专利名称：重金属污水处理及重金属回收的装置和方法
技术领域：
本发明涉及环境保护领域，具体的讲是一种重金属污水处理及重金属回收的装置和方法。
背景技术：
电镀、电池制造、显影等行业的生产污水中含有大量的重金属离子，如铬、镍、银、铜、镉、铅等，如不进行有效治理，一旦这些种金属离子进入环境，会对环境造成严重的污染。另外，这些金属往往都是价格昂贵的重金属，如果能够有效的回收，也会为企业带来可观的收入，提高经济效益。
传统的处理方法一般利用重金属离子与碱反应生成难溶化合物的特性(如，Ni(OH)2的溶度积常数为2.0×10-15，当pH＝10时，Ni2+的溶解浓度＜1.0mg/l Cd(OH)2的溶度积常数为2.2×10-14，当pH＝10时，Cd2+的溶解浓度＜0.1mg/l；Pb(OH)2的溶度积常数为1.2×10-15，当pH＝10时，Pb2+的溶解浓度＜1.0mg/l。)，采用调节pH值到强碱性(pH＝10左右)的方法进行处理，处理原理如下式所示
经过调节pH后，再利用生成化合物难溶解特性进行重力分离，分离后污水排放，固体物质进行回收。
该方法存在的主要问题是由于重金属离子与碱性化合物是从离子状态反应后生成的重金属氢氧化合物(或氧化物)，该生成物粒径非常细小，所以与溶液难于分开，难于进行沉淀分离；另外，生成的难溶性重金属化合物在溶液中存在一定的过饱和度，导致溶液中存在的重金属化合物的浓度要远远高于理论上的饱和溶解度，也就是说要高于理论的离子浓度。所以经过重力沉降后，存在于溶液中的重金属化合物浓度依旧非常高，难于达到国家规定的排放标准。为了进一步降低污水中重金属离子的含量，许多工艺被迫在该工序后通过板框压滤机的处理进一步降低重金属化合物的含量。该方法虽然能够获得比较好的水质，但也存在两个问题一是由于板框压滤机的孔径较大，不能有效的去除污水中的重金属，出水中的重金属含量仍然偏高；二是由于设备的添加导致处理设备的增加以及占地面积的变大，对于占地面积有要求的单位无法满足。并且由于重金属分离程度低，导致重金属的回收率低，也降低了经济效益。
发明内容
由于目前重金属污水处理系统存在的工艺复杂、设备繁多、处理后水质差以及重金属回收率低等问题，本发明采用膜反应器来处理重金属污水，具体的内容如下首先污水进入反应器内，在加入碱调节污水的碱度之后，使重金属生成难溶性化合物(或者是氢氧化合物或者是氧化物)，再利用膜组件的过滤分离作用使固液分离。经过膜组件的分离后，重金属固体保留在反应器内，而经过去除重金属的污水通过与膜组件相连的泵的作用下，进入管道混合器，污水通过加酸泵并且在酸度计的控制下，调节出水酸碱度，使出水pH值达到8.5。经过上述处理的重金属污水，出水中的重金属含量低于1mg/l。
在反应器内形成的重金属固体化合物，定期排出反应器，回收利用。
底部通入压缩空气曝气不但可以减轻难溶性重金属化合物对膜组件的污染，而且可以保证重金属污水和为调节污水pH值所加入的碱充分混合。为了清洗膜组件，保证出水通量，采用反洗装置清洗膜组件。本工艺具有布局紧凑、占地少、自动化程度高、出水水质好等特点。
本发明的有益效果1.本方法和装置把重金属污水处理的各个部分组合成一个整体，可以大大降低减少占地面积；2.本装置中所有设备均为自动控制，大大降低了劳动强度；3.本装置采用最为先进的膜处理技术，不但可以保证优良的出水水质，而且能够提高重金属的回收率，提高经济效益。
图1是本发明的重金属污水处理及重金属回收的装置具体实施方式
图1是本发明的工艺流程和处理装置，通过以下流程完成重金属污水的处理与重金属的回收含重金属的污水1进入反应器2后，调节反应器2内的溶液pH值到10，通过风机6引入压缩空气18并通过位于反应器底部的穿孔管7扩散到反应器2内，反应后的污水通过出水泵9的作用经过膜组件8从反应器2内导出，出水17在管道混合器10内将酸碱调节到8.5左右，膜组件8通过反洗装置14进行清洗，反应器2内的固体重金属化合物定期通过排放口13排出。
