一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備的製作方法

2023-12-12 06:36:32

一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備，廢水通過廢水提升泵進入微電解反應器，加入硫酸a，反應後的廢水進入中和調節反應器，加入雙氧水和氫氧化鈉經攪拌裝置攪拌混合均勻並通過中間水泵I進入斜管沉澱池內加入PAM進行絮凝、沉澱，固、液分離，沉澱物通過汙泥清除裝置回收含鎳汙泥，廢水經過袋式過濾器及終端離子吸附器對廢水中低濃度的鎳離子深度去除後排放。本實用新型利用微電解凝聚技術，有效破壞廢水中的乳化液和絡合物的結構，採用終端離子吸附器對廢水中存在的低濃度鎳離子進行深度去除，具有藥劑使用量低、含鎳廢渣少、去鎳效果好、效率高且處理性能穩定等優點，處理後的廢水達到國家排放標準且將廢水中的鎳全部回收。
【專利說明】一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及廢水處理的【技術領域】，尤其涉及一種去除鋁型材廢水中鎳離子的 設備。

【背景技術】
[0002] 鋁型材生產過程中主要包括對成型鋁材的脫脂、鹼蝕、酸洗、氧化、封孔及著色，而 經上述工序處理後的型材需用水進行清洗，這部分型材清洗水以溢流形式排出清洗槽，是 鋁型材廢水的主要來源。鋁型材廠生產廢水除含有大量的鋁離子，還含有部分鋅、鎳、銅等 金屬離子。其中，金屬鎳是一種質堅硬而耐腐蝕的重金屬，幾乎沒有急性毒性，一般的鎳鹽 毒性也較低，但鎳的化合物能刺激人體的精氨酶、羧化酶，引起各種炎症，傷害心肌和肝臟， 人的鎳中毒特有症狀是皮膚炎、呼吸器官障礙及呼吸道癌。含有金屬鎳離子的生產廢水如 不進行處理直接排放，會對環境造成嚴重汙染，因此國家對工業廢水中鎳含量有嚴格的排 放要求。
[0003] 傳統的去除鋁型材汙水中主要金屬離子的方法主要包括中和調節及混凝沉澱法、 吸附法及膜分離法。
[0004] 其中，中和調節及混凝沉澱法工藝主要流程如下：鋁型材生產廢水由車間排出後 流入中和調節池，以均衡水質。廢水經調節池均衡水質及水量後，加入鹼調節pH至6?9， 再用泵抽送至沉澱池中，在抽送過程中加入絮凝劑（PAM)。廢水中的金屬離子在與鹼反應形 成氫氧化物，與此同時，該氫氧化物在絮凝劑的作用下，形成較大顆粒礬花，在重力作用下 快速沉降，沉澱池上半部清液可直接外排，沉澱池汙泥經汙泥池濃縮後用泵抽送入板框壓 濾機脫水後作衛生填埋或綜合利用。該工藝能夠完成鋁型材廢水中金屬離子的去除工作， 工藝簡單，處理後的上半清部清液中金屬離子含量較處理前有明顯降低。但是該工藝也有 很多缺點，如藥劑消耗多、產生大量含鎳廢渣等。
[0005] 其中，吸附法常用於處理鎳離子濃度較低的廢水，採用活性炭、樹脂等作為吸附材 料，飽和吸附量小、不易回收金屬鎳。
[0006] 其中，膜分離技術通過把溶解在水中的物質與水分離出來，以達到去除鎳離子的 效果，是淨化廢水和富集溶解金屬的一種方法。為防止膜面受到無機鹽垢、微生物、膠體顆 粒和不溶性有機物質的汙染，需增加廢水預處理系統，系統成本高。同時，膜面易受損，處理 效果不穩定，且運營維護成本高。
[0007] 作為一種新型廢水處理工藝，微電解技術以其處理費用低、投資少的特點，已成為 當前水處理的熱點之一。微電解技術是採用工業鑄鐵屑為原料，利用微電池腐蝕原理所引 起的電化學、化學反應和物理反應（包括氧化-還原、置換、絮凝、吸附、共沉過濾等諸多原 理）綜合作用，去除水中重金屬的一門技術。截至目前，微電解技術已被廣泛應用在廢水處 理領域，包括電鍍廢水、煤氣洗滌廢水和製藥廢水等難處理的工業廢水。在實際使用過程 中發現，因廢水中包括鋁、銅、鎳等多種金屬離子，因各離子的本質特性不同，各離子發生氧 化-還原、置換、絮凝、吸附、共沉過濾時其對溶液環境的酸鹼度及反應停留時間要求有所 不同，所以鎳離子的去除效果不能得到充分的保證。此外，在上述的金屬表面處理過程中， 為改善加工件表面特性會使用具有絡合作用及溶液穩定作用各類有機或無機添加劑，這些 物質存在於待處理的廢水中會對化學中和反應產出負面影響，影響鎳離子的去除效果。隨 著，國家對廢水中鎳離子排放標準的提高，該工藝因其本身的廣口式處理特性使其去鎳效 果值得進一步商榷。 實用新型內容
