一種去除水中重金屬的裝置及方法

2023-05-31 12:46:51

專利名稱：一種去除水中重金屬的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及水及廢水除重金屬領域，更具體地說，涉及一種去除水中重金屬的裝置及方法。
背景技術：
水體重金屬汙染是一個全球性問題。基於人類正常的生產、社會活動和突發性水汙染事故，據統計我國受重金屬汙染人口約佔世界的30%。鑑於重金屬對人體健康的巨大危害，美國疾病控制中心和國際癌症研究機構都將其定為重要致癌物質。許多國家及世界衛生組織都對排放廢水和飲用水中重金屬的含量制定了日益嚴格的標準。因此，世界各國都把開發經濟、高效、實用的重金屬深度去除技術作為環境保護和安全健康的重點工作之一。 同時，工業生產廢水和飲用水中含有的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類和一些細菌較難去除，也成為水汙染控制關注重點之一。因此，世界各國都把開發經濟、 高效、實用的清除水中重金屬技術作為環境保護和安全健康工作的重點工作之一。近年來，氧化鐵、氧化錳為代表的除重金屬吸附劑的研發和應用，獲得重大進展。 但是大顆粒吸附劑需要固定床吸附裝置，投資大、維護繁瑣、不靈活；小顆粒吸附劑機械強度低、沉降性能不理想、固液分離困難，吸附劑易進入廢水給水管道，造成二次汙染；並且此類吸附劑對於「兩蟲」、水蚤和藻類都不能有效去除。近年來，膜分離技術在水汙染控制領域受到了極大的關注。反滲透膜可以從水體中有效分離重金屬、砷等無機汙染物，但是其孔徑小、壓差大、對輔助設備要求高，因此由於造價和運行費用高，難以在環保領域大規模應用。微濾和超濾雖然幾乎不能去除水中無機砷，但是能有效截留溶液中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物。中國專利號200910105943. X
公開日2010-09_15，公開了一種重金屬工業廢水的處理方法，該專利包括下列步驟a將待處理廢水注入調節池，使所述廢水停留6-8小時； b將步驟a所得上清液注入反應池，添加藥劑對重金屬離子進行化學處理；c將步驟b所得上清液注入PH調整池，調整pH值為9. 0-10. O ;d將步驟c中所得廢水注入絮凝池，按照5 10mg/L的標準添加聚合氯化鋁，反應時間為15-20分鐘，進行絮凝反應；所得上清液引入微濾濃縮池後，使用離心泵以流速為3-5m/s將池中的廢水注入孔徑為O. 05-20 μ m的管式過濾膜，對廢水進行過濾，所得出水進入反滲透過濾系統進行深度處理，所得濃水則引回微濾濃縮池循環過濾，工序簡化，特別適合於高濃度重金屬離子廢水的預處理。但是該專利處理的工藝複雜，處理時間長，成本較高，而且該發明需要多個反應池配合工作，佔地面積較大， 也增大了生產成本。中國專利號201010155003. 4，
公開日2010年09月15日，公開一種處理重金屬廢
水的工藝和裝置，該發明提供了一種處理重金屬廢水的工藝和裝置。主要由電鍍漂洗廢水池、濃縮液循環池、反滲透/納濾裝置、複合電滲析裝置和複合EDI裝置構成。該發明是根據反滲透、電滲析和EDI的特點提出的複合膜分離技術處理重金屬廢水的工藝和裝置，實驗驗證其可以有效地處理含重金屬廢水。但是該發明僅僅是停留在實驗室階段，放到工業廢水處理時，要使用很多大型的反應設備和反應池，佔地面積較大，成本較高。文獻檢索表明，對於採用過濾膜或超濾膜的在一個反應器中完成去除水中重金屬的裝置及方法並未見文獻報導。

發明內容
I.發明要解決的技術問題
針對現有廢水除砷裝置及方法佔地面積大，處理成本較高，而且不能過濾水中的砂礫、 淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物的問題，本發明提供一種去除水中重金屬的裝置及方法，將氧化、吸附和膜分離有機地結合，置於同一反應池內完成去除重金屬過程，是一種便於工程應用、固定投資抵、運行成本低廉、並能同時過濾去除水中的包括砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物的除砷裝置及工藝。2.技術方案
本發明的技術方案如下
