本發(fā)明涉及廢水處理、化學(xué)等領(lǐng)域，具體為一種重金屬離子廢水處理系統(tǒng)及其廢水處理方法。

背景技術(shù)：

目前我國采礦、冶金、化工、電鍍、機(jī)械、電子、儀表等行業(yè)生產(chǎn)過程中造成的水體污染情況比較嚴(yán)重，也是產(chǎn)生水體中重金屬的重要來源。水體中重金屬主要指汞、鉻、鎘、砷、銅、鋅、鈷、鎳、鉛等，其通過食物鏈的放大和富集作用對自然環(huán)境和人類健康造成極大的危害。

近年來國內(nèi)外處理水中重金屬方法很多，主要有吸附法、化學(xué)法、反滲透法、電化學(xué)法、離子交換法等。雖然重金屬廢水的常規(guī)處理已普遍施行，但由于工業(yè)廢水組分復(fù)雜、重金屬形態(tài)各異，面對日益嚴(yán)格的提標(biāo)減排要求，目前仍缺乏經(jīng)濟(jì)高效的深度處理技術(shù)。膜分離法是一種較好的可以深度凈化廢水中重金屬的方法，可以實(shí)現(xiàn)水的資源化，然而，膜分離法存在膜濃水的排放問題，也是限制其廣泛應(yīng)用的重大技術(shù)瓶頸。吸附法是一種常用的低成本廢水處理方法，吸附材料對污染物的吸附容量大，材料可再生利用，使用成本較低，而且通過解吸飽和的吸附材料，可以實(shí)現(xiàn)重金屬材料的資源化回收利用。但在實(shí)際應(yīng)用中，吸附法也存在問題。一方面在高鹽高tds條件下，極大影響到對重金屬的吸附性能，另一方面因工作穩(wěn)定性的制約，難以實(shí)現(xiàn)廢水的深度處理與資源化，排放水質(zhì)不穩(wěn)定，排放不達(dá)標(biāo)，存在較多污染隱患等缺點(diǎn)，因此選擇合適的特異性吸附材料是吸附法處理重金屬廢水的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種重金屬離子廢水處理系統(tǒng)，有效處理廢水中的至少一種重金屬離子，使外排水的重金屬離子濃度小于0.1mg/l，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種重金屬離子廢水處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理池，用于預(yù)處理重金屬離子廢水；廢水酸堿性中和裝置，連通于所述預(yù)處理池；反滲透膜過濾系統(tǒng)，連通于所述預(yù)處理池,用于獲取所述預(yù)處理池的上清液并對該上清液進(jìn)行反滲透過濾處理，得到膜濃水和膜產(chǎn)水，以及用于將所述膜濃水返回至預(yù)處理池；吸附處理系統(tǒng)，連通于所述預(yù)處理池，用于獲取所述預(yù)處理池的上清液并對該上清液進(jìn)行吸附處理，得到柱產(chǎn)水；排放調(diào)節(jié)池，分別連通于所述吸附處理系統(tǒng)、反滲透膜過濾系統(tǒng)，所述排放調(diào)節(jié)池用于配比混合所述柱產(chǎn)水和膜產(chǎn)水，得到外排水，該外排水的重金屬離子濃度小于0.1mg/l；攪拌器，組裝于所述預(yù)處理池和排放調(diào)節(jié)池中；其中，所述吸附處理系統(tǒng)設(shè)有吸附柱，該吸附柱中填充有吸附材料，該吸附材料含有氨基、羧基、羥基、磺酸基、巰基中的至少一種基團(tuán)。

在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，所述吸附柱之間并聯(lián)。

在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，所述吸附柱之間串聯(lián)。

在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，所述吸附材料為柔性多孔高分子聚合材料。

在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，所述柔性多孔高分子聚合材料壓縮后的體積與常態(tài)下的體積比為1：5～1:20。

在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，從所述預(yù)處理池分別進(jìn)入所述反滲透膜過濾系統(tǒng)和吸附處理系統(tǒng)的上清液的流量比為0.1～10。

