CN212269666U

CN212269666U - 一体化流道重金属去除系统

Info

Publication number: CN212269666U
Application number: CN201922253470.XU
Authority: CN
Inventors: 郭学军; 冷思文; 张翔垣; 雒晓艳; 马娜; 孙悦; 郑子杰
Original assignee: Beijing Institute Of Collaborative Innovation
Current assignee: Beijing collaborative innovation investment fund partnership (limited partnership)
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-01-01
Anticipated expiration: 2029-12-16

Abstract

本实用新型提供一种一体化流道重金属去除系统，该系统的主体为一长方体池体结构，池体内部分隔为一体化平行流道和沉淀池(3)，沿进水方向上依次为一体化平行流道和沉淀池(3)，一体化流道由所属池体内设置的隔板(2)交错将池体隔开形成，形成S型流道，一体化流道区域设置有多个重金属去除制剂和酸碱调节液的加入口，或通过管道均匀布药的布液管道；所述的沉淀池底部设置有吸泥机(9)用于定期清理淤泥，沉淀池(3)的出水还可以经过填充有零价铁的过滤塔和多介质过滤器进一步过滤。本实用新型的重金属去除系统是集加药、混合、酸碱调节、凝聚、团聚、重金属捕捉和吸附于一体，多过程协同并进的一体化流道重金属去除系统，能够对多种重金属进行深度去除，结合沉淀、过滤手段能够使水体得到深度净化。

Description

一体化流道重金属去除系统

技术领域

本实用新型涉及重金属污水的处理领域，具体涉及一种利用长距离的一体化流道对污水中重金属成分去除的技术。

背景技术

随着工业生产和城市现代化的发展，环境污染越来越严重。由于水是人类赖以生存和发展的物质基础，因此水质污染的问题引起人们的关注。而重金属是水环境中的主要污染物之一，特别是汞、镉、铅、铬、砷等重金属或类重金属具有显著的生物毒性，微量浓度即可产生毒性。在微生物作用下会转化为毒性更强的有机金属化合物(如甲基汞)；或被生物富集，通过食物链进人人体，造成慢性中毒。因此，有效地去除废水中重金属对保护水体环境和人体健康具有重要意义。常用的重金属废水处理方法主要包括混凝法、离子交换法、电解法、吸附法、溶剂萃取法、蒸发浓缩法和生物法等。

现有重金属的去除技术都是由多个独立的方形池体通过组合来完成，一般包括加药池、酸碱调节池、单级或多级曝气池、絮凝池、沉淀池等。多池组合系统的结构和组成复杂且能耗高。各个池体的功能单一，比如加药池、酸碱调节池、曝气池、絮凝池行使的功能分别为加药、酸碱调节、曝气、絮凝，而重金属的去除过程只集中在边曝气边凝聚的曝气池内，加药池和酸碱调节池内并不行使重金属去除功能，因此各个池体的功能没有得到有效融合。此外，方形池体的组合系统，其反应死体积较大，导致整体的空间利用率很低。

多个单一功能方形池体的组合系统，其显著缺陷还在于每个池体实际上是一个完全混合搅拌系统。进口端的重金属因快速、均匀的搅拌而“污染”出口端，因此池体的进口端重金属浓度和出口端浓度实际上非常接近，这严重干扰了重金属在池内的去除效果。因涉及到多个池体的进出口链接，死体积大，池体内淤泥稍高就容易出现淤积。重金属去除剂的使用效率不高，淤泥产生量大，导致后续含重金属危险固废的处置费用过高。多池体组合重金属去除系统因上述结构和功能缺陷，越来越难以应对日趋严格的重金属排放标准。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种重金属污水的重金属去除系统，旨在解决现有的重金属污水处理系统在使用中存在的工艺复杂、淤泥产量大、固废处置费用高、重金属去除剂使用效率不高等众多缺陷。