[0008] 本實用新型的目的是提供一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備，該設備操作簡 單、自動化程度高、處理性能穩定，對廢水中的鎳離子進行深度淨化並回收廢水中的鎳，使 廢水達到國家排放標準。
[0009] 本實用新型解決所述技術問題的方案是：
[0010] 一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備，包括廢水集水池、微電解反應器、中和調節 反應器、斜管沉澱池、袋式過濾器和汙泥清除裝置，其特徵在於：
[0011] 所述微電解反應器入口通過廢水提升泵與廢水集水池連接，上方設有硫酸a投加 裝置，用於調節微電解反應器內廢水酸鹼度，提高破壞乳化液和絡合物結構的能力，充分釋 放乳化液和絡合物中的鎳離子；
[0012] 所述中和調節反應器的內部設有攪拌裝置，入口與微電解反應器連接，出口設有 硫酸b投加裝置，其上部還設有氧化劑投加裝置和鹼性溶液投加裝置，調節廢水引入斜管 沉澱池之前的pH值，保證廢水中的高濃度鎳離子在斜管沉澱池內發生絮凝、沉澱條件；
[0013] 所述斜管沉澱池的上方設有PAM投加裝置，入口通過中間水泵I與中和調節反應 器連接，上部出口連接一中間水箱II，對引入斜管沉澱池內的廢水投加 PAM絮凝劑，加快廢 水中的鎳離子絮凝、沉澱，使廢水中高濃度鎳離子以汙泥形式沉澱、清除；
[0014] 所述袋式過濾器通過中間水泵II與中間水箱II連接，上方連接硫酸b投加裝置， 袋式過濾器對廢水進行除塵除雜後加入硫酸b調節pH為5. 5?7. 5後排放；
[0015] 所述汙泥清除裝置包括汙泥箱和汙泥壓漿機，汙泥箱與斜管沉澱池底部連通，汙 泥箱出口連接汙泥泵，汙泥泵與汙泥壓漿機相連接，利於回收含鎳汙泥。
[0016] 作為改進，所述中和調節反應器的出口連接一中間水箱I，中間水箱I的出口連接 硫酸b投加裝置，廢水經中和調節反應器攪拌均勻後引入到中間水箱I內再次混合，混合後 的廢水pH值更穩定，數據更可靠。
[0017] 作為改進，所述袋式過濾器入口通過中間水泵II與中間水箱II連接，出口連接終 端離子吸附器，其上方連接硫酸b投加裝置，終端離子吸附器對廢水中低濃度鎳離子進行 深度去除，深度去除後的廢水中鎳離子含量小於0. 06mg/L。
[0018] 作為改進，所述終端離子吸附器數量為兩個，並聯連接，提高廢水處理效率。
[0019] 作為改進，所述微電解反應器的填料，為片狀或圓形顆粒，直徑為±20mm，具有表 面積大、反應速度快、不會發生板結等突出優點。
[0020] 作為改進，所述中和調節反應器為一箱體，箱體上方設有一電機，攪拌裝置包括螺 旋槳，螺旋槳固定於電機軸上，並由電機帶動其旋轉；中和調節反應器的出口處連接一導 管，該導管靠近主箱體內壁設置，末端與主箱體內的液體相通，中間水箱I進水口通過連接 裝置與所述導管連通。
[0021] 作為改進，所述中和調節反應器出口附近還設有pH檢測儀，用於檢測其出口旁邊 的廢水pH值。
[0022] 所述硫酸b投加裝置的作用，一是調節中間水箱I內的酸鹼度使其pH為6?9,保 證廢水中的高濃度鎳離子在斜管沉澱池內充分發生絮凝、沉澱的條件；二是調節終端離子 吸附器內的酸鹼度，使廢水中的低濃度鎳離子經終端離子吸附器進一步富集後，調節廢水 酸鹼度使其pH為5. 5?7. 5,符合國家排放標準。
[0023] 本實用新型的有益效果是：
[0024] ( 1)通過利用微電解凝聚技術，有效破壞廢水中的乳化液和絡合物的結構，達到破 乳、破絡合的目的，充分釋放乳化液和絡合物中的鎳離子，具有表面積大、反應速度快、不會 產生板結等優點；
