CN110937650A - 一种重金属淋洗废液吸附装置及淋洗废液循环利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种重金属淋洗废液吸附装置及淋洗废液循环利用系统，其中重金属淋洗废液吸附装置包括初级吸附罐、高效吸附罐、末端吸附罐；淋洗废液循环利用系统，包括上述处理装置和顺次相连的淋洗液储液罐、淋洗液混合罐(调节池)、提升水泵、流量控制阀、淋洗液预混合反应罐、带絮凝搅拌的斜沉罐、引流水泵、流量控制阀；所述淋洗液储液罐与淋洗系统废液出水口相连；同时所述淋洗液储液罐与淋洗系统入水口单向相连；所述斜沉罐抽泥管道与压滤机相连。本发明中的一种淋洗废液处理装置及处理系统以淋洗废液为处理对象，经过处理后，废液回收利用率高，处理后可回用或直接排放，实现水资源节约和环境友好。

Description

一种重金属淋洗废液吸附装置及淋洗废液循环利用系统
技术领域
本发明属于重金属污染土壤修复领域，尤其是涉及重金属淋洗废液吸附装置及淋洗废液循环利用系统。
技术背景
我国的土壤重金属污染问题越来越严重，其中重度污染的面积占有很大的比例，对于重度污染的土壤一般的修复措施很难适用，淋洗法作为我国新兴的土壤重金属污染处理措施应用越来越广泛，但淋洗废液的处理一直是制约土壤淋洗处理的关键因素。淋洗废液不仅增加了大量的后续处理成本，而且对于水资源缺乏的地区，也制约了淋洗修复的应用范围。
以上因素给淋洗废液的处理带来了较大的难度，同时对淋洗废液的回用也提出了较高的要求。目前对淋洗废液的处理多采用沉淀法、电化学法、吸附法等。沉淀法存在产生重金属污泥量大、容易产生二次污染、铁氧体法处理后废水含盐度高等的问题。电化学法存在能耗大、成本大等。而吸附法因高效、节能、环保等特点最为常用，现阶段常用的吸附材料活性炭存在吸附成本相对较高等问题。
在国内，对类似淋洗废液处理和回用的装置或系统的研究和发明有：李勇等人(专利申请号201420566690.2)发明了一种重金属化学淋洗废液处理、回用一体化装置及淋洗液处理、回用方法，主要针对Na2EDTA洗出液采用膜过滤法提出一套回收淋洗废液的装置和使用方法；马俊等人(专利申请号201510824574.5)发明了一种污染土壤修复用淋洗废液稳定一体化处理装置，对土壤淋洗废液通过物理沉淀、化学絮凝及化学氧化等方法去除泥浆中的重金属/有机物等。
在这些研究中，存在需要额外添加硫化钠以及废气收集系统处理产生的过滤浓液和气体等问题；同时在工程案例运用吸附法，存在吸附材料使用量大、使用率不高等问题，针对目前淋洗废液存在的问题，需要一种易于拆卸更换、新型高效的处理装置及处理系统。
发明内容
本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供重金属淋洗废液吸附装置及淋洗废液循环利用系统，解决淋洗废液的循环利用，降低淋洗修复处理的成本增大淋洗修复的应用范围且节约水资源。
本发明的实现过程：
一种重金属淋洗废液吸附装置，包括：相连接的初级吸附罐、高效吸附罐和末端吸附罐；所述初级吸附罐用于隔离淋洗废液中的泥土及杂质颗粒物和部分絮状污染物，减少后续吸附装备的水流压力，稳定待处理淋洗废液的性状；所述高效吸附罐吸附淋洗废液中的重金属，将重金属离子转化为金属-黄原酸盐沉淀；所述末端吸附罐用于深度吸附淋洗废液中的重金属离子。
所述初级吸附罐、高效吸附罐和末端吸附罐均由外部吸附罐、内部吸附网和吸附材料填柱组成；所述外部吸附罐包括中空的罐体、吸附内网、与吸附填柱内网相连的上部连接头，吸附内网的填柱为不同的吸附材料；初级吸附罐吸附材料采用石英砂，高效吸附罐吸附材料采用黄原酸盐，末端吸附罐吸附材料采用活性炭。
