本发明属于重金属废水处理领域，涉及一种络合-超滤-电解重金属废水资源化系统。
背景技术：
目前，处理重金属废水的方法有多种，如常规的化学沉淀法、电化学法、离子交换法，以及一些正在研究的方法如生物法、吸附法以及萃取法等。每一种方法都有其各自的优缺点，适用于不同的处理要求与环境。但是大部分的方法都只是一种污染的转移，重金属对环境危害依然长期存在，并且会造成地下水和地表水的污染。从整体全局的角度考虑，污染治理的费用更加昂贵。
技术实现要素：
本实用新型是将管式超滤膜应用于络合-超滤技术，提供一种络合-超滤-电解重金属废水资源化系统。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种络合-超滤-电解重金属废水资源化系统，包括：废水收集池、破络反应池、高分子络合池、浓缩池、管式超滤装置、电解池；所述的破络反应池的进水口与废水收集池连接，破络反应池的出水口与所述的高分子络合池的进水口连接，高分子络合池的出水口与所述的浓缩池的进水口连接，浓缩池的淡液出口与管式超滤装置的进水口连接，管式超滤装置的浓水出口经浓水回流管与浓缩池连通，管式超滤装置的透过液出口设有排放水管用于排放透过水液；浓缩池的浓缩水出口与所述的电解池连接将循环浓缩至重金属浓度不低于3000mg/L浓缩液排入电解池进行电解解络；所述的电解池的出液口与高分子络合池连接将电解破络产生的高分子聚合物溶液回流至高分子络合池。
优选的，所述的破络反应池和高分子络合池均设有搅拌器。
优选的，所述的络合-超滤-电解重金属废水资源化系统还包括用于投加氧化剂的第一加药箱，所述的第一加药箱与破络反应池连接，在所述的第一加药箱与破络反应池的连接管路上设有第一计量泵。
优选的，所述的络合-超滤-电解重金属废水资源化系统还包括用于投加高分子络合剂的第二加药箱，所述的第二加药箱与高分子络合池连接，在所述的第二加药箱与高分子络合池的连接管路上设有第二计量泵。
优选的，所述的废水收集池经连接管路直接与高分子络合池连接，若废水中的重金属离 子为游离态，则直接将废水排入高分子络合池进行络合处理。分别在所述的废水收集池与破络反应池的连接管路、废水收集池与高分子络合池的连接管路上设有阀门。
优选的，分别在所述的浓缩池的淡液出口与管式超滤装置的连接管路、浓缩池的浓缩水出口与电解池的连接管路上设有阀门。
所述的管式超滤装置的管式超滤膜的孔径范围在0.01～0.05μm，材质选用PVDF材料。
所述的电解池的阳极采用不锈钢、阴极为石墨，电极采用单极式连接，3块阳极一起并接到电源的正极上，2块阴极一起连接到电源的负极上。
基于本实用新型络合-超滤-电解重金属废水资源化系统处理废水的方法，包括以下步骤：
(1)、氧化破络：若废水中的重金属离子存在络合状态，则需要向重金属废水中投加氧化剂，破除重金属与低分子络合剂的络合状态；
(2)、高分子络合：向上述废水中按一定比例投加高分子聚合物络合剂，并调节pH值至8～11，使重金属与高分子聚合物络合剂形成大分子络合物；
(3)、超滤分离：将上述废水通过管式超滤装置进行超滤分离，超滤膜得到的透过液可以达标排放，得到的截留液不断循环浓缩，直至浓缩液中重金属浓度不低于3000mg/L，成为高浓度重金属浓缩液；
(4)、电解解络：将上述浓缩液排入电解池当中进行电解，重金属离子在极板上进行沉积，而高分子聚合物仍留在溶液中，可以进行下一批处理使用；
所述的重金属废水包括：含铜废水、含镍废水、含铬(三价)废水、含镉废水等。
所述的氧化剂包括：次氯酸钠、双氧水或臭氧等。
所述的高分子聚合物络合剂包括：聚乙烯亚胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、壳聚糖等。
所述的高分子聚合物络合剂与重金属的质量比为10:1～50:1。
所述的超滤分离的操作压力在0.1～0.3MPa。
所述的电解条件为电解电压控制在30～60V，电流控制在0.5～3A，电解时间控制在10～30min。
和现有技术相比，本实用新型的有益效果：
基于本实用新型络合-超滤-电解重金属废水资源化系统，可以实现重金属资源的回用和废水的达标排放。首先利用水溶性的高分子聚合物将重金属离子络合，成为络合状态的大分子，该物质可以被超滤膜截留，从而实现重金属的富集。再通过管式超滤膜的反复浓缩，重金属可以达到高浓度，足以进行电解提纯。最后通过合理的控制电解条件，实现重金属离子 在极板上的沉积，而高分子聚合物可以继续回用。
附图说明
图1为本实用新型络合-超滤-电解重金属废水资源化系统的结构示意图；