本实用新型提供一种一体化流道重金属去除系统，是一种集加药、混合、酸碱调节、凝聚、团聚、重金属捕捉和吸附于一体，多过程协同并进的一体化流道重金属去除系统；该系统的主体为一长方体池体结构，池体内部分隔为一体化平行流道和沉淀池，沿进水方向上依次为一体化平行流道和沉淀池，一体化流道由所属池体内设置的隔板交错将池体隔开形成，形成S型流道，一体化流道区域设置有多个重金属去除制剂和酸碱调节液的加入口，或通过管道均匀布药的布液管道；所述的沉淀池底部设置有吸泥机用于定期清理淤泥。

进一步地，所述的重金属去除剂包括硫化物、氢氧化物、铁盐、亚铁盐、铝盐、二硫代氨基甲酸盐中的任意一种或几种。

进一步地，所述的酸碱调节液包括酸液和碱液，酸液包括硫酸、盐酸，碱液包括熟石灰、氢氧化钠、碳酸钠，酸碱度调节的目标pH为6.0-9.0；所述重金属去除制剂加入与进水中重金属含量的摩尔浓度比为1:1-40:1，优选为2:1-20:1。

进一步地，在一体化流道的起始端、前段或整个流道内加入一种或多种重金属去除制剂和酸碱调节液；重金属去除制剂在推进的一体化流道中渐次混合、凝聚和团聚，原水中的重金属在一体化流道推进中沿着流道和去除制剂混合并被渐次捕捉和吸附，在流道的后段部分形成更大的絮体后进入沉淀池。

进一步地，相邻隔板间的间距为0.1-5.0m,隔板长度为1-200m，流道深度为0.5-5.0m,流道总长度为10-2000m；流道内安装有推流器和布液管道，重金属去除制剂和酸碱调节剂通过沿一体化流道底部延伸的布液管道加入。

进一步地，所述的一体化流道后1/10至1/4段部分加入助凝剂聚丙烯酰胺。

进一步地，所述的沉淀池为斜板沉淀池或折流板沉淀池。

进一步地，所述的沉淀池底部设置有淤泥回流管，淤泥回流管连接淤泥回流泵将淤泥回流至一体化流道前端；回流淤泥和新生淤泥的质量比为1:5-10:1，优选为1:2-5:1。

进一步地，沉淀池的出水再经1个或多个填有零价铁滤料的过滤塔去除剩余重金属，所述零价铁滤料采取氧化剂活化。

进一步地，出水再经过多介质过滤器过滤残余颗粒物，所述的多介质过滤器包括砂滤、膜过滤、袋滤和活性炭过滤等多种介质的过滤器。

进一步地，所述的流道底部安装有与流道平行的曝气管道和曝气件，曝气管道连接有鼓风机。

进一步地，所述的重金属去除制剂为亚铁盐，在一体化流道的后1/5段加入助凝剂聚丙烯酰胺；一体化流道底部设置曝气装置对流道内的污水进行曝气。

进一步地，所述的重金属去除制剂为硫化物，具体包括硫化氢、硫化钠、硫氢化钠和二硫代氨基甲酸盐中的一种或多种；在一体化流道的后1/5段加入助凝剂聚丙烯酰胺；所述的流道内安装有潜水式推流器。

进一步地，所述的重金属去除制剂为熟石灰，在一体化流道的前半段或全段均匀加入熟石灰；在一体化流道的后1/5段加入助凝剂聚丙烯酰胺。

进一步地，所述的流道内安装有潜水式推流器。

本实用新型的的一体化流道重金属去除系统对重金属污水进行处理，可以去除重金属包括铬、镉、铅、汞、铜、锌、锑、砷、硒中的一种或多种。

在对重金属污水进行处理时，污水从一体化流道起始端进入，流道的不同位置设置多个重金属去除剂和酸碱调节剂的加入口，或通过管道均匀布药的布液管道添加重金属去除剂和酸碱调节剂，重金属和重金属去除剂推进的一体化流道中渐次水解和凝聚；在流道的后段部分加入助凝剂聚丙烯酰胺PAM，形成更大的絮体，随后进入沉淀池，澄清水经溢流流出，根据需要在流道内设置曝气设备和推流器搅拌设备。污水从沉淀池溢流出之后还可以根据需要进入过滤塔和多介质过滤器进行再次过滤和净化，达到深度净化的效果。

