一种冷冻浓缩降低水体中重金属浓度的装置

1.本技术属于污水处理装置技术领域，尤其涉及一种冷冻浓缩降低水体中重金属浓度的装置。


背景技术：

2.重金属指密度大于4.5g/cm3的金属，约有54种，如铜、锌、铁、钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、铬、镉、砷、汞、铅、钨、锡、钼、金、银、铀等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒。
3.含重金属的废水来源广泛，成分复杂，积累在水环境和土壤中会对生态环境和人体健康造成极大威胁。含重金属的废水的危害主要是由它的化学毒性，放射性毒性和生物毒性造成的。
4.常规的含重金属废水的处理方法涉及物理、化学、生物等方面，有混凝沉淀法、蒸发浓缩法、离子交换法、吸附法、膜萃取法等。但是常规处理方法应用成本高，需向废水中添加其他物质，处理过程复杂，还容易造成二次污染。
5.申请内容
6.为克服相关技术中存在的污水中重金属处理成本高的问题，本技术提供一种冷冻浓缩降低水体中重金属浓度的装置，包括废液储罐，所述废液储罐上设置有废液进口，且在废液进口上设置有浮球闸门，所述废液储罐上还连接有制冷机，所述废液储罐内顶端还活动连接有冰晶刮刀，在所述废液储罐的另一侧设置有冰晶出口，所述废液储罐靠近底侧处还开设有浓缩液出口。
7.进一步的，所述废液储罐内靠近顶端处还设置有过滤铁网，所述过滤铁网的高度不高于冰晶刮刀底端的高度。
8.进一步的，所述浓缩液出口上还安装有实时浓度监测仪，通过实时浓度监测仪完成废液储罐内废液中重金属浓度的监测。
9.进一步的，所述废液储罐内冰晶刮刀的底端与冰晶出口设置在同一水平线上。
10.进一步的，所述制冷机上还连接有冰晶生成器连接，所述制冷机与冰晶生成器之间有管道连接，所述制冷机为冰晶生成器提供冷能。
11.进一步的，所述废液进口与冰晶出口的管道相通且并排，允许空气通过但不允许废液交叉，用于将废液进口与冰晶出口之间进行热传导，对废液进行预冷却。
12.与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
13.本技术通过采用冷冻浓缩方法，在实际应用时，通过添加纯净的冰晶，可将高浓度含重金属的废水中重金属浓度降低50％以上，无需添加其他化学物质，不会造成二次污染，简单实用，相比较于蒸发法而言，更节约能源，而且还能采用多个装置串联排列的方式，构成多级净化系统，根据需求将装置多级串联，使净化后的冰晶融化液进一步多级净化，直至达到废水排放标准，同时在中国北方冬季可利用自然温度提供冷能，无须使用制冷机，能进
一步的降低重金属废水处理成本，经济实用。
附图说明
14.图1为本技术提供的一实施例中一种冷冻浓缩降低水体中重金属浓度的装置的结构示意图；
15.图2为本技术提供的一实施例中一种冷冻浓缩降低水体中重金属浓度的装置多级串联的结构示意图；
16.图3为本技术实验例中铀浓度示意图。
17.附图标记说明
[0018]1‑
冰晶出口；2
‑
废液进口；3
‑
浮球阀门；4
‑
过滤铁网；5
‑
冰晶刮刀；6
‑
制冷机；7
‑
冰晶生成器；8
‑
废液储罐；9
‑
实时浓度监测仪；10
‑
浓缩液出口。
具体实施方式
[0019]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0020]
因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0021]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0022]
在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0023]
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0024]
