CN114906976A - 一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置及方法，属于含重金属污水处理技术领域。包括废水储罐、废水处理循环流化床和斜板/管沉淀池，所述废水储罐和废水处理循环流化床底部进水口连通，所述废水储罐和废水处理循环流化床之间还设置有污水泵，通过污水泵将废水储罐中的废水抽入废水处理循环流化床中进行处理，所述废水处理循环流化床内部设有多层微孔筛板，每层微孔筛板下方设有一个清洗水喷嘴，所述清洗水喷嘴和外界冲洗水源连通，在相邻两块微孔筛板之间装填有塑料颗粒，所述废水处理循环流化床顶部出水口和斜板/管沉淀池连通，在废水处理循环流化床和斜板/管沉淀池之间还设有出水阀门，用于控制出水开合。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置及方法，属于含重金属污水处理技术领域。
背景技术
目前，重金属污染目前仍然是水处理中的难点问题，主要来源于采矿业，金属冶炼，电池制造，皮革制品等行业。目前国家对各类重金属产生企业的排放进行严格控制，但每年的重金属产生总量仍很大，重金属直接排入水体中会对生态环境造成极大的破坏，如对水生植物的危害，抑制植物生长、降低呼吸和光合作用，降低植物对营养物质的吸收能力；对水生动物的危害，影响其生长发育、生理代谢等。目前主要的处理方法是化学沉淀法和吸附法，但是这两种方法需要投加大量的化学药剂，增加了处理成本，并容易产生二次污染的问题，
目前在污水处理厂发现大量的塑料碎片，他们的主要组成为聚乙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯等材料，来自于塑料填料在水流的冲击，光照，温度等老化作用下破碎而成，它们的颗粒大小不均匀，有几厘米到几微米不等，这些塑料颗粒增加了后续处理负担，造成过水阻力增大，及水体的浊度增大和出水水质的下降。与此同时，重金属污染仍然是水处理中的难点问题，从而因此需要考虑如何在污水处理中利用这些塑料碎片以处理污水中的重金属，达到废物利用的目的。
有鉴于上述的缺陷，本发明以期创设一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置及方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种利用生物膜负载塑料碎片处理污水中重金属的方法。其中的塑料碎片在鼓泡作用下始终呈现悬浮状态，在一定的生物培养周期下使得塑料碎片表面负载生物膜，用以去除水体中的重金属，达到以废治废的目的。
本发明的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，包括废水储罐、废水处理循环流化床和斜板/管沉淀池，
所述废水储罐和废水处理循环流化床底部进水口连通，所述废水储罐和废水处理循环流化床之间还设置有污水泵，通过污水泵将废水储罐中的废水抽入废水处理循环流化床中进行处理，所述废水处理循环流化床内部设有多层微孔筛板，每层微孔筛板下方设有一个清洗水喷嘴，所述清洗水喷嘴和外界冲洗水源连通，在相邻两块微孔筛板之间装填有塑料颗粒，所述废水处理循环流化床顶部出水口和斜板/管沉淀池连通，在废水处理循环流化床和斜板/管沉淀池之间还设有出水阀门，用于控制出水开合。
进一步的，所述塑料颗粒的材料可以是聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯中的一种或多种，其颗粒尺寸大小为3mm～5mm。
进一步的，废水处理循环流化床中的微孔筛板的孔径尺寸为0.1～1mm。
进一步的，塑料颗粒总体积占废水处理循环流化床总体积的3％～20％。
进一步的，废水处理循环流化床体积为10m3～50m3，进水流量为2m3～5m3，高径比为3:1～5:1。
进一步的，废水处理循环流化床通过进水达到混流的目的，也可以使用进气法进行曝气，进气流量为10～20L/min。
进一步的，废水处理循环流化床采用出水回流的方式，将处理后的出水部分回流，回流比为1:1～1:5。
进一步的，废水处理循环流化床需要定期冲洗，时间为5～10min/天。