所述初级吸附罐的吸附内网填柱由5-10目粒径石英砂组成，石英砂分为3层，最上层为5-8目粒径颗粒石英砂，中部为10目-20目粒径颗粒石英砂，下部为5-8目粒径颗粒石英砂。
所述高效吸附罐的吸附内网填柱由玉米秸秆黄原酸盐组成，两端用5-8目粒径颗粒石英砂阻挡，防止黄原酸盐流失。
所述末端吸附罐的吸附内网填柱由粒状活性炭组成，两端用阻挡，中间填充粒状活性炭。
所述初级吸附罐、高效吸附罐、末端吸附罐为串联，形成串联吸附装置，该串联吸附装置一端连接斜沉罐出水，另一端连接回用水暂存池，初级吸附罐、高效吸附罐、末端吸附罐设置带阀门取样口。
所述初级吸附罐的上部填料2-5厘米，中部填料60-80厘米，下部填料2-5cm，高效吸附罐、末端吸附罐尺寸大小一样，仅为吸附填料不同。
所述内部吸附网的直径大小10-15cm，孔径60目。
本发明的一种淋洗废液循环利用系统，包括反应系统和沉淀系统，还包括前述的重金属淋洗废液吸附装置和由管路与压滤后淋洗系统依次连接的淋洗液储液罐、淋洗液混合罐、水泵、流量控制阀、淋洗液预混合反应罐、带絮凝搅拌的斜沉罐、水泵、流量控制阀；所述淋洗液储液罐与淋洗系统废液出水口相连；所述淋洗液储液罐与淋洗系统入水口相连；所述斜沉罐抽泥管道与压滤机相连。
所述淋洗系统压滤出水口与淋洗液储液罐之间连接采用止回阀；斜沉罐与初级吸附罐相连，斜沉罐设置单独的走泥通道，与压滤机相连；初级吸附罐、高效吸附罐、末端吸附罐为串联，末端吸附罐与储液罐相连，储液罐水经过淋洗废液处理后直接回用。
本发明通过重金属淋洗废液处理回用系统，提高了废水利用效率，节约了淋洗后端处理成本，减轻了淋洗水力压力，同时淋洗废液中的部分有价金属也能回收利用，进一步增加了淋洗修复的竞争力，具有操作简单且成本低的特点。
本发明的有益效果在于；
(1)本发明的淋洗废液吸附装置，以碱性沉淀、斜沉法作为前处理，结合填充不同吸附材料的组合吸附组件，具有处理速率快，处理效率高，化学性能稳定、避免二次污染、吸附能力强等优点，能够将废液浓水中的多种重金属转为沉淀；同时吸附组件在结构上采取内胆外壳，多个吸附组件串联的方式，圆筒形壳体，圆筒形内胆，在筒体中转动的设计，便于拆卸更换吸附组件，实现多级吸附处理，达到去除的目的。
(2)本发明中的将吸附装置和淋洗装置相结合，进一步处理浓水，不仅减少了污染，重金属离子在土壤淋洗系统中去除，既处理了淋洗废液中的重金属离子，提高回用率，解决了排放废液体积多的难题，实现其净化和达标排放。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为吸附装置示意图。
图中：1淋洗液储液罐，2调节池，3斜沉罐，4水泵，5初级吸附罐，6高效吸附罐，7末端吸附罐，8止回阀，9手阀Ⅰ，10气动阀Ⅰ，11手阀Ⅱ，12气动阀Ⅱ，13第三手阀，14第四手阀，15第五手阀，16气动阀，17第六手阀，手阀可以改为冲洗阀、排放阀、入口阀、出口阀等；
具体实施方式
为进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举一下实施例，并配合配图说明如下：
本发明为解决重金属淋洗废液排放量大、回收利用率低的问题而提供一种回收利用系统。
本发明中的一种淋洗废液处理装置，主要由3级吸附组件组成，如图1中所述，这是一种新型的吸附材料组合，其中以玉米秸秆黄原酸盐为核心研制的吸附装置，其主要反映机理为：
YCX+HM→YCX*HM+Mg2+
