一种含重金属废碱液的回收系统及方法与流程

本发明涉及重金属回收领域，具体涉及一种含重金属废碱液的回收系统及方法。

背景技术：

1、含重金属废碱液产生的主要原因是工业废水、生活污水等过程中含有大量的重金属离子，如镉、汞、铬、铅、锰等，而这些重金属离子对环境和生物都有毒害作用。因此，对含重金属废碱液的回收和处理是一个重要的环保问题，也是减少重金属污染的必经之路。含重金属废碱液的回收可以通过电解分离、膜分离、离子交换、化学还原等技术来实现。回收废液的好处是可以减少资源浪费和环境污染，同时也可以回收和利用一些有价值的金属。

2、但是，含重金属废碱液的回收也存在一定的弊端。首先，现有技术中，回收废液的技术成本较高。其次，回收废液的质量较差，其中的重金属离子浓度难以完全去除，还可能导致其他污染物的产生。重金属废碱液的回收系统循环能力差，无法实现一些化学物质的回收和二次应用，重金属容易对周围环境造成污染，此外，废液的回收和处理需要耗费大量的能量，对环境的影响也需要进行综合评估。

3、这就需要一种新型的重金属废碱液的回收系统，以提高回收效率和回收能力。

技术实现思路

1、针对上述技术的不足，本发明公开一种含重金属废碱液的回收系统及方法，首先通过生物降解法去除还原一部分重金属离子，再通过电解析法去除还原绝大部分重金属离子，并将生物降解产生的有机物和代谢物分解为无害物质，通过自适应算法调节降解过程，大大降低了技术成本，提高了回收废液的质量及重金属的生成率，提高了重金属离子浓度去除率，降低了其他污染物生成的可能性。

2、为了实现上述技术效果，本发明采用技术方案：

3、一种含重金属废碱液的回收系统，包括菌种培育模块、浸泡沉淀模块、生物降解模块、监测显示模块、废液处理模块、电解调节模块和成品回收模块；

4、菌种培育模块用于在培养基中震荡培育在碱性环境中具有重金属耐受能力的细菌类属，包括所述细菌类属包括硝化细菌、厌氧菌、好氧菌和可降解细菌；

5、浸泡沉淀模块用于去除和沉淀含重金属废碱液中的杂质和污垢；

6、生物降解模块通过细菌或微生物的生长代谢作用将重金属废碱液中的污染物质转化成无害物质；所述生物降解模块包括有氧单元、调节单元和无氧单元，所述有氧单元在有氧环境下脱氮硫杆菌和嗜碱菌属共同降解重金属废碱液，所述无氧单元在无氧环境下链霉菌属和巴氏甲烷八叠球菌共同降解重金属废碱液，所述调节单元用于控制有氧单元和无氧单元内部氧气含量、ph值和温度；

7、监测显示模块用于监测废碱液中重金属离子浓度，并在多终端显示重金属离子浓度变化过程；

8、废液处理模块用于分离和处理生物降解后的重金属和回收液体；

9、电解调节模块用于氧化或还原电解液中的重金属离子和有机物质；

10、成品回收模块用于回收生物降解和电解后的重金属；

11、所述菌种培育模块和浸泡沉淀模块的输出端连接生物降解模块的输入端，所述生物降解模块的输出端连接废液处理模块的输入端，所述废液处理模块的输出端连接电解调节模块的输入端，所述电解调节模块的输出端连接成品回收模块的输入端，所述成品回收模块的输出端连接监测显示模块的输入端。

12、作为本发明进一步的实施例，所述硝化细菌为脱氮硫杆菌，所述厌氧菌为巴氏甲烷八叠球菌，所述好氧菌包为嗜碱菌属，所述可降解细菌为链霉菌属，所述脱氮硫杆菌的最佳培育环境为：脱氮硫杆菌培养基包含氨氮和氧气，温度在20℃-30℃之间，ph值在7.2-8.0之间，营养物质包括蔗糖、去氧核糖、柠檬酸和硫酸，所述脱氮硫杆菌培养基配方包括硝酸钾1g/l、硫酸镁0.5g/l和磷酸二氢钾0.5g/l；所述巴氏甲烷八叠球菌的最佳培育环境为：ph值在6.8-7.2之间，温度在35℃-39℃之间，缓冲液包含磷酸二氢钾和碳酸氢钠，营养物质包括乳酸、醋酸、琼脂、蛋白胨、蛋氨酸和氨基酸；嗜碱菌属的最佳培育环境为：ph值在9-11之间，温度在45℃-65℃之间，嗜碱菌属培养基中注入氧气，所述嗜碱菌属培养基包含氯化钠、硫酸镁、碳酸氢钠、维生素、氨类化合物和蛋白质，营养物质包括葡萄糖、有机物质和氨基酸；所述链霉菌属的最佳培育环境为：ph值在6.5-7.8之间，温度在28℃-30℃之间，链霉菌属培养基为gy培养基，营养物质包括碳源、氮源和磷源。

