CN107986499B - 一种酸性废水的预处理装置及方法 - Google Patents

一种酸性废水的预处理装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种酸性废水的预处理装置，它包括存储装置、预过滤装置、反应处理装置、第一收集装置和第二收集装置，存储装置通过进水管与预过滤装置相连通，进水管上设有流量计，预过滤装置与反应处理装置间通过连接管相连通，连接管中部通过回收管与第一收集装置连通，反应处理装置的末端连通设有出水管，出水管另一端连通第二收集装置，采用成本较低的水泥制样和产量较多的天然地质滤芯，有助于装置的大规模推广使用，酸性废水在水泥制样和地质滤芯中定向流动，可以将其中的大颗粒污染物和重金属去除掉，同时生成的金属氢氧化物可提高PH值，使得反应孔隙直径变小、数量变大、反应面积增加，进一步加强对重金属的过滤功能，预处理效果十分明显。

Description

一种酸性废水的预处理装置及方法
技术领域
本发明涉及酸性废水处理技术领域，具体涉及一种酸性废水的预处理装置及方法。
背景技术
酸性废水是指PH值小于6的废水，主要来自于冶金、金属加工、石油化工、化纤、电镀等企业排放的废水，酸性废水进入水体之后会破坏自然中和作用，使水体的PH值发生变化，影响水生生物的正常生长，使水体自净功能下降；同时一旦渗入土壤，会破坏土壤的理化性质，造成土壤的酸化，影响农作物的生长。常用的酸性废水处理一般采用中和处理，常用碱或碱性氧化物作为中和剂，使之生成中性盐和水，需要投入较大型的中和池和中和塔来进行处理，一般投入的成本较大，其结构也比较复杂。同时在酸性废水中，还会存在一定的颗粒状污染物，还需要一定的过滤装置来进行处理，这样就进一步地增加了处理的工艺的难度和设备成本的增加。
由于酸性废水是所有工业废水中最常见的一种废水，来源很广泛，因此不同的酸性废水处理的工艺也不尽相同，因此需要进行预处理将酸性废水的PH值升高并有效过滤掉其中的颗粒污染物和重金属之后，再根据废水中的成分针对性的进行分析处理，所以需要一套成本较低、可操作性强的预处理装置来实现此类效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的提供了一种酸性废水的预处理装置及其使用方法，可有效去除酸性废水中的大颗粒污染物，提升溶液的PH值。
第一方面：
本发明的公开了一种酸性废水的预处理装置，它包括一存储装置、一预过滤装置、一反应处理装置、一第一收集装置和一第二收集装置，所述存储装置通过进水管与所述预过滤装置相连通，所述进水管上设有流量计，所述预过滤装置与反应处理装置间通过一连接管相连通，所述连接管中部通过回收管与所述第一收集装置连通，所述反应处理装置的末端连通设有一出水管，出水管另一端连通所述第二收集装置；
所述存储装置，用于酸性废水的收集和储存；
所述预过滤装置，用于对酸性废水中的大颗粒污染物进行过滤，它包括一样品夹持器，样品夹持器内为空腔，所述样品夹持器空腔内设有水泥制样，所述进水管出水端紧密接触所述水泥制样一端，所述连接管进水端紧密接触所述水泥制样另一端；
所述反应处理装置，用于对酸性废水中重金属的吸附处理，它包括一岩样夹持器，岩样夹持器内为空腔，所述岩样夹持器器壁内设有一环形的加热室，所述岩样夹持器空腔内设有地质滤芯，所述连接管出水端紧密接触所述地质滤芯一端，所述出水管进水端紧密接触所述地质滤芯另一端；
还包括两个防渗装置，所述防渗装置为分别紧贴水泥制样和地质滤芯外表面的氟橡胶套管；