图1中，1-废水收集池，2-破络反应池，3-高分子络合池，4-浓缩池，5-管式超滤装置，6-电解池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，一种络合-超滤-电解重金属废水资源化系统，包括：废水收集池1、破络反应池2、高分子络合池3、浓缩池4、管式超滤装置5、电解池6；所述的破络反应池2的进水口与废水收集池1连接，破络反应池2的出水口与高分子络合池3的进水口连接，高分子络合池3的出水口与浓缩池4的进水口连接，浓缩池4的淡液出口与管式超滤装置5的进水口连接，管式超滤装置5的浓水出口经浓水回流管与浓缩池4连通，管式超滤装置5的透过液出口设有排放水管用于排放透过水液；浓缩池4的浓缩水出口与电解池6连接将循环浓缩至重金属浓度不低于3000mg/L浓缩液排入电解池6进行电解解络；电解池6的出液口与高分子络合池3连接将电解破络产生的高分子聚合物溶液回流至高分子络合池3。
在所述的破络反应池2和高分子络合池3均设有搅拌器。
所述的络合-超滤-电解重金属废水资源化系统还包括用于投加氧化剂的第一加药箱、用于投加高分子络合剂的第二加药箱；所述的第一加药箱与破络反应池2连接，在所述的第一加药箱与破络反应池2的连接管路上设有第一计量泵；所述的第二加药箱与高分子络合池3连接，在所述的第二加药箱与高分子络合池3的连接管路上设有第二计量泵。
所述的废水收集池1经连接管路直接与高分子络合池3连接，若废水中的重金属离子为游离态，则直接将废水排入高分子络合池3进行络合处理。分别在所述的废水收集池1与破络反应池2的连接管路、废水收集池1与高分子络合池2的连接管路上设有阀门。
分别在所述的浓缩池4的淡液出口与管式超滤装置5的连接管路、浓缩池4的浓缩水出口与电解池6的连接管路上设有阀门
实施例1
取废水收集池中的含铜废水500L(其pH为3.2，铜离子含量为58mg/L)，直接排入高分子络合池，往该废水中投加聚乙烯亚胺600mg/L，并用片碱调节pH值至9.0，搅拌混合30分钟。经过高分子络合的废水排入浓缩池，用泵打入管式超滤装置当中，该管式超滤膜的孔径为0.01μm，材质为PVDF，运行压力为0.1MPa。测定通过膜孔的透过液中铜离子浓 度为低于检测限(0.01mg/L)，可以直接排放；被膜孔截留的截留液回到浓缩池，然后再次打入管式超滤装置进行分离，如此反复浓缩，直到测定的浓缩液中的铜离子含量达到3200mg/L停止处理，将得到的浓缩液排入电解池中，电极阳极采用不锈钢，阴极为石墨，电极采用单极式连接，结构简单，3块阳极一起并接到电源的正极上，2块阴极一起连接到电源的负极上。电解时，电压设置为35V，电流控制在0.8A，电解30分钟，观察到极板上出现铜层。测定电解液中铜离子的含量，下降至80mg/L。
实施例2
取废水收集池中的化学镍废水500L(其pH为9.2，其中镍离子含量为108mg/L)，排入破络反应池，投加次氯酸钠300mg/L，并反应60min。然后将该废水排入高分子络合池中，投加聚丙烯酸钠700mg/L，搅拌混合30分钟。经过高分子络合的废水排入浓缩池，用泵打入管式超滤装置当中，该管式超滤膜的孔径为0.02μm，材质为PVDF，运行压力为0.3MPa。测定通过膜孔的透过液中镍离子浓度为0.02mg/L，低于《电镀污染物排放标准GB21900-2008》表三标准，可以直接排放；被膜孔截留的截留液回到浓缩池，然后再次打入管式超滤装置进行分离，如此反复浓缩，直到测定的浓缩液中的镍离子含量达到5200mg/L停止处理，将得到的浓缩液排入电解池中，电极阳极采用不锈钢，阴极为石墨。电极采用单极式连接，结构简单，3块阳极一起并接到电源的正极上，2块阴极一起连接到电源的负极上。电解时，电压设置为35V，电流控制在0.8A，电解20分钟，观察到极板上出现镍层。测定电解液中镍离子的含量，下降至50mg/L。
实施例3
取废水收集池中的氰化镀镉废水500L于水箱(其pH为10.0，其中镉离子含量为200mg/L)，排入破络反应池，投加双氧水500mg/L，并反应60min。然后将该废水排入高分子络合池中，投加聚乙烯醇700mg/L，搅拌混合30分钟。经过高分子络合的废水排入浓缩池，用泵打入管式超滤装置当中，该管式超滤膜的孔径为0.05μm，材质为PVDF，运行压力为0.2MPa。测定通过膜孔的透过液中镉离子浓度为0.001mg/L，低于《电镀污染物排放标准GB21900-2008》表三标准，可以直接排放；被膜孔截留的截留液回到浓缩池，然后再次打入管式超滤装置进行分离，如此反复浓缩，直到测定的浓缩液中的镉离子含量达到4500mg/L停止处理，将得到的浓缩液排入电解池中。电极阳极采用不锈钢，阴极为石墨，电极采用单极式连接，结构简单，3块阳极一起并接到电源的正极上，2块阴极一起连接到电源的负极上。电解时，电压设置60V，电流控制在3A，电解10分钟，观察到极板上出现镉层。测定电解液中镉离子的含量，下降至50mg/L。