一种同步实现工业废水中重金属资源化利用与有机污染物净化的方法及装置与流程

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种同步实现工业废水中重金属资源化利用与有机污染物净化的方法及装置。

背景技术：

1、重金属工业废水主要来自矿山开采、有色金属冶炼与加工、电镀、农药等工业，其主要包含的重金属有铜(cu)、锌(zn)、镍(ni)、镉(cd)、钴(co)等，如何有效的处理重金属工业废水并回收利用重金属是工业废水治理以及资源化利用的研究重点和难点。

2、常规的重金属工业废水处理方法包括化学沉淀法和物理分离法，其中，化学沉淀法主要通过调节溶液ph使得重金属离子形成氢氧化物沉淀，物理分离法是通过离子交换树脂、吸附剂、反渗透等实现重金属分离的方法；但是，传统化学沉淀法需要大量碱性物质来调节ph，同时还会产生大量的沉淀危废，反应后的溶液ph同样需要调节至中性，物理分离法可以将目标污染物从水中转移到树脂或吸附材料上，但树脂和吸附材料昂贵的成本以及再生效率低下的问题制约着其在高浓度重金属工业废水中的应用，同时，无论化学沉淀法和物理分离法，现有方法均是实现了工业废水中重金属的分离，并没有使重金属得到资源化利用，且分离后的废水的仍需进行去除有机污染物的净化处理。

技术实现思路

1、本发明提供一种同步实现工业废水中重金属资源化利用与有机污染物净化的方法，该方法可回收工业废水中重金属，并利用回收的重金属离子与氧化剂生成具有净水功能的活性物质，从而协同实现工业废水中有机污染物的净化。

2、本发明还提供一种同步实现工业废水中重金属资源化利用与有机污染物净化的装置，该装置可用于上述同步实现工业废水中重金属资源化利用与有机污染物净化的方法。

3、一方面，本发明提供一种同步实现工业废水中重金属资源化利用与有机污染物净化的方法，包括以下步骤：

4、1)将疏水中空纤维膜的至少部分表面浸入待处理的工业废水中，向疏水中空纤维膜的中空内腔中通入硫化氢气体，硫化氢气体与工业废水中的重金属离子在疏水中空纤维膜表面接触并反应生成重金属硫化物；

5、2)在所述待处理的工业废水中投入氧化剂，所述氧化剂与疏水中空纤维膜表面的重金属硫化物接触并反应生成活性物质，所述活性物质与工业废水发生反应，实现有机污染物的净化。

6、优选地，所述氧化剂为液态氧化剂或包含臭氧的气体，所述液态氧化剂为过氧化氢、过一硫酸盐、过二硫酸盐、次氯酸钠、过氧乙酸、高锰酸钾、过碳酸盐、高铁酸盐中的至少一种。

7、优选地，所述氧化剂与所述重金属硫化物的质量比为1～20:1。

8、再一方面，本发明提供一种同步实现工业废水中重金属资源化利用与有机污染物净化的装置，包括形成内腔的壳体，所述壳体上设有进料口、硫化氢气体进口、液体出口和排气口；所述壳体内设有疏水中空纤维膜组件，所述疏水中空纤维膜组件的中空内腔与所述硫化氢气体进口连通。

9、优选地，所述壳体包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室通过可拆卸的液体导流板分隔开，且所述第一腔室和第二腔室在远离液体导流板的部分相互连通，第一腔室上设有所述进料口、第一硫化氢气体进口，所述第一腔室内设有可移动的第一疏水中空纤维膜组件，所述第一疏水中空纤维膜组件的中空内腔与所述第一硫化氢气体进口连通；所述第二腔室上设有所述排气口、液体出口及第二硫化氢气体进口，所述第二腔室内设有可移动的第二疏水中空纤维膜组件，所述第二疏水中空纤维膜组件的中空内腔与所述第二硫化氢气体进口连通；所述第一疏水中空纤维膜组件和第二疏水中空纤维膜组件可通过移动交换位置。

10、优选地，所述第一腔室的底面设有臭氧进口，所述第一腔室内设有气泡发生器，所述气泡发生器与第一疏水中空纤维膜组件相对应，所述气泡发生器包括进气口和气泡出口，所述臭氧进口与气泡发生器的进气口连通。