还包括两个围压加压装置，所述围压加压装置为高压泵，所述样品夹持器和岩样夹持器内壁均设有一圈加压室，所述加压室上均设有至少两个贯穿器壁的加压口，所述加压口通过管道连接所述高压泵为加压室施加压力，所述高压泵上设有第一压力表。
进一步地，所述存储装置内还穿插设有一PH计，用于显示和测量存储装置内酸性废水溶液的PH值。
进一步地，所述水泥制样为人工加工水泥制造的固态水泥块，水泥制样内部孔隙大小范围为1μm---1mm。
进一步地，所述地质滤芯为灰岩、白云岩、硅酸盐岩石其中一种或多种混合岩样。
进一步地，所述进水管和连接管上均设有一高压柱塞泵，所述高压柱塞泵上均设有第二压力表。
进一步地，所述进水管、出水管和连接管的规格大小相同，所述水泥制样和地质滤芯的前后两端均设有凹槽，所述凹槽与进水管、出水管或连接管的端口形状相配。
进一步地，所述样品夹持器和岩样夹持器前后两端均设有一环形槽，所述环形槽内壁与所述氟橡胶套管外壁保持水平，每一个所述环形槽内均固定安装有里连接头，所述连接头中心处设有一贯穿的开口，所述开口内径与进水管、出水管或连接管外径相同。
进一步地，所述回收管上设有出水控制阀
进一步地，所述加热室内螺旋缠绕有电加热丝，所述电加热丝电性连接一加热器。
第二方面：
本发明还公开了第一方面中一种酸性废水的预处理装置的使用方法，该方法包括以下步骤：所述存储装置中的酸性废水通过进水管流入高压柱塞泵，通过安设在高压柱塞泵上的第二压力表监控所加压力值，加压后的酸性废水溶液流出高压柱塞泵并压送至预过滤装置中，流量计监控水流流量，高压泵通过管道向样品夹持器中的加压室加水，从而为水泥制样定量加压，通过高压泵上的第一压力表监控所加的压力值，并确保围压大于进水压力，氟橡胶套管在水压作用下紧密包覆地质滤芯外表面，同时向水泥制样外周施加的压力使得酸性废水可定向地通过水泥制样内部的孔隙流动，打开出水控制阀可以将从水泥制样流出后的溶液收集至第一收集装置内，进行目标指标的分析；关闭出水控制阀，从水泥制样流出后的溶液继续流入至另一个高压柱塞泵，加压后的溶液从另一个高压柱塞泵中流出并压送至反应处理装置中，同理，高压泵通过管道向岩样夹持器中的加压室加水，从而为地质滤芯定量加压，通过高压泵上的第一压力表监控所加的压力值，并确保围压大于进水压力，氟橡胶套管在水压作用下紧密包覆地质滤芯外表面，同时向地质滤芯外周施加的压力使得溶液可定向地通过地质滤芯内部的孔隙流动，溶液与地质滤芯内的天然矿物成分进行反应，与酸性废水中的重金属发生共沉淀作用生成二次沉淀，生成金属氢氧化物提高PH值的同时，使得孔隙变小进一步对溶液进行过滤，最终由出水管流入至第二收集装置中实现对酸性废水的预处理。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：采用成本较低的水泥制样和产量较多的天然地质滤芯，有助于装置的大规模推广使用，水泥制样中的孔隙可以实现微滤的效果，有效的将其中的大颗粒污染物去除掉；地质滤芯可以与酸性废水中的重金属发生共沉淀作用生成二次沉淀，生成金属氢氧化物提高PH值的同时，使得反应孔隙直径变小、数量变大、反应面积增加，进一步加强对重金属的过滤功能，预处理效果十分明显，且装置结构和操作都非常简单。
附图说明
图1是本发明一种酸性废水的预处理装置的结构示意图；
图2是图1中预过滤装置的结构示意图；
图3是图1中反应处理装置的结构示意图；
图4是实施例一中预处理后溶液的第一份检测的重金属含量图；
图5是实施例一中预处理后溶液的第二份检测的重金属含量图。