本实用新型所述的方法具有如下有益效果：

1)本申请采用S型折返结构的一体化流道的反应区间，在流道内添加不同的重金属去除剂，使其在足够长的流道内反应充分，实现了重金属的深度去除。

2)本申请在长距离流道内设置曝气装置、添加pH调节剂和絮凝剂，保证重金属去除的化学环境，使重金属去除剂的效果达到最大化，反应充分。

3)本申请在一体化流道后部直接连通沉淀池，将反应充分絮凝的重金属淤泥立刻进行沉淀分离，避免长时间在污水中停留，同时在沉淀池底设置淤泥回流管连接污泥回流泵，将部分淤泥回流至一体化流道起始端，保证了污泥的活性和有效利用率，底部设置吸泥装置，定期排泥，减少了污泥的过量淤积。

4)本申请还可以将一体化流道和沉淀池后端连接过滤装置，对水质和其中的颗粒物进一步净化，比如可以采用填装零价铁的过滤塔对其进行深度净化，或者采用多介质过滤器如砂滤、袋滤、膜过滤和活性炭填料过滤等进行深度过滤净化，确保水质的重金属去除率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1一体化流道重金属去除系统的俯视图；

图2为图1中一体化流道重金属去除系统从左侧往右侧方向的透视图；

图3为本实用新型实施例2一体化流道重金属去除系统的俯视图；

图4为图3一体化流道重金属去除系统从左侧往右侧方向的透视图；

图5为本实用新型实施例3一体化流道重金属去除系统的俯视图；

图6为图5一体化流道重金属去除系统从左侧往右侧方向的透视图；

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

结合图1和图2中的一体化流道重金属去除系统结构，对实施例1进行描述。

本实施例涉及的一种一体化流道多种重金属去除系统，涉及的废水中砷浓度为4.0-7.8mg/L之间，铅浓度为0.1-1.0mg/L,镉浓度为0.2-2.0mg/L，废水流量为100m³/h。一种一体化流道重金属去除系统集亚铁施加、PAM施加、酸碱调节、氧化、水解、凝聚、团聚、重金属捕捉和吸附于一体，多过程同时进行和协同并进的重金属亚铁一体化流道去除系统，其结构和组成如图1和图2所述。系统主体为一长方形池体1，深度为3.0m、长为10m、宽为5m的长方形池体1内设置间距为0.5m的隔板2，隔板设置采取水平交错的平行隔板，构成S型折返流道结构，隔板材料为不锈钢金属材料。流道总长度为100m(往复10次)，前80m流道的底部安装有与流道平行的曝气装置，包括曝气管道4和曝气件5，曝气管道连接有鼓风机6，曝气强度为10m³/m²h。流道区前端设置重金属去除剂加入口12-1，通过自动进样装置在流道的起始端的加入口12-1，加入目标剂量为0.5mM硫酸亚铁。流道前20米设置有沿流道延伸的布液管道10，适量的碱调节液NaOH通,布液管道10均匀加入，以达到调节目标pH为7.0-8.0的效果。亚铁盐在推进的往返流道中因曝气而渐次氧化、水解和凝聚，同时原水中的砷、铅、镉沿着流道被渐次氧化和水解中的铁离子所捕集，并被水解生成的水合氧化铁吸附去除。从流道的第81米处，设置有絮凝剂加入口12-2，目标浓度为2-5mg/L的聚丙烯酰胺PAM通过自动进样装置从加入口12-2加入，使得捕获重金属的去除剂在后20m流道内形成更大的絮体。在此段流道内，原水中的残余重金属继续与逐渐团聚的絮体发生吸附反应而更进一步去除。

随后，原水进入同样深度为3.0m、长为10m、宽为5m的斜管沉淀池3，澄清干净水经溢流流出。沉淀池3底部设置有吸泥机9用于定期排放淤泥，还通过淤泥回流管8、淤泥回流泵7连通一体化流道前端，将部分淤泥回流至流道前端，回流淤泥和新生淤泥的质量比为2:1；剩余的铁泥通过吸泥机9定期排除。沉淀池3的出水流经两个过滤塔13进一步净化后排出，过滤塔13有效填充体积为10m³、填充高度1.5米、直径3米的过滤塔13,塔内填有氧化剂活化的零价铁滤料和石英砂，滤料和石英砂粒径范围0.5-1.2mm。

