CN110683679B - 一种印染废水高效除锑设备和方法 - Google Patents
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Abstract
一种印染废水高效除锑设备和方法，该设备包括具有进水口和出水口的吸附槽，所述吸附槽的上部、中部和下部分别布置有吸附剂层、沙层和石砾层，所述吸附剂层的吸附剂为铁硫化物，所述进水口包括设置在吸附槽的上端的上端进水口，所述出水口包括设置在吸附槽的下端的下端出水口。该印染废水高效除锑设备和方法不仅能够有效去除印染废水中的Sb，而且处理时间短，简单易于操作，提高了印染废水除锑的效能，降低了印染废水除锑的成本，具有广阔的应用前景和良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种印染废水高效除锑设备和方法。
背景技术
印染废水具有难降解、重金属残留等特点，对人类健康和生态环境带来严重危害。其中，重金属Sb由于其潜在毒性在世界范围内越来越受到重视，属于优先控制污染物。在纺织品和服装生产时，为了提高耐洗性能，大量的Sb被用作涤纶纤维纺织加工的催化剂。近年来印染废水排放导致的Sb污染问题日益突出，Sb已经被列为纺织印染行业废水中的特征污染物之一。Sb(III)的毒性比Sb(V)的毒性高十倍，Sb(III)很容易氧化成Sb(V)。研究表明，地表水和纺织印染水中Sb的主要形态为Sb(V)。
目前去除Sb的方法主要有混凝法、渗透法、膜过滤和吸附法。报道的铁基吸附材料具有合成方法复杂、成本高、稳定性差等缺点，而且很难去除低浓度的残留Sb。在天然的矿石类物质中，天然铁矿石如针铁矿、赤铁矿和磁铁矿对Sb的吸附性能都被研究过。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种印染废水高效除锑设备和方法，以提高印染废水除锑的效能和降低印染废水除锑的成本。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种印染废水高效除锑设备，包括具有进水口和出水口的吸附槽，所述吸附槽的上部、中部和下部分别布置有吸附剂层、沙层和石砾层，所述吸附剂层的吸附剂为铁硫化物，所述进水口包括设置在吸附槽的上端的上端进水口，所述出水口包括设置在吸附槽的下端的下端出水口。
进一步地：
所述石砾层的石砾为鹅卵石。
所述进水口还包括设置在吸附槽的下端的用于进行反冲洗的反冲洗进水口，所述出水口还包括设置在吸附槽的上端的反冲洗出水口。
所述下端出水口上设置有具有中空通道且形状至下往上缩窄的分离卡槽，所述分离卡槽用于分离处理后的印染废水与移动到所述下端出水口处的铁硫化物吸附体。
所述分离卡槽为金字塔形或锥台形。
所述下端出水口上还设置有出水速率调控装置。
所述出水速率调控装置包括并联组成的两个手控面板式阀门。
还包括三级沉淀池、进水泵、排水泵、曝气池以及氧化还原电位检测仪，所述三级沉淀池通过所述进水泵连接所述进水口，所述氧化还原电位检测仪设置在所述三级沉淀池中，所述出水口通过排水泵连接所述曝气池。
一种印染废水高效除锑方法，使用所述的印染废水高效除锑设备对印染废水进行除锑，优选地，所述吸附槽中印染废水输出速率控制为10～20ml/min，优选地，在室温条件下吸附24h后沉淀30min。
优选地，所述铁硫化物采用水热法在所述吸附槽中制备，水热温度为120～180℃，优选地，以硝酸铁为前驱体盐制备所述铁硫化物。
本发明具有如下有益效果：
本发明提出的印染废水高效除锑设备，包括吸附槽，所述吸附槽的上部、中部和下部分别布置有吸附剂层、沙层和石砾层，所述吸附剂层的吸附剂为铁硫化物，使用该吸附槽对含锑印染废水进行处理，能够达到对印染废水高效除锑的效果，能够获得显著的经济效益和环保效益。
本发明的印染废水高效除锑设备和方法不仅能够有效去除印染废水中的Sb，尤其是Sb(V)，而且处理时间短，简单易于操作，提高了印染废水除锑的效能，降低了印染废水除锑的成本，具有广阔的应用前景和良好的经济效益。
在优选的方案中，本发明还能够获得进一步的优点，例如，采用水热法合成的铁硫化物有效去除痕量Sb(V)；通过设计具有中空尖型的分离卡槽，有效分离印染废水和吸附材料；通过印染废水流速可控器，调控印染废水输出速率，调控吸附材料和印染废水的接触时间，提高吸附剂对Sb(V)的处理效能。