图中：1、存储装置 2、预过滤装置 3、反应处理装置 4、第一收集装置 5、第二收集装置 6、进水管 7、流量计 8、连接管 9、出水管 10、样品夹持器 11、水泥制样 12、岩样夹持器 13、加热室 14、地质滤芯 15、氟橡胶套管 16、高压泵 17、加压室 18、加压口 19、管道 20、第一压力表 21、PH计 22、高压柱塞泵 23、第二压力表 24、环形槽 25、连接头 251、开口 26回收管 261、出水控制阀 27、电加热丝 28、加热器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种酸性废水的预处理装置，它包括一存储装置1、一预过滤装置2、一反应处理装置3、一第一收集装置4和一第二收集装置5，所述存储装置1通过进水管6与所述预过滤装置2相连通，将存储装置1中的酸性废水引入预过滤装置2中进行初步过滤，所述预过滤装置2与反应处理装置3间通过一连接管8相连通，进而将初步过滤后的溶液引入至反应处理装置3内进行处理，同时所述连接管8中部通过回收管26与所述第一收集装置4连通，回收管26上设有出水控制阀261，可以收集并检验出过滤后的溶液中大颗粒状状污染物的含量，有助于了解预过滤装置2的过滤效果；所述反应处理装置3的末端连通设有一出水管9，出水管9另一端连通所述第二收集装置5，第二收集装置5可以回收预处理之后溶液，并可以抽样进行分析溶液的PH值以及其中重金属的含量；
所述存储装置1可将产生的酸性废水收集并存储起来，同时在存储装置1中穿插一PH计21，用来实时测量其中酸性废水溶液的PH值；存储装置1通过进水管6与所述预过滤装置2连通，在进水管6上设有高压柱塞泵22，高压柱塞泵22连接进水管6两端均设有同一导通方向的单向阀，从而通过高压将存储装置1中的酸性废水高压输送至预过滤装置2中，高压柱塞泵22出水端与预过滤装置2入口端安设有一流量计7，用于检测进水管溶液的流量，高压柱塞泵22上还设有第二压力表23，用于实时监测进水压力值；
请参考图2，所述预过滤装置2包括一样品夹持器10，所述样品夹持器10内为空腔，其纵截面最好为圆形，也可为方形或其他平面形状，所述样品夹持器10内壁设有一圈加压室17，所述加压室17上设有至少两个贯穿样品夹持器10器壁的加压口18，每一个所述加压口18均通过管道19与高压泵16连接向加压室17加压，所述高压泵16上设有第一压力表20，可实时监测围压值的大小，所述样品夹持器10空腔内设有水泥制样11，水泥制样11内部孔隙大小范围为1μm---1mm，水泥制样11为人工加工水泥制成的固态水泥块，所述水泥制样11外紧密包覆有一氟橡胶套管15，氟橡胶具有耐酸、耐碱、耐高温的特点，且有弹性可发生形变，从而保证在高压泵16向加压室17加压之后，氟橡胶套管15与水泥制样11外表面紧密包覆，同时通过第一压力表20上的数值和第二压力表23上的数值对比，确保加压室17的围压大于进水压力，使得酸性废水可以定向地通过水泥制样11的内部孔隙流动，进水管6输出端紧密接触水泥制样11表面，这样就将高压柱塞泵22压送过来的酸性废水推送至水泥制样11内进行预过滤处理，其中的大颗粒污染物就可以直接被过滤并留在水泥制样11内；
