专利名称：一种水电分子膜处理重金属废水的方法与装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种重金属废水的处理方法与装置，特别涉及一种水电分子膜处理重金属废水的方法与装置，属于废水处理技术及设备。
背景技术：
随现代工业的发展和人类自身活动的增加，大量含有重金属污染物的工业废水和城市生活污水被排入江河湖泊。据国家统计局2008年资料显示，全国每年工业废水排放中重金属排放量达572. 054吨，含重金属废水的排放量占工业废水排放量占总排放量的16%， 污染问题日益严重。由于重金属易通过食物链而生物富集，构成对生物和人体健康的严重威胁。如何有效地治理重金属污染已成为人类共同关注的问题。对重金属废水的处理，通常可分为两类一是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶的金属化合物或元素，经沉淀或上浮从废水中除去。可利用的方法有化学沉淀法，氧化还原法，气浮法，电解法等；二是将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，可应用的方法有反渗透、电渗析、电去离子、离子交换等。根据废水的水质、水量等情况，可单独或组合使用。 表1重金属废水治理技术比较
化学沉淀法氧化还原法离子交换法吸附法膜分离法生物法工作原理经化学反应生通过氧化、还金属离子与离吸附剂以膜为介质，利用微生物或植物成沉淀物，过原反应使废水子交换树脂发活性表待分离的原体的吸引、络合、离滤和沉淀等方中重金属离子生离子交换而面对重料在某种推子交换、微沉淀、氧法分离使沉淀向更易生成沉去除重金属金属离动力的作用化还原反应生理特物除去淀或毒性较小子的吸下选择性透性来处理重金属废的价态转换，附而去过膜，达到分水然后再沉淀去除重金离、提纯的目除属离子的处理浓度低低处理效果一般较好较高较高较高较高出水水质一般较好较好较好较好较好运行费用低低多重金属处可以难可以可以可以较难理能力工程成本低较低低一般运行成本低较低低低技术控制操作管理较严操作管理较严操作管理简单操作管操作管理简操作管理较严理简单单重金属回收不能不能能不能能能二次污染会会不会不会不会不会从表1的对比可以看出，化学沉淀法包括中和沉淀法、铁氧体法等，作为传统和应用广泛的处理重金属废水方法，具有投资少，处理成本低，操作简单等特点，适用于各类电镀金属废水处理、但化学法的最大不足之处，是生产用水不能回收利用，浪费水资源且占用场地较大。氧化还原法投资少，处理成本低，可回收重金属，缺点是占地面积大，废渣量大，须
妥善处理。离子交换法是一种重要的重金属废水治理方法。具有处理量大，出水水质好，可回收水和重金属资源的优点。缺点是树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，操作费用高。吸附法如活性炭吸附价贵，使用寿命短，须再生，操作费用高，重金属吸附饱和后再生费用高，难以回收重金属资源。利用微生物或植物体的生理特性来处理重金属废水具有效率高、成本低、二次污染少、有利于生态环境的改善等优点，近年来在含重金属废水处理领域引起了人们普遍的关注，开展了广泛的研究。但微生物培养和驯化时间长，不易控制，且大多有选择性。目前此法多处于实验室研究阶段。实现工业化还有待进一步探究。对于重金属废水的处理，目前工业应用相对较多的是化学沉淀法和离子交换法， 或者是基于这两种方法的多种工艺的集成。这两种方法本质上都是一种污染转移，即将废水中的重金属转化为沉淀或是更易处理的其他形式，但都无法在现场直接实现闭路循环， 不能有效回收有价金属和水资源。