CN212770185U - 一种水凝胶深度处理重金属废水的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水凝胶深度处理重金属废水的装置，属于化工领域。该装置包括进水过滤器，凝胶反应器以及出水过滤器，所述的进水过滤器的底端与凝胶反应器的底部相连，所述凝胶反应器的顶部与出水过滤器的顶部相连。本实用新型采用水凝胶吸附材料对废水中重金属离子进行吸附去除，能够有效减少废水中重金属离子的含量，操作简单，效果稳定。进水过滤器可有效去除水中悬浮物，减少对后续凝胶材料的堵塞和包裹，提高吸附效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工领域，具体涉及一种水凝胶深度处理重金属废水的装置。
背景技术
重金属在环境污染防治中主要指汞、铬、镉、铅、砷、铜、锌、钴、镍等，是一类重要的污染物。在采矿、冶金、电镀、化工等行业的生产过程中，重金属污染物随着工业废水的排放进入自然水体。在自然水体中，通过植物和动物食物链的富集，最终对人类的身体健康产生危害。
现有的重金属废水治理方法主要包括化学沉淀法、膜分离、电化学、吸附法等。化学法通过中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法等使得重金属形成不溶性沉淀，以实现重金属从水体中的去除。化学法操作简单，适用于高浓度重金属废水的处理，但很难将重金属含量去除到较低的水平。膜分离法利用膜的选择透过性，使得水分子通过而截留重金属离子。该方法对重金属去除率效率高，但往往实现成本较高，实际使用中容易受到污染使通量降低、膜阻力增大。电化学方法通过电流作用，将重金属离子还原于阴极，或配合电絮凝作用使得重金属沉淀，或配合离子交换膜实现分离。但该法初始投资高、能耗大，限制其大规模使用。
实用新型内容
本实用新型是针对现有技术存在的技术问题提供一种水凝胶深度处理重金属废水的装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
一种水凝胶深度处理重金属废水的装置，该装置包括进水过滤器，凝胶反应器以及出水过滤器，所述的进水过滤器的底端与凝胶反应器的底部相连，所述凝胶反应器的顶部与出水过滤器的顶部相连。
本实用新型技术方案中：凝胶反应器从下到上依次设有凝胶支撑装置、凝胶吸附区、筛网和溢流堰。
本实用新型技术方案中：所述的进水过滤器的底端通过进水泵和流量计与位于凝胶反应器下部的凝胶反应器进水口相连，且凝胶反应器进水口位于凝胶支撑装置的下方。
本实用新型技术方案中：凝胶反应器至少设有一个凝胶排口。
本实用新型技术方案中：凝胶反应器的上部、中部以及下部均设有凝胶排口。
本实用新型技术方案中：进水过滤器和进水泵之间还设有支路，该支路与再生液储罐相连。
本实用新型技术方案中：凝胶反应器的底端清洗水排口通过排水泵与废液储罐相连。
本实用新型技术方案中：溢流堰设有凝胶反应器出水口。
本实用新型技术方案中：所述凝胶反应器进水口前设置进水泵，将废水或再生液输送到反应器内，泵后设有流量计用于监控流量。凝胶反应器进水口与进水过滤器、再生液储罐之间管道均设置有阀门，用于防止两种废水和再生液相互混合，并可用于调节进水流量。
本实用新型技术方案中：所述凝胶反应器底部和上部为圆弧状，圆弧曲率半径与筒体直径比为1:2～2:3。
本实用新型技术方案中：所述水凝胶为羧甲基纤维素钠、聚乙烯亚胺、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、琼脂、硫辛酸、β-环糊精、丙烯酸等两种或多种原料制备所得空间网络结构水凝胶吸附材料。
本实用新型技术方案中：所述水凝胶投加量为筒体体积的1:3～2:3。
本实用新型技术方案中：所述含重金属废水与水凝胶的接触反应时间为30min～240min，流速控制在2～15m/h。
本实用新型技术方案中：所述再生液储罐，罐内盛装再生剂为硫酸或盐酸，浓度为0.01M～2M。
本实用新型技术方案中：所述进、出水过滤器中过滤填料为石英砂材料，粒径大小为0.5～10mm。
本实用新型技术方案中：工作过程是将含重金属废水经过生化处理后，通过泵输送至进水过滤器进水口，经过滤料过滤，去除水中悬浮颗粒。过滤出水通过泵输送进入凝胶反应器与凝胶接触混合，自下而上经过吸附区。通过水凝胶的吸附作用，将重金属吸附去除。凝胶吸附后，废水经过吸附区上端滤网，以截留随水带起的凝胶颗粒，再通过顶端的溢流堰，汇集入排水口排出，进入出水过滤器。经过滤器滤掉细微颗粒后，废水得以达标排放或回用。当水凝胶吸附逐渐吸附饱和，去除重金属能力下降，出水无法满足要求时，通过再生液储罐中的酸液进行再生。关闭原水进水阀门，开启再生液阀门，通过泵将再生液导入凝胶吸附区，进行混合脱附再生。再生之后，关闭凝胶反应器进水口，开启清洗水排口，将脱附液收集至废液储罐，集中后续处理。
本实用新型的有益效果：
本实用新型采用水凝胶吸附材料对废水中重金属离子进行吸附去除，能够有效减少废水中重金属离子的含量，操作简单，效果稳定。进水过滤器可有效去除水中悬浮物，减少对后续凝胶材料的堵塞和包裹，提高吸附效率。
本实用新型采用下进水形式，防止了水凝胶堵塞滤网而造成阻力过大的情况的情况。凝胶吸附区下方设有过滤支持装置，有效防止凝胶回流至前端管段内。另外吸附装置顶端开口，可实现气体排出保证内外大气压平衡，当管路发生堵塞能够及时发现以免造成管路压力过大。
凝胶吸附装置进水口延伸至反应器内部，且进水口朝下，以减小进水冲击力，使得进水均匀上升至吸附区域与凝胶层接触，防止水凝胶受到水流冲击破碎漂浮的情况。筒体上、中、底侧设有凝胶排口，可用于泵入或排出凝胶材料。