[0025] (2)終端離子吸附器對廢水中存在的低濃度鎳離子進行深度去除，處理性能穩定、 吸附量大，處理後的廢水鎳離子含量小於〇. 〇6mg/L達到排放標準；
[0026] (3)採用控制程序和計算機控制技術，控制化學法處理重金屬廢水核心化學反應 過程，實現對整個廢水處理系統進行監控、操作和管理。
[0027] 綜上所述，本實用新型具有藥劑使用量低、含鎳廢渣少、去鎳效果好、效率高且處 理性能穩定等優點，不僅可以針對含高濃度鎳廢水進行處理，還可對含低濃度鎳廢水進行 處理，處理後的廢水達到國家排放標準且將廢水中的鎳全部回收。

【專利附圖】

【附圖說明】 [0028]
[0029] 圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖；
[0030] 圖2為本實用新型實施例2的結構示意圖；
[0031] 圖3為本實用新型中和調節反應器的結構示意圖。
[0032] 圖中：1、廢水集水池；2、廢水提升泵；3、微電解反應器；4、中和調節反應器；41、 框架；42、電機；43、螺旋槳；44、導管；45、pH檢測儀；5、中間水箱[;6、中間水泵I ;7、斜管 沉澱池；8、中間水箱II ;9、中間水泵II ;10、袋式過濾器；11、終端離子吸附器；12、汙泥箱； 13、汙泥泵；14、汙泥壓濾機；15、硫酸a投加裝置；16、雙氧水投加裝置；17、氫氧化鈉投加 裝置；18、硫酸b投加裝置；19、PAM投加裝置。

【具體實施方式】
[0033] 下面結合實施例對本實用新型做進一步說明。
[0034] 實施例1
[0035] 圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖，如圖1所示，一種去除鋁型材廢水中鎳 離子的設備，包括廢水集水池1、微電解反應器3、中和調節反應器4、斜管沉澱池7、袋式過 濾器10以及汙泥清除裝置；
[0036] 所述微電解反應器3入口通過廢水提升泵2與廢水集水池1連接，上方設有濃度 為10%?20%的硫酸a投加裝置15,用於調節微電解反應器3內廢水酸鹼度，提高破壞乳化 液和絡合物結構的能力，充分釋放乳化液和絡合物中的鎳離子。
[0037] 所述中和調節反應器4的內部設有攪拌裝置，入口與微電解反應器3連接，出口設 有濃度為20%?30%的硫酸b投加裝置18,其上部還設有雙氧水投加裝置16和濃度為5% 的氫氧化鈉投加裝置17,調節廢水引入斜管沉澱池7之前的pH值，保證廢水中的高濃度鎳 離子在斜管沉澱池7內發生絮凝、沉澱條件；
[0038] 所述斜管沉澱池7的上方設有PAM投加裝置19,入口通過中間水泵16與中和調 節反應器4連接，上部出口連接一中間水箱118,對引入斜管沉澱池7內的廢水投加 PAM絮 凝劑，加快廢水中的高濃度鎳離子絮凝、沉澱，使廢水中高濃度鎳離子以汙泥形式沉澱、清 除；
[0039] 所述袋式過濾器10通過中間水泵119與中間水箱118連接，上方連接濃度為 20%?30%的硫酸b投加裝置18,袋式過濾器10對廢水進行除塵除雜後加入濃度為20%? 30%的硫酸b調節pH為5. 5?7. 5後排放，經檢測排放廢水中鎳離子含量為0. 221mg/L，基 本達到國家排放標準（0. 20mg/L);
[0040] 所述汙泥清除裝置包括汙泥箱12和汙泥壓漿機14,汙泥箱12與斜管沉澱池7底 部連通，汙泥箱12出口連接汙泥泵13,汙泥泵13與汙泥壓漿機14相連接，利於回收含鎳汙 泥。
[0041] 實施例2
[0042] 圖2為本實用新型實施例2的結構示意圖，如圖2所示，一種去除鋁型材廢水中鎳 離子的設備，包括：廢水集水池1、微電解反應器3、中和調節反應器4、斜管沉澱池7、袋式過 濾器10、終端離子吸附器11以及汙泥清除裝置；
[0043] 所述微電解反應器3入口通過廢水提升泵與廢水集水池連接，上方設有濃度為 10%?20%的硫酸a投加裝置15,用於調節微電解反應器3內廢水酸鹼度，提高破壞乳化液 和絡合物結構的能力，充分釋放乳化液和絡合物中的鎳離子。
