一种从络合态重金属废水中回收重金属的资源化处理设备

1.本发明属于污水处理技术领域，具体是一种从络合态重金属废水中回收重金属的资源化处理设备。


背景技术：

2.络合重金属废水来源广泛，工业废水排放是环境中络合重金属污染主要的来源。含有大量络合重金属的工业废水主要包括金属冶炼业、印刷电路板业、印染业、造纸业、电镀业等行业排放的废水，工业废水中的自由金属离子排入水体后，与天然水体中的oh-、cl-、so
42-、nh
4+
、有机酸、氨基酸、腐殖酸和富里酸等结合会生成各种络合物或螯合物。
3.对于以自由离子形态存在的重金属，通常用加碱沉淀的方法可以将之基本去除，但对于络合态的重金属，由于重金属离子与络合剂的配位体之间的强结合能力，采用普通加碱沉淀法难以达到国家综合排放标准，与游离态的重金属离子相比，络合态的重金属不再以单一的重金属离子形式存在，而是与edta、酒石酸、柠檬酸、nh3等物质形成稳定的络合物，其去除难度更大，普通的加碱中和沉淀法难以获得满意的处理效果，因此，亟需一种从络合态重金属废水中回收重金属的资源化处理设备。
4.现有的从络合态重金属废水中回收重金属的设备具有以下缺陷：不能有针对性的对废水进行净化和破络处理，大大增加了污水处理量，降低了工作效率，同时，在进行氧化破络时，添加试剂容易发生堆积，降低破络效果，在进行电解还原时，电解时间长，重金属回收率低。


技术实现要素：

5.针对上述存在的问题，本发明提供了一种从络合态重金属废水中回收重金属的资源化处理设备。
6.本发明的技术方案是：一种从络合态重金属废水中回收重金属的资源化处理设备，包括废水分离浓缩组件、氧化破络组件、电解回收组件以及智能检测组件；
7.所述废水分离浓缩组件包括对络合态重金属废水进行微滤处理的微滤处理器、对所述微滤处理器处理后的浓水进行纳滤处理的纳滤处理器、对所述纳滤处理器处理后的浓水集进行反渗透净化处理的反渗透净水器、对微滤处理器、纳滤处理器以及反渗透净水器处理后的淡水进行净化处理的淡水收集处理器；
8.所述氧化破络组件包括与淡水收集处理器连通的破络腔体、与所述破络腔体连通的混合腔，所述混合腔内设有反应板，所述反应板侧壁均匀设有多个安装口，每个所述安装口内填附有填料包，混合腔内与所述反应板相对位置处设有弯曲摆动板，所述弯曲摆动板通过第一抽液泵连接有氧化剂箱，弯曲摆动板上且与反应板相对侧侧壁上设有多个发射孔，所述弯曲摆动板底端设有控制弯曲摆动板左右摆动的驱动架；
9.所述电解回收组件包括沿竖直方向设于所述破络腔体内的电极安装筒、设于所述电极安装筒上的阳极板和阴极板、与各个阳极板和阴极板电性连接的直流电源，所述阴极
板包括内层电极板、罩设于所述内层电极板外壁的内层电极板保护壳，所述内层电极板保护壳外壁设有碳基还原贴片；所述智能检测组件包括与微滤处理器、纳滤处理器、淡水收集处理器、第一抽液泵、阳极板以及阴极板电性连接的控制器和用于检测淡水收集处理器内水质的水质检测仪。
10.根据本发明的一个方面，所述驱动架包括设于混合腔内部底端的固定板、沿水平方向设于所述固定板上端的安装座、沿水平方向设于所述安装座上端的转动轴、套设于所述转动轴外壁且通过v型架与所述弯曲摆动板底端连接的安装圈、驱动转动轴转动的正反转电机，当正反转电机驱动弯曲摆动板左右摇摆时，可使氧化剂经各个发射孔喷向反应板，此时，氧化剂充分与反应板外壁的填料包充分接触并反应，生成氧化性强的硫酸根自由基，可对络合态的金属发起进攻，使络合物被氧化降解，破坏其络合状态，达到破络的目的。
11.根据本发明的一个方面，所述反应板有多个，多个反应板依次拼接成弧形结构，每个反应板外壁均匀设有多个透过孔，所述透过孔的截面为等腰梯形结构，将多个反应板拼接成弧形结构，可增加进入破络腔体内的氧化剂与反应板之间的接触面积，提高氧化性强的硫酸根自由基的生成效率，从而提高破络效果。
