CN2841643Y - 去除微量金属离子和自动调节pH值的废水后级处理装置 - Google Patents

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Inventor
王英华
封志敏
杨明樑
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Shanghai Light Industry Research Institute Co Ltd
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Shanghai Liri Environmental Engineering Co ltd
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Abstract

本实用新型涉及一种去除废水中微量金属离子，同时又自动调节pH值达到国家排放标准的后级处理装置，它包括离子交换系统；pH控制系统；和管路系统，该装置pH控制方式为管道混合式，并置于该装置内。本实用新型是在电镀废水前级化学处理的基础上，有效地解决金属离子的微量超标及终端pH调控的问题。

Description

去除微量金属离子和自动调节pH值的废水后级处理装置
技术领域
本实用新型涉及环境保护领域中的废水处理技术，特别是涉及一种去除废水中微量金属离子，同时又自动调节pH值达到国家排放标准的后级处理装置。
背景技术
由于电镀行业在生产过程中越来越多地使用络合剂，使得废水中络合状态的金属难以采用传统的化学中和沉淀法除去，从而导致电镀废水经过化学法处理后仍有部分金属离子超过国家或地方政府规定的排放标准。另外，废水化学中和沉淀法经常发生pH值超标现象。目前相当数量的企业在废水处理系统的终端因缺乏有效的金属浓度控制和pH调控手段而对水环境造成污染，同时也遭受环保部门的罚款处理。
目前对于去除废水中微量络合态金属主要通过在废水中加入含(S2-)药剂，使之与金属形成难溶沉淀物后去除金属，该方法的缺点是：
1.处理效果不稳定，受多种因素影响，难以保证金属离子始终低于排放标准；
2.加药过程靠人工掌握，难以实现设备化和自动化；
3.废水处理成本明显提高，企业难以接受；
4.液体捕集剂的气味影响周围环境和操作人员的健康。
另外也有少数单位采用简单的强酸性离子交换树脂吸附金属，以降低废水中的金属离子含量。其主要缺点是，树脂的交换容量小，再生频繁和吸附能力差，容易泄漏，导致金属离子超标排放。该方法也没有实现产品化和自动化。
在废水处理终端pH监控方面，绝大多数企业采用人工方法测量和控制，无法有效达到控制目的。
发明内容
本实用新型是在电镀废水前级化学处理的基础上，有效地解决金属离子的微量超标及终端pH调控的问题。其主要技术内容描述如下：
1.设计制作特殊的离子交换设备，选择对多种金属离子有吸附作用的弱酸性阳离子交换树脂或鳌合树脂，吸附在前级化学处理后残存在废水中的金属离子(一般浓度在5mg/l以下)，使金属离子的浓度下降到环保部门限制的浓度以下(一般在0.1～3.0mg/l)。
2.树脂饱和后用酸或其他药剂进行再生，利用处理过的废水直接进行再生后的离子交换树脂的置换运行，处理废水的同时起到对再生后的离子交换树脂淋洗的作用，节约了水资源。
3.为了防止离子交换树脂饱和失效，而导致金属离子泄漏超标，在离子交换器出口安装在线再生报警器，当测量数据达到设定点时发出报警信号，同时进入再生状态。
4.离子交换树脂的再生可以采用人工方式操作也可以采用PLC或计算机控制的自动方式操作。
5.为了保证离子交换设备的有效工作，避免树脂污染在离子交换器前设置过滤器。
6.由于离子交换树脂在(H+)型状态下使用，在与金属离子交换过程中氢离子被交换下来，进入废水，导致废水的pH值下降，呈酸性。为使废水的pH值达到排放标准(6～9PH)，本实用新型采用管道式混合器，应用动态PD(比例微分)控制算法，对废水的pH值进行自动调节。
基于上述原因本实用新型一种去除微量金属离子和自动调节pH值的废水后级处理装置，由离子交换系统、pH控制系统、和管路系统所组成，所述的离子交换系统中离子交换器(17)出口处安装了在线再生报警器(20)，当测量数据达到再生控制点时能发出报警信号，离子交换树脂(3)将进入自动再生或提示人工再生状态；所述的pH控制系统采用了管道式混合器(9)，pH检测器(5)，电控柜(8)，计量泵(12)，烧碱接入口(15)等部件构成的体系，在电控柜(8)中采用了模拟PD(比例微分)控制模块，控制比例脉宽调制器(PwM)来改变执行机构在单位时间内的开关比例，动态控制出水口(4)的pH值；所述的管路系统中设置了避免离子交换树脂(3)污染的过滤器(19)。
附图说明
图1是本实用新型实施例结构示意图。
图中所示：1-排气口；2-上排口；3-离子交换树脂；4-出水口；5-pH检测器；6-中排口；7-上视镜；8-电控柜；9-管道混合器；10-下视镜；11-下排口；12-计量泵；13-进水口；14-盐酸接入口；15-烧碱接入口；16-再生装置；17-离子交换器；18-自来水接入口；19-过滤器；20-再生报警器。
具体实施方式
以图作为实施例说明本实用新型具体实施方法：
将离子交换树脂3从离子交换器17的上排口2加入容器内，树脂加入量以上视镜7能观察到为宜。经过前级化学处理，沉淀和过滤的废水由进水口13通过过滤器19从离子交换器17的顶部输入。为能使废水均匀的与颗粒状离子交换树脂3表面相接触，离子交换器17的顶部灌入口设计为喷淋口，使入水尽可能均匀分布。当废水由上而下的流经颗粒状离子交换树脂3时，其发生下列反应：
                      