[0044] 所述中和調節反應器4的內部設有攪拌裝置，入口與微電解反應器3連接，出口連 接一中間水箱15,中間水箱15的出口連接濃度為20%?30%的硫酸b投加裝置18,廢水經 中和調節反應器4攪拌均勻後引入到中間水箱I內再次混合，混合後的廢水pH值更穩定， 數據更可靠；其上部還設有雙氧水投加裝置16和濃度為5%的氫氧化鈉投加裝置17,調節 廢水引入斜管沉澱池7之前的pH值，保證廢水中的高濃度鎳離子在斜管沉澱池內發生絮 凝、沉澱條件；
[0045] 所述斜管沉澱池7的上方設有PAM投加裝置19,入口通過中間水泵16與中和調 節反應器4連接，上部出口連接一中間水箱118,對引入斜管沉澱池7內的廢水投加 PAM絮 凝劑，加快廢水中的高濃度鎳離子絮凝、沉澱，使廢水中高濃度鎳離子以汙泥形式沉澱、清 除；
[0046] 所述袋式過濾器10入口通過中間水泵119與中間水箱118連接，出口連接終端離 子吸附器11，其上方連接濃度為20%?30%的硫酸b投加裝置18,袋式過濾器對廢水進行 除塵除雜後加入濃度為20%?30%的硫酸b調節pH為5. 5?7. 5後排放，終端離子吸附器 11對廢水中低濃度鎳離子進行深度去除，深度去除後經檢測廢水中鎳離子含量為〇. 〇5mg/ L，小於國家排放標準（0. 20mg/L)。
[0047] 袋式過濾器10可濾除廢水中的泥沙、含鎳廢渣及其他雜質，有利於保護終端離子 吸附器11內的吸附材料，提高其使用壽命。
[0048] 所述汙泥清除裝置包括汙泥箱12和汙泥壓漿機14,汙泥箱12與斜管沉澱池7底 部連通，汙泥箱12出口連接汙泥泵13,汙泥泵13與汙泥壓漿機14相連接，利於回收含鎳汙 泥。
[0049] 所述硫酸b投加裝置18的作用，一是調節中間水箱15內的酸鹼度使其pH為6? 9,保證廢水中的高濃度鎳離子在斜管沉澱池7內充分發生絮凝、沉澱的條件；二是調節終 端離子吸附器11內的酸鹼度，使廢水中的低濃度鎳離子經終端離子吸附器11進一步富集 後，調節廢水酸鹼度使其pH為5. 5?7. 5,符合國家排放標準。
[0050] 優選雙氧水作為氧化劑，由於雙氧水腐蝕性小，有利於保護操作人員的人身安全， 鹼性溶液可根據不同類型的工業廢水進行選擇，本發明是去除鋁型材廢水中的鎳離子，採 用氫氧化鈉形成氫氧化物絮凝沉澱，效果好、成本低。
[0051] 所述微電解反應器3的尺寸根據廢水反應時的流速和流量設計，其上還設有流 量計和pH檢測儀；微電解反應器3的填料採用高溫燒結合成，為片狀或圓形顆粒，直徑為 ±20mm，具有表面積大、反應速度快、不會發生板結等突出優點。
[0052] 微電解反應器4利用微電池原理，自發產生電化學氧化還原、電附集、催化、混凝 等綜合作用，通過在設備內形成無數微小鐵碳原電池、鐵氫原電池、鐵-硫化亞鐵原電池 等，在陰極產生具有很高活性的新生態氫Η ·和· 0H自由基，有效破壞部分乳化液和絡合物 的結構，達到破乳、破絡合的目的；在原電池陽極溶出的亞鐵離子是具有較強絡合能力的中 心離子，反應中產生的Fe 2+-Fe3+體系具有很高的吸附、絮凝特性，通過降低ζ電位壓縮雙電 層混凝，達到淨化水質的目的。
[0053] 所述終端離子吸附器11數量為兩個，並聯連接，同時當一個終端離子吸附器11不 工作時，另一個可接替，提高廢水處理效率。
[0054] 終端離子吸附器11由基於物理吸附作用的無機材料和基於離子交換作用的有機 材料為組分材料複合而成，能夠同時發揮物理吸附作用和離子交換作用，並產生協同效應， 克服基於物理吸附作用的活性炭和基於離子交換作用的有機材料各自的不足；利用無機材 料的物理吸附作用將廢水中存在的低濃度鎳離子集中到複合材料的孔結構內部和表面，形 成物理吸附平衡，同時，富集於複合材料內部和表面的鎳離子與有機材料發生離子交換作 用，鎳離子進入有機材料粉體中，原來建立的物理平衡被打破，進一步推動鎳離子向複合材 料富集，降低廢水中的鎳離子濃度，可使廢水中的鎳離子含量〈〇. 〇6mg/L，完全達到國家排 放要求的鎳離子含量〈0. 20mg/L，對重金屬離子具有深度去除要求的廢水處理系統可達到 穩定的處理效果。
