CN107089736A - 一种涉重金属污染废水综合治理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涉重金属污染废水综合治理系统及方法，所述系统包括废水收集池、一次静态反应装置、一次斜管沉淀装置、二次静态反应装置、二次斜管沉淀装置、缓冲水箱、过滤器、排放水箱、污泥浓缩池和污泥干化装置，所述废水收集池、一次静态反应装置、一次斜管沉淀装置、二次静态反应装置、二次斜管沉淀装置、缓冲水箱、过滤器、排放水箱、污泥浓缩池和污泥干化装置依次连接，所述方法利用管道混合技术、鏊合沉淀技术和高效纤维过滤技术，实现快速处理，精密过滤，对涉重金属污染废水进行综合治理。

Description

一种涉重金属污染废水综合治理系统及方法

技术领域

本发明属于重金属污染废水的综合治理与回用技术领域，具体涉及一种涉重金属污染废水综合治理系统及方法。

背景技术

随着经济的快速发展，尤其是电镀、冶金、矿山、农药、化工以及制革等行业工业废水的大量排放，使土壤和水源中重金属积累加剧，重金属的污染也日益严重。由于重金属易通过食物链而生物富集，构成对生物和人体健康的严重威胁。如何有效地治理重金属污染已成为人类共同关注的问题。目前，治理含重金属离子废水的方法繁多，有用石灰或碱的化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、超滤、电化学处理以及蒸发回收等，这些方法各有利弊和局限性。从实用性来说，目前多采用的是化学沉淀法，即通过调节废水pH值的方法，使重金属离子生成氢氧化物沉淀，达到与水分离的目的，但这一方法仍存在以下问题。

(1)不同的重金属离子生成氢氧化物沉淀时的最佳pH值是不同的。由于许多金属氢氧化物具有配合阴离子的特性。这些配合离子的产生会使金属氢氧化物的溶解度增大。因而在某pH值区段会出现最低溶解度，而pH值再升高时因络合阴离子的增多而使溶解度上升。此时废水中共存的重金属离子在该条件下又可能溶于废水中。

(2)在高碱性介质中生成的氢氧化物沉淀，其中有小部分微细颗粒的氢氧化物，在排放中能随着pH值的降低将重新溶解于水中，从而使重金属离子含量超过环保标准。尤其是对电镀，电子等行业排出的有络合剂(如EDTA，NH，柠檬酸等)存在的金属离子废水，效果就更差。鉴于现存方法存在的不足，以及越来越高的环保要求。本发明提出一种新型工业重金属废水综合治理技术。综合利用管道混合技术、鏊合沉淀技术、高效纤维过滤技术，达到快速处理，精密过滤，出水水质好的目的。具有处理快速，过滤精度高，占地面积小，自动化程度高、便于管理等优点。为了克服上述现有技术的缺陷，本公司提出一种新型工业重金属废水综合治理工艺。综合利用静态管道混合技术、鏊合沉淀技术、高效纤维过滤技术，达到快速处理，精密过滤，出水水质好的目的。具有处理快速，过滤精度高，占地面积小，自动化程度高、便于管理等优点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种涉重金属污染废水综合治理系统，所述系统包括废水收集池、一次静态反应装置、一次斜管沉淀装置、二次静态反应装置、二次斜管沉淀装置、缓冲水箱、过滤器、排放水箱、污泥浓缩池和污泥干化装置，所述废水收集池、一次静态反应装置、一次斜管沉淀装置、二次静态反应装置、二次斜管沉淀装置、缓冲水箱、过滤器、排放水箱、污泥浓缩池和污泥干化装置依次连接；

进一步地，所述系统还包括提升泵，所述缓冲水箱和过滤器、废水收集池和一次静态反应装置、污泥浓缩池和污泥干化装置之间均通过提升泵连接，所述提升泵用于废水提升；

进一步地，所述系统还包括液位监测仪、pH监控仪和ORP监控仪，所述ORP监控仪用于监控一次静态反应装置和二次静态反应装置内的水质，所述pH监控仪用于监控一次静态反应装置和排放水箱的pH值，所述液位监测仪用于监测废水收集池、缓冲水箱和污泥浓缩池的液位高度；

