[發(fā)明專利]一種地下水重金屬去除裝置及工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710274188.2
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107032520A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靳斌斌;謝益佳;李璐;楊墨
• 申請（專利權(quán)）人: 中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F101/20;C02F103/06
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務(wù)所(普通合伙)42212
• 代理人: 胡清堂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種地下水重金屬去除裝置及工藝。

背景技術(shù)

21世紀(jì)以來，隨著我國城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)的迅速發(fā)展，特別是礦產(chǎn)資源的開采和冶金等環(huán)節(jié)的不斷推進(jìn)，重金屬對礦區(qū)地下水的污染日益嚴(yán)重，污染程度不斷加劇，污染范圍逐年擴(kuò)大。礦區(qū)地下水重金屬污染物主要有Pb、Cr、As、Ni、Hg、Cu、Zn等，重金屬污染突發(fā)事件有一定的不可預(yù)見性和不可控制性，并對人民健康、生態(tài)環(huán)境及社會安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。國內(nèi)外很多專題文獻(xiàn)中都討論了重金屬去除過程的工程學(xué)問題以及他們的優(yōu)缺點：氫氧化物沉淀方法簡單，可以產(chǎn)生足夠低的重金屬濃度而被廣泛使用；吸附/吸收作用過程簡單，但并不能總是提供充分的選擇性，其尾液需進(jìn)一步處理；電化學(xué)方法、膜分離技術(shù)和溶劑萃取總是被應(yīng)用于冶金制造等工業(yè)行業(yè)中，而不適用于相對稀釋的大量污染地下水。在突發(fā)性地下水重金屬污染事件中，根本消除其危害須使其重金屬濃度迅速降低到微克每升的水平，現(xiàn)有技術(shù)由于其局限性和成本較高而難以被接受。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種地下水重金屬去除裝置及工藝，可使重金屬濃度迅速降低到微克水平，實現(xiàn)重金屬達(dá)到99％的去除；增強(qiáng)重金屬的選擇性，提高了目標(biāo)重金屬的回收與利用效率，特別是Pb等有毒有害物質(zhì)；進(jìn)一步降低處理成本，便于重金屬去除技術(shù)的進(jìn)一步推廣。

本發(fā)明第一方面提供了一種地下水重金屬去除裝置包括：依次連接的管式混合器、攪拌池、混合絮凝池、斜管沉淀池、離子交換反應(yīng)池、膜蒸餾反應(yīng)池；

所述管式混合器出口與攪拌池入口連通，所述攪拌池的出口與混合絮凝池內(nèi)的混合罐底部連通，所述混合絮凝池側(cè)壁底部開設(shè)有開口使混合絮凝池與斜管沉淀池內(nèi)部空間連通，所述斜管沉淀池側(cè)壁上部開設(shè)有開口使斜管沉淀池與離子交換反應(yīng)池內(nèi)部空間連通，所述離子交換反應(yīng)池池體內(nèi)部設(shè)置有離子交換樹脂單元，所述離子交換反應(yīng)池出口與膜蒸餾反應(yīng)池底部入口采用水管連通，所述膜蒸餾反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置有蒸餾膜組件、加熱器，所述蒸餾膜組件與膜出水循環(huán)冷卻單元連接，所述膜出水循環(huán)冷卻單元包括與蒸餾膜組件出液口連接的出液管和與蒸餾膜組件回液口連接的回液管，所述出液管與第一抽吸泵連接，所述回液管與冷卻液循環(huán)泵、冷卻罐依次連接，所述出液管的出口與回液管、出水管入口連通。

本發(fā)明第二方面提供采用上述裝置的地下水重金屬去除工藝，步驟包括：將污水抽至管式混合器中被投加絮凝劑，再到攪拌池里混合均勻，然后在混合絮凝池中進(jìn)行絮凝反應(yīng)，形成較大顆粒絮體后進(jìn)入斜管沉淀池完成固液分離，上清液在離子交換反應(yīng)池中與離子交換樹脂單元進(jìn)行重金屬離子的吸附與交換后，出水進(jìn)入膜蒸餾反應(yīng)池，并在蒸餾膜組件里利用加熱裝置和膜出水循環(huán)冷卻單元形成的內(nèi)外溫差進(jìn)行膜蒸餾反應(yīng)，使水蒸氣從蒸餾膜組件外側(cè)進(jìn)入內(nèi)側(cè)后經(jīng)出液管流出，流出的水一部分經(jīng)出水管流出，剩余部分的水流入冷卻罐后經(jīng)回液管進(jìn)入蒸餾膜組件內(nèi)側(cè)，控制膜蒸餾反應(yīng)池內(nèi)溫度45-55℃，冷卻罐內(nèi)溫度10-15℃。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(1)采用膜蒸餾和離子交換技術(shù)，利用蒸餾膜只允許水分子透過的特性和離子交換樹脂對重金屬的吸附性能，可以使重金屬濃度迅速降低到微克水平，實現(xiàn)重金屬99％的去除；通過絮凝將大顆粒絮體沉淀分離對污水進(jìn)行初步凈化，有利于后續(xù)離子交換中氨基酸樹脂對Pb²⁺等重金屬離子的吸附效果及選擇性，提高吸附效率，延長對氨基酸樹脂進(jìn)行脫附處理的處理周期，進(jìn)行離子交換處理后的污水進(jìn)行膜蒸餾的效率顯著提高，膜污染減緩明顯，各裝置之間相互配合，緊密聯(lián)系，污水處理效率相比于常規(guī)處理方式明顯提高，并實現(xiàn)重金屬99％的去除；(2)通過采用氨基酸樹脂，增強(qiáng)了離子交換樹脂去除重金屬的選擇性，進(jìn)一步提高了目標(biāo)重金屬的回收與利用；(3)通過對清潔能源的利用，并提高改性氨基酸樹脂重復(fù)利用率，進(jìn)一步降低和節(jié)約了成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的地下水重金屬去除裝置示意圖；

其中，1為管式混合器、2為攪拌池、3為混合絮凝池、4為斜管沉淀池、41為擋板、42為斜板、43為斜管組、5為離子交換反應(yīng)池、51為離子交換樹脂單元、6為膜蒸餾反應(yīng)池、61為蒸餾膜組件、62為加熱器、63為反沖洗裝置、7為膜出水循環(huán)冷卻單元、71為出液管、72為回液管、73為第一抽吸泵、74為冷卻液循環(huán)泵、75為冷卻罐、8為出水管、9為溫度監(jiān)測儀、10為太陽能熱源吸收裝置、11為第二抽吸泵、12為進(jìn)水泵、13為氣體抽吸泵，14為膜出水在線監(jiān)測管道。

具體實施方式