一種去除水中重金屬的裝置，包括進水控制系統、反應器和膜過濾系統，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器中；所述的膜過濾系統位於反應器的中下部，並且與出水控制系統相連接；所述的膜過濾系統包括過濾膜組件和過濾膜，過濾膜包裹在過濾膜組件上；所述的排泥系統包括排泥閥和排泥管，排泥閥位於排泥管上，用於控制排泥管的開閉，排泥管的一端連接在反應器的底部或反應器側壁的下半部分；所述的曝氣氧化系統由曝氣管、氣體流量計、進氣閥和空氣泵通過管道依次連接組成，曝氣管位於反應器內部的中下部，通過管道伸出反應器的外部，氣體流量計、進氣閥和空氣泵位於反應器的外部；所述的出水控制系統由出水閥門、抽吸泵和出水管依次連接組成，出水閥門與膜過濾系統通過管道連接；所述的出水控制系統的連接管道上有真空表，連接在出水閥門和膜過濾系統之間的管道上，用於讀取出水控制系統抽吸的氣壓。所述的過濾膜為微濾膜或超濾膜，過濾膜的孔徑為O. 01 μπι 0.75 μ m0還包括反衝洗系統和吸附劑投加管，所述的反衝洗系統包括衝洗管和反衝洗閥門，所述的衝洗管通過反衝洗閥門接在反衝洗系統真空表和出水閥門之間；所述的吸附劑投加管的一端伸入反應器中。
所述的進水控制系統由進水管、提升泵、高位水箱和恆位水箱通過管道依次連接構成，在廢水有重力流的情況下也可直接連接恆位水箱上。一種去除水中重金屬的方法，包括以下步驟
(1)將待處理的含有重金屬的水通過進水控制系統加入反應器中；
(2)空氣泵向反應器內加入氧化劑進行曝氣，並進行攪拌混合，氣水比為4 I 40 I範圍內；
(3)向反應器內投加吸附劑，用來吸附砷；
(4)水在反應器中反應2 60min後，出水控制系統啟動，抽出處理後的水；
進一步的，還包括以下步驟
(5)打開排泥系統的排泥閥，排放飽和吸附劑；(6)膜過濾系統的清洗，關閉出水控制系統，開啟反衝洗系統，將反衝洗系統與水泵連接，使水通過膜過濾系統流入反應器中，對反應器中的膜過濾系統進行清洗。所述步驟(I)的含有重金屬的水中重金屬的總濃度小於10 mg/L，所述的重金屬是指鎘、鉻、鉛、鎳、銅中的一種或幾種的混合。所述步驟(2)中的氧化劑為空氣；所述的步驟(5)中控制吸附劑在反應器內的停留時間在Id IOd0所述步驟(3)中的吸附劑為氧化鐵或氧化錳，吸附劑其外形尺寸為5μπι 1000 μ m，吸附劑投加量為50 200 mg/L。所述步驟(4)中的出水控制系統抽水時抽吸壓力為O. 7kPa 50kPa，膜通量在5L/ m2 · h 200L/ m2 · h 範圍內。3.有益效果
採用本發明提供的裝置及方法，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果
(1)本發明巧妙地將廢水處理工藝中的氧化、吸附與膜分離單元有機地結合起來，將氧化、吸附與膜分離置於同一個反應器內完成，顯著降低了工程造價與運行費用，大幅度減少了佔地面積，易於維護管理，便於推廣應用；
(2)本發明採用孔徑在O.01 μ m O. 75 μ m範圍內的微濾膜或超濾膜，處理後水中重金屬的總含量小於O. 5 mg/L，達到排放標準，在去除水中重金屬的同時，還能同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物；
(3)本發明採用顆粒形尺寸在5μ m 1000 μ m範圍內的氧化鐵和氧化猛為吸附劑,能有效將無機砷從水體中去除，而且價格便宜，有效地降低處理成本；
(4)本發明採用較低的膜抽吸壓力與膜通量，進一步降低了能耗，並能有效延緩膜汙染，減少膜物理清洗與化學清洗的次數，並且帶有反衝洗系統，對膜的清洗方便，延長膜的使用壽命，減少該工藝的維護運行費用；
(5)本發明利用吸附劑高效的吸附富集作用將重金屬從水中分離去除；最後利用過濾膜高效的截留能力將反應器內的飽和吸附劑回收，為吸附劑後續的再生、重複利用創造了條件，能有效的去處水中的重金屬。


圖I為本發明實施例I的結構示意圖2為本發明實施例2的結構示意圖。圖中1.進水管2.提升泵3.高位水箱4.恆位水箱5.反應器6.膜過濾系統7.真空表8.出水閥門9.抽吸泵10.出水管11.反衝洗閥門12.衝洗管 13.空氣泵 14.進氣閥 15.氣體流量計16.曝氣管17.排泥閥18.吸附劑投加管。