进一步地，所述系统还包括压力监控仪和自动控制装置，所述压力监控仪用于监测污泥干化装置中的压力，所述自动控制装置用于对液位监测仪、pH监控仪、ORP监控仪、压力监控仪进行自动采集和控制；

进一步地，所述一次静态反应装置和二次静态反应装置均为静态混合器，所述静态混合器通过固定在管内的混合单元内件，使二股或多股流体产生流体的分层切割、剪切、或折向和重新混合，使流体不断改变流动方向，不仅将中心液流推向周边，而且将周边流体推向中心，使得流体之间三维空间良好分散和充分混合；

进一步地，所述过滤器为高效纤维过滤器，所述高效纤维过滤器使用柔软高强韧性纤维丝作为滤元，使用多束微细纤维，在设备内部机构挤压作用下纤维间孔隙变小，形成高目数的过滤层以达到很高的过滤精度，所述一次斜管沉淀装置和二次斜管沉淀装置均采用螯合沉淀方法；

进一步地，一种涉重金属污染废水综合治理方法，所述方法利用管道混合技术、鏊合沉淀技术和高效纤维过滤技术，实现快速处理，精密过滤，对涉重金属污染废水进行综合治理；

进一步地，所述方法包括：

S1：废水由废水收集池经提升泵输送至一次静态反应装置；

S2：在一次静态反应装置反应完全后流入一次斜管沉淀池；

S3：一次斜管沉淀池出水流入二次静态反应装置，在二次静态反应装置反应完全后流入二次斜管沉淀池；

S4：二次斜管沉淀池出水流入缓冲水池，由缓冲水池经提升泵输送至过滤器，过滤后流入排放水池排放:；

S5：在一次沉淀池和二次沉淀池沉淀分离出来的泥水流入污泥浓缩池，由污泥浓缩池经提升泵输送至污泥干化装置，做干化处理；

进一步地，所述方法设备布局时采取一定高程差，废水的提升在所述缓冲水箱和过滤器、废水收集池和一次静态反应装置、污泥浓缩池和污泥干化装置之间，其它位置均为重力流；

本发明的有益效果如下：

1）使用非容器搅拌的静态混合反应装置，可节省大量占地面积；

2）使用ORP自动控制技术根据进出水重金属度差的变化自动调整给药量，时刻保证最佳给药量，系统更稳定；

3）控制装置自动化程度高，设有液位保护装置，压力监控装置，可实现全自动运行。

附图说明

图1为本发明所述系统的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面为本发明的举出最佳实施例：

如图1所示，本发明提供一种涉重金属污染废水综合治理系统，所述系统包括废水收集池、一次静态反应装置、一次斜管沉淀装置、二次静态反应装置、二次斜管沉淀装置、缓冲水箱、过滤器、排放水箱、污泥浓缩池和污泥干化装置，所述废水收集池、一次静态反应装置、一次斜管沉淀装置、二次静态反应装置、二次斜管沉淀装置、缓冲水箱、过滤器、排放水箱、污泥浓缩池和污泥干化装置依次连接。所述系统还包括提升泵，所述缓冲水箱和过滤器、废水收集池和一次静态反应装置、污泥浓缩池和污泥干化装置之间均通过提升泵连接，所述提升泵用于废水提升，所述系统还包括液位监测仪、pH监控仪和ORP监控仪，所述ORP监控仪用于监控一次静态反应装置和二次静态反应装置内的水质，所述pH监控仪用于监控一次静态反应装置和排放水箱的pH值，所述液位监测仪用于监测废水收集池、缓冲水箱和污泥浓缩池的液位高度，所述系统还包括压力监控仪和自动控制装置，所述压力监控仪用于监测污泥干化装置中的压力，所述自动控制装置用于对液位监测仪、pH监控仪、ORP监控仪、压力监控仪进行自动采集和控制，所述一次静态反应装置和二次静态反应装置均为静态混合器，所述静态混合器通过固定在管内的混合单元内件，使二股或多股流体产生流体的分层切割、剪切、或折向和重新混合，使流体不断改变流动方向，不仅将中心液流推向周边，而且将周边流体推向中心，使得流体之间三维空间良好分散和充分混合，所述过滤器为高效纤维过滤器，所述高效纤维过滤器使用柔软高强韧性纤维丝作为滤元，使用多束微细纤维，在设备内部机构挤压作用下纤维间孔隙变小，形成高目数的过滤层以达到很高的过滤精度，所述一次斜管沉淀装置和二次斜管沉淀装置均采用螯合沉淀方法。