膜分离技术作为一种高新技术在工业废水处理领域已有广泛的研究和探索，由于其分离效率高、无相变、节能环保、设备简单、操作简便等特点，使其在水处理领域具有相当的技术优势，已成为水处理领域中不可缺少的技术之一。膜分离技术应用到重金属废水的处理中，不仅使渗透液达到排放标准或回用生产，而且能回收有价资源。膜分离技术中反渗透及电渗析技术在重金属废水处理中有重要的应用价值。发明专利公开CN 1590322A则阐述了一种“电镀废水处理零排放的膜分离方法”。 该技术采用了“预处理/纳滤/苦咸水反渗透/海水高压反渗透”流程设计，其中预处理工序完成杂质、有机物和细小悬浮物的清除；一级纳滤膜分离使废水浓缩约10倍，重金属离子的截留率大于97% ；二级苦咸水反渗透膜分离使废水浓缩液再浓缩约5倍，二价离子截留率高于98% ；最后的三级海水反渗透膜分离将废水浓缩2倍或2倍以上，无机离子的截留率高于99. 5% ；三级膜分离的淡化水集中后进一步经离子交换工艺除盐回收为漂洗工艺用水。该技术较好地实现了水和有价金属的回收，但工艺流程复杂，成本很高，系统需频繁在线清洗和PH调整。此外，膜透过通量衰减明显，膜更换周期短。实用新型专利C拟670349Y描述了一种“电镀废水处理装置”。该装置包括破氰反应池、还原反应池、综合废水池、沉淀池与反渗透膜分离装置。废水经一系列化学处理后，再经反渗透深度处理，过程长，操作复杂，处理费用高。因此，对于膜法重金属废水的处理，需要进一步开发高效、可靠、通量大、高抗污染、低能耗的膜技术，工艺过程能够长期稳定运行；不仅彻底消除含重金属离子的废水排放，同时能回收重金属离子和纯水资源，达到废水的资源化利用
发明内容
本发明的目的在于针对现有膜法重金属废水处理技术存在的工艺复杂、膜运行通量小、污染严重、清洗频繁、能耗高的缺陷，提供一种高效、可靠的水电分子膜处理重金属废水的方法与装置，对重金属废水实行就地直接处理和资源回收。水电分子膜分离过程，是利用膜两侧水的分子浓度差为推动力的膜分离过程。水电分子膜过程是本发明的核心技术，通过水电分子膜技术对排放的重金属废水进行处理后，产水为纯水，达到回用水标准，有效节约水资源，浓水经过部分循环或闭路循环，其浓度不断增加，最终得到重金属废水的浓缩液，浓缩液则可重新返回电镀槽，或经减压蒸馏得到晶体而回收，从而实现连续、清洁的重金属废水资源化处理。通过水电分子膜膜组件的改进设计和膜池内流动形态的优化，减少浓差极化和膜污染，延长清洗周期，使得过程能够长期可靠稳定运行；另一方面，水电分子膜过程具有更高的分离和浓缩效率，且工艺流程得到简化，节省投资，操作维护更为简便，从而利用水电分子膜工艺回收有价金属和纯水资源，实现无二次污染的废水资源化利用。本发明的目的在于提供一种水电分子膜处理重金属废水的装置。该装置包括料液罐(1)、循环水泵(2)、保安过滤器(3)、低压泵(4)、膜池(5)、冷凝器(6)、产水罐(7)、真空泵(8)、调压阀(9);其特征在于所述料液罐(1)通过管线与循环水泵(2)、保安过滤器(3) 依次串联，所述保安过滤器(3)得输出末端通过管线与低压泵(4)连接，所述低压泵(4)通过管线与膜池(5)的热水区(13)进口连接；所述膜池(5)上的浓缩液出口与调节阀(20)、浓缩液流量计(21)通过管线依次串联，上述浓缩液流量计(21)通过管线与原液箱(1)连通； 所述膜池(5)的真空区(14)透过液出口与冷凝器(6)、产水罐(7)、真空泵(8)依次通过管线连接；所述料液罐(1)包括加热系统(10)、温度传感器(11)和排水阀(12);所述膜池(5)包括热水区(13)、真空区(14)、膜组件(15)、曝气系统(16)，并在膜池(5)进口配备进口温度计(17)，在膜池(5)出口配备出口温度计(18)和真空压力表(19);其特征在于料液罐(1) 依次与循环水泵(2)、保安过滤器(3)、低压泵(4)、热水区(13)相连，真空区(14)与冷凝器 (6)、产水罐(7)和真空泵(8)相连，加热系统(10)和温度传感器(11)相连。