具體實施例方式以下通過實施例對本發明作進一步描述
如圖2所示，一種去除水中重金屬的裝置，包括進水控制系統、反應器5和膜過濾系統 6，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器5中；所述的膜過濾系統6位於反應器5的中下部，並且與出水控制系統相連接；所述的膜過濾系統6包括過濾膜組件和過濾膜，過濾膜包裹在過濾膜組件上；所述的排泥系統包括排泥閥17和排泥管，排泥閥17位於排泥管上，用於控制排泥管的開閉，排泥管的一端連接在反應器5的底部或反應器5側壁的下半部分；所述的曝氣氧化系統由曝氣管16、氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵13通過管道依次連接組成，曝氣管16位於反應器5內部的中下部，通過管道伸出反應器5的外部，氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵13位於反應器5的外部；所述的出水控制系統由出水閥門8、抽吸泵9和出水管10依次連接組成，出水閥門8 與膜過濾系統6通過管道連接；所述的出水控制系統的連接管道上有真空表7，連接在出水閥門8和膜過濾系統6之間的管道上，用於讀取出水控制系統抽吸的氣壓。所述的過濾膜為微濾膜或超濾膜，過濾膜的孔徑為O. 01 μπι 0.75 μ m。所述的進水控制系統由進水管I、提升泵2、高位水箱3和恆位水箱4通過管道依次連接構成，在廢水有重力流的情況下也可直接連接恆位水箱4上。還包括反衝洗系統和吸附劑投加管18，所述的反衝洗系統包括衝洗管12和反衝洗閥門11，所述的衝洗管12通過反衝洗閥門11接在反衝洗系統真空表7和出水閥門8之間；所述的吸附劑投加管18的一端伸入反應器5中。一種去除水中重金屬的方法，包括以下步驟
(1)將待處理的含有重金屬的水通過進水控制系統加入反應器5中；
(2)空氣泵13向反應器5內加入氧化劑進行曝氣，並進行攪拌混合，氣水比為4: I 40 I範圍內；
(3)向反應器5內投加吸附劑，用來吸附砷；
(4)水在反應器5中反應2 60min後，出水控制系統啟動，抽出處理後的水；
進一步的，還包括以下步驟
(5)打開排泥系統的排泥閥17，排放飽和吸附劑；
(6)膜過濾系統6的清洗，關閉出水控制系統，開啟反衝洗系統，將反衝洗系統與水泵連接，使水通過膜過濾系統6流入反應器5中，對反應器5中的膜過濾系統6進行清洗。所述步驟(I)的含有重金屬的水中重金屬的總濃度小於10 mg/L，所述的重金屬是指鎘、鉻、鉛、鎳、銅中的一種或幾種的混合。所述步驟(2)中的氧化劑為空氣；所述的步驟(5)中控制吸附劑在反應器5內的停留時間在Id IOd0所述步驟(3)中的吸附劑為氧化鐵或氧化錳，吸附劑其外形尺寸為5μπι 1000 μ m，吸附劑投加量為50 200 mg/L。所述步驟(4)中的出水控制系統抽水時抽吸壓力為O. 7kPa 50kPa，膜通量在5L/ m2 · h 200L/ m2 · h 範圍內。以下結合具體的實施例對本發明進行進一步的解釋
實施例I
如圖I所示，一種去除水中重金屬的裝置，包括進水控制系統、反應器5和膜過濾系統 6，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器5 中；所述的膜過濾系統6位於反應器5的中下部，並且與出水控制系統相連接；所述的膜過濾系統6包括過濾膜組件和過濾膜，過濾膜包裹在過濾膜組件上；所述的排泥系統包括排泥閥17和排泥管，排泥閥17位於排泥管上，用於控制排泥管的開閉，排泥管的一端連接在反應器5的底部或反應器5側壁的下半部分；所述的曝氣氧化系統由曝氣管16、氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵13通過管道依次連接組成，曝氣管16位於反應器5內部的中下部，通過管道伸出反應器5的外部，氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵13位於反應器5的外部；所述的出水控制系統由出水閥門8、抽吸泵9和出水管10依次連接組成，出水閥門8 與膜過濾系統6通過管道連接；所述的出水控制系統的連接管道上有真空表7，連接在出水閥門8和膜過濾系統6之間的管道上，用於讀取出水控制系統抽吸的氣壓。