一种去除重金属和有机物的废水处理设备的制作方法

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种去除重金属和有机物的废水处理设备。

背景技术：

重金属离子废水主要来源于矿山开采、有色金属冶炼以及电镀等行业，特别是在电镀工业方面，由于其广泛应用于汽车、电子电器、航空航天工业、建筑工业及相应的装饰工业等，电镀废水的排放量也越来越大。这些废水水质相当复杂，其中含有氰化物、酸、碱以及六价铬、铜、锌、镉、镍等多种重金属污染物，有的还含有致癌、致畸、致突变的物质，毒性很大，危害严重。

目前，传统重金属废水处理的方法大致可以分为三类：1)化学处理法，即废水中重金属离子通过发生化学反应出去的方法；2)物理处理法，使废水中的重金属离子在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩及分离的方法；3)生物处理法，借助微生物或植物的絮凝、吸收累积及富集等作用去除废水中重金属离子的方法。而这些传统的方法都在不同程度上存在着工艺复杂、成本高、能耗大、占地面积大、运转费用高、有二次污染等弊端。

近年来我国政府和广大民众越来越意识到环境保护对人民生活和经济可持续发展的重要性，国家对环境保护和清洁生产方面的要求越来越高。在我国北京、上海、广东及江浙等经济发达地区，新建或改造电镀生产线项目，环境保护管理部门都要求水的回用率在50％～90％以上，有的甚至需要零排放。这些都对电镀废水的处理提出了更高更严格的要求。

据统计，2006年我国约有15000多个电镀厂，年均电镀废水排放量达到40亿吨，根据这一数据计算，平均每个电镀厂每天约产生730吨电镀废水。而随着近几年电镀行业的不断发展，越来越多的小型电镀厂不断出现，使得电镀废水的排放情况整体呈现分布广、单点排放量小的特点。这一特点使得传统处理重金属废水方法的弊端愈发趋于明显。为了适应电镀废水排放的这一特点，提出针对小排量电镀废水的处理方法更加迫在眉睫。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种去除重金属和有机物的废水处理设备，工艺简单、成本低、能耗低、占地面积小、运转费用低、没有二次污染，能够适用于分布广、小排量的电镀废水的处理。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种去除重金属和有机物的废水处理设备，包括依次连接的原水混合系统、初级陶瓷膜纳滤系统、臭氧陶瓷膜纳滤系统和生物活性炭滤系统，其中：

所述原水混合系统包括原水储存装置、第一药剂储存装置和混合装置，所述原水储存装置和所述第一药剂储存装置分别连接所述混合装置，所述混合装置用于将原水和第一药剂进行混合反应形成混合液；

所述初级陶瓷膜纳滤系统包括第一池体、第一陶瓷膜组件和第一抽吸泵，所述第一陶瓷膜组件安装在所述第一池体内，所述第一陶瓷膜组件用于对所述混合液进行截留处理，所述第一抽吸泵连接所述第一陶瓷膜组件的出口以将通过所述第一陶瓷膜组件的处理水通入到所述臭氧陶瓷膜纳滤系统；

所述臭氧陶瓷膜纳滤系统包括第二池体、第二陶瓷膜组件、臭氧曝气器和第二抽吸泵，所述第二陶瓷膜组件和所述臭氧曝气器安装在所述第二池体内，所述第二陶瓷膜组件用于对处理水进行截留处理，所述臭氧曝气器用于曝出臭氧与处理水进行催化臭氧化反应，所述第二抽吸泵连接所述第二陶瓷膜组件的出口以将通过所述第二陶瓷膜组件的处理水通入到所述生物活性炭滤系统；

所述生物活性炭滤系统包括第三池体，所述第三池体内设有附着微生物的活性炭，用于对处理水进行过滤，并将处理后的水最终排出。

优选地，所述初级陶瓷膜纳滤系统还包括导流装置，所述导流装置安装在所述第一池体内，用于在所述混合液经过所述第一陶瓷膜组件之前对所述混合液进行导流以使所述混合液中的沉淀物沉淀。