一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的方法，具体处理步骤为：
(1)首先用微孔筛板将废水处理循环流化床分隔形成处理腔；
(2)向分隔形成的处理腔中加入废水处理循环流化床总体积1％～10％的塑料颗粒；
(3)将含有重金属的废水自废水处理循环流化床底部流入处理腔内部，使得水流和塑料颗粒充分接触；
(4)待废水与塑料颗粒在废水处理循环流化床中充分混合后，培养10～30天，以在塑料颗粒表面负载生物膜；
(5)培养过程中出水继续回流至进水处，为保证生物膜培养效果，可以适当的添加葡萄糖等营养物质；
(6)经过预定的培养周期后，使得塑料颗粒表面负载完整成熟的生物膜，负载生物膜后的塑料颗粒可以用以稳定去除水体中的重金属；
(7)处理后出水进入后续的斜板/管沉淀池进行去除水体中的悬浮污染物，最终出水即可。
进一步的，其中微孔筛板的个数为3～7个。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明利用生物膜负载塑料碎片处理污水中重金属的方法可以有效利用废水出水中的塑料碎片，防止流失，且可以达到对废水中重金属的高效去除的效果，其中对重金属离子的去除可以达到100～200mg/g。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明中的处理重金属废水的装置。
其中，图中，
1、废水储罐；2、污水泵；3、废水处理循环流化床；4、微孔筛板；5、清洗水喷嘴；6、出水阀门；7、斜板/管沉淀池；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
参见图1，本实施例所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，包括废水储罐1、废水处理循环流化床3和斜板/管沉淀池7，其特征在于：
所述废水储罐1和废水处理循环流化床3底部进水口连通，所述废水储罐1和废水处理循环流化床3之间还设置有污水泵2，通过污水泵2将废水储罐1中的废水抽入废水处理循环流化床3中进行处理，所述废水处理循环流化床3内部设有多层微孔筛板4，每层微孔筛板4下方设有一个清洗水喷嘴5，所述清洗水喷嘴5和外界冲洗水源连通，在相邻两块微孔筛板4之间装填有塑料颗粒，所述废水处理循环流化床3顶部出水口和斜板/管沉淀池7连通，在废水处理循环流化床3和斜板/管沉淀池7之间还设有出水阀门6，用于控制出水开合；
所述废水处理循环流化床3体积为10m3，进水流量为2m3；所述废水处理循环流化床3高径比为3:1，所述微孔筛板4个数为3个，所述微孔筛板4的孔径尺寸为0.1mm，废水处理循环流化床3中相邻两层微孔筛板4之间塑料颗粒的加入量为废水处理循环流化床3体积比的1％，塑料颗粒总容积占废水处理循环流化床3总体积的3％。
本实施例的工作原理如下：
该污水中总有机物含量(CODCr)>50mg/L，重金属浓度小于20mg/L；当CODCr含量小于50mg/L时，需要添加葡萄糖以补充碳源，当重金属浓度高于20mg/L时，可以采取稀释的方法。
首先将出水阀门6关闭，然后使废水储罐1中含重金属的废水通过污水泵2提升至废水处理循环流化床3中；使得废水和塑料颗粒充分混合，以在塑料颗粒表面负载生物膜，培养时间为20天；培养过程中出水继续回流至进水处，为保证生物膜培养效果，可以适当的添加葡萄糖等营养物质，经过一定的培养周期后，使得塑料颗粒表面负载完整成熟的生物膜，负载生物膜后的塑料颗粒可以用以稳定去除水体中的重金属，处理后出水进入后续的斜板(管)沉淀池7中进行去除水体中的悬浮污染物。该流化床通过进水达到混流的目的，也可以使用进气法进行曝气，使得塑料颗粒呈现悬浮状态，促进生物膜的生成和老化生物膜的脱落，进气流量为15L/min；流化床采用出水回流的方式，将处理后的出水部分回流至原反应器中，回流比为1:1；该流化床反应器需要定期冲洗，时间5min/天。
经本方法处理后的污水，出水水质指标为：总有机物含量(CODCr)为5mg/L，重金属浓度为0.05mg/L。
实施例2：