本发明吸附装置中填料为玉米秸秆黄原酸盐，与重金属结合可以产生更难溶的黄原酸金属盐，降低废液中的重金属含量。所述吸附装置经气动阀16和水泵4与斜沉罐3相连，经过斜沉罐3的废液一部分重金属离子在碱性调剂拿下产生沉淀悬浮在水中，此时通过斜沉罐3后，下沉的污泥留在斜沉罐3下层，由排泥管进入压滤机处理，经过处理的废液则进入斜沉罐3，然后由水泵4泵入初级吸附罐5，初级吸附罐5内填充吸附材料为石英砂，目的为去除截取斜沉罐3出水中残留的部分沉淀颗粒物，吸附部分重金属，为后续吸附提供稳定的水力条件，经过初级吸附罐5的废水接着进入高效吸附罐6，在此吸附组件内填充的是玉米秸秆黄原酸盐，为主要的吸附材料，其吸附效果好，效率高，达到去除大部分重金属的目的，经过处理的废液进去末端吸附罐7，其中填充的是粒状活性炭，目的为进一步去除废液中的重金属。
所述初级吸附罐5、高效吸附罐6、末端吸附罐7均由外部吸附罐和内部吸附网和吸附材料填柱组成，所述外部吸附罐包括中空的罐体、吸附内网、与吸附填柱内网相连的上部连接头，吸附内网的填柱为不同的吸附材料。
进一步的所述初级吸附罐5填柱吸附材料为石英砂，高效吸附罐6为玉米秸秆黄原酸盐、末端吸附罐7为活性炭。
进一步的，所需初级吸附罐5，上部填料2-5厘米，中部填料60-80厘米，下部填料2-5cm，高效吸附罐6、末端吸附罐7尺寸大小一样，但填料不同。
进一步的，所述淋洗废液吸附装置包括其初级吸附罐5、高效吸附罐6、末端吸附罐7为串联，一端经水泵4和气动阀16连接斜沉罐3出水口，一端经第六手阀17连接回用水淋洗液储液罐1，初级吸附罐5、高效吸附罐6、末端吸附罐7设置带阀门取样口。
进一步的，所述初级吸附罐5、高效吸附罐6、末端吸附罐7吸附外罐体材质均为不锈钢，各吸附外罐连接为U型管；所述壳体为具开口蛋壳型顶圆筒形；内部设置滤芯网，芯体直径大小10-15cm。
如图2所示，本发明的一种处理淋洗废液的循环利用系统，包括：
淋洗液储液罐1与压滤装置出水口之间设有手阀Ⅰ9，淋洗液储液罐1与回用水管道间设有止回阀8，淋洗液储液罐1底部设有排泥阀，淋洗液储液罐1和调节池2罐体中设有气动阀10，淋洗液储液罐1和调节池2之间设有水泵，石灰水和调节池2之间设有气动阀Ⅱ12，调节池2和斜沉罐3之间设有第三手阀13，絮凝剂配药箱与斜沉罐3之间设有加药泵和第四手阀14，斜沉罐3底部设有排泥管和排泥第五手阀15，排泥泵和斜沉罐3之间设有气动阀二和水泵，淋洗液储液罐1和调节池2之间设置手阀Ⅱ11。废液通过淋洗液储液罐1进入调节池2，在调节池2加入石灰水调节pH值，并使部分重金属沉淀，加入絮凝剂后，进入斜沉罐3，出水经过重金属淋洗废液吸附装置后，重金属淋洗废液吸附装置和淋洗液储液罐1之间设有第六手阀17，出水回到淋洗液储液罐1，淋洗液储液罐水可用于回用。
根据水流方向和淋洗废液回收利用过程，本发明可被解释为：淋洗土壤在压滤机处进行固液分离后，淋洗废液经泵输送至淋洗废液处理系统，在淋洗废液储藏罐进行收集，经过搅拌混匀后，淋洗废液由储藏罐底部进入反应罐，在反应罐处设有流量计，根据流量加入饱和石灰水，经搅拌后进入斜沉罐3，加入絮凝剂，斜沉罐3下部底泥由泥浆泵抽至压滤机处，上部清水进入重金属淋洗废液吸附装置，出水进入淋洗液储液罐，可为淋洗系统提供回用水/直接排放，同时淋洗液储液罐设有止回阀，防止污染。
下面是重金属淋洗废液经本发明的处理回用系统后处理效果
Figure BDA0002118035190000051