优选地，所述初级陶瓷膜纳滤系统还包括鼓风机，所述鼓风机用于对所述第一陶瓷膜组件的表面进行擦洗。

优选地，所述初级陶瓷膜纳滤系统还包括第二药剂储存装置，所述第二药剂储存装置连接所述第一池体，以将第二药剂通入到所述第一池体内对所述第一陶瓷膜组件进行药洗。

优选地，所述臭氧陶瓷膜纳滤系统还包括第三药剂储存装置，所述第三药剂储存装置连接在所述第一抽吸泵与所述第二池体之间的水管上，以将第三药剂和通过所述第一陶瓷膜组件的处理水一起通入到所述第二池体。

优选地，所述臭氧陶瓷膜纳滤系统还包括第四药剂储存装置，所述第四药剂储存装置连接所述第二池体，以将第四药剂通入到所述第二池体内对所述第二陶瓷膜组件进行药洗。

优选地，所述废水处理设备还包括反冲洗系统，所述反冲洗系统与所述生物活性炭滤系统连接，所述反冲洗系统包括第四池体和反冲洗泵，所述第四池体用于储存从所述第三池体排出的水，所述反冲洗泵用于将所述第四池体的水抽吸至所述第一池体、所述第二池体或所述第三池体以对所述第一陶瓷膜组件、所述第二陶瓷膜组件或所述活性炭进行反冲洗。

优选地，所述第一池体和所述第二池体的底部分别设有至少一个排污漏斗，在所述排污漏斗的底部设有开关阀门。

优选地，在所述第一抽吸泵和/或所述第二抽吸泵的出水管上设有电磁流量计，以监测所述第一抽吸泵和/或所述第二抽吸泵的出水流量。

优选地，在所述第一陶瓷膜组件和/或所述第二陶瓷膜组件的出水管上设有压力变送器，以监测所述第一陶瓷膜组件和/或所述第二陶瓷膜组件的工作压力。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的废水处理设备包括依次连接的原水混合系统、初级陶瓷膜纳滤系统、臭氧陶瓷纳滤系统和生物活性炭滤系统，污水首先与第一药剂混合，进入到初级陶瓷膜纳滤系统，通过第一陶瓷膜组件过滤后进入臭氧陶瓷膜纳滤系统，与臭氧发生臭氧化反应并通过第二陶瓷膜组件过滤，污水中的大分子长链难降解有机物被氧化成为小分子短链可降解有机物且重金属完全去除，最后在生物活性炭滤系统中，通过活性炭上附着的微生物的代谢作用下将小分子短链的可降解有机物完全去除，使得废水中完全去除重金属和有机物；通过该废水处理设备对废水进行处理，工艺简单、成本低、能耗低、占地面积小、运转费用低、没有二次污染，能够适用于分布广、小排量的电镀废水的处理。

在进一步的方案中，本实用新型的废水处理设备中还包括反冲洗系统，可以对第一陶瓷膜组件、第二陶瓷膜组件和活性炭进行反冲洗，使得该废水处理设备可以长期保持高效处理，增长设备的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的去除重金属和有机物的废水处理设备的结构示意图；

图2是图1中的A-A的截面示意图；

图3是图1中的B-B的截面示意图。

附图标记说明：1、初级反应池；2、深度反应池；3、第一池体；4、第二池体；5、第三池体；6、第四池体；7、第五池体；8、机械搅拌器；9、第一药剂桶；10、第一药剂计量泵；11、第一抽吸泵；12、鼓风机；13、第二药剂桶；14、第二药剂计量泵；15、第三药剂桶；16、第三药剂计量泵；17、第一陶瓷膜组件；18、第二抽吸泵；19、臭氧发生器；20、液氧罐；21、第四药剂桶；22、第四药剂计量泵；23、反洗泵；24、自控柜；25、导流装置；26、第一排污漏斗；27、第一排污阀门；28、第二陶瓷膜组件；29、第二排污漏斗；30、第二排污阀门。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。