在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0025]
下面将结合具体实施例对本技术的技术方案加以解释。
[0026]
实施例1，如图1所示，一种冷冻浓缩降低水体中重金属浓度的装置，包括废液储罐
8，所述废液储罐8上设置有废液进口2，且在废液进口2上设置有浮球闸门3，浮球阀门3与废液进口2管道相连，起到控制废液进入的作用，废液储罐8与浮球阀门3之间为杠杆连接原理。
[0027]
所述废液储罐8上还连接有制冷机6，制冷机6上还连接有冰晶生成器7连接，所述制冷机6与冰晶生成器7之间有管道连接，所述制冷机6为冰晶生成器7提供冷能，在使用过程中，制冷机6将对废液储罐8上方空气制冷，同时冰晶生成器7向废液储罐8内鼓入纯净的冰晶，利于结成冰晶。
[0028]
在中国北部，进入冬季后，将废液储罐8上侧开口，保证冷空气进入，代替制冷机6，节约成本。
[0029]
所述废液储罐8内顶端还活动连接有冰晶刮刀5，冰晶刮刀5利于往复式机械驱动结构活动连接在废液储罐8内，往复式机械驱动结构为现有技术，其详细结果和原理这里不再赘述，用于利于往复式机械驱动结构带动冰晶刮刀在废液储罐8内靠近顶端进行往复挂冰作业。
[0030]
所述废液储罐8内靠近顶端处还设置有过滤铁网4，所述过滤铁网4的高度不高于冰晶刮刀5底端的高度，利用过滤铁网4能完成对废液储罐8内产生的冰晶进行过滤。
[0031]
在所述废液储罐8的另一侧设置有冰晶出口1，所述废液储罐8内冰晶刮刀5的底端与冰晶出口1设置在同一水平线上，过滤铁网4上的冰晶能通过冰晶出口1排出。
[0032]
所述废液储罐8靠近底侧处还开设有浓缩液出口10，所述浓缩液出口10上还安装有实时浓度监测仪9，通过实时浓度监测仪9完成废液储罐8内废液中重金属浓度的监测，当实时浓度监测仪9监测到的浓度数值达到预设值时，可打开浓缩液出口10，排出浓缩液。
[0033]
为了便于对废液进行预冷却，同时将收集的冰晶融化，所述废液进口2与冰晶出口1的管道相通且并排，允许空气通过但不允许废液交叉，用于将废液进口2与冰晶出口1之间进行热传导，对废液进行预冷却，对收集的冰晶融化，进一步节约了能源。
[0034]
具体使用时，重金属废液由废液进口流入废液储罐8，当到达一定储量时，浮球阀门3关闭，制冷机6将对废液储罐8上方空气制冷，同时冰晶生成器7向废液储罐8内鼓入纯净的冰晶，根据水结冰时，将杂质排外的原理，废液储罐8上层的冰晶含有较低的重金属含量，然后利用往复式机械驱动结构驱动冰晶刮刀，对废液储罐8上层的冰晶进行刮取收集，由冰晶出口1排出。
[0035]
在冰晶排出过程中，与废液进口2管道进行热交换，使得废液在进入时得到预冷却，将排出的冰晶收集融化，即得到预处理后的低浓度铀溶液。
[0036]
当刮取冰晶达到一定程度，即实时浓度监测仪监测到的重金属数值达到预设值时，打开浓缩液出口10，排出浓缩液。
[0037]
实施例2，如图2所示，将多个实施例1中的冷冻浓缩降低水体中重金属浓度的装置依次进行串联，使用同一个制冷机6，上一次的冰晶出口1与下一级的废液进口2连通，浓缩液出口10连通至一个输送管道内，即可将重金属污水进行分级浓缩提取，使净化后的冰晶融化液能达到多级净化，直至达到废水排放标准。
[0038]
实验例，具体为室内模拟试验，取天然含铀废水10.5mg u/l，模拟废液储罐尺寸为(d
×
h)52mm
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72mm，体积为100ml，冰晶刮刀为10mm，分四次刮冰取样，并对废液和冰晶融化后的铀浓度进行监测，结果如图3所示，随着刮取冰层次数增加，废液中的铀浓度不断浓缩，
上层冰晶中铀浓度也会缓慢上升。
[0039]
以上给出的实施例是实现本技术较优的例子，本技术不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本技术技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本技术的保护范围。