所述的過濾膜為採用江蘇南大金山環保科技有限公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為O. 3 μ m，膜材質為聚氯丙烯。還包括反衝洗系統和吸附劑投加管18，所述的反衝洗系統包括衝洗管12和反衝洗閥門11，所述的衝洗管12通過反衝洗閥門11接在反衝洗系統真空表7和出水閥門8之間；所述的吸附劑投加管18的一端伸入反應器5中。一種去除水中重金屬的方法，包括以下步驟
(1)含有重金屬的水有自身的有重力流，能通過管道直接流入恆位水箱4，水中含有鉻 2 mg/L，將待處理的含有重金屬的水通過進水控制系統加入反應器5中；
(2)空氣泵13向反應器5內加入氧化劑進行曝氣，氧化劑為空氣，並進行攪拌混合，氣水比為10 I ；
(3)向反應器5內投加吸附劑，用來吸附砷，吸附劑選用負載型氧化錳，顆粒尺寸為500 μ m 1000 μ m,投加量為 120mg/L ;
(4)水在反應器5中反應30min後，出水控制系統啟動，出水控制系統抽水時抽吸壓力為O. 7kPa 4kPa，抽出處理後的水；，微濾膜的過水通量為100L/m2_h。(5)控制吸附劑在反應器5內的停留時間在2d，打開排泥系統的排泥閥17，排放飽和吸附劑；
(6)膜過濾系統6的清洗，反衝洗周期為2d，關閉出水控制系統的出水閥門8，開啟反衝洗系統的反衝洗閥門11，將衝洗管12與水泵連接，使水通過膜過濾系統6流入反應器5 中，完成對膜過濾系統6的清洗。處理後鉻濃度為O. 08 mg/L,小於O. I mg/L達到排放標準,相比以往的固定床處理方式，採用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的佔地面積，有效地除去了廢水中的鉻，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低25%、運行費用降低20%。實施例2
如圖2所示，一種去除水中重金屬的裝置，包括進水控制系統、反應器5和膜過濾系統 6，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器5 中；所述的膜過濾系統6位於反應器5的中下部，並且與出水控制系統相連接；所述的膜過濾系統6包括過濾膜組件和過濾膜，過濾膜包裹在過濾膜組件上；所述的排泥系統包括排泥閥17和排泥管，排泥閥17位於排泥管上，用於控制排泥管的開閉，排泥管的一端連接在反應器5的底部或反應器5側壁的下半部分；所述的曝氣氧化系統由曝氣管16、氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵13通過管道依次連接組成，曝氣管16位於反應器5內部的中下部，通過管道伸出反應器5的外部，氣體流量計15、進氣閥14和空氣泵13位於反應器5的外部；所述的出水控制系統由出水閥門8、抽吸泵9和出水管10依次連接組成，出水閥門8 與膜過濾系統6通過管道連接；所述的出水控制系統的連接管道上有真空表7，連接在出水閥門8和膜過濾系統6之間的管道上，用於讀取出水控制系統抽吸的氣壓。所述的過濾膜採用江蘇永泰環保科技有限公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為O. 7 μ m，膜材質為聚偏氟氯丙烯。所述的進水控制系統由進水管I、提升泵2、高位水箱3和恆位水箱4通過管道依次連接構成。還包括反衝洗系統和吸附劑投加管18，所述的反衝洗系統包括衝洗管12和反衝洗閥門11，所述的衝洗管12通過反衝洗閥門11接在反衝洗系統真空表7和出水閥門8之間；所述的吸附劑投加管18的一端伸入反應器5中。一種去除水中重金屬的方法，包括以下步驟
(1)將待處理的含鎘5mg/L的廢水通過進水控制系統加入反應器5中，；
(2)空氣泵13向反應器5內加入氧化劑進行曝氣，氧化劑為空氣，並進行攪拌混合，氣水比為10 I ；
(3)向反應器5內投加吸附劑，用來吸附砷，吸附劑選用顆粒氧化錳，顆粒尺寸為100 μ m 500 μ m,投加量為 200mg/L ；