本实用新型优选实施例的去除重金属和有机物的废水处理设备，包括依次连接的原水混合系统、初级陶瓷膜纳滤系统、臭氧陶瓷膜纳滤系统、生物活性炭滤系统和反冲洗系统，其中，原水混合系统包括原水储存装置、第一药剂储存装置和混合装置，原水储存装置和第一药剂储存装置分别连接混合装置，混合装置用于将原水和第一药剂进行混合反应形成混合液；初级陶瓷膜纳滤系统包括第一池体、第一陶瓷膜组件和第一抽吸泵，第一陶瓷膜组件安装在第一池体内，第一陶瓷膜组件用于对混合液进行截留处理，第一抽吸泵连接第一陶瓷膜组件的出口以将通过第一陶瓷膜组件的处理水通入到臭氧陶瓷膜纳滤系统；臭氧陶瓷膜纳滤系统包括第二池体、第二陶瓷膜组件、臭氧曝气器和第二抽吸泵，第二陶瓷膜组件和臭氧曝气器安装在第二池体内，第二陶瓷膜组件用于对处理水进行截留处理，臭氧曝气器用于曝出臭氧与处理水进行催化臭氧化反应，第二抽吸泵连接第二陶瓷膜组件的出口以将通过第二陶瓷膜组件的处理水通入到生物活性炭滤系统；生物活性炭滤系统包括第三池体，第三池体内设有附着微生物的活性炭，用于对处理水进行过滤，并将处理后的水排出到反冲洗系统；反冲洗系统与生物活性炭滤系统连接，反冲洗系统包括第四池体和反冲洗泵，第四池体用于储存从第三池体排出的水，反冲洗泵用于将第四池体的水抽吸至第一池体、第二池体或第三池体以对第一陶瓷膜组件、第二陶瓷膜组件或活性炭进行反冲洗。

具体地，如图1所示，原水混合系统包括原水池(图中未示)、第一药剂桶9、初级反应池1、深度反应池2，原水池和第一药剂桶9分别与初级反应池1连接，原水池内设有原水泵，第一药剂桶9的容量为500L，其内设有第一药剂计量泵10用于对50％的NaOH溶液进行计量及输送；初级反应池1和深度反应池2内均设有机械搅拌器8，初级反应池1和深度反应池2之间通过钢板隔开，钢板下端设有过水孔。

初级陶瓷膜纳滤系统包括第一池体3、第一陶瓷膜组件17、第一抽吸泵11、鼓风机12、导流装置25和第二药剂桶13，第一池体3与深度反应池2之间通过钢板隔开，在钢板下端设有过水孔；导流装置25由两块高度不一的导流板组成，安装在第一池体3内，用于在混合液经过第一陶瓷膜组件17之前对混合液进行导流以使混合液中的沉淀物沉淀；第一陶瓷膜组件17安装在第一池体3内，由具有纳米孔隙通道的陶瓷膜形成的组件；鼓风机12具体采用罗茨鼓风机，安装在第一陶瓷膜组件17的底部，用于对第一陶瓷膜组件17的表面进行擦洗；第一抽吸泵11连接第一陶瓷膜组件17的出口以将通过第一陶瓷膜组件17的处理水通入到臭氧陶瓷膜纳滤系统中去；在第一池体3的底部设有4个第一排污漏斗26，第一排污漏斗26是由四棱台组成，四棱台的四个斜面与水平方向的夹角均为55°，在每个第一排污漏斗26的底部设有第一排污阀门27，用于定期将沉淀或被第一陶瓷膜组件17截留的截留物从第一池体3内排放出去；第二药剂桶13的容量为1500L，其内设有第二药剂计量泵14用于对1％的盐酸溶液进行计量及输送，第二药剂计量泵14连接第一池体3，以将1％的盐酸溶液通入到第一池体3内对第一陶瓷膜组件17进行加药清洗。