一种涉重金属污染废水综合治理方法，所述方法利用管道混合技术、鏊合沉淀技术和高效纤维过滤技术，实现快速处理，精密过滤，对涉重金属污染废水进行综合治理。

所述方法包括：

S1：废水由废水收集池经提升泵输送至一次静态反应装置；

S2：在一次静态反应装置反应完全后流入一次斜管沉淀池；

S3：一次斜管沉淀池出水流入二次静态反应装置，在二次静态反应装置反应完全后流入二次斜管沉淀池；

S4：二次斜管沉淀池出水流入缓冲水池，由缓冲水池经提升泵输送至过滤器，过滤后流入排放水池排放:；

S5：在一次沉淀池和二次沉淀池沉淀分离出来的泥水流入污泥浓缩池，由污泥浓缩池经提升泵输送至污泥干化装置，做干化处理。

所述方法设备布局时采取一定高程差，废水的提升在所述缓冲水箱和过滤器、废水收集池和一次静态反应装置、污泥浓缩池和污泥干化装置之间，其它位置均为重力流。

本专利的技术方案是：1.静态混合器是一种没有电力搅拌部件的高效混合设备，通过固定在管内的混合单元内件，使二股或多股流体产生流体的分层切割、剪切、或折向和重新混合，使流体不断改变流动方向，不仅将中心液流推向周边，而且将周边流体推向中心，达到流体之间三维空间良好分散和充分混合的目的。与此同时，流体自身的旋转作用在相邻元件连接处的界面上亦会发生。这种完善的径向环流混合作用，使流体在管子截面上的温度梯度、速度梯度和质量梯度明显减少。静态混合器的工作原理，就是让流体在管线中流动冲击各种类型板元件,增加流体层流运动的速度梯度或形成湍流,层流时是“分割-位置移动-重新汇合”，湍流时，流体除上述三种情况外，还会在断面方向产生剧烈的涡流，有很强的剪切力作用于流体，使流体进一步分割混合，以达到充分混匀的目的。其最大优点在于节省占地面积。

2.螯合沉淀技术是区别于中和沉淀法的一种重金属废水处理技术。既有化学配位反应也有物理吸附过程。螯合剂对于金属金属离子比单络合剂具有更强大的亲和力，螯合物的这种特殊稳定性是环状结构的形成给带来的特征之一。正因为螯合剂与金属离子的这种“螯合效应”，所以金属螯合物较之一般的非螯形络合物有着更高的稳定性。我们根据本项目提出的“多种配位体协同配位理论”（即在重金属离子与多种配位体进行配位反应时，不同类型的配位体同时与一个金属离子配位，形成混配型配合物的概率要大于同类型的配位体同时与一个金属离子配位生成均配型配合物），将六亚甲基四胺作为无机配位组分，分别选择具有不同聚合度和不同取代度的羧甲基壳聚糖，进行化学配方的优化，用环氧氯丙烷作缓释剂和稳定剂，并在工艺条件上进行了大量的研究工作，制备出一种稳定的液态重金属离子除去剂，最后形成了专利技术。