(4)水在反應器5中反應50min後，出水控制系統啟動，抽吸泵9的抽吸壓力在IkPa 5kPa範圍內，由真空表7進行計量，抽出處理後的水；
(5)控制吸附劑在反應器5內的停留時間在4d，打開排泥系統的排泥閥17，排放飽和吸附劑；
(6)膜過濾系統6的清洗，反衝洗周期為5d，關閉出水控制系統的出水閥門8，開啟反衝洗系統的反衝洗閥門11，將衝洗管12與水泵連接，使水通過膜過濾系統6流入反應器5 中，完成對膜過濾系統6的清洗。處理後鎘濃度為O. 06 mg/L,小於O. I mg/L達到排放標準,相比以往的固定床處理方式，採用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的佔地面積，有效地除去了廢水中的鎘，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低25%、運行費用降低20%。實施例3
同實施例2，所不同的是，待處理的水為含鎳10mg/L的廢水，氣水比為40 I ;吸附劑選用顆粒氧化鐵，顆粒尺寸為200 μ m 1000 μπι，投加量為180mg/L，在該反應器5內反應時間為60min ;抽吸泵9的抽吸壓力在O. 7kPa 2kPa範圍內，膜過濾系統6採用美國通用公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為O. 65 μ m，膜材質為聚氯丙烯，過濾膜的過水通量為200L/m2 · h ;反衝洗周期為2d，Id後打開排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理後廢水中鎳含量為O. 04 mg/L，達到排放標準，相比以往的固定床處理方式， 採用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的佔地面積，有效地除去了廢水中的鎳，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低22%、運行費用降低15%。實施例4
同實施例2，所不同的是，待處理的水為含鉛2mg/L的廢水，氣水比為20 I ;吸附劑選用粉末氧化錳，顆粒尺寸為50 ym 100 μ m，投加量為50mg/L，在該反應器5內反應時間為40min ;抽吸泵9的抽吸壓力在IkPa 5kPa範圍內，膜過濾系統6採用美國陶氏公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為O. 2 μ m，膜材質為聚氯丙烯。微濾膜的過水通量為 100L/m2 h ;反衝洗周期為5d，8d後打開排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理後廢水中鉛含量為O. 03 mg/L，達到排放標準，相比以往的固定床處理方式， 採用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的佔地面積，有效地除去了廢水中的鉛，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低20%、運行費用降低22%。實施例5
同實施例2，所不同的是，待處理的水為含銅6mg/L的廢水，氣水比為9 I;吸附劑選用江蘇永泰環保科技有限公司的負載型氧化鐵，顆粒尺寸為800 μ m 1000 μ m,投加量為 200mg/L，在該反應器5內反應時間為35min ;抽吸泵9的抽吸壓力在IkPa 5kPa範圍內， 膜過濾系統6採用江蘇永泰環保科技有限公司提供的浸沒式中空纖維微濾膜，膜孔徑為 O. 75 μ m，膜材質為聚氯丙烯。微濾膜的過水通量為90L/m2_h。反衝洗周期為3d，4d後打開排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理後廢水中銅含量為O. 03 mg/L，達到排放標準，相比以往的固定床處理方式， 採用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的佔地面積，有效地除去了廢水中的銅，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低28%、運行費用降低18%。實施例6
