一种工业废水的处理方法与流程

本发明涉及一种去除电镀废水中铅的处理方法，属于环境保护中的废水处理领域。

背景技术：

电镀废水是一类对环境污染最严重和人类危害最大的工业废水之一，其中的大多数金属离子及其化合物易于被水中悬浮颗粒所吸附而沉淀于水底的沉积层中，长期污染水体。某些重金属及其化合物能在鱼类及其他水生生物体内以及农作物组织内富集、累积并参与生物圈循环。

重金属污染对于环境和人类造成的危害已越来越多地为人们所熟知，随着全球可持续发展战略的进一步实施，对电镀废水的处理要求也将日益严格。重金属废水是一个十分复杂的混合体系，用单一处理技术处理已经很难达到处理要求。

目前国内外用于处理电镀废水的方法主要包括以下几种：

（1）吸附法：

吸附法是利用吸附剂活性表面对重金属离子的吸引来去除废水中的重金属离子的一种方法。吸附剂的种类很多，常用的有活性炭，活性炭可以同时吸附多种重金属离子，吸附容量大；但活性炭价格贵，使用寿命短，需再生，操作费用高。

（2）离子交换法：

离子交换法是利用水中离子与离子交换剂上的离子进行交换达到去除水中有害离子的目的。目前国内外在用此法处理含铅废水上常用离子交换树脂来处理。

（3）膜分离法：

膜分离是利用一种半透膜，在外界作用下，不改变溶液的化学形态而达到分离的目的。它是一个高效的分离过程，分离过程能耗低，工作温度为室温，便于维护，设备的可靠性高，处理量和设备规模在很大的范围内变化，占地面积小，不会产生二次污染，但是膜价格昂贵，易受污染。

（4）生物絮凝法：

生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好；但当前也存在着生产成本较高、活体絮凝剂保存困难、难以进行工业化生产的难题，大部分生物絮凝剂还处于探索研究阶段。

目前，现有的含铅电镀废水处理方法存在成本高、技术复杂、占地面积大、能耗高及重复利用率低等不足。因此，有必要摆脱现有的处理技术思路，开辟出处理含铅电镀废水的新途径，进而开发一种全新形式的电镀废水铅离子处理技术。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种工业废水的处理系统，包括集水井、粗格栅、一次沉淀池、pH值调节池、植物远红外辐照富集除铅装置、硝化反应池、生物脱氮池、二次沉淀池、净水池等；其中，含有铅离子的电镀废水通过废水管线进入集水井，在此进行集中收集和初步稳定调节，集水井的出口通过废水管线连接粗格栅，在此去除废水中的大直径固体物质，粗格栅的出口通过废水管线连接一次沉淀池，在此进一步去除废水中的不溶物质，一次沉淀池的出口通过废水管线连接pH值调节池，废水在此进行pH值的精确调节，pH值调节池出水的pH值范围为6.0~7.0，以满足植物远红外辐照富集除铅装置的入水pH值要求，pH值调节池的出口通过废水管线连接植物远红外辐照富集除铅装置，植物远红外辐照富集除铅装置的出口通过废水管线连接硝化反应池，在此将废水中各种含氮物质氧化成硝酸盐氮，以利于后端生物脱氮池的除氮净化工序，硝化反应池的出口通过废水管线连接生物脱氮池，在此将废水中的硝酸盐氮通过生物氧化作用加以分解去除，生物脱氮池的出口通过废水管线连接二次沉淀池，在此将废水中的剩余不溶物质全部除去，二次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排；其中，植物远红外辐照富集除铅装置外壳由不锈钢材质构成，其左侧下部设有进水阀门，右侧下部设有排水阀门，装置底部并排安装有7支远红外辐照装置，进水阀门与排水阀门上方设有1排植株固定支架，植株固定支架上并排固定有7株羽叶鬼针草植株，植株固定支架上方安装有1套自动更换植株机械臂，并由位于装置外部的机械臂控制单元进行自动控制，自动更换植株机械臂上方并排安装有7支日光灯，日光灯上方设有植物营养液槽，其上设有1排植株固定支架，植株固定支架可容纳7株羽叶鬼针草植进行恢复再生处理，植株固定支架上方为羽叶鬼针草植株恢复再生舱，其顶部为1道轻钢滑轨，轻钢滑轨上安装有1套植株叶片剪切分离装置，该装置底部为1支真空抽吸式锯盘，装置顶部设有叶片残渣排口；经过pH值调节处理后（处理后pH值为6.0~7.0）的含有铅离子的电镀废水通过位于植物远红外辐照富集除铅装置左侧下部的进水阀门进入装置内部，会与并排固定在植株固定支架上的羽叶鬼针草植株的根系接触，同时，位于装置底部的远红外辐照装置启动，向羽叶鬼针草植株的根系发射远红外辐射，以激发其富集吸收废水中铅离子的生物活性作用，废水中的铅离子被羽叶鬼针草植株根系吸收后，在装置内部安装的日光灯的照射下，羽叶鬼针草植株开始进行蒸腾作用，铅离子即会随着植物体内部的水分被转运并最终富集在其叶片中，吸收富集到一定量铅离子的羽叶鬼针草植株经过在机械臂控制单元控制下的自动更换植株机械臂的抓取移动操作，被替换至羽叶鬼针草植株恢复再生舱中，此时，位于轻钢滑轨之上的植株叶片剪切分离装置开始工作，其下部安装的真空抽吸式锯盘可将富集有铅离子的植株叶片剪切并抽吸至植株叶片剪切分离装置中，其叶片残渣最终由叶片残渣排口排出装置，并进行外运处理，经过叶片剪切加工后的植株，其根系可从植物营养液槽中吸收各种营养物质，并逐步生长出新的叶片，使其最终得以恢复再生，可被再次替并进行铅离子的富集吸收，此过程按照一定的时间周期往复进行，同时，经过羽叶鬼针草植株根系吸收净化铅离子后的废水，通过位于装置右侧下部的排水阀门排出本装置，并进入下一处理工序；其中，pH值调节池的作用是将经过一次沉淀的废水pH值调节至6.0~7.0，以满足植物远红外辐照富集除铅装置的入水pH值要求；其中，硝化反应池的作用是将废水中各种含氮物质氧化成硝酸盐氮，以利于后端生物脱氮池的除氮净化工序；其中，生物脱氮池的作用是将废水中的硝酸盐氮通过生物氧化作用加以分解去除。