3. 高效纤维过滤器实现过滤装置采用过滤能力强、占地面积小的空隙调节型纤维过滤器，过滤精度达5-10m，可以有效去除水中悬浮物，并对水中有机物、胶体等有明显去除作用。具有过滤速度快、精度高、截污容量大等特点。出水悬浮物为5mg/l左右，反冲洗水量仅为处理水量的0.5-2%。EPF过滤器使用柔软高强韧性纤维丝作为滤元，使用多束微细纤维，在设备内部机构挤压作用下纤维间孔隙变小，形成高目数的过滤层以达到很高的过滤精度。当过滤器截留的杂质增多，处理水量下降，过滤器压差增大到预定值或者达到预定时间时，过滤器进入反洗过程。反洗过程中，设备内部机构放松对纤维的挤压作用，疏松的纤维在气流和水冲洗下清除杂质和污物，通过排放管道排除。该设备与传统砂滤器相比适应范围更广，操作更简便。

4．pH/ORP自动控制技术，由工控机、可编程控制器PLC和现场仪表设备组成，集计算技术、控制技术、通讯技术及显示技术于一体，实现集中监测管理和分散控制，当中控微机出现故障，PLC及现场各点都能独立、稳定的工作，从根本上提高了系统可靠性。PLC直接控制现场设备并采集现场全部的模拟信号和开关信号，工控机通过通讯电缆并按照相应的标准协议与PLC建立通讯。由于PLC有很强的可扩展性，以后增加控制任务时，无需再增加整个PLC系统，只需通过扩展相应的扩展模块就可以了，大大增强了系统的性能价格比。PLC与工控机响应时间短，反应速度快，不仅提高了生产效率，而且大大降低了生产成本和人工劳动强度，是一种非常理想的控制系统。

5.系统的运行可以实现实时监测、自动控制。自控系统对整个工艺过程中的液位、流量、压力、pH/ORP全部实现自动采集和控制。工控机实现动态显示、实时报警，最大限度的减少值守人员。pH和0RP等模拟信号全部送往PLC，PLC会根据pH和0RP的高低去自动控制各加药泵的启动和停止，同时又可根据系统的运行状态去自动控制各加药泵的启动和停止。对非正常的工艺参数和设备状态可从工控机上、仪表上、闪光报警器上、大型模拟流程图上实现声光报警，及时提醒操作人员注意。出现危险和异常状态时，整个系统会自动对设备进行控制并进行联锁保护。如：⑴集水池的液位超高限、超低限均有声光报警并与相应的泵联锁；⑵pH/ORP的上下限均有声光报警并与相应的阀门及泵联锁；⑶压力的高低限均有声光报警并与相应的阀门及泵联锁；⑷泵、电机出现故障时均有声光报警并自动切换。工控机提供装置运行状态的各种数据统计(如泵的运行时间累计、操作者、启动时间、流量瞬时值、流量累计值等)和分类报表。报表可以按班、日、月等各种需求的时间段进行打印。可清晰展现废水处理站的运行流程示意图，并动态显示废水处理站的运行状态。包括所有泵、搅拌机运转以及管路中液体流动的动画显示、所有检测仪表测量值与设定值的实时显示、储水罐中液位的动态显示、药槽中药液的动态显示、时间运行显示等。

