CN112062364B - 含重金属废水的重金属回收系统 - Google Patents

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Abstract

含重金属废水的重金属回收系统，包括进水管、格栅、电分离装置、出水管，所述进水管连通所述格栅，所述格栅连通电分离装置，所述电分离装置连通所述出水管，所述电分离装置由外至内依次设置外筒、水流通道、膜分离组件、重金属吸附颗粒通道、内筒，所述外筒内壁设置阳极，所述内筒外壁设置阴极，所述阴极外侧设置重金属吸附颗粒层，所述重金属吸附颗粒通道外侧设置膜分离组件，所述膜分离组件与所述阳极之间形成所述水流通道。

Description

含重金属废水的重金属回收系统
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种含重金属废水的重金属回收系统。
背景技术
废水处理过程中，由于废水产生过程复杂，其中含有大量不同种类的污染物，比如机械制造、化工、电镀、电子等行业的废水中含有重金属和有机物，该类废水由于重金属的存在，对生化处理过程中的大多数微生物具有毒害作用，造成处理效率不高的问题。传统的重金属废水处理方式往往会在废水中添加各类吸附介质，而由于废水中有机物的存在，有机质会将吸附介质表面覆盖从而阻断其与重金属的接触，实际处理效果不佳，同时难以回收重金属离子。
CN107055765A则针对重金属含量较低的复合废水，通过特异吸附性能的磁性树脂吸附废水中的重金属，利用膜生物反应器对吸附重金属的磁性树脂完全回收，膜生物反应器内的微生物降解有机物，实现了重金属回收与有机物去除的双重功能，但该处理方式是将磁性树脂投至含有有机物的废水中，不但分离需要磁性分离还会由于有机物的存在降低树脂与重金属离子交换性能。因此，如何在高效回收重金属的同时防止树脂污染是当前面临的主要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够高效回收重金属废水中重金属的系统。
本发明的另一个目的是提供一种能够防止含重金属废水中有机物对树脂的污染。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种含重金属废水的重金属回收系统，包括：进水管1、格栅2、电分离装置3、出水管4，所述进水管1连通所述格栅2，所述格栅2连通电分离装置3，所述电分离装置3连通所述出水管4，所述电分离装置3由外至内依次设置外筒300、水流通道305、膜分离组件306、重金属吸附颗粒通道307、内筒312，所述外筒300内壁设置阳极，所述内筒312外壁设置阴极，所述阴极外侧设置重金属吸附颗粒层，所述重金属吸附颗粒通道307外侧设置膜分离组件306，所述膜分离组件306与所述阳极之间形成所述水流通道305。
优选的是，所述格栅2连通三通阀一302，所述三通阀一302分别连接进水支管301、进水循环支管311，所述进水支管301、进水循环支管311均连通所述水流通道305一端；
优选的是，所述水流通道305连通出水支管303、出水循环支管310，所述出水支管303、出水循环支管310通过三通阀二304连通出水管4；
优选的是，所述重金属吸附颗粒通道307连接重金属吸附颗粒循环管路308，所述重金属吸附颗粒循环管路308上设置再生装置309；
优选的是，所述重金属吸附颗粒循环管路308上设置透过液排放管；
优选的是，所述水流通道305中设置若干隔板313，将所述水流通道305分割为上水流通道3051、下水流通道3052；
优选的是，所述进水支管301连接上水流通道3051一端，出水支管303连接所述上水流通道3051另一端；
优选的是，所述进水循环支管311连接下水流通道3052一端，出水循环支管310连接下水流通道3052另一端；
优选的是，所述外筒31作为阳极；
优选的是，所述内筒312作为阴极；
优选的是，所述内筒312上设置螺纹结构，所述螺纹结构为所述内筒凹陷纹路；
优选的是，所述内筒312上设置凸起结构，所述凸起结构为规则或不规则分布在内筒外壁，所述重金属吸附颗粒通道307中填充的重金属吸附颗粒填充在所述凸起结构、内筒及膜分离组件形成的空腔中；
优选的是，所述螺纹结构或凸起结构采用导电材质；
优选的是，所述膜分离组件为微滤膜、超滤膜或陶瓷膜中的一种；
优选的是，所述出水管4连接多级生化处理系统；
优选的是，所述多级生化处理系统依次设置缺氧池、厌氧池、好氧池及二沉池；
优选的是，所述金属吸附颗粒通道307设置螺旋输送装置；
