专利名称：一种重金属废水处理工艺及其装置的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及一种重金属废水处理工艺及其装置，特别涉及一种能够将 中水回收用于生产生活用水的重金属废水处理工艺及其装置。
背景技术：
现有的重金属废水的中水回用处理方法一般包括如下步骤
1) 预处理将重金属废水加入到预处理装置中，调节废水的PH到一 定值(这个值与所采用的絮凝剂相关)，再向其中加入适当的絮凝
齐U，分离得到的上清液和沉降物；
2) 固液分离将步骤(1)得到的沉降物送入与预处理装置一端相连 的固液分离装置(也称金属残渣收集装置)， 一般的固液分离装置 为板框压滤机，对步骤(l)所得沉降物进行压滤，分离出金属残渣进 行金属回收处理，而分离出来的少量废液一般直接排放(若达到排 放标准，可直接排放；若没有达到排放标准可以进行进一步过滤处 理再排放)；
3) 步骤(1)的上清液也可以直接排放，不过出于节约水资源的角度， 一般都会对其进行过滤处理后再利用(俗称中水回用)，若需要进 行过滤处理， 一般会对上清液的PH值进行监测，若PH值偏离中 性7.0较大时，需要进行PH值调节到约7.0，保证上清液PH稳定 后再进行过滤处理；过滤处理方法如下将步骤(1)所得的上清 液送入与预处理装置另一端相连的过滤装置， 一般过滤装置中设有 一个初滤器，进一步过滤上清液中的少量重金属残渣和悬浮物等， 但初滤后的水中还有少量重金属离子；
现有技术中，通常对初滤后的水采用超滤膜(膜孔径一般为2.0nm 100 nm) 进行超滤除去悬浮固体、胶体和细菌等，但超滤后的水中还含有少量重金属阳 离子，且轻金属阳离子(如Na+、 Mg"离子)、阴离子(如Cr、 SO^—离子)浓 度较高，因而电导率较高(电导率一般大于3000ns/cm)，无法将这部分水用于 生产、生活用水；
因此，若要达到生产、生活用水标准或更高水质(超纯水等)，现有技术中
通常还有对超滤后的水采用反渗透膜(膜孔径一般小于0.5nm)进行反渗透处理， 去除其中的阴阳离子；
但是超滤膜和反渗透膜的造价较高，尤其是反渗透膜，并且处理一段时间 之后，膜孔易堵塞而失效，失效后的超滤膜和反渗透膜无法再生，需更换，一 般只有大型企业具备这样的经济实力，中小型企业一般只能采用直接排放或仅 进行初滤和超滤，将得到的水用于生产线上粗化后的二道水洗(例如镀铜出缸 后的二道水洗)或冲厕、绿化等杂用。另外，超滤膜和反渗透膜虽然处理的效 果很好，但是由于膜孔径小，因此处理速度会比较慢，每单位时间的处理容量 一般不会太大(一般每支渗透膜每小时处理废水量不超过0.45m3)，中水回收率 不高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点提供一种更节省成本的能够将中水回收用 于生产生活用水的重金属废水处理工艺，其包括以下连续进行的步骤
(1) 预处理调节所述重金属废水的PH值，再向其中加入絮凝剂，将得 到的上清液和沉降物分离；
(2) 固液分离处理对步骤(1)所得的沉降物进行固液分离处理，得到 重金属残渣和废液；
(3) 过滤处理将步骤(1)所得上清液进行过滤处理；
其中，所述的过滤处理是指对步骤(1)所得上清液依次进行初滤、阳离子 吸附处理、阴离子吸附处理，所述的阳离子吸附处理采用的介质为活化沸石， 所述的阴离子吸附处理采用的介质为活性炭。
上述的重金属废水处理工艺中，对初滤后的水依次进行了阳离子吸附处理、 阴离子吸附处理，特别是阳、阴离子吸附处理采用的介质分别采用了活化沸石 和活性炭。所述的活化沸石是天然沸石经过多种特殊工艺活化而成的具有较强 吸附阳离子能力的介质。虽然，本领域中也有将活性炭用于阴离子吸附，活化 沸石用于阳离子吸附，且活化沸石一般仅用于重金属阳离子吸附，但涉及到本 发明中，发明人经多次实验研究发现，采用活化沸石和活性炭对初滤后的水依 次进行处理，不仅能够基本上达到初滤的标准(基本上去除了悬浮固体、胶体 以及大分子有机物)，还能吸附初滤后水中剩余的少量重金属离子，且大大降低 了其中轻金属阳离子(如Na+、 M^+离子)和阴离子(如CLˉ、 SO42ˉ离子)的浓