请参考图3，所述反应处理装置3包括一岩样夹持器12，所述岩样夹持器12为保温材料制成且其内部为空腔，其纵截面最好为圆形，可为方形或其他平面形状，所述岩样夹持器12内设有一环形的加热室13，所述加热室13内螺旋缠绕有电加热丝27，电加热丝27电性连接一加热器28，可对岩样夹持器12内的温度进行加热和保温，所述加热室13内圈内的岩样夹持器12内壁设有一圈的加压室17，所述加压室17上设有至少两个贯穿岩样夹持器12器壁的加压口18，每一个所述加压口18均通过管道19与高压泵16连接向加压室17加压，所述岩样夹持器12内空腔设有地质滤芯14，地质滤芯14内部孔隙为微纳米孔隙，相当于纳滤膜孔隙的大小，所述地质滤芯14与所述加压室17之间紧密设有一氟橡胶套管15，连接管8输出端紧密接触地质滤芯14表面，从预过滤装置2预处理后的溶液通过高压柱塞泵22流入至连接管8，并从连接管8输出端压送至地质滤芯14内与其中的天然矿物成分与酸性废水进行反应，通过加热室13保证岩样夹持器12内的温度恒定和保温，与酸性废水中的重金属发生共沉淀作用，天然矿物成分发生二次沉淀，生成金属氢氧化物提高PH值的同时，使得反应孔隙直径变小、数量变大、反应面积增加，进一步加强对重金属的过滤功能，从而实现对于酸性废水的预处理。
进一步地，所述样品夹持器10和岩样夹持器12前后两端均设有一环形槽24，所述环形槽24内壁与所述氟橡胶套管15外壁保持水平，每一个所述环形槽24内均固定安装有里连接头25，所述连接头25中心处设有一贯穿的开口251，所述开口251的内径略小于氟橡胶套管15的内径，这样进水管6的输出端就可以完全接触到水泥制样11的外壁，同时连接管8的输出端也可以完全接触到地质滤芯14的外壁，这样就充分保证了酸性废水完全通过水泥制样11和地质滤芯14，从而达到对酸性废水的预处理的效果。
特别地，进水管6、出水管9和连接管8与连接头的开口间可以用水泥固定封住，以此实现进水管6、连接管8和样品夹持器10以及连接管8、出水管9和岩样夹持器12之间的固定。
进一步地，所述进水管6、出水管9和连接管8的规格大小相同。
进一步地，所述水泥制样11和地质滤芯14的前后两端均设有凹槽(未图示)，所述凹槽与进水管6、出水管9或连接管8的端口形状相配。
进一步地，地质滤芯14为灰岩、白云岩、硅酸盐岩石其中一种或多种混合岩样，在本实施例中，采用灰岩作为地质滤芯14，灰岩主要的化学成分是CaCO3，此外还有微量的MgCO3，酸性废水中的重金属的主要为Fe，酸性废水从地质滤芯中出来之后生成铁的氢氧化物，以此来提高溶液的PH值，其化学反应为：
CaCO3+H2O＝Ca 2++HCO3 -+OH-
Fe 3++3OH-＝Fe(OH)3(a)
下面以PH值为2.6-2.8，重金属浓度为4mg/L的酸性废水为例，其中铁元素的含量为200mg/L，水处理的20天内，每天处理后的水溶液中的化学成分含量对比如下表所示：
Figure BDA0001518464450000091
由表中可知，从第一天开始，Fe的含量明显下降，且含量保持相对稳定，其他重金属(如：Cr、Cu、Mn、Si和Zn)的含量都有了明显的下降，只有原来的几百分之一，同时PH值也出于7-8的范围内，提升效果较为明显。

Claims (6)

1.一种酸性废水的预处理装置，它包括一存储装置、一预过滤装置、一反应处理装置、一第一收集装置和一第二收集装置，其特征在于：所述存储装置通过进水管与所述预过滤装置相连通，所述进水管上设有流量计，所述预过滤装置与反应处理装置间通过一连接管相连通，所述连接管中部通过回收管与所述第一收集装置连通，所述反应处理装置的末端连通设有一出水管，出水管另一端连通所述第二收集装置；所述回收管上设有出水控制阀；
所述存储装置，用于酸性废水的收集和储存；