反应器下方设有清洗水排水口，可用于泵入清洗水并排除，还可以排出进行脱附后的再生液。反应器上方设有筛网和溢流堰，可有效截留少量被水流带出的凝胶颗粒，以保证水质稳定。
附图说明
图1为本实用新型系统的工艺流程图。
图2为本实用新型系统的装置示意图。
其中：1-进水过滤器；2-进水泵；3-流量计；4-凝胶反应器进水口；5-清洗水排口；6-凝胶支撑装置；7-凝胶反应器；8-凝胶吸附区；9-凝胶排口；10-筛网；11-溢流堰；12-排气口；13-凝胶反应器出水口；14-出水过滤器；15-再生液储罐；16-排水泵；17-废液储罐。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此：
如图1～2，一种水凝胶深度处理重金属废水的装置，该装置包括进水过滤器1，凝胶反应器7以及出水过滤器14，所述的进水过滤器1的底端与凝胶反应器7的底部相连，所述凝胶反应器7的顶部与出水过滤器14的顶部相连。凝胶反应器7从下到上依次设有凝胶支撑装置6、凝胶吸附区8、筛网10和溢流堰11。所述的进水过滤器1的底端通过进水泵2和流量计3与位于凝胶反应器7下部的凝胶反应器进水口4相连，且凝胶反应器进水口4位于凝胶支撑装置6的下方。凝胶反应器7的上部、中部以及下部均设有凝胶排口。进水过滤器1和进水泵2之间还设有支路，该支路与再生液储罐15相连。凝胶反应器7的底端清洗水排口5通过排水泵16与废液储罐17相连。溢流堰11设有凝胶反应器出水口13。
某化工厂含镍废水从前端生化后的调节池进水过滤器1，其镍含量为0.5mg/L，生化原水经过0.5～4mm粒径的石英砂滤料层，使得水中悬浮物得以去除，悬浮物去除率达到90％。过滤后原水从出水口流出，通过配合流量计3调节阀门，使得原水以15m3/h的水量泵入至凝胶反应器进水口4。凝胶吸附反应器直径2m，高6m，凝胶在原水通入之前通过排口9泵入反应器内，凝胶的加入量为10m3。原水进入至凝胶反应器下部，当下部空间充满后，液面上升穿过凝胶支撑装置6，上升至吸附区8与水凝胶接触反应。此过程中，可有效减少水流对水凝胶的直接冲击。水样继续上升充满筒体，上端筛网10可以有效截留被气泡或水流带起的水凝胶，实现固液分离，在通过溢流堰11，进入排水口13。凝胶反应器上部的排气口12可以排出凝胶反应器中混入的空气，以保持内外大气压平衡，并可以在装置堵塞后及时发现，防止压力过高对设备的损害。凝胶吸附后，出水自流进入出水过滤器14，以保证出水不含凝胶悬浮颗粒，可以达标排放，或用作前端过滤器和反应器的清洗水。上述工艺处理，镍离子被水凝胶吸附后其含镍量低于0.1mg/L。
在吸附反应器中，水凝胶不断吸附废水中的镍离子，当反应达到20d后出水已经无法到达排放要求，通过吸附反应器下端排口5沥干水凝胶。再由再生液储罐15向凝胶反应器泵入0.1M稀硫酸10m3，进行水凝胶接触再生4h。形成的硫酸镍浓液收集至废液储罐17，集中后续处理。
Claims (9)
1.一种水凝胶深度处理重金属废水的装置，其特征在于：该装置包括进水过滤器（1），凝胶反应器（7）以及出水过滤器（14），所述的进水过滤器（1）的底端与凝胶反应器（7）的底部相连，所述凝胶反应器（7）的顶部与出水过滤器（14）的顶部相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：凝胶反应器（7）从下到上依次设有凝胶支撑装置（6）、凝胶吸附区（8）、筛网（10）和溢流堰（11）。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的进水过滤器（1）的底端通过进水泵（2）和流量计（3）与位于凝胶反应器（7）下部的凝胶反应器进水口（4）相连，且凝胶反应器进水口（4）位于凝胶支撑装置（6）的下方。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：凝胶反应器（7）至少设有一个凝胶排口（9）。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：凝胶反应器（7）的上部、中部以及下部均设有凝胶排口。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：进水过滤器（1）和进水泵（2）之间还设有支路，该支路与再生液储罐（15）相连。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：凝胶反应器（7）的底端清洗水排口（5）通过排水泵（16）与废液储罐（17）相连。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：溢流堰（11）设有凝胶反应器出水口（13）。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述凝胶反应器底部和上部为圆弧状，圆弧曲率半径与筒体直径比为1:2～2:3。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113428929A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-24 | 同济大学 | 一种高盐废水的转筒型双向流净化方法 |
| CN113443676A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-28 | 同济大学 | 一种高盐废水的交变式叠联处理方法 |
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