13、作为本发明的进一步实施例，所述浸泡沉淀模块包括储存单元、加热单元、搅拌单元、分离单元和冷却单元，所述储存单元采用存储罐收集重金属废碱液，所述加热单元采用蒸发器将再利用液体蒸发浓缩，所述搅拌单元采用气动搅拌机对重金属废碱液进行均匀搅拌，所述分离单元采用离心机进行固液分离，所述冷却单元采用冷凝器将浓缩后的蒸汽的冷却凝结成回收液体，所述储存单元的输出端连接搅拌单元的输入端，所述搅拌单元的输出端连接加热单元的输入端，所述加热单元的输出端连接分离单元的输入端，所述分离单元的输出端连接冷却单元的输入端。

14、作为本发明进一步的实施例，所述监测显示模块包括检测单元、通信单元和显示单元，所述检测单元通过紫外可见分光光度计和荧光光谱仪反映废碱液中重金属离子浓度变化，所述通信单元通过无线网将生物降解过程中重金属离子浓度的变化以报表的形式传输到多终端，所述显示单元通过触摸屏展示生物降解报表和过程，所述检测单元的输出端连接通信单元的输入端，所述通信单元的输出端连接显示单元的输入端。

15、作为本发明进一步的实施例，所述生物降解模块中生物降解重金属废碱液的化学反应过程为：

16、重金属离子+菌种→化学吸附/螯合      (1)

17、重金属离子+菌种代谢→重金属元素       (2)

18、在(1)-(2)中，重金属离子包括六价铬离子cr6+、六价铀离子u6+、三价碲离子te3+、三价钴离子co3+、六价硒离子se6+、三价钚离子pu3+、二价汞离子hg2+和四价锰离子mn4+，菌种包括脱氮硫杆菌、巴氏甲烷八叠球菌、嗜碱菌属和链霉菌属，重金属元素包括铬、铀、碲、钴、硒、钚、汞和锰。

19、作为本发明进一步的实施例，所述废液处理模块包括过滤单元和配制单元，所述过滤单元采用过滤器将降解后产生的重金属和回收液体分离，所述配制单元将在回收液体内加入表面活性剂、螯合剂和缓冲剂并令ph值在6-9之间以作为电解液。

20、一种含重金属废碱液的回收方法，应用于所述的一种含重金属废碱液的回收系统，包括步骤：

21、步骤1、培育在碱性环境中具有重金属耐受能力的菌种类属和去除重金属废碱液中的杂质；

22、通过菌种培育模块培养在重金属废碱液中生存的菌种类属，通过浸泡沉淀模块去除重金属废碱液中的杂质；

23、步骤2、将去除杂质的重金属废碱液进行生物降解；

24、通过生物降解模块将重金属废碱液中的污染物质转化成无害物质；

25、步骤3、处理生物降解完成的回收液体和重金属；

26、通过废液处理模块将回收液体和重金属进行分离，并将回收液体配制成电解液；

27、步骤4、通过电解析法再次将电解液中的重金属离子进行氧化或还原成相应重金属并进行分类；

28、通过电解调节模块将由回收液体配制成电解液通过直流电极进行氧化或还原从而析出相应重金属，所述电解调节模块包括解析单元和控制单元，所述解析单元采用直流电压将电解槽中的金属离子在不锈钢电极表面进行氧化或还原反应，并将有机物质分解成二氧化碳和水，所述控制单元通过自适应算法控制电极间的电压、电流和时间以实现电化学反应；通过成品回收模块将相应重金属进行清洗、干燥和储存；所述成品回收模块包括清洗单元、干燥单元和分类单元，所述清洗单元采用喷淋器冲洗重金属，所述干燥单元采用干燥器将清洗完成的重金属干燥，所述分类单元采用双小型协作机器臂将重金属按照种类储存；

29、步骤5、将生物降解过程和电解过程通过报表的形式在多终端供管理人员查看；

30、通过监测显示模块将生物降解过程和电解过程中重金属离子浓度的变化生成相应报表并传输到多终端。

31、作为本发明进一步的实施例，所述电解调节模块中由直流电极氧化或还原重金属离子为相应重金属的反应过程为：

32、重金属离子+相应价位个数电子→重金属元素(3)

33、式(3)中，相应价位个数电子包括氢离子h+和一价电子e-。

34、与现有技术相比，本发明有益的积极效果是：

35、本发明首先通过生物降解法去除还原一部分重金属离子，再通过电解析法去除还原绝大部分重金属离子，并将生物降解产生的有机物和代谢物分解为无害物质，通过自适应算法调节降解过程，大大降低了技术成本，提高了回收废液的质量及重金属的生成率，提高了重金属离子浓度去除率，降低了其他污染物生成的可能性。