附图说明
图1为本发明一种实施例的印染废水高效除锑设备整体结构图；
图2为本发明一种实施例的印染废水高效除锑设备的吸附槽结构图；
图3为本发明一种实施例的出水速率调控装置结构图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见图1至图2，在一种实施例中，一种印染废水高效除锑设备，包括具有进水口和出水口的吸附槽3，所述吸附槽3的上部、中部和下部分别布置有吸附剂层10、沙层11和石砾层12，所述吸附剂层10的吸附剂为铁硫化物，所述进水口包括设置在吸附槽3的上端的上端进水口5，所述出水口包括设置在吸附槽3的下端的下端出水口7。
参见图2，在优选的实施例中，所述石砾层12的石砾为鹅卵石。
参见图2，在优选的实施例中，所述进水口还包括设置在吸附槽3的下端的用于进行反冲洗的反冲洗进水口8，所述出水口还包括设置在吸附槽3的上端的反冲洗出水口6。通过这种设计，能够起到对吸附槽3的内部进行反冲洗的作用。
参见图2，在优选的实施例中，所述下端出水口7上设置有具有中空通道且形状至下往上缩窄的分离卡槽9，所述分离卡槽9用于分离处理后的印染废水与移动到所述下端出水口7处的铁硫化物吸附体。
参见图2，在优选的实施例中，所述分离卡槽9为金字塔形或锥台形。
发明人经过大量测试发现，金字塔形或锥台形设计的分离卡槽9更加有助于印染废水和吸附材料的有效分离。
在优选的实施例中，所述下端出水口7上还设置有出水速率调控装置13。
参见图3，在一个优选的具体实施例中，所述出水速率调控装置13包括并联组成的两个手控面板式阀门。手控面板式阀门可包括手控柄14、面板15和阀体16。
参见图1，在优选的实施例中，所述印染废水高效除锑设备还包括三级沉淀池1(也称三沉池)、进水泵、排水泵、曝气池4以及氧化还原电位检测仪2，所述三级沉淀池1通过进水泵连接所述进水口，所述氧化还原电位检测仪2设置在所述三级沉淀池1中，所述出水口通过排水泵连接所述曝气池4。
在另一种实施例中，一种印染废水高效除锑方法，使用所述的印染废水高效除锑设备对印染废水进行除锑。优选地，所述吸附槽3中印染废水输出速率控制为10～20ml/min。优选地，在室温条件下吸附24h后沉淀30min。
在优选的实施例中，所述铁硫化物采用水热法在所述吸附槽3中制备，水热温度为120～180℃。优选地，以硝酸铁为前驱体盐制备所述铁硫化物。
以下结合附图进一步描述本发明具体实施例的特征和优点。
本发明印染废水高效除锑设备的一个具体实施例中，将含锑印染废水经三沉池1导入到含有吸附材料的吸附槽3中吸附，吸附槽3配备有至少两个用于印染废水进出的泵，处理后废水的吸附材料与水通过吸附槽3内的分离装置分离。其中三沉池1设置一个氧化还原电位检测仪2，而吸附材料和水的分离装置包括中空金字塔尖型卡槽和一个输出速率调控装置。所述吸附材料是铁硫化物，铁硫化物优选是以硝酸铁为前驱体盐，利用水热法制备的。
利用本发明具体实施例的印染废水高效除锑设备，提供一种印染废水处理方法。
在本发明的一些实施例中，在室温下进行印染废水处理。
在本发明的一些实施例中，所述的水热法制备铁硫化物，水热温度为120～180℃。
在本发明的一些实施例中，所述吸附设备为四孔槽，包括一个印染废水进水口、一个印染废水反冲洗出水口和一个下端出水口和一个反冲洗孔。
本发明的一些实施例中，所述下端出水口处设置有中空金字塔尖型卡槽和出水速率调控装置。
印染废水经三沉池1和输送管道进入吸附槽3。三沉池1配备有氧化还原电位检测仪。铁硫化物填充于吸附槽3中。并通过在吸附槽3中设计中空金字塔尖型卡槽和增加输出速率调控装置，提高印染废水除Sb效能。
示例1
向吸附设备中加入水热法制备的铁硫化物，水热温度控制在150℃，吸附设备下方依次填充有鹅卵石和沙子。将三沉池中含Sb(V)浓度为1000μg/L的印染废水从吸附设备上端导入，在室温条件下吸附24h后沉淀30min，处理后的印染废水通过中空金字塔尖型卡槽和吸附材料进行分离，印染废水输出速率控制为10ml/min。吸取上清液并用0.45μm亲水微孔滤膜过滤。ICP-OES测定其中Sb的去除率为87.4％。
示例2