同實施例2，所不同的是，待處理的水為含鎘O. 2mg/L和鉛O. 5mg/L的廢水，氣水比為 4 I ;吸附劑選用顆粒氧化鐵，顆粒尺寸為100 ym 300 μ m，投加量為50mg/L，在該反應器5內反應時間為2min ;抽吸泵9的抽吸壓力在40kPa 50kPa範圍內，膜過濾系統6採用江蘇南大金山環保科技有限公司提供的浸沒式中空纖維超濾膜，膜孔徑為O. 03 μ m，膜材質為聚氯乙烯，超濾膜的過水通量為90L/m2_h。反衝洗周期為8d，IOd後打開排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理後廢水中鎘含量為O. 01mg/L和鉛含量為O. 02mg/L，達到排放標準，相比以往的固定床處理方式，採用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的佔地面積，有效地除去了廢水中的鎘和鉛，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低28%、運行費用降低18%。實施例7
同實施例2，所不同的是，待處理的水為含銅3mg/L、鉛4mg/L和鉻2mg/L的廢水，氣水比為30 I ;吸附劑選用顆粒氧化鐵，顆粒尺寸為5 μπι 100 μπι，投加量為200mg/L，在該反應器5內反應時間為50min ;抽吸泵9的抽吸壓力在5kPa 8kPa範圍內，膜過濾系統6採用美國陶氏公司提供的浸沒式中空纖維超濾膜，膜孔徑為O. 01 μ m，膜材質為聚氯乙烯，超濾膜的過水通量為10L/m2_h。反衝洗周期為3d，Id後打開排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理後廢水中銅含量O. 01mg/L、鉛含量O. 02mg/L和鉻含量O. 01mg/L，達到排放標準，相比以往的固定床處理方式，採用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的佔地面積，有效地除去了廢水中的銅、鉛和鉻，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低20%、運行費用降低15%。實施例8
同實施例2，所不同的是，待處理的水為含銅lmg/L、鉛2mg/L、鎘2mg/L、鎳4mg/L和鉻 lmg/L的廢水，氣水比為30 I ;吸附劑選用顆粒氧化鐵，顆粒尺寸為200 μπι 400 μπι，投加量為200mg/L，在該反應器5內反應時間為60min ;抽吸泵9的抽吸壓力在2kPa 5kPa範圍內，膜過濾系統6採用美國陶氏公司提供的浸沒式中空纖維超濾膜，膜孔徑為O. 01 μ m, 膜材質為聚氯乙烯，超濾膜的過水通量為5L/m2_h。反衝洗周期為3d，每工作一天，打開一次排泥閥17將反應器5內飽和吸附劑排出。處理後廢水中各元素含量為銅O. 005mg/L、鉛O. 01mg/L、鎘O. 01mg/L、鎳O. O lmg/L 和鉻O. 005mg/L，達到排放標準，相比以往的固定床處理方式，採用本發明裝置及方法，不僅減小了設備的佔地面積，有效地除去了廢水中的銅、鉻、鎳、鎘和鉛，而且同時過濾去除過濾水中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒物質和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類及一些細菌等微生物，每噸水處理建設投資可以降低15%、運行費用降低18%。
權利要求
