耐铝型材电镀镍槽液的卷枝毛霉FNZJ3-2-2及其应用)和申请号为201510291867.1(一种耐铝型材电镀镍槽液的蜡样芽孢杆菌FNXJ1-2-3及其应用)中的两菌组合，FNZJ3-2-2：FNXJ1-2-3的接种量之比为4:1；两菌总接种量为5.0×107CFU/ml，所用的培养液成分为：葡萄糖10.0g/L，(NH4)2SO4 2.0g/L，K2HPO4 10.5g/L，KH2PO44.5g/L，NaCl 2.5g/L，自然pH(7.0)。反应温度为20℃，反应pH为7.0，溶解氧(dissolvedoxygen，DO)为10.0mg/L，水力停留时间(Hydraulic retention time，HRT)为120hr，反应结束后静置时间为1hr。反应温度为30℃，反应pH为4.7，DO为10.0mg/L，HRT为96hr，反应结束后静置时间为2hr。反应结束后，污泥中镍含量达69.83mg/L，铝含量976.51mg/L，富镍率(％)达42％。
实施例10
与实施例6基本一致，所不同的是污泥中待回收的主要重金属镍的含量为500mg/L，铝含量4367.35mg/L。该最佳接种量4.0×107CFU/ml，FNZJ3-2-2：FNXJ1-2-3的最佳接种量比应该在3:1，反应最佳温度为30℃，最佳反应pH为7.0，最佳DO为8.0mg/L，最佳HRT为96hr，反应结束后静置时间为2hr。反应结束后，污泥中镍含量达167.92mg/L，铝含量4102.46mg/L，富镍率(％)达66.4％。
实施例11
与实施例10基本一样，所不同的是污泥中待回收的主要重金属镍的含量为1000mg/L，铝含量8947.24mg/L。该最佳接种量5.0×107CFU/ml，FNZJ3-2-2：FNXJ1-2-3的最佳接种量比应该在4:1，反应最佳温度为30℃，最佳反应pH为7.0，最佳DO为10mg/L，最佳HRT为120hr，反应结束后静置时间为4hr。反应结束后，污泥中镍含量达328.27mg/L，铝含量8264.95mg/L，富镍率(％)达67.2％。
从实施例6～9可以看出，当污泥中待回收的主要重金属镍<500mg/L时，最佳接种量3.0～4.0×107CFU/ml，FNZJ3-2-2：FNXJ1-2-3的最佳接种量比应该在2～3:1，反应最佳温度为30℃，最佳反应pH为7.0，最佳DO为8.0mg/L，最佳HRT为96hr，反应结束后静置时间为2hr。
从实施例10～11可以看出，当污泥待回收的主要重金属镍的含量500～1000mg/L时，最佳接种量4.0～5.0×107CFU/ml，FNZJ3-2-2：FNXJ1-2-3的最佳接种量比应该在3～4:1，反应最佳温度为30℃，最佳反应pH为7.0，最佳DO为8.0～10mg/L，最佳HRT为96～120hr，反应结束后静置时间为2～4hr。
这证明，反应器能实现富镍生物淋滤剂的显著富镍能力，因此在铝型材电镀镍废渣的生物净化中具有良好的应用前景。

Claims (10)