12.根据本发明的一个方面，所述填料包内的填料为负载有过渡金属的陶粒，所述氧化剂箱内的氧化剂为液态过硫酸盐。
13.根据本发明的一个方面，所述阳极板有多个，多个阳极板沿圆周方向均匀设置在电极安装筒外壁，所述阴极板有多个，多个阴极板与多个阳极板交错分布，通过设置多个阳极板和多个阴极板，相当于多个电解过程同时进行，缩短了电解时间，大大提高了重金属的回收效率。
14.根据本发明的一个方面，所述内层电极板保护壳外壁设有呈网格状分布的多个阻隔条，所述碳基还原贴片有多个，多个碳基还原贴片分布在上述网格状区域内，方便重金属在内层电极板保护壳外部还原后的沉淀物成小块分散，方便脱落回收。
15.根据本发明的一个方面，所述电极安装筒上端设有液体喷淋组件，所述液体喷淋组件包括底端插接于电极安装筒内的插接杆、设于所述插接杆顶端且可沿插接杆外壁上下滑动的调节套、沿周向分布于所述调节套外壁且一端与调节套外壁铰接的喷淋板、设于调节套与喷淋板之间的多个第一电动伸缩杆，各个所述喷淋板通过连接管与混合腔连接，且连接处设有第二抽液泵，每个喷淋板底端均匀设有多个喷淋口，通过喷淋板的设置，使混合腔内反应后的氧化剂液体喷洒至相邻阳极板和阴极板之间，避免局部聚集，提高电解反应速率，同时，通过第一电动伸缩杆的延伸和压缩，达到调节各个喷淋板的喷淋角度和喷淋范围的目的，通过调节各个喷淋板的喷淋角度和范围，可将不同含量反应后的氧化剂液体进行均匀喷洒，保证电解反应的彻底性，提高重金属的回收率。
16.根据本发明的一个方面，所述喷淋板设于相邻的阳极板和阴极板之间，电极安装筒外壁设有与所述喷淋板一一对应的滑动竖槽，所述调节套外壁设有可沿滑动竖槽上下滑动的多个t型卡接柱，所述电极安装筒内设有与插接杆底端连接的第二电动伸缩杆，通过第二电动伸缩杆带动插接杆在电极安装筒内上下滑动，喷淋板也同步滑动，通过上述过程使喷淋板向污水中不同深度喷洒反应后的氧化剂液体，使反应后的氧化剂液体与污水充分接触，增加污水中重金属的回收量。
17.根据本发明的一个方面，每个所述喷淋板底端设有竖直搅拌辊，所述竖直搅拌辊
顶部连接有微型马达，通过微型马达驱动竖直搅拌辊搅拌，增加反应后的氧化剂液体与污水的混合均匀度，进一步地提高重金属的回收效果。
18.本发明还公开了从络合态重金属废水中回收重金属的资源化处理方法，基于上述从络合态重金属废水中回收重金属的资源化处理设备，具体包括以下步骤：
19.s1、将含有络合态重金属的废水通入微滤处理器内进行微滤处理后，得到一级淡水和一级浓缩水，然后，将得到的淡水通入纳滤处理器内进行纳滤处理，再次分离出二级淡水和二级浓缩水，将得到的二级淡水通入反渗透净水器内进行提纯处理，得到三级淡水和三级浓缩水，最后，将上述三级淡水通入淡水收集处理器内，并通过水质检测仪检测净化处理后的水体水质，当达到处理标准后，回收利用，将上述一级浓缩水、二级浓缩水以及三级浓缩水通入破络腔体内；
20.s2、通过控制器控制第一抽液泵启动，将氧化剂箱内的氧化剂抽入弯曲摆动板内，通过正反转电机驱动转动轴顺时针和逆时针交替转动，带动弯曲摆动板沿反应板各个角度进行转动，并经各个发射孔将氧化剂喷向反应板，此时，氧化剂充分与反应板外壁的填料包充分接触并反应，生成含有氧化性强的硫酸根自由基的液体，并在混合腔累积；
21.s3、当需要处理破络腔体内的废水时，通过第二抽液泵将混合腔内的含有氧化性强的硫酸根自由基的液体抽入各个喷淋板内，并经各个喷淋口均匀喷洒至废水中，使金属离子从络合态解离出来，同时，通过直流电源向各个阳极板和阴极板通电，由于内层电极板保护壳外壁设有碳基还原贴片，会将从络合态解离出来的金属离子在阴极板上还原，并沉积在阴极板上，当溶液中的金属离子回收完全后，水中的氢离子会被还原为氢气析出，同时在阳极板上会发生氧化反应，生成微小气泡；