式中R代表离子交换树脂的交换基团，M代表金属离子，n代表金属离子的价数，H+代表氢离子。由以上反应式可知，当离子交换树脂交换基团上的(H+)与络合金属离子(Mn+)接触时发生置换反应，金属离子(Mn+)与氢离子(H+)进行交换而被吸附到树脂上，(H+)被置换出来，故离子交换后的出水呈酸性。当其流经管道式混合器9后，被pH检测器5检测，当水中检测出的pH值符合设定标准时，说明水中有相当的络合金属离子(Mn+)已被离子交换树脂3所吸附，pH检测器5通过传感器把信号传入电控柜8。电控柜8内应用了动态PD(比例微分)控制算法，用计算结果所得的4～20mA的模拟量控制计量泵12的加药量，将烧碱溶液通过接入口15输入管道式混合器9中，以中和废水中的(H+)。经中和反应处理后的水通过出水口4输入到清水池内等待循环利用或排放。
随着置换反应的进行，离子交换器17中的离子交换树脂3由上而下渐渐饱和，吸附率逐步下降，此时可以通过再生报警器20检测出水pH值的变化判断是否需要对离子交换树脂3进行再生，当pH值超过设定值时，电控柜8内控制系统会自动关闭进水阀门；通过调节自来水接入口18的自来水和盐酸接入口14的盐酸流量，依照设定盐酸浓度，利用再生装置16产生的负压将再生剂自下而上逆向送入离子交换器17的底部，再由中排口6排出，已吸附金属络合离子的离子交换树脂3与盐酸发生下列逆向反应：
                      
由以上反应式可知，离子交换树脂3得到再生，恢复吸附净化功能。再生结束用自来水或回用水对离子交换树脂3冲洗后，离子交换器17可以进入正常运行状态。含金属离子的酸性再生洗脱废液，可返回前级废水池进入循环处理。
离子交换树脂3可以长期重复使用，需要时可以通过下排口11和上排口2更换或补充树脂3。

Claims (1)

1.一种去除微量金属离子和自动调节pH值的废水后级处理装置，由离子交换系统；pH控制系统；和管路系统所组成，其特征在于：
所述的离子交换系统中离子交换器(17)出口处安装了在线再生报警器(20)，当测量数据达到再生控制点时能发出报警信号，离子交换树脂(3)将进入自动再生或提示人工再生状态；
所述的pH控制系统采用了管道式混合器(9)，pH检测器(5)，电控柜(8)，计量泵(12)，烧碱接入口(15)等部件构成的体系，在电控柜(8)中采用了模拟PD(比例微分)控制模块，控制比例脉宽调制器(PWM)来改变执行机构在单位时间内的开关比例，动态控制出水口(4)的pH值；
所述的管路系统中设置了避免离子交换树脂(3)污染的过滤器(19)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110078170A (zh) * 2019-05-16 2019-08-02 江苏中电创新环境科技有限公司 一种pH可调节离子交换装置及pH调节方法
CN111602485A (zh) * 2020-05-29 2020-09-01 中国科学院地理科学与资源研究所 一种沙化土地重构结构以及重构整治与利用方法

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