1.一种生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，其特征在于，该反应器包括进料储罐、反应器和富集液储罐三部分组成，进料储罐通过蠕动泵（8）与反应器一侧相连通，所述富集液储罐与反应器另一侧相连通，所述反应器由外筒体（1）和内筒体（2）形成一个内循环反应区，所述外筒体（1）底部设有排泥口（3）、外筒体（1）两侧分别设有进水管（4）和出水管（5），所述进水管（4）与蠕动泵（8）相连通，所述出水管（5）与富集液储罐相连通，所述内筒体（2）为上下开口的筒体，内筒体（2）内部包括多组多孔碳板（6）、一级或多级曝气盘（7），每组多孔碳板（6）分别两两对称设置，在每组多孔碳板（6）中间设有加热棒（21），曝气盘（7）与每组多孔碳板（6）分别间隔设置，在反应器中部一侧设有采样孔（9）和气体流量计（10），在反应器另一侧中下部设有玻璃液位计（11），在反应器上部设有温度传感器（12）、pH传感器（13）、溶解氧传感器（14）、压力传感器（15）、安全阀（16）、空气过滤器（17）和酸碱加样口（18），在外筒体（1）外部设有夹套式换热器（19），在夹套式换热器（19）外部设有保温层（20）。
2.根据权利要求1所述的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，其特征在于，所述外筒体（1）高径比H/D为2.0～2.5，最大有效容积率η为70%~75%，外筒体（1）内径D/内筒体（2）内径d为1.5~2.0，外筒体（1）高度H与内筒体（2）高度h差为10 cm~15 cm。
3.根据权利要求1所述的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，其特征在于，所述外筒体（1）底部为锥体，所述锥体与水平面夹角β为50°~60°，锥体底部内径ψ2为0.5 D，所述锥体底部设排泥口，排泥口直径3.0 cm ~5.0 cm，锥体底部距离地面45 cm ~55 cm。
4.根据权利要求1所述的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，其特征在于，所述内筒体（2）上部设有扩大管，扩大管呈椎体，扩大管内径ψ1为1.2~1.4 d，扩大管高度h1为5 cm ~15 cm，渐扩段斜面与水平面夹角α为55°~65°。
5.根据权利要求1所述的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，其特征在于，当所述内筒体（2）高度h≤50 cm，只设一个曝气盘；h每增加50 cm，增加一个曝气盘，第二个的曝气盘与第一个曝气盘的距离h2为 30 cm ~50.0 cm，依此类推。
6.根据权利要求1所述的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，其特征在于，所述多孔碳板（6）固定于内筒体（2）壁上，依曝气盘级数分为多组，每组多孔碳板（6）有4块，每组多孔碳板（6）两端与第一、第二曝气盘距离h4均为4 cm ~5 cm，以正方形方式均匀排列于距中心轴0.5 d处，每块多孔碳板（6）的尺寸为20 cm~40 cm×6 cm ~8 cm，多孔碳板上的孔径为1 cm，孔间距为1 cm，孔与碳板边缘间距为0.5 cm。
7.根据权利要求1所述的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，其特征在于，所述外筒体（1）和内筒体（2）均为PP材质，内筒体（2）的内外壁全部包涂石墨。
8.根据权利要求1所述的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，其特征在于，所述进水管（4）和出水管（5）位于反应器底部锥体之上的外筒边侧，进水管（4）和出水管（5）的内径为2.0 -2.5 cm，进水管（4）和出水管（5）管前布置直径为1cm的滤网。
9.根据权利要求1所述的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器，其特征在于，所述外筒体（1）顶部安装1~2支加热棒（21），加热棒（21）长度为1/3 h ~1/2 h，可控制温度20℃-60℃。
10.权利要求1~9任一项所述的生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器处理铝型材电镀废渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：待处理的电镀污泥通过电镀污泥口（22）、生物淋滤剂通过生物淋滤剂口（23）和新鲜培养液通过培养液口（24）先在密封的进料储罐中均匀混合后，再通过蠕动泵（8）由反应器筒体底部的进水管（4）进入反应器，经一级或多级曝气实现间歇式生物淋滤和微电解反应的内循环，反应期间的pH、溶解氧、温度和压力的信号采集和物料流动均由外接控制器实现自动化控制，反应结束后，静置2小时，富集菌液由反应器筒体底部的出水管（5）流出，经臭氧发生器（28）灭菌后，存于密封的富集液储罐中，污泥由反应器锥体底部的排泥口（3）排出。
CN201610424938.5A 2016-06-16 2016-07-06 生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器 Active CN105923962B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610424938.5A CN105923962B (zh) 2016-06-16 2016-07-06 生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610424938.5A CN105923962B (zh) 2016-06-16 2016-07-06 生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器

Publications (3)

Publication Number Publication Date
CN105923962A CN105923962A (zh) 2016-09-07
CN105923962A8 CN105923962A8 (zh) 2018-06-05
CN105923962B true CN105923962B (zh) 2018-11-20