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，包括废水储罐1、废水处理循环流化床3和斜板/管沉淀池7，其特征在于：
所述废水储罐1和废水处理循环流化床3底部进水口连通，所述废水储罐1和废水处理循环流化床3之间还设置有污水泵2，通过污水泵2将废水储罐1中的废水抽入废水处理循环流化床3中进行处理，所述废水处理循环流化床3内部设有多层微孔筛板4，每层微孔筛板4下方设有一个清洗水喷嘴5，所述清洗水喷嘴5和外界冲洗水源连通，在相邻两块微孔筛板4之间装填有塑料颗粒，所述废水处理循环流化床3顶部出水口和斜板/管沉淀池7连通，在废水处理循环流化床3和斜板/管沉淀池7之间还设有出水阀门6，用于控制出水开合；
其中，循环流化床体积为25m3，进水流量为3.5m3；高径比为4:1，该流化床由微孔筛板分隔而成，筛板个数为5个组成，流化床中的微孔筛板的孔径尺寸为0.5mm，流化床中每层筛板上加入占流化床体积比为5％的塑料颗粒，塑料颗粒总容积占反应器总体积的10％；
本实施例的装置运行原理如下：
该污水中总有机物含量(CODCr)>50mg/L，重金属浓度小于20mg/L；当CODCr含量小于50mg/L时，需要添加葡萄糖以补充碳源，当重金属浓度高于20mg/L时，可以采取稀释的方法。
将出水阀门6关闭，然后使废水储罐1中含重金属的废水通过污水泵2提升至污水循环流化床3中；使得废水和塑料颗粒充分混合，以在塑料颗粒表面负载生物膜，培养时间为10天；培养过程中出水继续回流至进水处，为保证生物膜培养效果，可以适当的添加葡萄糖等营养物质，经过一定的培养周期后，使得塑料颗粒表面负载完整成熟的生物膜，负载生物膜后的塑料颗粒可以用以稳定去除水体中的重金属，处理后出水进入后续的斜板(管)沉淀池进行去除水体中的悬浮污染物。该流化床通过进水达到混流的目的，也可以使用进气法进行曝气，使得塑料颗粒呈现悬浮状态，促进生物膜的生成和老化生物膜的脱落，进气流量为10L/min；流化床采用出水回流的方式，将处理后的出水部分回流至原反应器中，回流比为1:3；该流化床反应器需要定期冲洗，时间7min/天。
经本方法处理后的污水，出水水质指标为：总有机物含量(CODCr)为3mg/L，重金属浓度为0.02mg/L.
实施例3：
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，包括废水储罐1、废水处理循环流化床3和斜板/管沉淀池7，其特征在于：
所述废水储罐1和废水处理循环流化床3底部进水口连通，所述废水储罐1和废水处理循环流化床3之间还设置有污水泵2，通过污水泵2将废水储罐1中的废水抽入废水处理循环流化床3中进行处理，所述废水处理循环流化床3内部设有多层微孔筛板4，每层微孔筛板4下方设有一个清洗水喷嘴5，所述清洗水喷嘴5和外界冲洗水源连通，在相邻两块微孔筛板4之间装填有塑料颗粒，所述废水处理循环流化床3顶部出水口和斜板/管沉淀池7连通，在废水处理循环流化床3和斜板/管沉淀池7之间还设有出水阀门6，用于控制出水开合；
其中，循环流化床体积为50m3，进水流量为5m3；高径比为5:1，该流化床由微孔筛板分隔而成，筛板个数为7个组成，流化床中的微孔筛板的孔径尺寸为1mm，流化床中每层筛板上加入占流化床体积比为10％的塑料颗粒，塑料颗粒总容积占反应器总体积的20％，
本实施例的装置运行原理如下：
该污水中总有机物含量(CODCr)>50mg/L，重金属浓度小于20mg/L；当CODCr含量小于50mg/L时，需要添加葡萄糖以补充碳源，当重金属浓度高于20mg/L时，可以采取稀释的方法。
将出水阀门6关闭，然后使废水储罐1中含重金属的废水通过污水泵2提升至污水循环流化床3中；使得废水和塑料颗粒充分混合，以在塑料颗粒表面负载生物膜，培养时间为30天；培养过程中出水继续回流至进水处，为保证生物膜培养效果，可以适当的添加葡萄糖等营养物质，经过一定的培养周期后，使得塑料颗粒表面负载完整成熟的生物膜，负载生物膜后的塑料颗粒可以用以稳定去除水体中的重金属，处理后出水进入后续的斜板(管)沉淀池进行去除水体中的悬浮污染物。该流化床通过进水达到混流的目的，也可以使用进气法进行曝气，使得塑料颗粒呈现悬浮状态，促进生物膜的生成和老化生物膜的脱落，进气流量为20L/min；流化床采用出水回流的方式，将处理后的出水部分回流至原反应器中，回流比为1:5；该流化床反应器需要定期冲洗，时间10min/天。