本发明工艺技术方案所需的设备（设施）包括废水收集池1、一次静态反应装置2、一次斜管沉淀装置3、二次静态反应装置4、二次斜管沉淀装置5、缓冲水箱（池）6、过滤器7、排放水箱（池）8、污泥浓缩池9、污泥干化装置10、提升泵11,22,23、液位监测仪12,17,19、pH监控仪13,14,18、ORP监控仪15,16、压力监控仪20、自动控制装置21。废水处理流向为：废水由废水收集池经提升泵输送至一次静态反应装置，在一次静态反应装置反应完全后流入一次斜管沉淀池，一次斜管沉淀池出水流入二次静态反应装置，在二次静态反应装置反应完全后流入二次斜管沉淀池，二次斜管沉淀池出水流入缓冲水池，由缓冲水池经提升泵输送至过滤器，过滤后流入排放水池排放。在一次沉淀池和二次沉淀池沉淀分离出来的泥水流入污泥浓缩池，由污泥浓缩池经提升泵输送至污泥干化装置，做干化处理。 方案实施过程中，在设备布局时采取一定得高程差，废水的提升只有提升泵11、22、23所在的三个环节，其它位置均为重力流。

本技术方法主要用于涉及重金属污染的水体净化处理。特别是重金属污染废水的综合治理与回用，适用于冶金，电镀等行业含有重金属离子污染的生产废水的净化与水回用。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种涉重金属污染废水综合治理系统，其特征在于，所述系统包括废水收集池、一次静态反应装置、一次斜管沉淀装置、二次静态反应装置、二次斜管沉淀装置、缓冲水箱、过滤器、排放水箱、污泥浓缩池和污泥干化装置，所述废水收集池、一次静态反应装置、一次斜管沉淀装置、二次静态反应装置、二次斜管沉淀装置、缓冲水箱、过滤器、排放水箱、污泥浓缩池和污泥干化装置依次连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括提升泵，所述缓冲水箱和过滤器、废水收集池和一次静态反应装置、污泥浓缩池和污泥干化装置之间均通过提升泵连接，所述提升泵用于废水提升。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括液位监测仪、pH监控仪和ORP监控仪，所述ORP监控仪用于监控一次静态反应装置和二次静态反应装置内的水质，所述pH监控仪用于监控一次静态反应装置和排放水箱的pH值，所述液位监测仪用于监测废水收集池、缓冲水箱和污泥浓缩池的液位高度。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括压力监控仪和自动控制装置，所述压力监控仪用于监测污泥干化装置中的压力，所述自动控制装置用于对液位监测仪、pH监控仪、ORP监控仪、压力监控仪进行自动采集和控制。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一次静态反应装置和二次静态反应装置均为静态混合器，所述静态混合器通过固定在管内的混合单元内件，使二股或多股流体产生流体的分层切割、剪切、或折向和重新混合，使流体不断改变流动方向，不仅将中心液流推向周边，而且将周边流体推向中心，使得流体之间三维空间良好分散和充分混合。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤器为高效纤维过滤器，所述高效纤维过滤器使用柔软高强韧性纤维丝作为滤元，使用多束微细纤维，在设备内部机构挤压作用下纤维间孔隙变小，形成高目数的过滤层以达到很高的过滤精度，所述一次斜管沉淀装置和二次斜管沉淀装置均采用螯合沉淀方法。

7.一种涉重金属污染废水综合治理方法，基于上述权利要求1-6之一所述的系统，其特征在于，所述方法利用管道混合技术、鏊合沉淀技术和高效纤维过滤技术，实现快速处理，精密过滤，对涉重金属污染废水进行综合治理。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：废水由废水收集池经提升泵输送至一次静态反应装置；

S2：在一次静态反应装置反应完全后流入一次斜管沉淀池；

S3：一次斜管沉淀池出水流入二次静态反应装置，在二次静态反应装置反应完全后流入二次斜管沉淀池；

S4：二次斜管沉淀池出水流入缓冲水池，由缓冲水池经提升泵输送至过滤器，过滤后流入排放水池排放:；

S5：在一次沉淀池和二次沉淀池沉淀分离出来的泥水流入污泥浓缩池，由污泥浓缩池经提升泵输送至污泥干化装置，做干化处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法设备布局时采取一定高程差，废水的提升在所述缓冲水箱和过滤器、废水收集池和一次静态反应装置、污泥浓缩池和污泥干化装置之间，其它位置均为重力流。