22.s4、在上述过程中，还可通过第一电动伸缩杆的延伸和压缩来调节各个喷淋板的喷淋角度和喷淋范围，通过第二电动伸缩杆带动插接杆在电极安装筒内上下滑动，喷淋板也同步滑动，来调节喷淋板的喷洒深度，通过微型马达驱动竖直搅拌辊搅拌，增加反应后的氧化剂液体与污水的混合均匀度。
23.相对于现有技术，本发明的有益效果是：
24.(1)本发明提供了一种从络合态重金属废水中回收重金属的资源化处理设备，通过对含有络合态重金属的废水进行微滤、纳滤以及反渗透提纯预处理，使水体分为淡水和浓缩水，然后，有针对性的对淡水进行回收利用，具有节能减排的效果，对浓缩水中的重金属进行破络回收，通过上述预处理的方式，大大减小了回收重金属时的污水处理量，提高了重金属的回收效率，且该设备在破络氧化回收重金属的同时，还同步进行淡水净化，大大提高了工作效率，整个过程具有操作简单、无污泥产生以及处理成本低的优点，适合大量推广。
25.(2)本发明通过将多个反应板拼接成弧形结构，并在每个反应板上设置多个填料包，目的是使填料均匀分散在反应板上，同时，配以弯曲摆动板在反应板相对侧来回摆动，并喷洒氧化剂，增加进入破络腔体内的氧化剂与反应板之间的接触面积，使氧化剂与填料能够充分反应，提高氧化性强的硫酸根自由基的生成效率，从而提高破络效果。
26.(3)本发明通过电极安装筒将多个阳极板和多个阴极板交错分布，相当于多个电解过程同时进行，缩短了电解时间，大大提高了重金属的回收效率，同时，在相邻分布的阳极板和阴极板之间设置喷淋板，使混合腔内反应后的氧化剂液体喷洒至相邻阳极板和阴极
板之间，避免局部聚集，提高电解反应速率，同时，通过第一电动伸缩杆的延伸和压缩，达到调节各个喷淋板的喷淋角度和喷淋范围的目的，可将不同含量反应后的氧化剂液体进行均匀喷洒，保证电解反应的彻底性，通过第二电动伸缩杆带动插接杆在电极安装筒内上下滑动，喷淋板也同步滑动，使喷淋板向污水中不同深度喷洒反应后的氧化剂液体，使反应后的氧化剂液体与污水充分接触，增加污水中重金属的回收量。
附图说明
27.图1是本发明的整体结构示意图；
28.图2是本发明的混合腔的俯视图；
29.图3是本发明的弯曲摆动板与驱动架的连接结构示意图；
30.图4是本发明的反应板的结构示意图；
31.图5是本发明的喷淋板在电极安装筒上的安装的俯视图；
32.图6是本发明的喷淋板在电极安装筒上的安装的主视图；
33.图7是本发明的液体喷淋组件与电极安装筒的连接示意图；
34.其中，1-废水分离浓缩组件、10-微滤处理器、11-纳滤处理器、12-反渗透净水器、13-淡水收集处理器、2-氧化破络组件、20-破络腔体、21-混合腔、210-反应板、2100-安装口、2101-填料包、211-弯曲摆动板、2110-发射孔、2111-驱动架、2112-固定板、2113-安装座、2114-转动轴、2115-v型架、2116-安装圈、2117-正反转电机、212-第一抽液泵、2120-氧化剂箱、213-透过孔、3-电解回收组件、30-电极安装筒、300-滑动竖槽、301-第二电动伸缩杆、31-阳极板、32-阴极板、320-内层电极板、321-内层电极板保护壳、322-阻隔条、323-碳基还原贴片、33-直流电源、34-液体喷淋组件、340-插接杆、341-调节套、3410-t型卡接柱、342-喷淋板、3420-喷淋口、3421-竖直搅拌辊、3422-微型马达、343-第一电动伸缩杆、344-第二抽液泵、4-智能检测组件、40-控制器、41-水质检测仪。
具体实施方式