经本方法处理后的污水，出水水质指标为：总有机物含量(CODCr)为4mg/L，重金属浓度为0.03mg/L。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，包括废水储罐、废水处理循环流化床和斜板/管沉淀池，其特征在于：
所述废水储罐和废水处理循环流化床底部进水口连通，所述废水储罐和废水处理循环流化床之间还设置有污水泵，通过污水泵将废水储罐中的废水抽入废水处理循环流化床中进行处理，所述废水处理循环流化床内部设有多层微孔筛板，每层微孔筛板下方设有一个清洗水喷嘴，所述清洗水喷嘴和外界冲洗水源连通，在相邻两块微孔筛板之间装填有塑料颗粒，所述废水处理循环流化床顶部出水口和斜板/管沉淀池连通，在废水处理循环流化床和斜板/管沉淀池之间还设有出水阀门，用于控制出水开合。
2.根据权利要求1所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，其特征在于：所述塑料颗粒的材料可以是聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯中的一种或多种，其颗粒尺寸大小为3mm～5mm。
3.根据权利要求1所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，其特征在于：废水处理循环流化床中的微孔筛板的孔径尺寸为0.1～1mm。
4.根据权利要求1所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，其特征在于：塑料颗粒总体积占废水处理循环流化床总体积的3％～20％。
5.根据权利要求1所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，其特征在于：废水处理循环流化床体积为10m3～50m3，进水流量为2m3～5m3，高径比为3:1～5:1。
6.根据权利要求1所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，其特征在于：废水处理循环流化床通过进水达到混流的目的，也可以使用进气法进行曝气，进气流量为10～20L/min。
7.根据权利要求1所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，其特征在于：废水处理循环流化床采用出水回流的方式，将处理后的出水部分回流，回流比为1:1～1:5。
8.根据权利要求1所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的装置，其特征在于：废水处理循环流化床需要定期冲洗，时间为5～10min/天。
9.一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的方法，其特征在于：具体处理步骤为：
(1)首先用微孔筛板将废水处理循环流化床分隔形成处理腔；
(2)向分隔形成的处理腔中加入废水处理循环流化床总体积1％～10％的塑料颗粒；
(3)将含有重金属的废水自废水处理循环流化床底部流入处理腔内部，使得水流和塑料颗粒充分接触；
(4)待废水与塑料颗粒在废水处理循环流化床中充分混合后，培养10～30天，以在塑料颗粒表面负载生物膜；
(5)培养过程中出水继续回流至进水处，为保证生物膜培养效果，可以适当的添加葡萄糖等营养物质；
(6)经过预定的培养周期后，使得塑料颗粒表面负载完整成熟的生物膜，负载生物膜后的塑料颗粒可以用以稳定去除水体中的重金属；
(7)处理后出水进入后续的斜板/管沉淀池进行去除水体中的悬浮污染物，最终出水即可。
10.根据权利要求9所述的一种利用生物膜塑料碎片处理重金属污水的方法，其特征在于：其中微孔筛板的个数为3～7个。
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