度，处理后的洁净水的水质较高，能够达到生产生活用水的标准(全硬度3.8 5.0 mg/L， CODCr小于90mg/L，电导率700~1000ps/cm );另一方面，虽然处理 后的洁净水的水质可能稍逊于目前一些大型企业所采用的超滤加反渗透处理， 但是本发明工艺舍弃了造价昂贵的超滤膜和反渗透膜，采用了相比之下非常便 宜的活化沸石和活性炭作为阳阴离子吸附介质依次处理，且特别是活化沸石和 活性炭还能够再生(例如可以通过反冲洗技术实现重复再利用)，大大节省了处 理工艺成本，中小企业也有能力采用本发明工艺，因此本发明工艺的应用范围 相比现有技术更广；再者，活化沸石和活性炭的处理速度很快，其单位时间的 处理容量远大于超滤膜和反渗透处理的容量。
作为本发明的进一步改进，所述的初滤采用的过滤精度为10目 50目，这
个精度是综合考虑过滤器成本和处理效果得到的，初滤采用这个精度范围能够 较好的去除步骤(1)上清液中的少量重金属残渣和悬浮物等，缓解后续活化沸 石吸附处理的压力，最终的水质也比较好。
本发明还提供了一种用于上述重金属废水处理工艺的装置，其包括重金属 废水预处理装置、固液分离装置、过滤装置，其中，所述的过滤装置包括依次 相连通的初滤器、阳离子吸附器、阴离子吸附器，所述的阳离子吸附器中填充 有吸附阳离子的活化沸石，所述阴离子吸附器中填充有吸附阴离子的活性炭。
所述的初滤器为10目 50目的金属网式过滤器，金属网式过滤器是本领域 技术人员常用的用来除去金属残渣的过滤器，例如不锈钢网式过滤器。
总的来说，与现有技术相比，本发明的重金属废水处理工艺及其装置能够 将中水回收用于生产生活用水， 一方面，大大节省了处理工艺成本，中小企业 也有能力采用此工艺及装置，应用范围更广；另一方面，单位时间的处理容量 更大，中水回收率更高。
具体实施例方式
以下结合实施例来进一步阐述本发明的重金属废水处理工艺及其装置。 一种重金属废水处理工艺，其包括以下连续进行的步骤
(1) 预处理调节重金属废水的PH值到一定值6.8，再向其中加入适当的 絮凝剂Y-聚谷氨酸(也称重金属离子捕捉-絮凝剂)，每立方重金属废水中加入大 约75克Y-聚谷氨酸，将得到的上清液和沉降物分离；
(2) 固液分离处理对步骤(1)所得的沉降物进行固液分离处理，得到重金属残渣和废液；
(3)过滤处理将步骤(1)所得上清液进行过滤处理；
其中，过滤处理是指对步骤(1)所得上清液依次进行初滤、阳离子吸附处 理、阴离子吸附处理，阳离子吸附处理采用的介质为活化沸石，所述的阴离子 吸附处理采用的介质为活性炭。
采用活化沸石和活性炭对初滤后的水依次进行处理，不仅能够基本上达到 初滤的标准(基本上去除了悬浮固体、胶体以及大分子有机物)，还能吸附初滤 后水中剩余的少量重金属离子，且大大降低了其中轻金属阳离子(如Na+、 Mg2+ 离子)和阴离子(如Cl-、 SO42-离子)的浓度，处理后的洁净水的水质较高，能 够达到生产生活用水的标准(全硬度3.8 5.0 mg/L， CODCr小于90mg/L，电 导率700 1000μs/cm);另一方面，虽然处理后的洁净水的水质可能稍逊于目前 一些大型企业所采用的超滤加反渗透处理，但是本发明工艺舍弃了造价昂贵的 超滤膜和反渗透膜，采用了相比之下非常便宜的活化沸石和活性炭作为阳阴离 子吸附介质依次处理，且特别是活化沸石和活性炭还能够再生，大大节省了处 理工艺成本，中小型企业也有能力采用本发明工艺，因此本发明工艺的应用范 围相比现有技术更广；再者，活化沸石和活性炭的处理速度很快(例如当填充 满活化沸石的阳离子吸附器体积为1.4mX0.79m2，填充满活性炭的阴离子吸附 器体积为1.4mX0.79m2，每小时处理废水量约为33 m3)，其单位时间的处理容 量远大于超滤膜和反渗透处理的容量。
上述的阳阴离子交换介质活化沸石和活性炭，使用一段时间吸附性能下 降后，可以定期对它们进行反冲洗处理，基本上可以100％恢复它们的吸附性能。 反冲洗将吸附介质上的阳阴离子冲洗下来，也可以对这部分水进行集中回收处 理。
上述的初滤采用的过滤精度为10目 50目，这个精度是综合考虑过滤器成 本和处理效果得到的，初滤采用这个精度范围能够较好的去除步骤(1)上清液 中的少量重金属残渣和悬浮物等，缓解后续活化沸石吸附处理的压力，最终的 水质也比较好。