优选的是，金属吸附颗粒为树脂、含硫铁矿的活性炭等；
优选的是，在水流通道305中设置曝气装置进行曝气。
具体实施步骤如下：
含重金属的废水由进水管1进入格栅2进行初步过滤，经格栅2处理的废水进入电分离装置3进行重金属的分离，其中，废水在水流通道305中，受到电场作用，重金属离子向阴极方向迁移，且在膜分离组件306的负压作用下，重金属离子与部分废水进入重金属吸附颗粒通道307，重金属吸附颗粒通道307中的重金属吸附颗粒对重金属进行吸附，废水进行重金属分离后，经出水管4排放或排入后续处理工艺。
进一步地，在水流通道305中设置隔板313，将所述水流通道305分割为上水流通道3051、下水流通道3052；系统运行过程中，出水管设置重金属检测装置，若重金属含量超标或膜分离组件需要冲洗时，则开启内循环模式，即所述进水支管301连接上水流通道3051一端，出水支管303连接所述上水流通道3051另一端，水流则由进水支管301进入上水流通道3051中，由另一端的出水支管303排出，经进水循环支管311进入下水流通道3052进行内部循环。
本发明的含重金属废水的重金属回收系统，至少具有以下优点：
1.含有重金属的废水进入水流通道后，在电场的作用下，重金属向阴极迁移，此过程膜分离装置将废水中的大分子有机物或大颗粒物质截留在污泥通道中，而重金属离子和部分其他阳离子进入反应层中，由于反应层中添加了针对重金属的重金属吸附颗粒，重金属离子被截留，而废水中的水分则经出水管排出；
2.电分离装置由隔板分割为若干通道，并由管路将其设置为内循环装置，结构简单，提高了废水在电分离装置内的停留时间，保证重金属去除率，同时还可以进行膜冲洗；
3．设置重金属吸附颗粒循环管路及再生装置，对重金属吸附颗粒进行在线再生，可以极大提高处理效率，实现连续的废水处理；
4.不使用外加化学药剂，不会造成废水的二次污染；
5.再生装置中在重金属吸附颗粒再生过程中就可以回收重金属；
6.内筒上设置螺纹结构或凸起结构在改变进入重金属吸附颗粒通道中水的流动方式的同时，还加强了阴极的表面，对重金属的吸附提升了对重金属的吸引能力。
附图说明
图1为含重金属废水的重金属回收系统示意图；
图2为电分离装置示意图。
图中标号为：1、进水管，2、格栅，3、电分离装置，300、外筒，301、进水支管，302、三通阀一，303、出水支管，304、三通阀二，305、水流通道，3051、上水流通道，3052、下水流通道，306、膜分离组件，307、重金属吸附颗粒通道，308、重金属吸附颗粒循环管路，309、再生装置，310、出水循环支管，311、进水循环支管，312、内筒，313、隔板，4、出水管
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
含低浓度重金属离子(以Ni2+为例，75mg/L，COD浓度102 mg/L)的废水。对其进行格栅处理后进入电分离装置中，在电场作用下Ni2+向阴极迁移，并在负压作用下随水流进入重金属吸附颗粒通道，由于重金属吸附颗粒采用强酸性H型阳树脂，由于该对Ni2+离子的吸着能力很高，结果发生离子交换反应，树脂变成Ni型，水流通道305中的废水则经过排水管排放，其中内筒作为阴极，并在内筒 上设置螺纹结构，所述螺纹结构与阴极材质相同。
其中膜分离组件306采用陶瓷膜，孔径在40-70nm范围，阴极和阳极间接通直流电源，电压梯度为6-10V/cm，出水Ni2+浓度为4.3mg/L。
对比例1
采用与实施例1相同的工艺参数，区别仅在于内筒为圆桶结构，未加设螺纹结构，出水Ni2+浓度为7.4mg/L。
实施例2
含低浓度重金属离子(以Cu2+为例，103mg/L，COD浓度250mg/L)的废水。对其进行格栅处理后进入电分离装置中，在电场作用下Cu2+向阴极迁移，并在负压作用下随水流进入重金属吸附颗粒通道，由于重金属吸附颗粒采用强酸性H型阳树脂，由于该对Cu2+离子的吸着能力很高，结果发生离子交换反应，树脂变成Cu型，将Cu型树脂输送至再生装置进行再生，并回收Cu2+，水流通道305中的废水则经过排水管排放其中内筒作为阴极，并在阴极上设置凸起结构，所述凸起与阴极材质相同。
其中膜分离组件306采用超滤膜，截留孔径为12-60nm，阴极和阳极间接通直流电源，电压梯度为6-10V/cm，出水Cu2+浓度为2.7mg/L。
对比例2
采用与实施例2相同的工艺参数，区别仅在于内筒为圆桶结构，未加设凸起结构，出水Cu2+浓度为5.6mg/L。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (5)