35.为了进一步了解本发明的内容，以下通过实施例对本发明作详细说明。
36.实施例1
37.如图1、2所示，一种从络合态重金属废水中回收重金属的资源化处理设备，包括废水分离浓缩组件1、氧化破络组件2、电解回收组件3以及智能检测组件4；
38.废水分离浓缩组件1包括对络合态重金属废水进行微滤处理的微滤处理器10、对微滤处理器10处理后的浓水进行纳滤处理的纳滤处理器11、对纳滤处理器11处理后的浓水集进行反渗透净化处理的反渗透净水器12、对微滤处理器10、纳滤处理器11以及反渗透净水器12处理后的淡水进行净化处理的淡水收集处理器13；
39.氧化破络组件2包括与淡水收集处理器13连通的破络腔体20、与破络腔体20连通的混合腔21，混合腔21内设有反应板210，反应板210侧壁均匀设有3个安装口2100，每个安装口2100内填附有填料包2101，混合腔21内与反应板210相对位置处设有弯曲摆动板211，弯曲摆动板211通过第一抽液泵212连接有氧化剂箱2120，弯曲摆动板211上且与反应板210相对侧侧壁上设有24个发射孔2110，弯曲摆动板211底端设有控制弯曲摆动板211左右摆动的驱动架2111；
40.如图2、4所示，反应板210有3个，3个反应板210依次拼接成弧形结构，每个反应板210外壁均匀设有14个透过孔213，透过孔213的截面为等腰梯形结构；
41.如图3所示，驱动架2111包括设于混合腔21内部底端的固定板2112、沿水平方向设于固定板2112上端的安装座2113、沿水平方向设于安装座2113上端的转动轴2114、套设于转动轴2114外壁且通过v型架2115与弯曲摆动板211底端连接的安装圈2116、驱动转动轴2114转动的正反转电机2117；
42.填料包2101内的填料为负载有过渡金属ni、mn、fe的陶粒，氧化剂箱2110内的氧化剂为液态过硫酸盐；
43.如图1、5所示，电解回收组件3包括沿竖直方向设于破络腔体20内的电极安装筒30、设于电极安装筒30外壁的3个阳极板31、设于相邻两个阳极板31之间的3个阴极板32、与各个阳极板31和阴极板32电性连接的直流电源33，阴极板32包括内层电极板320、罩设于内层电极板320外壁的内层电极板保护壳321，内层电极板保护壳321外壁设有呈网格状分布的4个阻隔条323，在网格状区域内设有碳基还原贴片322；智能检测组件4包括与微滤处理器10、纳滤处理器11、淡水收集处理器13、第一抽液泵212、阳极板31以及阴极板32电性连接的控制器40和用于检测淡水收集处理器13内水质的水质检测仪41。
44.实施例2
45.本实施例与实施例1不同之处在于：
46.如图1、6、7所示，电极安装筒30上端设有液体喷淋组件34，液体喷淋组件34包括底端插接于电极安装筒30内的插接杆340、设于插接杆340顶端且可沿插接杆340外壁上下滑动的调节套341、沿周向分布于调节套341外壁且一端与调节套341外壁铰接的喷淋板342、设于调节套341与喷淋板342之间的6个第一电动伸缩杆343，各个喷淋板342通过连接管与混合腔21连接，且连接处设有第二抽液泵344，每个喷淋板342底端均匀设有15个喷淋口3420；
47.如图5所示，喷淋板342设于相邻的阳极板31和阴极板32之间，电极安装筒30外壁设有与喷淋板342一一对应的滑动竖槽300，调节套341外壁设有可沿滑动竖槽300上下滑动的6个t型卡接柱3410，电极安装筒30内设有与插接杆340底端连接的第二电动伸缩杆301；
48.每个喷淋板342底端设有竖直搅拌辊3421，竖直搅拌辊3421顶部连接有微型马达3422。
49.实施例2的一种从络合态重金属废水中回收重金属的资源化处理设备的使用方法，具体包括以下步骤：