[0055] 圖3為本實用新型中和調節反應器的結構示意圖，如圖3所示，所述中和調節反應 器4為一箱體，箱體外部設有框架41，在位於箱體上方固定一電機42,所述攪拌裝置包括螺 旋槳43,螺旋槳43固定於電機42軸上，並由電機42帶動螺旋槳43旋轉；中和調節反應器 4的出口處連接一導管44,該導管44靠近主箱體內壁設置，末端與主箱體內的液體相通，中 間水箱15進水口通過連接裝置與所述導管44連通，經螺旋槳43攪拌均勻後的廢水通過導 管44自動流入中間水箱15內進行再次混合，混合後的廢水pH值更穩定，採集數據更可靠； 位於中和調節反應器4出口附近還設有pH檢測儀45,用於檢測出口旁邊的廢水pH值，保證 廢水在沉澱池內發生絮凝、沉澱的條件。
[0056] 本實用新型中的PAM為常見的絮凝劑，微電解反應器採用上海上德環保技術有限 公司生產製造。
【權利要求】
1. 一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備，包括廢水集水池、微電解反應器、中和調節反 應器、斜管沉澱池、袋式過濾器和汙泥清除裝置，其特徵在於： 所述微電解反應器入口通過廢水提升泵與廢水集水池連接，上方設有硫酸a投加裝 置； 所述中和調節反應器的內部設有攪拌裝置，入口與微電解反應器連接，出口設有硫酸b 投加裝置，其上部還設有氧化劑投加裝置和鹼性溶液投加裝置； 所述斜管沉澱池的上方設有PAM投加裝置，入口通過中間水泵I與中和調節反應器連 接，上部出口連接一中間水箱II ; 所述袋式過濾器通過中間水泵II與中間水箱II連接，上方連接硫酸b投加裝置； 所述汙泥清除裝置包括汙泥箱和汙泥壓漿機，汙泥箱與斜管沉澱池底部連通，汙泥箱 出口連接汙泥泵，汙泥泵與汙泥壓漿機相連接。
2. 如權利要求1所述的一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備，其特徵在於：所述中和 調節反應器的出口連接一中間水箱I，中間水箱I的出口連接硫酸b投加裝置。
3. 如權利要求1或2所述的一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備，其特徵在於：所述 袋式過濾器入口通過中間水泵II與中間水箱II連接，出口連接終端離子吸附器，其上方連 接硫酸b投加裝置。
4. 如權利要求3所述的一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備，其特徵在於：所述終端 離子吸附器數量為兩個，並聯連接。
5. 如權利要求1所述的一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備，其特徵在於：所述微電 解反應器的填料，為片狀或圓形顆粒，直徑為±20mm。
6. 如權利要求1或2所述的一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備，其特徵在於：所述 中和調節反應器為一箱體，箱體上方設有一電機，攪拌裝置包括螺旋槳，螺旋槳固定於電機 軸上，並由電機帶動其旋轉；中和調節反應器的出口處連接一導管，該導管靠近主箱體內壁 設置，末端與主箱體內的液體相通，中間水箱I進水口通過連接裝置與所述導管連通。
7. 如權利要求6所述的一種去除鋁型材廢水中鎳離子的設備，其特徵在於：所述中和 調節反應器出口附近還設有pH檢測儀。
【文檔編號】C02F9/06GK203999221SQ201420293190
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2014年6月3日
【發明者】談建新 申請人:湖州上德水處理設備有限公司