经过6小时的运行稳定后，对出水重金属浓度进行测量，最终出水砷浓度稳定在0.1mg/L以下，铅和镉的浓度稳定在0.05mg/L以下。实现重金属去除率99％以上。

实施例2

结合图3和图4中的一体化流道重金属去除系统结构，对实施例2进行描述。

本实施例涉及的一种一体化流道重金属铜的去除系统结构，待处理废水中铜浓度为50-100mg/L之间，废水流量为150m³/h。集硫化钠施加、福美钠施加、助凝剂PAM施加、酸碱调节、凝聚、团聚、重金属捕捉、吸附、共沉淀于一体，多过程协同并进的一体化流道重金属硫化去除系统，其结构和组成如图3和图4所述。系统主体为一长方形池体1，在深度为3.0m、长为10m、宽为5m的长方形池体1内设置间距为1m的隔板2，隔板2设置采取水平交错的平行隔板，材料为不锈钢金属材料，流道总长度为50m，三个潜水式推流器14分别安装于流道内第5米、25米、41米处，推流器14的螺旋桨直径为0.5米。一体化流道起始端设置有硫化钠加入口15-1，通过自动进样装置在加入口15-1加入硫化钠，硫化钠与铜离子浓度摩尔比为1.05:1.0。流道前20米设置有沿流道延伸的布液管道10，前端设置碱液加入口15-2，适量的碱调节液NaOH通过自动进样装置加入布液管道，分散到流道内部，用于控制目标pH为7.5；在流道的第30米处设置福美钠加入口15-3，通过自动进样装置按照硫与铜离子浓度摩尔比0.05:1加入二硫代氨基甲酸盐类物质福美钠。两种硫化试剂在推进的一体化流道中渐次与重金属铜发生混合、发生反应、凝聚、团聚；原水中重金属在一体化流道推进中沿着流道渐次被硫化物捕集。在流道的后段部分设置絮凝剂自动加入装置，具体设置在40米处，加入目标浓度为2-5mg/L聚丙烯酰胺PAM，使得捕获的铜絮凝物形成更大的絮体，随后进入沉淀池，沉淀分离，澄清水经溢流流出。沉淀池3的出水流经两个过滤塔13进一步净化后排出，沉淀池的出水流经两个有效填充体积为15m³、填充高度2.3米、直径3米的过滤塔13,塔内填有氧化剂活化的零价铁滤料和石英砂，滤料和石英砂粒径范围0.5-1.2mm。

经过12小时的运行稳定后，对出水重金属浓度进行测量，最终出水中铜浓度在0.3mg/L以下。实现重金属去除率99％以上。

实施例3

结合图5和图6中的一体化流道重金属去除系统结构，对实施例3进行描述。

本实施例涉及的一种一体化流道有毒物质砷的去除系统结构，待处理废水中砷浓度为12-26mg/L之间，硫酸浓度为1.2％，废水流量为80m³/h。一体化流道重金属去除系统集熟石灰、铁盐施加、酸碱调节、PAM施加、凝聚、团聚、重金属捕捉、吸附、共沉淀于一体，多过程协同并进的一体化流道重金属熟石灰-铁盐去除系统，其结构和组成如图5和图6所述。系统主体为一长方形池体1，在深度为3.0m、长为10m、宽为5m的长方形池体1内设置间距为1m的隔板2，隔板2设置采取水平交错的平行隔板，构成S型折返流道结构，材料为PVC塑料，流道总长度为50m，4个潜水式推流器14分别安装于流道内第5米、15米、25米、45米处，推流器的螺旋桨直径为0.5米。流道区前端设置熟石灰加入口16-1，通过自动进样装置，按照熟石灰与硫酸浓度摩尔比2.5:1.0加入熟石灰乳液。在流道的第11-20米处，设置有氯化铁加入口16-2，通过自动进样装置按照铁与砷离子浓度摩尔比2:1加入氯化铁。氯化铁在推进的一体化流道中渐次与砷发生混合、反应、凝聚、团聚；原水中砷在一体化流道推进中沿着流道渐次行成砷酸钙、砷酸铁以及被水解生成的水合氧化铁吸附去除。在流道的后段部分通过絮凝剂加入口，具体设置在40米处加入目标浓度为2-5mg/L聚丙烯酰胺PAM形成更大的絮体。