50.s1、将含有络合态重金属的废水通入微滤处理器10内进行微滤处理后，得到一级淡水和一级浓缩水，然后，将得到的淡水通入纳滤处理器11内进行纳滤处理，再次分离出二级淡水和二级浓缩水，将得到的二级淡水通入反渗透净水器12内进行提纯处理，得到三级淡水和三级浓缩水，最后，将上述三级淡水通入淡水收集处理器13内，并通过水质检测仪41检测净化处理后的水体水质，当达到处理标准后，回收利用，将上述一级浓缩水、二级浓缩水以及三级浓缩水通入破络腔体20内；
51.s2、通过控制器40控制第一抽液泵212启动，将氧化剂箱2120内的氧化剂抽入弯曲摆动板211内，通过正反转电机2117驱动转动轴2114顺时针和逆时针交替转动，带动弯曲摆动板211沿反应板210各个角度进行转动，并经各个发射孔2110将氧化剂喷向反应板210，此
时，氧化剂充分与反应板210外壁的填料包2101充分接触并反应，生成含有氧化性强的硫酸根自由基的液体，并在混合腔21累积；
52.s3、当需要处理破络腔体20内的废水时，通过第二抽液泵344将混合腔21内的含有氧化性强的硫酸根自由基的液体抽入各个喷淋板342内，并经各个喷淋口3420均匀喷洒至废水中，使金属离子从络合态解离出来，同时，通过直流电源33向各个阳极板31和阴极板32通电，由于内层电极板保护壳321外壁设有碳基还原贴片322，会将从络合态解离出来的金属离子在阴极板32上还原，并沉积在阴极板32上，当溶液中的金属离子回收完全后，水中的氢离子会被还原为氢气析出，同时在阳极板31上会发生氧化反应，生成微小气泡；
53.s4、在上述过程中，还可通过第一电动伸缩杆343的延伸和压缩来调节各个喷淋板342的喷淋角度和喷淋范围，通过第二电动伸缩杆301带动插接杆340在电极安装筒30内上下滑动，喷淋板342也同步滑动，来调节喷淋板342的喷洒深度，通过微型马达3422驱动竖直搅拌辊3421搅拌，增加反应后的氧化剂液体与污水的混合均匀度。
54.试验例
55.利用现有技术的设备和实施例1-2的资源化处理设备分别对含有络合态重金属的废水进行资源化处理，并从该废水中回收重金属，然后，利用重金属检测仪器检测处理前后废水中各重金属元素的含量，得到的检测结果如表1和表2所示：
56.表1：含有络合态重金属的废水处理前各重金属元素的含量表
[0057][0058]
表2：利用现有技术的设备和实施例1-2的资源化处理设备对含有络合态重金属的废水处理后废水中各重金属元素的含量表
[0059][0060]
由表1和表2可知，利用现有技术设备处理含有络合态重金属的废水，处理后废水中的cr元素的余量为0.5mg/l，sb元素的余量为2.3mg/l，cd元素的余量为0.25mg/l，ni的元素的余量为0.64mg/l，废水中各重金属元素的余量明显高于实施例1和实施例2的设备处理后的废水中的重金属的余量，也就是相较于现有技术，本发明的实施例1和实施例2的资源
化处理设备对废水中各重金属元素的回收率更高，因此，实施例1和实施例2的资源化处理设备性能更优；
[0061]
利用实施例1的资源化处理设备处理含有络合态重金属的废水，处理后废水中的cr元素的余量为0.001mg/l，sb元素的余量为0.015mg/l，cd元素的余量为0.05mg/l，ni的元素的余量为0.017mg/l；利用实施例2的资源化处理设备处理含有络合态重金属的废水，处理后废水中的cr元素的余量为0mg/l，sb元素的余量为0.001mg/l，cd元素的余量为0.02mg/l，ni的元素的余量为0mg/l，也就是说，相较于实施例1的资源化处理设备，实施例2的设备对废水中各重金属元素的回收率更高，因此，实施例2为最佳实施例。