其植物远红外辐照富集除铅装置的废水有效容积为265m³，其远红外辐照装置的工作电压为45V，能够产生频率为1.8×10³GHz的远红外线辐射。

其植物远红外辐照富集除铅装置，其植物营养液槽中使用氮、磷、钾三成分复合型营养液，其氮、磷、钾的含量分别为：4.25%、0.58%和0.96%。

其植物远红外辐照富集除铅装置，其真空抽吸式锯盘的工作电压为220V，额定功率为2.3kW，真空抽力为1.73×10⁴Pa。

通过本系统处理后的废水，其铅离子的去除效率可达99.3%。

本发明的优点在于：

（1）本系统摆脱了现有的含铅电镀废水处理技术思路，创造性的利用了羽叶鬼针草能够吸收富集水中铅离子的生物特性，将羽叶鬼针草植株预先进行处理，使其植株根系茂盛生长，并将含铅废水输送至羽叶鬼针草的根系处，同时，对其根系进行远红外辐照刺激，羽叶鬼针草在此条件下会对废水中的铅离子产生快速而高效的富集吸收，从而达到去除废水中铅的目的。

（2）同时，本系统还创新设计了全自动的植株更换、再生程序，显著节省了人力和物力。

（3）本系统采用了先进的植物净化修复技术，无需使用任何有毒有害化学物质，从而避免了引入危害更大的化学物质的风险。

（4）本系统技术路线先进，能够达到理想的净化效果，运行维护成本较低，有利于大范围推广应用。

附图说明

图1是本发明的设备示意图。

图中：1-集水井、2-粗格栅、3-一次沉淀池、4-pH值调节池、5-植物远红外辐照富集除铅装置、6-硝化反应池、7-生物脱氮池、8-二次沉淀池、9-净水池

图2是植物远红外辐照富集除铅装置的示意图。

51-进水阀门、52-羽叶鬼针草植株、53-远红外辐照装置、54-植株固定支架、55-自动更换植株机械臂、56-机械臂控制单元、57-日光灯、58-植物营养液槽、59-植株叶片剪切分离装置、510-真空抽吸式锯盘、511-叶片残渣排口、512-轻钢滑轨、513-羽叶鬼针草植株恢复再生舱、514-排水阀门。