本发明提供了一种采用上述装置的水电分子膜处理重金属废水的方法，该工艺方法包括如下步骤
(1)重金属废水首先进入料液罐，经加热系统加热，由温度传感器控制加热系统；
(2)加热到一定温度的料液流入循环水泵，通过保安过滤器后，由低压泵输入到热水区底部进入膜池，由膜组件进行分离，温度计监测料液进膜前的温度；
(3)真空区的气态产水由真空泵抽出，至冷凝器，膜池出口处的温度计监测气态产水的温度，真空压力表监测产水系统的真空度；
(4)经冷凝器冷凝后的液态产水进入产水罐，产水通量在5 100L/m2. h ；
(5)浓缩液经膜池浓缩液出口循环至料液罐，调节阀控制回流流量，浓缩液流量计监测回流流量；
(6)料液罐浓水当重金属浓度达到10-15g/L时经排水阀排出，可回到电镀槽或经减压蒸馏得到副产品出售。本发明具有如下优点
1.利用水电分子膜单一过程同步实现重金属废水的连续浓缩和纯化，浓缩液可直接回到电镀槽，或经减压蒸馏得晶体产物作为副产品出售，透过液直接达到纯水标准，可作为回用水等回用到生产工艺中，从而形成清洁生产工艺达到废水的零排放和资源化。2.设计适合水电分子膜过程的膜件结构，膜件为管式膜，管状，使用寿命长，高抗污染。水电分子膜只允许水分子透过，且具有较强的抗污染性，可用于重金属处理。水电分子膜分离过程无需外加压力提供推动力，只需在废水侧具有一定温度。3.水电分子膜处理重金属废水的方法与装置，其加热系统能够利用工业废热、地热、太阳能等热源，是一种高效节能式重金属处理方法与装置。与离子交换和化学沉淀等现有技术相比，处理过程不消耗任何酸碱药剂，不排放任何环境危害性污染物，不产生含重金属污泥，过程能够高效连续运行，实现现场直接处理。4.膜池内配置曝气系统，增加了膜池内料液的流动性，能够显著减缓浓差极化，减轻膜污染；经该方法处理重金属废水，产水水质优良稳定，重金属去除率达到98%以上，色度去除率100%。5.与反渗透、纳滤、电渗析等膜过程及其集成的现有技术相比，工艺过程更为简单，透过液无须经离子交换而可直接回用，分离效率更高，系统投资节省；运行费用低，电耗仅为5-10 Kffh/m3,比其他膜分离过程节省电耗20-30%。
图1为本发明提供的一种水电分子膜处理重金属废水的方法与装置工艺流程示意图。1-料液罐、2-循环水泵、3-保安过滤器、4-低压泵、5-膜池、6-冷凝器、7-产水罐、 8-真空泵、9-调压阀、10-加热系统、11-温度传感器、12-排水阀、13-热水区、14-真空区、 15-膜组件、16-曝气系统、17-进口温度计、18-出口温度计、19-真空压力表、20-调节阀、 21-浓缩液流量计、22_阀门。