臭氧陶瓷膜纳滤系统包括第二池体4、第二陶瓷膜组件28、臭氧曝气器(图中未示)、第三药剂桶15和第四药剂桶21，第一抽吸泵11连接第二池体4以将通过第一陶瓷膜组件17的处理水通入到第二池体4内；第二陶瓷膜组件28安装在第二池体4内，由具有纳米孔隙通道的陶瓷膜形成的组件；臭氧曝气器用于对第二陶瓷膜组件28的表面进行臭氧曝气，其中臭氧是由液氧罐20将氧气通入到臭氧发生器19内生成后通入到臭氧曝气器的；第三药剂桶15的容量为100L，其内设有第三药剂计量泵16用于对0.1％的双氧水溶液进行计量及输送，第三药剂计量泵16连接在第一抽吸泵11的出水口处，以将0.1％的双氧水溶液和通过第一陶瓷膜组件17的处理水混合后一起通入到第二池体4内；第四药剂桶21的容量为1000L，其内设有第四药剂计量泵22用于对1％的双氧水溶液进行计量及输送，第四药剂计量泵22连接第二池体4，以将1％的双氧水溶液通入到第二池体4内对第二陶瓷膜组件28进行加药清洗。污水在经过第一陶瓷膜组件17过滤处理后，在第二池体4内在臭氧曝气和0.1％的双氧水溶液双重作用下，将污水中的大分子难降解的有机物氧化成小分子短链可降解的有机物，再通过第二陶瓷膜组件28的纳米级微孔由第二抽吸泵18输送至第三池体5内；在第二池体4内，通过导流板将第二池体4分为两部分，前端为双氧水与处理水的混合反应区，后段为臭氧曝气和陶瓷膜纳滤区；结合图3所示，第二池体4的底部设有第二排污漏斗29，第二排污漏斗29和第一排污漏斗26相同，也是由四棱台组成，四棱台的四个斜面与水平方向的夹角均为55°，在第二排污漏斗29的底部设有第二排污阀门30，用于定期将沉淀或被第二陶瓷膜组件28截留的截留物从第二池体4内排放出去。

生物活性炭滤系统包括第三池体5，第三池体5内设有附着微生物的活性炭，用于对经过第二陶瓷膜组件28的处理水进行过滤处理，并将处理后的水排出到反冲洗系统；污水在进入第三池体5之前已经经过一系列处理，重金属已经完全达标，所含污染物为可降解的小分子有机物，在第三池体5内经过活性炭吸附及活性炭上附着的微生物代谢将这一部分有机物去除，使得出水能够达到回用水水质标准，此出水能够用于电镀厂清洗镀件、厂区绿化、卫生间冲水等；结合图3，在第三池体5内，设有配水渠、反冲洗废水收集渠、厚200mm的鹅卵石垫层、厚1500mm的果壳型活性炭层。

反冲洗系统包括第四池体6、反冲洗泵23和第五池体7，第四池体6用于储存从第三池体5排出的水，反冲洗泵23用于将第四池体6的水抽吸至第一池体3、第二池体4或第三池体5以对第一陶瓷膜组件17、第二陶瓷膜组件28或活性炭进行反冲洗；第五池体7连接第四池体6，用于储存最终可以排出的处理后的水。第三池体5内的出水通过自流进入第四池体6，经出水堰板进入第五池体7排放，第四池体6中的水可用于对第一陶瓷膜组件17、第二陶瓷膜组件28或活性炭的反冲洗。

在一些实施例中，该废水处理设备中是通过自控系统实现对整个设备进行全自动控制，主要由一个自动柜24和以下几部分组成：

(1)2个电磁流量计，分别安装在两台抽吸泵(第一抽吸泵11和第二抽吸泵18)的出水竖管上，用以监测出水流量；

(2)2个压力变送器，分别安装在膜组件(第一陶瓷膜组件17和第二陶瓷膜组件28)出水管上，用以监测膜组件(第一陶瓷膜组件17和第二陶瓷膜组件28)的工作压力及反洗压力；

(3)1个pH计，安装在初级反应池1中，用以监测初级反应池1中的pH；

(4)2个超声波液位计，分别安装在第一池体1和第二池体4中，用以监测两个池子的水位变化情况；

(5)2个ORP计，分别安装在深度反应池2和第二池体4中，用以监测两个池子中的氧化还原电位；

(6)1个荧光法在线溶解氧仪，安装在第二池体4中，用以监测池子中的溶解氧浓度；

(7)一个自控柜24，根据各仪器仪表的监测值控制调整整个系统中的各个设备运行状态；

(8)电线电缆；

(9)公称直径为DN50的气动球阀4个，分别安装于第一抽吸泵11的进水端、第二抽吸泵18的进水端、第一池体3的陶瓷膜反洗管道上和第二池体4的陶瓷膜反洗管道上，用以实现抽吸及反洗的交替运行。与之配套的设备有一台空压机；