原水随后进入同样深度为3.0m、长为10m、宽为5m的斜管沉淀池3，澄清干净水经溢流流出。沉淀池3底部设置有吸泥机9用于定期排放淤泥，还通过淤泥回流管8、淤泥回流泵7连通一体化流道前端，将部分淤泥回流至流道前端，回流淤泥和新生淤泥的质量比为3:1；剩余的淤泥通过吸泥机9定期排除。沉淀池3的出水流经两个过滤塔13进一步净化后排出，过滤塔13有效填充体积为10m³、填充高度1.5米、直径3米的过滤塔13,塔内填有氧化剂活化的零价铁滤料和石英砂，滤料和石英砂粒径范围0.5-1.2mm。

经过6小时的运行稳定后，对出水重金属浓度进行测量，最终出水砷浓度在0.1mg/L以下。实现去除率99％以上。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种一体化流道重金属去除系统，其特征在于，该系统的主体为一长方体池体(1)，池体(1)内部分隔为一体化平行流道和沉淀池(3)，沿进水方向上依次为一体化平行流道和沉淀池(3)，一体化流道由所属池体内设置的隔板(2)交错将池体隔开形成，形成S型流道，一体化流道区域设置有多个重金属去除制剂和酸碱调节液的加入口或通过管道均匀布药的布液管道；所述的沉淀池底部设置有吸泥机(9)用于定期清理淤泥；所述重金属去除制剂加入与进水中重金属含量的摩尔浓度比为1:1-40:1。

2.根据权利要求1所述的重金属去除系统，其特征在于，相邻隔板(2)间的间距为0.1-5.0m,隔板(2)长度为1-200m，流道深度为0.5-5.0m,流道总长度为10-2000m；流道内安装有推流器和布液管道(10)，重金属去除制剂和酸碱调节剂通过沿一体化流道底部延伸的布液管道(10)加入。

3.根据权利要求1所述的重金属去除系统，其特征在于，所述的一体化流道后1/10至1/4段部分加入助凝剂聚丙烯酰胺。

4.根据权利要求1所述的重金属去除系统，其特征在于，所述的沉淀池(3)为斜板沉淀池或折流板沉淀池。

5.根据权利要求1所述的重金属去除系统，其特征在于，所述的沉淀池(3)底部设置有淤泥回流管(8)，淤泥回流管(8)连接淤泥回流泵(7)将淤泥回流至一体化流道前端；回流淤泥和新生淤泥的质量比为1:5-10:1。

6.根据权利要求2-5任一项所述的重金属去除系统，其特征在于，沉淀池(3)的出水再经1个或多个填有零价铁滤料的过滤塔(13)去除剩余重金属，和或再经过多介质过滤器过滤残余颗粒物，所述零价铁滤料采取氧化剂活化，所述的多介质过滤器包括砂滤、膜过滤、袋滤和活性炭过滤。

7.根据权利要求2-5任一项所述的重金属去除系统，其特征在于，所述的重金属去除制剂为亚铁盐，在一体化流道的后1/5段加入助凝剂聚丙烯酰胺；所述的流道底部安装有与流道平行的曝气管道(4)和曝气件(5)，曝气管道(4)连接有鼓风机(6)。

8.根据权利要求2-5任一项所述的重金属去除系统，其特征在于，在一体化流道的后1/5段加入助凝剂聚丙烯酰胺；所述的流道内安装有潜水式推流器。

9.根据权利要求2-5任一项所述的重金属去除系统，其特征在于，在一体化流道的前半段或全段均匀加入熟石灰；在一体化流道的后1/5段加入助凝剂聚丙烯酰胺；所述的流道内安装有潜水式推流器。