具体实施例方式下面结合技术方案和附图详细说明本发明的实施方式。如图1所示，该装置包括料液罐(1)、循环水泵(2)、保安过滤器(3)、低压泵(4)、 膜池(5)、冷凝器(6)、产水罐(7)、真空泵(8)、调压阀(9)；其特征在于所述料液罐(1)通过管线与循环水泵(2)、保安过滤器(3)依次串联，所述保安过滤器(3)得输出末端通过管线与低压泵(4)连接，所述低压泵(4)通过管线与膜池(5)的热水区(13)进口连接；所述膜池(5)上的浓缩液出口与调节阀(20)、浓缩液流量计(21)通过管线依次串联，上述浓缩液流量计(21)通过管线与原液箱(1)连通；所述膜池(5)的真空区(14)透过液出口与冷凝器 (6)、产水罐(7)、真空泵(8)依次通过管线连接；所述料液罐(1)包括加热系统(10)、温度传感器(11)和排水阀(12);所述膜池(5)包括热水区(13)、真空区(14)、膜组件(15)、曝气系统(16)，并在膜池(5)进口配备进口温度计(17)，在膜池(5)出口配备出口温度计(18)和真空压力表(19)；其特征在于料液罐(1)依次与循环水泵(2)、保安过滤器(3)、低压泵(4)、 热水区(13)相连，真空区(14)与冷凝器(6)、产水罐(7)和真空泵(8)相连，加热系统(10) 和温度传感器(11)相连。使用时，重金属废水在料液罐1中经加热系统10加热，由温度传感器11控制加热系统；流入循环水泵2，通过保安过滤器3后，由高压泵4输入到膜池5的热水区13中，经膜组件15分离后，在真空泵8的作用下，透过液通过膜池5的真空区14上的透过液出口经， 出口温度计18、真空压力表19、冷凝器6流出至产水罐7，打开产水罐阀门22将产水回用至工艺管道；浓缩液经膜池5浓缩液出口经过调节阀20、浓缩液流量计21循环至料液罐。当料液罐浓水重金属浓度达到10-15g/L时经排水阀排出，可回到电镀槽或经减压蒸馏得到副产品出售。具体步骤如下
(1)重金属废水首先进入料液罐，经加热系统加热，由温度传感器控制加热系统；
(2)加热到一定温度的料液流入循环水泵，通过保安过滤器后，由低压泵输入到热水区底部进入膜池，由膜组件进行分离，温度计监测料液进膜前的温度；
(3)真空区的气态产水由真空泵抽出，至冷凝器，膜池出口处的温度计监测气态产水的温度，真空压力表监测产水系统的真空度；
(4)经冷凝器冷凝后的液态产水进入产水罐，产水通量在5L/m2. h 100 L/m2. h ；
(5)浓缩液经膜池浓缩液出口循环至料液罐，调节阀控制回流流量，浓缩液流量计监测回流流量；
(6)料液罐浓水当重金属浓度达到10-15g/L时经排水阀排出，可回到电镀槽或经减压蒸馏得到副产品出售。以下列举几个实例来说明本发明的效果，但本发明的权利要求范围并非仅限于此。实施例1 某冶炼厂废水，采用本发明所述方法和装置对该废水进行处理，处理量 15t/d，膜组采用1支水电分子膜膜件，料液进水温度60°C，真空度为0.095MPa。膜产水的平均通量一直保持在22L/m2. h ；色度去除率达到100%，重金属去除率达98%以上。具体进水水质和出水水质如表2所示。表2水电分子膜处理前后水质
权利要求
1.一种水电分子膜处理重金属废水的装置，该装置依次包括料液罐(1)、循环水泵 (2)、保安过滤器(3)、低压泵(4)、膜池(5)、冷凝器(6)、产水罐(7)、真空泵(8)、调压阀(9); 其特征在于所述原液箱(1)通过管线与循环水泵(2)、保安过滤器(3)依次串联，所述保安过滤器(3)得输出末端通过管线与低压泵(4)连接，所述低压泵(4)通过管线与膜池(5)的进口连接，所述膜池(5)上的浓缩液出口与调节阀(20)、浓缩液流量计(21)通过管线依次串联，上述浓缩液流量计(21)通过管线与原液箱(1)连通；所述膜池(5)上的透过液出口与透过液流量计(13)、真空压力表(14)、温度计(15)、冷凝器(6)、产水罐(7)通过管线连接； 所述料液罐(1)包括加热系统(10)、温度传感器(11)和排水阀(12)；所述膜池(5)包括膜组件(16)、真空区(17)、热水区(18)、脉冲曝气(22)，并在膜池(5)进口配备温度计(19)， 在膜池(5)出口配备流量计(13)真空压力表(14)和温度计(15)；其特征在于料液罐(1) 依次与循环水泵(2)、保安过滤器(3)、低压泵(4)、热水区(18)相连，真空区(17)与真空泵 (8)、冷凝器(6)和产水罐(7)相连，加热系统(10)和温度传感器(11)相连。