具体实施方式

如图1所示，去除电镀废水中铅的处理方法，含有铅离子的电镀废水通过废水管线进入集水井1，在此进行集中收集和初步稳定调节，集水井1的出口通过废水管线连接粗格栅2，在此去除废水中的大直径固体物质，粗格栅2的出口通过废水管线连接一次沉淀池3，在此进一步去除废水中的不溶物质，一次沉淀池3的出口通过废水管线连接pH值调节池4，废水在此进行pH值的精确调节，pH值调节池4出水的pH值范围为6.0~7.0，以满足植物远红外辐照富集除铅装置5的入水pH值要求，pH值调节池4的出口通过废水管线连接植物远红外辐照富集除铅装置5，植物远红外辐照富集除铅装置5的出口通过废水管线连接硝化反应池6，在此将废水中各种含氮物质氧化成硝酸盐氮，以利于后端生物脱氮池7的除氮净化工序，硝化反应池6的出口通过废水管线连接生物脱氮池7，在此将废水中的硝酸盐氮通过生物氧化作用加以分解去除，生物脱氮池7的出口通过废水管线连接二次沉淀池8，在此将废水中的剩余不溶物质全部除去，二次沉淀池8的出口通过废水管线连接净水池9，净水池9的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排；其中，植物远红外辐照富集除铅装置5外壳由不锈钢材质构成，其左侧下部设有进水阀门51，右侧下部设有排水阀门514，装置底部并排安装有7支远红外辐照装置53，进水阀门51与排水阀门514上方设有1排植株固定支架54，植株固定支架54上并排固定有7株羽叶鬼针草植株52，植株固定支架54上方安装有1套自动更换植株机械臂55，并由位于装置外部的机械臂控制单元56进行自动控制，自动更换植株机械臂55上方并排安装有7支日光灯57，日光灯57上方设有植物营养液槽58，其上设有1排植株固定支架54，植株固定支架54可容纳7株羽叶鬼针草植进行恢复再生处理，植株固定支架54上方为羽叶鬼针草植株恢复再生舱513，其顶部为1道轻钢滑轨512，轻钢滑轨512上安装有1套植株叶片剪切分离装置59，该装置底部为1支真空抽吸式锯盘510，装置顶部设有叶片残渣排口511；经过pH值调节处理后（处理后pH值为6.0~7.0）的含有铅离子的电镀废水通过位于植物远红外辐照富集除铅装置5左侧下部的进水阀门51进入装置内部，会与并排固定在植株固定支架54上的羽叶鬼针草植株52的根系接触，同时，位于装置底部的远红外辐照装置53启动，向羽叶鬼针草植株52的根系发射远红外辐射，以激发刺激其富集吸收废水中铅离子的生物活性作用，废水中的铅离子被羽叶鬼针草植株52根系吸收后，在装置内部安装的日光灯57的照射下，羽叶鬼针草植株52开始进行蒸腾作用，铅离子即会随着植物体内部的水分被转运并最终富集在其叶片中，吸收富集到一定量铅离子的羽叶鬼针草植株52经过在机械臂控制单元56控制下的自动更换植株机械臂55的抓取移动操作，被替换至羽叶鬼针草植株恢复再生舱513中，此时，位于轻钢滑轨512之上的植株叶片剪切分离装置59开始工作，其下部安装的真空抽吸式锯盘510可将富集有铅离子的植株叶片剪切并抽吸至植株叶片剪切分离装置59中，其叶片残渣最终由叶片残渣排口511排出装置，并进行外运处理，经过叶片剪切加工后的植株，其根系可从植物营养液槽58中吸收各种营养物质，并逐步生长出新的叶片，使其最终得以恢复再生，可被再次替并进行铅离子的富集吸收，此过程按照一定的时间周期往复进行，同时，经过羽叶鬼针草植株52根系吸收净化铅离子后的废水，通过位于装置右侧下部的排水阀门514排出本装置，并进入下一处理工序；其中，pH值调节池4的作用是将经过一次沉淀的废水pH值调节至6.0~7.0，以满足植物远红外辐照富集除铅装置5的入水pH值要求；其中，硝化反应池6的作用是将废水中各种含氮物质氧化成硝酸盐氮，以利于后端生物脱氮池7的除氮净化工序；其中，生物脱氮池7的作用是将废水中的硝酸盐氮通过生物氧化作用加以分解去除；其中，植物远红外辐照富集除铅装置5的废水有效容积为265m³，其远红外辐照装置53的工作电压为45V，能够产生频率为1.8×10³GHz的远红外线辐射；其中，植物远红外辐照富集除铅装置5，其植物营养液槽58中使用氮、磷、钾三成分复合型营养液，其氮、磷、钾的含量分别为：4.25%、0.58%和0.96%；其中，植物远红外辐照富集除铅装置5，其真空抽吸式锯盘510的工作电压为220V，额定功率为2.3kW，真空抽力为1.73×10⁴Pa。

通过本系统处理后的废水，其铅离子的去除效率可达99.3%。