1.含重金属废水的重金属回收系统，包括：进水管(1)、格栅(2)、电分离装置(3)、出水管(4)，所述进水管(1)连通所述格栅(2)，所述格栅(2)连通电分离装置(3)，其特征在于，所述电分离装置(3)连通所述出水管(4)，所述电分离装置(3)由外至内依次设置外筒(300)、水流通道(305)、膜分离组件(306)、重金属吸附颗粒通道(307)、内筒(312)，所述外筒(300)内壁设置阳极，所述内筒(312)外壁设置阴极，所述阴极外侧设置重金属吸附颗粒层，所述重金属吸附颗粒通道(307)外侧设置膜分离组件(306)，所述膜分离组件(306)与所述阳极之间形成所述水流通道(305)，重金属吸附颗粒通道(307)内设置树脂；所述格栅(2)连通三通阀一(302)，所述三通阀一(302)分别连接进水支管(301)、进水循环支管(311)，所述进水支管(301)、进水循环支管(311)均连通所述水流通道(305)一端；所述水流通道(305)连通出水支管(303)、出水循环支管(310)，所述出水支管(303)、出水循环支管(310)通过三通阀二(304)连通出水管(4)；所述重金属吸附颗粒通道(307)连接重金属吸附颗粒循环管路(308)，所述重金属吸附颗粒循环管路(308)上设置再生装置(309)；所述水流通道(305)中设置若干隔板(313)，将所述水流通道(305)分割为上水流通道(3051)、下水流通道(3052)，在膜分离组件（306）的负压作用下，重金属离子与部分废水进入重金属吸附颗粒通道（307）。
2.如权利要求1所述的含重金属废水的重金属回收系统，其特征在于，所述进水支管(301)连接上水流通道(3051)一端，出水支管(303)连接所述上水流通道(3051)另一端。
3.如权利要求2所述的含重金属废水的重金属回收系统，其特征在于，所述进水循环支管(311)连接下水流通道(3052)一端，出水循环支管(310)连接下水流通道(3052)另一端。
4.如权利要求1所述的含重金属废水的重金属回收系统，其特征在于，所述内筒(312)上设置螺纹结构，所述螺纹结构为所述内筒凹陷纹路。
5.如权利要求1所述的含重金属废水的重金属回收系统，其特征在于，所述内筒(312)上设置凸起结构，所述凸起结构为规则或不规则分布在内筒外壁，所述重金属吸附颗粒通道(307)中填充的重金属吸附颗粒填充在所述凸起结构、内筒及膜分离组件形成的空腔中。
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Patentee before: Xu Dan