2.如根据权利要求1所述的一种水电分子膜处理重金属废水的装置，其特征在于，所述料液罐是密封的。
3.如权利要求1所述的一种水电分子膜处理重金属废水的装置，其特征在于，所述膜池分真空区和热水区。
4.如权利要求1所述的一种水电分子膜处理重金属废水的装置，其特征在于，膜池内配置脉冲曝气。
5.根据权利要求1所述的一种水电分子膜处理重金属废水的装置，其特征在于，所述膜组件至少由一支管式水电分子膜膜组件组成、膜组件不止大于一支时，可并联。
6.采用如权利要求1所述装置的一种水电分子膜处理重金属废水的方法，其特征在于该工艺方法包括如下步骤(1)重金属废水首先进入料液罐，经加热系统加热，由温度传感器控制加热系统；(2)加热到一定温度的料液流入循环水泵，通过保安过滤器后，由低压泵输入到热水区底部进入膜池，由膜组件进行分离，温度计监测料液进膜前的温度；(3)真空区的气态产水由真空泵抽出，至冷凝器，膜池出口处的温度计监测气态产水的温度，真空压力表监测产水系统的真空度，透过液流量计监测产水流量；(4)经冷凝器冷凝后的液态产水进入产水罐，产水通量在10 100L/m2. h ；(5)浓缩液经膜池浓缩液出口循环至料液罐，调节阀控制回流流量，浓缩液流量计监测回流流量；(6)料液罐浓水当重金属浓度达到l(Tl5g/L时经排水阀排出，可回到电镀槽或经减压蒸馏得到副产品出售。
7.如权利要求6所述的一种水电分子膜处理重金属废水的方法，其特征在于，料液罐废水经电加热系统加热，最佳温度范围为45°C 70°C。
8.如权利要求6所述的一种水电分子膜处理重金属废水的方法，其特征在于，真空泵提供的最大真空度为0. IMPa0
9.如权利要求6所述的一种水电分子膜处理重金属废水的方法，其特征在于，膜池内配置脉冲曝气，增加了膜池内料液的流动性，能够显著减缓浓差极化，减轻膜污染。
全文摘要
本发明提供一种水电分子膜处理重金属废水的方法与装置，主要装置依次包括料液罐、循环水泵、膜池、冷凝器、产水罐、真空泵，其中料液罐配备电加热系统和温度传感器；本发明通过对水电分子膜膜组件的改进设计和优化膜池内料液的流动形态，减少浓差极化和膜污染，延长清洗周期，使得过程能够长期稳定可靠运行；另一方面，水电分子膜过程具有更高的分离和浓缩效率，且工艺流程得到简化，节省投资，操作维护更为简便，从而利用水电分子膜工艺回收有价金属和纯水资源，实现无二次污染的废水资源化利用。装置出水水质优良稳定，重金属去除率达98%以上，同时对COD和色度去除效果好；能耗低，比传统的反渗透、纳滤、电渗析降低能耗20-30%；水电分子膜具有永久的憎水性，组件设计采用管式、具有使用寿命长，高抗污染的特点；产水通量在10-100L/m2.h，高于反渗透；能够利用工业废热、地热、太阳能等热源，广泛应用于有色冶炼、电镀等含重金属废水的处理与资源化利用。
文档编号C02F1/02GK102502922SQ20111045188
公开日2012年6月20日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者杨艳, 褚永前, 陈福泰 申请人:北京清大国华环保科技有限公司