由表1可以看出，将淋洗废液引入本发明的淋洗废液处理回用系统后，重金属含量去除效果明显，去除率均大于90％，参比重金属排放标准，废液中重金属含量满足排放标准，因此经过淋洗废液处理系统后，重金属在回用水中累积的问题得到有效解决。
以上对本发明的一个实施例进行说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的适用范围。凡依本发明申请范围所做的均等变化与改进等，均应归属于本发明的涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种重金属淋洗废液吸附装置，其特征在于，包括：相连接的初级吸附罐、高效吸附罐和末端吸附罐；所述初级吸附罐用于隔离淋洗废液中的泥土及杂质颗粒物和部分絮状污染物，减少后续吸附装备的水流压力，稳定待处理淋洗废液的性状；所述高效吸附罐吸附淋洗废液中的重金属，将重金属离子转化为金属-黄原酸盐沉淀；所述末端吸附罐用于深度吸附淋洗废液中的重金属离子。
2.根据权利要求1所述的一种重金属淋洗废液吸附装置，其特征在于：所述初级吸附罐、高效吸附罐和末端吸附罐均由外部吸附罐、内部吸附网和吸附材料填柱组成；所述外部吸附罐包括中空的罐体、吸附内网、与吸附填柱内网相连的上部连接头，吸附内网的填柱为不同的吸附材料；初级吸附罐吸附材料采用石英砂，高效吸附罐吸附材料采用玉米秸秆黄原酸盐，末端吸附罐吸附材料采用活性炭。
3.根据权利要求2所述的一种重金属淋洗废液吸附装置，其特征在于：所述初级吸附罐的吸附内网填柱由5-10目粒径石英砂组成，石英砂分为3层，最上层为5-8目粒径颗粒石英砂，中部为10目-20目粒径颗粒石英砂，下部为5-8目粒径颗粒石英砂。
4.根据权利要求2所述的一种重金属淋洗废液吸附装置，其特征在于：所述高效吸附罐的吸附内网填柱由玉米秸秆黄原酸盐组成，两端用5-8目粒径颗粒石英砂阻挡，防止玉米秸秆黄原酸盐流失。
5.根据权利要求2所述的一种重金属淋洗废液吸附装置，其特征在于：所述末端吸附罐的吸附内网填柱由粒状活性炭组成，两端用阻挡，中间填充粒状活性炭。
6.根据权利要求1或2所述的一种重金属淋洗废液吸附装置，其特征在于：所述初级吸附罐、高效吸附罐和末端吸附罐为串联，形成串联吸附装置，该串联吸附装置一端连接斜沉罐出水，另一端连接回用水暂存池，初级吸附罐、高效吸附罐、和末端吸附罐设置带阀门取样口。
7.根据权利要求1或2所述的一种重金属淋洗废液吸附装置，其特征在于：所述高效吸附罐的上部填料2-5厘米，中部填料60-80厘米，下部填料2-5cm，初级吸附罐、末端吸附罐尺寸大小一样，仅为吸附填料不同。
8.根据权利要求1或2所述的一种重金属淋洗废液吸附装置，其特征在于：所述内部吸附网的直径大小10-15cm，孔径60目。
9.一种淋洗废液循环利用系统，包括反应系统和沉淀系统，其特征在于：还包括权利要求1-8任意之一所述的重金属淋洗废液吸附装置，和由管路与压滤后淋洗系统依次连接的淋洗液储液罐、淋洗液混合罐、水泵、流量控制阀、淋洗液预混合反应罐、带絮凝搅拌的斜沉罐、水泵、流量控制阀；所述淋洗液储液罐与淋洗系统废液出水口相连；所述淋洗液储液罐与淋洗系统入水口相连；所述斜沉罐抽泥管道与压滤机相连。
10.根据权利要求9所述的一种淋洗废液循环利用系统，其特征在于：所述淋洗系统压滤出水口与淋洗液储液罐之间连接采用止回阀；斜沉罐与初级吸附罐相连，斜沉罐设置单独的走泥通道，与压滤机相连；初级吸附罐、高效吸附罐、和末端吸附罐为串联，末端吸附罐与储液罐相连，储液罐水经过淋洗废液处理后直接回用。
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