所述预过滤装置，用于对酸性废水中的大颗粒污染物进行过滤，它包括一样品夹持器，样品夹持器内为空腔，所述样品夹持器空腔内设有水泥制样，所述进水管出水端紧密接触所述水泥制样一端，所述连接管进水端紧密接触所述水泥制样另一端；所述水泥制样为人工加工水泥制造的固态水泥块，水泥制样内部孔隙大小范围为1μm---1mm；
所述反应处理装置，用于对酸性废水中重金属的吸附处理，它包括一岩样夹持器，岩样夹持器内为空腔，所述岩样夹持器器壁内设有一环形的加热室，所述岩样夹持器空腔内设有地质滤芯，所述连接管出水端紧密接触所述地质滤芯一端，所述出水管进水端紧密接触所述地质滤芯另一端；所述加热室内螺旋缠绕有电加热丝，所述电加热丝电性连接一加热器；所述地质滤芯为灰岩、白云岩、硅酸盐岩石其中一种或多种混合岩样；
还包括两个防渗装置，所述防渗装置为分别紧贴水泥制样和地质滤芯外表面的氟橡胶套管，所述氟橡胶套管长度大于水泥制样或地质滤芯的长度；
还包括两个围压加压装置，所述围压加压装置为高压泵，所述样品夹持器和岩样夹持器内壁均设有一圈加压室，所述加压室上均设有至少两个贯穿器壁的加压口，所述加压口通过管道连接所述高压泵为加压室施加压力，所述高压泵上设有第一压力表。
2.如权利要求1所述酸性废水的预处理装置，其特征在于：所述存储装置内还穿插设有一PH计，用于显示和测量存储装置内酸性废水溶液的PH值。
3.如权利要求1或2任一项所述酸性废水的预处理装置，其特征在于：所述进水管和连接管上均设有一高压柱塞泵，所述高压柱塞泵上均设有第二压力表。
4.如权利要求3所述酸性废水的预处理装置，其特征在于：所述进水管、出水管和连接管的规格大小相同，所述水泥制样和地质滤芯的前后两端均设有凹槽，所述凹槽与进水管、出水管或连接管的端口形状相配。
5.如权利要求3所述酸性废水的预处理装置，其特征在于：所述样品夹持器和岩样夹持器前后两端均设有一环形槽，所述环形槽内壁与所述氟橡胶套管外壁保持水平，每一个所述环形槽内均固定安装有连接头，所述连接头中心处设有一贯穿的开口，所述开口内径与进水管、出水管或连接管外径相同。
6.一种酸性废水的预处理方法，其特征在于，采用权利要求5所述预处理装置进行预处理，该方法包括以下步骤：所述存储装置中的酸性废水通过进水管流入高压柱塞泵，通过安设在高压柱塞泵上的第二压力表监控所加压力值，加压后的酸性废水溶液流出高压柱塞泵并压送至预过滤装置中，流量计监控水流流量，高压泵通过管道向样品夹持器中的加压室加水，从而为水泥制样定量加压，通过高压泵上的第一压力表监控所加的压力值，并确保围压大于进水压力，氟橡胶套管在水压作用下紧密包覆地质滤芯外表面，同时向水泥制样外周施加的压力使得酸性废水可定向地通过水泥制样内部的孔隙流动，打开出水控制阀可以将从水泥制样流出后的溶液收集至第一收集装置内，进行目标指标的分析；关闭出水控制阀，从水泥制样流出后的溶液继续流入至另一个高压柱塞泵，加压后的溶液从另一个高压柱塞泵中流出并压送至反应处理装置中，同理，高压泵通过管道向岩样夹持器中的加压室加水，从而为地质滤芯定量加压，通过高压泵上的第一压力表监控所加的压力值，并确保围压大于进水压力，氟橡胶套管在水压作用下紧密包覆地质滤芯外表面，同时向地质滤芯外周施加的压力使得溶液可定向的通过地质滤芯内部的孔隙流动，溶液与地质滤芯内的天然矿物成分进行反应，与酸性废水中的重金属发生共沉淀作用生成二次沉淀，生成金属氢氧化物提高PH值的同时，使得孔隙变小进一步对溶液进行过滤，最终由出水管流入至第二收集装置中实现对酸性废水的预处理。
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