若重金属废水中含有Cr6+，则需要在预处理步骤之前对重金属废水进行还原 处理，将Cr6+还原成Cr3+，还原剂采用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、连 二亚硫酸钠(保险粉)或二氧化硫等本领域所熟知的Cr6+还原剂。
采用上述重金属废水处理工艺得到的水CODCr80mg/L，全硬度4.4mg/L，电导率约900μ/cm, pH值接近中性，可直接回用于生产或生活用水。
应用上述重金属废水处理工艺的装置包括重金属废水预处理装置、固液分 离装置、过滤装置，其中，过滤装置包括依次相连通的初滤器、阳离子吸附器、 阴离子吸附器，阳离子吸附器中填充有吸附阳离子的活化沸石，阴离子吸附器 中填充有吸附阴离子的活性炭。本发明装置中的阳离子吸附器和阴离子吸附器 均可以采用本领域所熟知的阳阴离子吸附器来实现，因此在此不多加赘述。
所述的初滤器为10目 50目的金属网式过滤器，金属网式过滤器是本领域 技术人员常用的用来除去金属残渣的过滤器，例如不锈钢网式过滤器。
另外现有的重金属废水预处理装置、固液分离装置可以采用本领域技术人 员所熟知的常用装置，例如可参见中国专利第200710132375.3号文件中相应内 容。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉此领域技 术的人士能够了解本发明并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡 根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围 内。
权利要求
1、一种重金属废水处理工艺，其包括以下连续进行的步骤(1)预处理调节所述重金属废水的PH值，再向其中加入絮凝剂，将得到的上清液和沉降物分离；(2)固液分离处理对步骤(1)所得的沉降物进行固液分离处理，得到重金属残渣和废液；(3)过滤处理将步骤(1)所得上清液进行过滤处理；其特征在于所述的过滤处理是指对步骤(1)所得上清液依次进行初滤、阳离子吸附处理、阴离子吸附处理，所述的阳离子吸附处理采用的介质为活化沸石，所述的阴离子吸附处理采用的介质为活性炭。
2、 根据权利要求1所述的一种重金属废水处理工艺，其特征在于所述的 初滤的过滤精度为10目 50目。
3、 根据权利要求1或2所述的一种重金属废水处理工艺，其特征在于若 所述的重金属废水中含有Cr"，则需要在预处理步骤之前对所述重金属废水进行 还原处理，将所述Cr"还原成Cr3+。
4、根据权利要求1或2所述的一种重金属废水处理工艺，其特征在于预 处理步骤中所述PH值为6.5 9.5，所述的絮凝剂为生物絮凝剂为Y-聚谷氨酸， 其加入量为所述每立方重金属废水中加入6 90克Y-聚谷氨酸。
5、 一种用于权利要求1所述重金属废水处理工艺的装置，其包括重金属废 水预处理装置、固液分离装置、过滤装置，其特征在于所述的过滤装置包括 依次相连通的初滤器、阳离子吸附器、阴离子吸附器，所述的阳离子吸附器中 填充有吸附阳离子的活化沸石，所述阴离子吸附器中填充有吸附阴离子的活性 炭。
6、 根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述的初滤器为10目 50 目的金属网式过滤器。
全文摘要
本发明涉及一种重金属废水处理工艺，其包括以下连续进行的三个步骤预处理、固液分离处理、过滤处理，其中过滤处理是指对预处理步骤所得上清液依次进行初滤、阳离子吸附处理、阴离子吸附处理，阳离子吸附处理采用的介质为活化沸石，阴离子吸附处理采用的介质为活性炭。相应的，应用本发明工艺的装置中的过滤装置包括依次相连通的初滤器、活化沸石阳离子吸附器、活性炭阴离子吸附器。与现有技术相比，本发明的重金属废水处理工艺及其装置能够将中水回收用于生产生活用水，一方面，大大节省了处理工艺成本，中小型企业也有能力采用此工艺及装置，应用范围更广；另一方面，单位时间的处理容量更大，中水回收率更高。
文档编号C02F9/04GK101343125SQ200810107048
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月26日 优先权日2008年8月26日
发明者孙玉华, 徐仁江, 浦景松, 王学钧, 郭大磊 申请人:昆山工研院华科生物高分子材料研究所有限公司