[發明專利]一種去除廢水重金屬的系統和方法

在審

• 申請號: 201611053832.5
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106587420A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 蘇子杰;范小江;張錫輝
• 申請（專利權）人: 深圳市康源環境納米科技有限公司;清華大學深圳研究生院
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F101/20
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 王震宇

技術領域

本發明涉及廢水處理，特別是涉及一種去除廢水重金屬的系統和方法。

背景技術

重金屬離子是水環境中重要的污染物之一，其主要來自礦山開采、有色金屬冶煉以及化工等工業，有潛在的危害性，容易被生物所富集，通過食物鏈進入人體，并在人體器官中積聚，造成慢性中毒。如何有效治理重金屬廢水污染已成為人類共同關注的問題。

目前，傳統重金屬廢水處理的方法大致可以分為三類：1)化學處理法，即廢水中重金屬離子通過發生化學反應除去的方法；2)物理處理法，使廢水中的重金屬離子在不改變其化學形態的條件下進行吸附、濃縮及分離的方法；3)生物處理法，借助微生物或植物的絮凝、吸收累積及富集等作用去除廢水中重金屬離子的方法。其中，國內絕大多數的重金屬廢水處理工藝均采用化學沉淀法，即通過調節pH值后進行混凝-沉淀工序，將水中的重金屬以沉淀物的方式分離出來，此方法操作簡單方便、價格低廉，但具有處理不完全、能耗高、受原水水質影響大以及產生大量有毒污泥等缺陷，出水水質勉強達到GB21900-2008中表2標準。

近年來，膜技術的出現改變了傳統水處理的方式。膜分離技術是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力的作用下，不改變溶液中溶質的化學形態，將溶劑和溶質進行分離或濃縮的方法。按照膜孔徑來劃分，膜技術可分為微濾、超濾、納濾及反滲透。其中，納濾和反滲透都可以直接攔截離子態物質，但操作壓力較大，能耗較高，對進水水質有一定的要求。超濾作為截留顆粒態物質的過濾方式，有著巨大的潛力。若率先通過化學方法使重金屬從離子態變成顆粒態物質，其粒徑大小大于超濾膜膜孔，即可通過超濾膜進行去除，且過濾壓力相對納濾及反滲透要低得多。

膜技術按照材料的性質來劃分，則可分為有機膜和無機膜。當前所用的超濾膜大多為有機膜，其機械強度和化學穩定性較差，使用年限短。無機膜的出現彌補了有機膜這一缺點。無機膜中的陶瓷膜具有機械強度高、化學穩定性好等優點，能夠耐受極端污染環境和清洗條件，在水處理中的應用日漸增多。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的不足，提供一種去除廢水重金屬的系統和方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種去除廢水重金屬的系統，包括：

反應器，用于使含有重金屬的廢水與堿液進行混合反應，使至少部分重金屬離子轉化成氫氧化物顆粒；

膜分離池，連接所述反應器，所述膜分離池內設置有截留膜，所述截留膜用于對混合反應后的混合液中的氫氧化物顆粒進行截留，截留形成的懸浮固體(SS)床層與所述截留膜協同進一步捕獲氫氧化物顆粒以及未充分反應的重金屬離子，捕獲物成為所述懸浮固體床層的一部分而參與截留；清水則通過所述截留膜的膜孔，由膜抽吸泵抽送至清水箱。

進一步地：

所述膜分離池包括設置在所述截留膜的下方的污泥排放部，所述懸浮固體床層的懸浮固體濃度超出一定范圍后產生的多余氫氧化物顆粒經所述污泥排放部排出。

所述污泥排放部包括錐形泥斗和污泥排放管道，所述多余氫氧化物顆粒借助重力作用落入所述錐形泥斗中并經污泥排放管道排出。

所述膜分離池內設置有曝氣器，由曝氣風機經曝氣管道輸氣至所述曝氣器，曝氣形成攪拌作用以提高所述膜分離池內的懸浮固體床層濃度均勻性，并形成對膜表面的擦洗作用以緩解膜污染。

所述截留膜的膜孔孔徑范圍在25～100nm。

所述堿液為NaOH堿液或Ca(OH)₂堿液。

所述截留膜為納米陶瓷膜。

所述反應器中設置有攪拌機，用于攪拌使廢水與堿液充分混合。

一種使用所述的去除廢水重金屬的系統去除廢水重金屬的方法，包括：

通過所述反應器使含有重金屬的廢水與堿液進行混合反應，在合適的pH值環境下，使至少部分重金屬離子轉化成氫氧化物顆粒；

含有氫氧化物顆粒的混合液進入膜分離池，通過所述截留膜對混合液中的氫氧化物顆粒進行截留，截留形成的懸浮固體床層與所述截留膜協同進一步捕獲氫氧化物顆粒以及未充分反應的重金屬離子，捕獲物成為所述懸浮固體床層的一部分而參與截留；清水則通過所述截留膜的膜孔，由膜抽吸泵抽送至清水箱。

進一步地，利用反應后形成的氫氧化物顆粒在膜分離池中進行積累，通過自絮凝作用形成濃度為12000～18000mg/L的高濃度懸浮固體床層，不需要投加混凝劑和絮凝劑。

本發明的有益效果：