11、优选地，所述疏水中空纤维膜组件包括膜支架及通过膜支架固定的疏水中空纤维膜。

12、优选地，还包括分离室，所述分离室上设有液体入口、液体出口和淤泥出口；所述分离室内设有分离膜；所述液体入口和液体出口分别位于所述分离膜的两侧；所述淤泥出口与液体入口位于所述分离膜的同侧，所述液体出口与所述壳体的进料口连通。

13、优选地，所述进料口和第一疏水中空纤维膜组件之间设有液体导流板，所述液体出口和第二疏水中空纤维膜组件之间设有液体导流板。

14、优选地，还包括尾气处理室，所述尾气处理室与所述排气口连通。

15、相比于传统的重金属工业废水的重金属分离方法，本发明可回收工业废水中重金属，并利用回收的重金属离子生成具有净化功能的活性物质，从而协同实现工业废水的净化；相较于传统的重金属工业废水氧化净化方法，本发明的方法在保证氧化效果的同时，可减少催化剂的投加，有效降低了工业废水的处理成本。

技术特征：

1.一种同步实现工业废水中重金属资源化利用与有机污染物净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为液态氧化剂或包含臭氧的气体，所述液态氧化剂为过氧化氢、过一硫酸盐、过二硫酸盐、次氯酸钠、过氧乙酸、高锰酸钾、过碳酸盐、高铁酸盐中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂与所述重金属硫化物的质量比为1～20:1。

4.一种同步实现工业废水中重金属资源化利用与有机污染物净化的装置，其特征在于，包括形成内腔的壳体，所述壳体上设有进料口、硫化氢气体进口、液体出口和排气口；所述壳体内设有疏水中空纤维膜组件，所述硫化氢气体进口与疏水中空纤维膜组件的中空内腔连通。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述壳体包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室通过可拆卸的液体导流板分隔开，且所述第一腔室和第二腔室在远离液体导流板的部分相互连通，第一腔室上设有所述进料口、第一硫化氢气体进口，所述第一腔室内设有可移动的第一疏水中空纤维膜组件，所述第一疏水中空纤维膜组件的中空内腔与所述第一硫化氢气体进口连通；所述第二腔室上设有所述排气口、液体出口及第二硫化氢气体进口，所述第二腔室内设有可移动的第二疏水中空纤维膜组件，所述第二疏水中空纤维膜组件的中空内腔与所述第二硫化氢气体进口连通；所述第一疏水中空纤维膜组件和第二疏水中空纤维膜组件可通过移动交换位置。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一腔室的底面设有臭氧进口，所述第一腔室内设有气泡发生器，所述气泡发生器与第一疏水中空纤维膜组件相对应，所述气泡发生器包括进气口和气泡出口，所述臭氧进口与气泡发生器的进气口连通。

7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述疏水中空纤维膜组件包括膜支架及通过膜支架固定的疏水中空纤维膜。

8.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，还包括分离室，所述分离室上设有液体入口、液体出口和淤泥出口；所述分离室内设有分离膜；所述液体入口和液体出口分别位于所述分离膜的两侧；所述淤泥出口与液体入口位于所述分离膜的同侧，所述液体出口与所述壳体的进料口连通。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述进料口和第一疏水中空纤维膜组件之间设有液体导流板，所述液体出口和第二疏水中空纤维膜组件之间设有液体导流板。

10.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，还包括尾气处理室，所述尾气处理室与所述排气口连通。

技术总结
本发明提供一种同步实现工业废水中重金属资源化利用与有机污染物净化的方法及装置，该方法包括以下步骤：1)将疏水中空纤维膜的至少部分表面浸入待处理的工业废水中，向疏水中空纤维膜的中空内腔中通入硫化氢气体，硫化氢气体与工业废水中的重金属离子在疏水中空纤维膜表面充分接触并反应生成重金属硫化物；2)在所述待处理的工业废水中投入氧化剂，所述氧化剂与疏水中空纤维膜表面的重金属硫化物接触并反应生成活性物质，所述活性物质与工业废水发生反应，实现有机污染物的净化。该方法可回收工业废水中重金属，并利用回收的重金属离子与氧化剂生成具有净水功能的活性物质，从而协同实现工业废水中有机污染物的净化。

技术研发人员：汪志永,陈亚松,柳蒙蒙,王佳琪,王子麟,李想,王乃飞,杨明明,李翀
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16