(10)公称直径为DN40的电动球阀3个，分别安装于第三池体5的反冲洗水管、反冲洗废水排放管和出水管上，用以控制第三池体5的反冲洗；

(11)公称直径为DN20的电动球阀1个，安装在第二池体4的反洗加药管上，用以控制在线要洗；

(12)公称直径为DN15的电动球阀2个，分别安装在第一池体3的反洗加药管和第二池体4的进水加药管上，用以控制在线要洗及向第二池体4内投加0.1％的双氧水溶液。

通过本实用新型优选实施例的去除重金属和有机物的废水处理设备对废水进行处理包括以下步骤：

重金属废水通过原水泵经由进水管上的管道混合器与加药计量泵10输送的50％的NaOH溶液混合进入到初级反应池1，在机械搅拌器8的搅拌作用下进行沉淀反应，通过钢板下端的过水孔流入到深入反应池2内，在机械搅拌器8的搅拌作用下反应完全，通过深入反应池2和第一池体3之间的钢板下端的过水孔进入到第一池体3内的导流区域。

混合液经导流装置25的两块导流板导流，部分沉淀进入第一池体3的底部的排污漏斗26处，混合液进入到第一陶瓷膜组件17处，通过第一抽吸泵11的抽吸作用将通过第一陶瓷膜组件17的孔隙的处理水与加药计量泵16输送的0.1％的双氧水混合输送至第二池体4，此过程中大分子沉淀物被拦截在了初级反应池1中，通过第一陶瓷膜组件17底部的鼓风机12的曝气擦洗第一陶瓷膜组件17的表面，使得沉淀物无法在陶瓷膜片之间积累，保证了第一陶瓷膜组件17的稳定运行。

处理水与0.1％的双氧水混合进入到第二池体4后，臭氧发生器19将产生的臭氧通入到臭氧曝气器，臭氧曝气器对第二陶瓷膜组件28表面曝出臭氧，处理水与0.1％的双氧水的混合液在臭氧的强氧化作用下，污水中的大分子长链难降解有机物被氧化成为小分子短链可降解有机物，通过第二抽吸泵18的抽吸作用进入到第三池体5，在第三池体5中设有的活性炭上附着的微生物的代谢作用下将这部分有机物去除，出水自流进入第四池体6(反冲洗储水池)，经过水堰板进入第五池体7(出水池)排放。

此过程中，第一抽吸泵11每工作一段时间便停泵与关闭阀门，与此同时反冲洗泵23启动并开启第一抽吸泵11的反冲洗阀门，对第一池体3中的第一陶瓷膜组件17进行反冲洗，一段时间后再将第一抽吸泵11切换到抽吸状态，如此实现抽吸与反洗的交替运行；第二抽吸泵18也和第一抽吸泵11一样，让第二池体4中的第二陶瓷膜组件28可以进行反冲洗步骤。

第一陶瓷膜组件17和第二陶瓷膜组件28的在线药洗，则根据安装在抽吸管道上的压力变送器的监测结果决定在线药洗时间。在线药洗时首先关闭第一抽吸泵11、第二抽吸泵18、第一抽吸泵11和第二抽吸泵18进水端的气动阀门，反洗泵23和反洗管道上的启动阀门，接着启动第三加药计量泵14、第四加药计量泵22和开启对应加药管道上的电动阀门，在线清洗一端时间后关闭第三加药计量泵14、第四加药计量泵22和对应的电动阀门，先启动反洗泵23和对应的反洗管道上的气动阀进行一段时间的反冲洗后再与抽吸交替进行工作。

生物活性炭滤系统中第三池体5的反冲洗时间按周期进行，需要反冲洗时首先关闭第二抽吸泵18并且开启反冲洗废水排放管道上的电动阀门，待水位降到第四池体6的堰板上端并且第四池体6内的水基本排尽后关闭该电动阀门，同时关闭第三池体5出水管道上的电动阀门，启动反冲洗泵23和打开第三池体5的反冲洗管道上的电动阀门，待水位上升到配水渠堰板上端一定位置后关闭反冲洗泵23与对应的电动阀门，静置一段时间后开启反冲洗废水排水管道上的电动阀门将废水排出，待第四池体6内的废水基本排空后开启第三池体5出水管道上的电动阀门并启动第二抽吸泵18，恢复第三池体5的正常运行。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。