1.一種去除水中重金屬的裝置，包括進水控制系統、反應器(5)和膜過濾系統(6)，其特徵在於，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器(5)中；所述的膜過濾系統(6)位於反應器(5)的中下部，並且與出水控制系統相連接； 所述的膜過濾系統(6)包括過濾膜組件和過濾膜，過濾膜包裹在過濾膜組件上；所述的排泥系統包括排泥閥(17)和排泥管，排泥閥(17)位於排泥管上，用於控制排泥管的開閉，排泥管的一端連接在反應器(5)的底部或反應器(5)側壁的下半部分；所述的曝氣氧化系統由曝氣管(16)、氣體流量計(15)、進氣閥(14)和空氣泵(13)通過管道依次連接組成，曝氣管(16)位於反應器(5)內部的中下部，通過管道伸出反應器(5)的外部，氣體流量計(15)、 進氣閥(14)和空氣泵(13)位於反應器(5)的外部；所述的出水控制系統由出水閥門(8)、 抽吸泵(9)和出水管(10)依次連接組成，出水閥門(8)與膜過濾系統(6)通過管道連接；所述的出水控制系統的連接管道上有真空表(7 )，連接在出水閥門(8 )和膜過濾系統(6 )之間的管道上，用於讀取出水控制系統抽吸的氣壓。
2.根據權利要求I所述的一種去除水中重金屬的裝置，其特徵在於所述的過濾膜為微濾膜或超濾膜，過濾膜的孔徑為0. 01 y m 0. 75 y m。
3.根據權利要求I所述的一種去除水中重金屬的裝置，其特徵在於還包括反衝洗系統和吸附劑投加管(18)，所述的反衝洗系統包括衝洗管(12)和反衝洗閥門(11)，所述的衝洗管(12)通過反衝洗閥門(11)接在反衝洗系統真空表(7)和出水閥門(8)之間；所述的吸附劑投加管(18)的一端伸入反應器(5)中。
4.根據權利要求I所述的一種去除水中重金屬的裝置，其特徵在於所述的進水控制系統由進水管(I)、提升泵(2)、高位水箱(3)和恆位水箱(4)通過管道依次連接構成，在廢水有重力流的情況下也可直接連接恆位水箱(4)上。
5.一種去除水中重金屬的方法，包括以下步驟(1)將待處理的含有重金屬的水通過進水控制系統加入反應器(5)中；(2)空氣泵(13)向反應器(5)內加入氧化劑進行曝氣，並進行攪拌混合，氣水比為 4 I 40 : I範圍內；(3)向反應器(5)內投加吸附劑，用來吸附砷；(4)水在反應器(5)中反應2 60min後，出水控制系統啟動，抽出處理後的水。
6.根據權利要求5所述的一種去除水中重金屬的方法，其特徵在於，還包括以下步驟(5)打開排泥系統的排泥閥(17)，排放飽和吸附劑；(6)膜過濾系統(6)的清洗，關閉出水控制系統，開啟反衝洗系統，將反衝洗系統與水泵連接，使水通過膜過濾系統(6)流入反應器(5)中，對反應器(5)中的膜過濾系統(6)進行清洗。
7.如權利要求5所述的一種去除水中重金屬的方法，其特徵在於所述步驟(I)的含有重金屬的水中重金屬的總濃度小於10 mg/L，所述的重金屬是指鎘、鉻、鉛、鎳、銅中的一種或幾種的混合。
8.如權利要求5所述的一種去除水中重金屬的方法，其特徵在於所述步驟(2)中的氧化劑為空氣；所述的步驟(5)中控制吸附劑在反應器(5)內的停留時間在Id 10d。
9.根據權利要求5所述的一種去除水中重金屬的方法，其特徵在於所述步驟(3)中的吸附劑為氧化鐵或氧化猛，吸附劑其外形尺寸為5 ii m 1000 u m,吸附劑投加量為50 200mg/L0
10.根據權利要求5所述的一種去除水中重金屬的方法，其特徵在於所述步驟(4)中的出水控制系統抽水時抽吸壓力為O. 7kPa 50kPa，膜通量在5L/m2 · h 200L/ m2 · h範圍內。
全文摘要
本發明公開了一種去除水中重金屬的裝置及方法，屬於水及廢水除重金屬領域。其包括進水控制系統、反應器和膜過濾系統，還包括曝氣氧化系統、排泥系統和出水控制系統，所述的進水控制系統連接到反應器中；所述的膜過濾系統位於反應器的中下部；所述的膜過濾系統包括過濾膜組件和過濾膜，過濾膜為微濾膜或超濾膜；所述的排泥系統包括排泥閥和排泥管；所述的曝氣氧化系統由曝氣管、氣體流量計、進氣閥和空氣泵通過管道依次連接組成。本發明還公開了一種去除水中重金屬的方法。本發明是將氧化、吸附和膜分離有機地結合，置於同一反應池內完成，具有便於工程應用、固定投資抵、運行成本低廉、能確保廢水水質安全，有效去除水中重金屬的優點。
文檔編號C02F1/58GK102583632SQ20121009536
公開日2012年7月18日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者俞冬輝, 呂路, 吳軍, 張淑娟, 張煒銘, 潘丙才 申請人:南京大學, 江蘇永泰環保科技有限公司