Family

ID=56830571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610424938.5A Active CN105923962B (zh) 2016-06-16 2016-07-06 生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105923962B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107389896B (zh) * 2017-06-12 2018-04-03 河海大学 表层床沙污染物吸附/解吸特性测量装置及其使用方法
CN107739835B (zh) * 2017-11-29 2023-10-20 洛阳理工学院 一种赤泥的连续浸出生物淋滤装置及方法
CN110981039A (zh) * 2019-11-14 2020-04-10 广西博世科环保科技股份有限公司 铝碳-臭氧微纳米气泡处理有机废水的方法
CN115477447B (zh) * 2022-10-10 2023-10-27 江苏科易达环保科技股份有限公司 一种水解酸化耦合强化偶氮染料废水脱毒增效方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5037560A (en) * 1990-03-09 1991-08-06 Danny Gayman Sludge treatment process
CN101219824A (zh) * 2007-11-20 2008-07-16 无锡林信环保工程有限公司 曝气流化床微电解装置
CN101456637A (zh) * 2008-11-25 2009-06-17 天津大学 综合电镀废水的处理工艺及方法
CN102719673A (zh) * 2011-11-07 2012-10-10 江苏技术师范学院 连续浸提电镀污泥有价金属的反应器及其浸提方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005058886A (ja) * 2003-08-11 2005-03-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高電圧パルスを利用した廃水処理装置及び該方法、並びに該処理装置用電源回路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5037560A (en) * 1990-03-09 1991-08-06 Danny Gayman Sludge treatment process
CN101219824A (zh) * 2007-11-20 2008-07-16 无锡林信环保工程有限公司 曝气流化床微电解装置
CN101456637A (zh) * 2008-11-25 2009-06-17 天津大学 综合电镀废水的处理工艺及方法
CN102719673A (zh) * 2011-11-07 2012-10-10 江苏技术师范学院 连续浸提电镀污泥有价金属的反应器及其浸提方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105923962A (zh) 2016-09-07
CN105923962A8 (zh) 2018-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105923962B (zh) 生物淋滤-铝碳微电解处理铝型材电镀废渣设备反应器
CN105110570B (zh) 一种高盐高浓度有机废水的处理方法及其处理系统
CN107117690B (zh) 电催化氧化处理难降解污染物的装置及方法
CN106830449A (zh) 有效降低化学镀镍废水污染物的方法及其处理系统
CN105541043A (zh) 基于mbr和a2/o的废旧锂电池电解液及电解液废水的处理方法
CN206486383U (zh) 有效降低化学镀镍废水污染物的处理系统
CN108675403A (zh) 一种电化学鸟粪石结晶回收污水氮磷的方法
CN101618892A (zh) 不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收及综合利用方法
US20230271864A1 (en) Process for enriching phosphorus and recovering blue iron ore by using biofilm method
CN103936106A (zh) 一种电化学同步脱氮除磷装置及城市污水处理方法
CN107946623A (zh) 一种处理矿山酸性含铜废水的微生物燃料电池及铜回收的方法
CN202610083U (zh) 一种耦合膜分离技术与动电技术的污泥重金属去除装置
CN108585379A (zh) 一种提高难降解有机废水处理效果的装置与方法
CN105384222A (zh) 废水的电絮凝处理设备
CN203021356U (zh) 一种用于污水处理的泥水分离器
Yadav et al. Valorization of wastewater to recover value-added products: A comprehensive insight and perspective on different technologies
CN203781924U (zh) 利用趋磁细菌吸附回收重金属的装置
CN203319806U (zh) 一种处理生活污水的电解除磷装置
CN208814847U (zh) 化学溶剂黄废水处理系统
CN105668766A (zh) 一种工业污水中去除重金属离子设备及其去除方法
CN105523615B (zh) 一种多级强化催化氧化还原曝气内电解反应器及其应用
CN107473492A (zh) 多物理场增强氧化分解净水装置及其治污方法
CN106045229B (zh) 一种工业废水的处理方法
CN105060656B (zh) 一种生化系统辅助设备及其应用
CN203999221U (zh) 一种去除铝型材废水中镍离子的设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CI02 Correction of invention patent application

Correction item: Application Date

Correct: 2016.07.06

False: 2016.06.16

Number: 36

Page: The title page

Volume: 32

Correction item: Application Date

Correct: 2016.07.06

False: 2016.06.16

Number: 36

Volume: 32

CI02 Correction of invention patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Chaoxia

Inventor after: Han Xiangyun

Inventor after: Chen Tianming

Inventor after: Li Yongjian

Inventor after: Xu Xiaoqin

Inventor after: Yan Jinlong

Inventor after: Li Jie

Inventor after: Wang Xin

Inventor after: Zhang Jiajie

Inventor before: Han Xiangyun

Inventor before: Chen Tianming

Inventor before: Li Chaoxia

Inventor before: Li Yongjian

Inventor before: Xu Xiaoqin

Inventor before: Yan Jinlong

Inventor before: Li Jie

Inventor before: Wang Xin

Inventor before: Zhang Jiajie

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant