专利名称：一种用于处理重金属废水及回收重金属的装置及方法
技术领域：
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种用于处理重金属废水及回收重金属的装置及方法。
背景技术：
随着我国电镀、电子工业和冶金工业的发展，水体重金属污染问题十分突出，重金属废水不仅对环境产生极大污染，更严重危害到人体健康。因此，现在世界各国对重金属废水的处理相当重视。此外，重金属废水也是一种资源，许多重金属都比较昂贵。如果将废
水中的重金属作为一种资源来回收，不但解决了重金属的污染，而且还具有一定的经济效益。
目前，重金属废水处理方法通常有化学法、物理法、生物化学法。化学法常用的包括化学沉淀法和电解法等，物理法包括离子交换法和膜分离技术法等，但这些方法在实际应用中对水质要求较高，沉淀法要求处理的废水有较高的絮体分形维数，即处理过程中可以形成较大较多絮体，这样才可使沉降效果好，物理法适用于含较低浓度重金属离子废水的处理。生物化学法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行沉淀除污的一种方法，其对废水的可生化性即废水的BOD、COD含量要求较高，对有机高浓度废水处理难度较大，且在微生物吸附过程中，吸附容量易受环境因素的影响，微生物对重金属的吸附具有选择性，而重金属废水常含有多种有害重金属，影响微生物的作用，应用上受限制。基于目前处理重金属废水的现状，本发明将几种技术集成来处理重金属废水，并回收废水中的重金属，同时发挥几种技术的长处，实现废水回用和重金属回收的双重目的，取得良好的经济效益和环境效益。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于处理重金属废水及回收重金属的装置及方法。具体方案如下
用于处理重金属废水及回收重金属的装置，该装置包括曝气絮凝-吸附罐5、沉淀池6、多介质过滤罐7、螯合反应装置18和电解池19。曝气絮凝-吸附罐5与沉淀池6结合，重金属废水I先经过曝气絮凝-吸附罐5，其中加入絮凝剂PAM 2，通过曝气混合均匀，然后出水流到沉淀池6，此部分池中加入壳聚糖3，壳聚糖3吸附絮凝后的颗粒使之沉淀，絮凝剂PAM 2与壳聚糖3进行复合作用，在曝气絮凝-吸附罐5底通入空气4进行曝气，起到均匀混合作用，沉淀池6采用横板沉淀，提高沉淀效果。多介质过滤罐7中装有填装高度比例为I: 2的无烟煤与石英砂，上部为无烟煤滤层8，下部为大颗粒的石英砂滤层9，水流停留时间保持在30min以上，达到增强过滤面积和过滤效果。螯合反应装置18依次设有螯合反应池10、斜板沉淀池11、超滤膜组件12、聚合物再生池13及微滤膜组件14，在此装置中重金属与大分子有机物发生螯合反应。电解池19阴、阳极均为铁板20，以氢氧化亚铁胶体为核心，在交流电场作用下，胶体与重金属不断在阳极聚合，将重金属镀在阳极表面，使重金属回收利用。利用该装置处理重金属废水及回收重金属的方法，包括以下步骤
第一步絮凝-吸附、沉淀，重金属废水I在PAM 2与壳聚糖3复合作用下首先进行絮凝-吸附，再经过沉淀池6沉淀，通过絮凝、吸附与沉淀对重金属废水进行预处理；
第二步过滤，沉淀出水流入多介质过滤罐7，使预处理废水在过滤介质无烟煤与石英砂的作用下，除去絮凝的沉淀物；
第三步螯合反应，多介质过滤罐7出水流入螯合反应装置18，使重金属与大分子有机物进行螯合反应，通过螯合反应、超滤、沉淀、破络反应和微滤一系列步，产水17可以回收 利用，含重金属的剩余浓缩液进入电解池19 ；
第四步电解作用，螯合反应出水进入电解池19，通过电解作用，使重金属回收利用，电化学产水能够重新进入工艺流程进行废水处理。本发明的方法具有废水处理效果好、各工艺阶段循环利用率高、可操作性强、重金属回收率高等优点。通过絮凝与吸附沉淀对重金属废水进行预处理，再利用重金属与有机大分子的络合反应机制与超滤装置联合使用，在此工艺中络合与解络反应有效结合，使得有机聚合机物循环使用，以铁板为电极的电解池将有效回收重金属，使重金属回收利用。本发明工艺可操作性高，在有效去除重金属废水同时，通过电解池实现重金属的回收，从而充分体现其环境效益、经济效益和社会效益。
图I为工艺流程 图2为根据本发明的装置曝气絮凝-吸附罐的示意 图3为根据本发明的装置的沉淀池的示意 图4为根据本发明的装置的多介质过滤罐的示意 图5为根据本发明的装置的螯合反应装置的示意 图6为根据本发明的装置的电解池的示意图。其中，I为废水；2为PAM;3为壳聚糖；4为空气；5为曝气絮凝-吸附罐；6为沉淀池；7为多介质过滤罐；8为无烟煤滤层；9为石英砂滤层；10为螯合反应池；11为斜板沉淀池；12为超滤膜组件；13为聚合物再生池；14为微滤膜组件；15为乙二胺四乙酸二钠(EDTA) ；16为盐酸；17为产水；18为螯合反应装置；19为电解池；20为做阴极和阳极的铁板；21为DC电源；22为浮渣。