向吸附设备中加入水热法制备的铁硫化物，水热温度控制在150℃，吸附设备下方依次填充有鹅卵石和沙子。将三沉池中含Sb(V)浓度为1000μg/L的印染废水从吸附设备上端导入，在室温条件下吸附24h后沉淀30min，处理后的印染废水通过中空金字塔尖型卡槽和吸附材料进行分离，印染废水输出速率控制为20ml/min。吸取上清液并用0.45μm亲水微孔滤膜过滤。ICP-OES测定其中Sb的去除率为62.3％。说明通过改变印染废水输出速率改变含锑印染废水和铁硫化物的接触时间可以调控除锑效果。
示例3
向吸附设备中加入水热法制备的铁硫化物，水热温度控制在150℃，吸附设备下方依次填充有鹅卵石和沙子。将三沉池中含Sb(V)浓度为1000μg/L的印染废水从吸附设备上端导入，在室温条件下吸附24h后沉淀30min，处理后的印染废水通过直管型卡槽和吸附材料进行分离，印染废水输出速率控制为10ml/min。吸取上清液并用0.45μm亲水微孔滤膜过滤。ICP-OES测定其中Sb的去除率为72.3％。
示例4
向吸附设备中加入水热法制备的铁硫化物，水热温度控制在180℃，吸附设备下方依次填充有鹅卵石和沙子。将三沉池中含Sb(V)浓度为1000μg/L的印染废水从吸附设备上端导入，在室温条件下吸附24h后沉淀30min，处理后的印染废水通过中空金字塔尖型卡槽和吸附材料进行分离，印染废水输出速率控制为10ml/min。吸取上清液并用0.45μm亲水微孔滤膜过滤。ICP-OES测定其中Sb的去除率为81.5％。但与示例1相比，较高的水热温度降低了铁硫化物对Sb的去除效能。
示例5
向吸附设备中加入水热法制备的铁硫化物。将三沉池中含Sb(V)浓度为1000μg/L的印染废水从吸附设备上端导入，在室温条件下吸附24h后沉淀60min，处理后的印染废水通过中空金字塔尖型卡槽和吸附材料进行分离，印染废水输出速率控制为10ml/min。吸取上清液并用0.45μm亲水微孔滤膜过滤。ICP-OES测定其中Sb的去除率为75.2％。说明沉淀时间过长一定程度了降低了铁硫化物的除锑效能。
综上，本发明提供了一种高效、经济的含Sb(V)印染废水高效去除的吸附设备和方法，用于处理印染废水，具有好的Sb吸附效果，去除率高达87.4％，达到了高效除Sb的目的，在实际工程中具有较好的经济效益和广阔的应用前景。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
Claims (5)
1.一种印染废水高效除锑方法，使用印染废水高效除锑设备对印染废水进行除锑，其特征在于，所述印染废水高效除锑设备包括具有进水口和出水口的吸附槽，所述吸附槽的上部、中部和下部分别布置有吸附剂层、沙层和石砾层，所述吸附剂层的吸附剂为采用水热法合成的铁硫化物，水热温度为150℃，以硝酸铁为前驱体盐制备所述铁硫化物，所述吸附槽中印染废水输出速率控制为10ml/min；所述进水口包括设置在吸附槽的上端的进水口，所述出水口包括设置在吸附槽的下端的出水口，所述下端的出水口上设置有具有中空通道且形状至下往上缩窄的分离卡槽，所述分离卡槽用于分离处理后的印染废水与移动到所述下端的出水口处的铁硫化物吸附体，所述分离卡槽为金字塔形；所述印染废水高效除锑方法包括：向吸附设备中加入水热法制备的铁硫化物，水热温度控制在150℃，吸附设备下方依次填充有鹅卵石和沙子；将三沉池中含Sb（V）浓度为1000 μg/L的印染废水从吸附设备上端导入，在室温条件下吸附24 h后沉淀30 min，处理后的印染废水通过中空金字塔尖型卡槽和吸附材料进行分离，印染废水输出速率控制为10 ml/min，吸取上清液并用0.45 μm亲水微孔滤膜过滤，ICP-OES测定其中Sb的去除率为87.4%。
2.如权利要求1所述的印染废水高效除锑方法，其特征在于，所述进水口还包括设置在吸附槽的下端的用于进行反冲洗的反冲洗进水口，所述出水口还包括设置在吸附槽的上端的反冲洗出水口。
3.如权利要求1至2任一项所述的印染废水高效除锑方法，其特征在于，所述下端的出水口上还设置有出水速率调控装置。
4.如权利要求3所述的印染废水高效除锑方法，其特征在于，所述出水速率调控装置包括并联组成的两个手控面板式阀门。
5.如权利要求1至2任一项所述的印染废水高效除锑方法，其特征在于，所述印染废水高效除锑设备还包括三级沉淀池、进水泵、排水泵、曝气池以及氧化还原电位检测仪，所述三级沉淀池通过所述进水泵连接所述进水口，所述氧化还原电位检测仪设置在所述三级沉淀池中，所述出水口通过排水泵连接所述曝气池。
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