重金属与水溶液的分离都是在膜反应器2内完成的，并且重金属与水溶液的分离方式是通过膜反应器2内膜组件8的分离作用实现的；通过风机6引入压缩空气18并通过位于反应器底部的穿孔管7扩散到反应器2内，不但均匀搅拌污水和碱液，保证溶液的均匀性以及重金属的充分反应，而且减轻膜组件8的污染状况；通过在线pH值检测装置A5控制碱泵4从储碱箱3中投加碱调节反应器2内的溶液pH值到10，保证重金属反应完全；出水溶液最终pH值为8.5，是在管道混合器10内完成的，保证反应速度以及降低占地面积，加酸量的控制是通过在线pH值监测装置B12监测储水箱11中溶液的pH值并控制酸泵16从储酸箱15中投加酸调节来实现的；出水17中重金属的含量低于1mg/l，可以回用于生产等；反应器2内形成的固体重金属化合物定期通过排放口13排出，回收利用；为了保证膜组件8的出水通量，采用反洗装置14清洗膜组件。
权利要求
1.一种重金属污水处理及重金属回收的方法及装置，污水进入反应器后，其特征在于还要依次经过以下过程①含重金属的污水(1)进入反应器(2)后，调节反应器(2)内的溶液pH值到10②通过风机(6)引入压缩空气(18)并通过位于反应器底部的穿孔管(7)扩散到反应器(2)内③反应后的污水通过出水泵(9)的作用经过膜组件(8)从反应器(2)内导出④出水(17)在管道混合器(10)内将酸碱调节到8.5左右⑤膜组件(8)通过反洗装置(14)进行清洗⑥反应器(2)内的固体重金属化合物定期通过排放口(13)排出。
2.按照权利要求1所述的一种重金属污水处理及重金属回收的方法及装置，其特征在于重金属与水溶液的分离都是在膜反应器(2)内完成的，并且重金属与水溶液的分离方式是通过膜反应器(2)内膜组件(8)的分离作用实现的；
3.按照权利要求1所述的一种重金属污水处理及重金属回收的方法及装置，其特征在于通过风机(6)引入压缩空气(18)并通过位于反应器底部的穿孔管(7)扩散到反应器(2)内，不但均匀搅拌污水和碱液，保证溶液的均匀性以及重金属的充分反应，而且减轻膜组件(8)的污染状况；
4.按照权利要求1所述的一种重金属污水处理及重金属回收的方法及装置，其特征在于通过在线pH值检测装置(A)(5)控制碱泵(4)从储碱箱(3)中投加碱调节反应器(2)内的溶液pH值到10，保证重金属反应完全；
5.按照权利要求1所述的一种重金属污水处理及重金属回收的方法及装置，其特征在于出水溶液最终pH值为8.5，是在管道混合器(10)内完成的，保证反应速度以及降低占地面积，加酸量的控制是通过在线pH值监测装置(B)(12)监测储水箱(11)中溶液的pH值并控制酸泵(16)从储酸箱(15)中投加酸调节来实现的
6.按照权利要求1所述的一种重金属污水处理及重金属回收的方法及装置，其特征在于出水(17)中重金属的含量低于1mg/l，可以回用于生产等；
7.按照权利要求1所述的一种重金属污水处理及重金属回收的方法及装置，其特征在于反应器(2)内形成的固体重金属化合物定期通过排放口(13)排出，回收利用；
8.按照权利要求1所述的一种重金属污水处理及重金属回收的方法及装置，其特征在于为了保证膜组件(8)的出水通量，采用反洗装置(14)清洗膜组件。
全文摘要
本发明涉及环境保护领域，具体的讲是一种重金属污水处理及重金属回收的装置和方法。含重金属的污水进入反应器后，调节反应器内的溶液pH值到10，通过风机引入压缩空气，并通过位于反应器底部的穿孔管扩散到反应器内，反应后的污水通过出水泵的作用经过膜组件从反应器内导出，出水在管道混合器内将酸碱调节到8.5左右，膜组件通过反洗装置进行清洗，反应器内的固体重金属化合物定期通过排放口排出，回收利用。本发明具有布局紧凑、占地少、自动化程度高、出水水质好等特点。
文档编号C02F1/62GK1554596SQ200310119369
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者李克勋, 张振家 申请人:南开大学