具体实施例方式用于处理重金属废水及回收重金属的装置，该装置包括曝气絮凝-吸附罐5、沉淀池6、多介质过滤罐7、螯合反应装置18和电解池19。曝气絮凝-吸附罐5与沉淀池6结合，重金属废水I先经过曝气絮凝-吸附罐5，其中加入絮凝剂PAM 2，通过曝气混合均匀，然后出水流到沉淀池6，此部分池中加入壳聚糖3，壳聚糖3吸附絮凝后的颗粒使之沉淀，絮凝剂PAM 2与壳聚糖3进行复合作用，在曝气絮凝-吸附罐5底通入空气4进行曝气，起到均匀混合作用，沉淀池6采用横板沉淀，提高沉淀效果。多介质 过滤罐7中装有填装高度比例为I: 2的无烟煤与石英砂，上部为无烟煤滤层8，下部为大颗粒的石英砂滤层9，水流停留时间保持在30min以上，达到增强过滤面积和过滤效果。螯合反应装置18依次设有螯合反应池10、斜板沉淀池11、超滤膜组件12、聚合物再生池13及微滤膜组件14，在此装置中重金属与大分子有机物发生螯合反应。电解池19阴、阳极均为铁板20，以氢氧化亚铁胶体为核心，在交流电场作用下，胶体与重金属不断在阳极聚合，将重金属镀在阳极表面，使重金属回收利用。利用该装置处理重金属废水及回收重金属的方法，包括以下步骤
第一步絮凝-吸附、沉淀，重金属废水I在PAM 2与壳聚糖3复合作用下首先进行絮凝-吸附，再经过沉淀池6沉淀，通过絮凝、吸附与沉淀对重金属废水进行预处理；
第二步过滤，沉淀出水流入多介质过滤罐7，使预处理废水在过滤介质无烟煤与石英砂的作用下，除去絮凝的沉淀物；
第三步螯合反应，多介质过滤罐7出水流入螯合反应装置18，使重金属与大分子有机物进行螯合反应，通过螯合反应、超滤、沉淀、破络反应和微滤一系列步，产水17可以回收利用，含重金属的剩余浓缩液进入电解池19 ；
第四步电解作用，螯合反应出水进入电解池19，通过电解作用，使重金属回收利用，电化学产水能够重新进入工艺流程进行废水处理。
权利要求
1.一种用于处理重金属废水及回收重金属的装置，其特征在于，该装置包括曝气絮凝-吸附罐(5)、沉淀池(6)、多介质过滤罐(7)、螯合反应装置(18)和电解池(19)。
2.根据权利要求I所述的用于处理重金属废水及回收重金属的装置，其特征在于，所述曝气絮凝-吸附罐(5)与沉淀池(6)结合，重金属废水(I)先经过曝气絮凝-吸附罐(5)，其中加入絮凝剂PAM (2)，通过曝气混合均匀，然后出水流到沉淀池(6)，此部分池中加入壳聚糖(3)，壳聚糖(3)吸附絮凝后的颗粒使之沉淀，絮凝剂PAM (2)与壳聚糖(3)进行复合作用，在曝气絮凝-吸附罐(5)底通入空气(4)进行曝气，起到均匀混合作用，沉淀池(6)采用横板沉淀，提高沉淀效果。
3.根据权利要求I所述的用于处理重金属废水及回收重金属的装置，其特征在于，所述多介质过滤罐(7)中装有填装高度比例为I : 2的无烟煤与石英砂，上部为无烟煤滤层(8)，下部为大颗粒的石英砂滤层(9)，水流停留时间保持在30min以上，达到增强过滤面积和过滤效果。
4.根据权利要求I所述的用于处理重金属废水及回收重金属的装置，其特征在于，所述螯合反应装置(18)依次设有螯合反应池(10)、斜板沉淀池(11 )、超滤膜组件(12)、聚合物再生池(13)及微滤膜组件(14)，在此装置中重金属与大分子有机物发生螯合反应。
5.根据权利要求I所述的用于处理重金属废水及回收重金属的装置，其特征在于，所述电解池(19)阴、阳极均为铁板(20)，以氢氧化亚铁胶体为核心，在交流电场作用下，胶体与重金属不断在阳极聚合，将重金属镀在阳极表面，使重金属回收利用。
6.一种利用权利要求I装置处理重金属废水及回收重金属的方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步絮凝-吸附、沉淀，重金属废水(I)在PAM (2)与壳聚糖(3)复合作用下首先进行絮凝-吸附，再经过沉淀池(6)沉淀，通过絮凝、吸附与沉淀对重金属废水进行预处理； 第二步过滤，沉淀出水流入多介质过滤罐(7)，使预处理废水在过滤介质无烟煤与石英砂的作用下，除去絮凝的沉淀物； 第三步螯合反应，多介质过滤罐(7)出水流入螯合反应装置(18)，使重金属与大分子有机物进行螯合反应，通过螯合反应、超滤、沉淀、破络反应和微滤一系列步，产水(17)可以回收利用，含重金属的剩余浓缩液进入电解池(19 ); 第四步电解作用，螯合反应出水进入电解池(19)，通过电解作用，使重金属回收利用，电化学产水能够重新进入工艺流程进行废水处理。
全文摘要
一种用于处理重金属废水及回收重金属的装置及方法,该装置包括曝气絮凝-吸附罐、沉淀池、过滤池、螯合反应装置、电解池。通过有机絮凝及无机吸附作用后，对含有重金属废水进行处理，使处理后的废水再生利用，且有效回收重金属，整个装置中循环利用率高，达到生态效益与经济效益相结合的废水处理方法。
文档编号C02F9/06GK102815831SQ201210347169
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者徐华, 郭婷婷, 彭若梦 申请人:北京格瑞奥环境科技有限公司