本發(fā)明的另一個目的在于：提供一種利用重金屬離子廢水處理系統(tǒng)處理廢水的方法。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種利用重金屬離子廢水處理系統(tǒng)處理廢水的方法，包括以下步驟，預(yù)處理：將重金屬離子廢水排入預(yù)處理池，調(diào)控預(yù)處理池的ph值，中和重金屬離子廢水的酸堿性，獲取預(yù)處理池的上層清液；反滲透過濾處理：將預(yù)處理池中部分上層清液通入反滲透膜過濾系統(tǒng)，利用反滲透膜對之進(jìn)行過濾，獲得膜濃水和膜產(chǎn)水，將所述膜濃水返回至預(yù)處理池；吸附處理：將預(yù)處理池中部分上層清液通入吸附處理系統(tǒng)，利用吸附柱對之進(jìn)行吸附處理，獲得柱產(chǎn)水；排放處理：將所述膜產(chǎn)水和所述柱產(chǎn)水以一定的比例在排放調(diào)節(jié)池混合得到外排水，使該外排水的重金屬離子濃度小于0.1mg/l。

在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，在調(diào)控預(yù)處理池的ph值步驟中，利用堿液對重金屬離子廢水進(jìn)行中和處理。

在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，所述堿液包括石灰、石灰石、碳酸鈉、苛性鈉、氫氧化鈉中的至少一種。

在本發(fā)明一具體實(shí)施例中，控制所述ph值在3.0～10.0之間。

進(jìn)一步地，所述重金屬離子廢水為含鎳廢水時，所述預(yù)處理中ph值調(diào)制至6.0-8.0。

進(jìn)一步地，所述重金屬離子廢水為含銅廢水時，所述預(yù)處理中ph值調(diào)制至8.0-10.0。

進(jìn)一步地，所述重金屬離子廢水為含鉻廢水時，所述預(yù)處理中ph值調(diào)制至7.0-9.0。

進(jìn)一步地，所述重金屬離子廢水為含砷廢水時，所述預(yù)處理中ph值調(diào)制至3.0-5.0。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明的重金屬離子廢水處理系統(tǒng)及其廢水處理方法，有效處理廢水中的至少一種重金屬離子，使外排水的重金屬離子濃度小于0.1mg/l，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；同時采用的吸附材料具有多孔結(jié)構(gòu)，不易被堵塞，流體力學(xué)性能較好，傳質(zhì)性能好，便于水中重金屬離子在其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)中的遷移，及與內(nèi)表面孔結(jié)構(gòu)中活性官能團(tuán)的結(jié)合，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物或螯合物。吸附材料在吸附飽和后可再生，再生后吸附能力可恢復(fù)95％以上，并可循環(huán)利用多次；吸附材料是一種柔性材料，可以被壓縮為常態(tài)下的體積(原始體積)的五分之一到二十分之一，便于進(jìn)行固廢或?qū)崿F(xiàn)資源化回收利用，極大的降低重金屬廢水的處理成本。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步解釋。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的重金屬離子廢水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，

1預(yù)處理池；2反滲透膜過濾系統(tǒng)；

3吸附處理系統(tǒng)；4排放調(diào)節(jié)池；

5攪拌器；11進(jìn)水口；

12出水口；13回水口；

31吸附柱。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施例。本發(fā)明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「頂」、「底」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。

實(shí)施例，如圖1所示，一種重金屬離子廢水處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理池1、反滲透膜過濾系統(tǒng)2、吸附處理系統(tǒng)3、排放調(diào)節(jié)池4、攪拌器5。

在本實(shí)施例中，預(yù)處理池1包括進(jìn)水口11、出水口12、回水口13，預(yù)處理池1用于預(yù)處理重金屬離子廢水；廢水酸堿性中和裝置連通于所述預(yù)處理池1；攪拌器5組裝于所述預(yù)處理池1和排放調(diào)節(jié)池4中，當(dāng)廢水從進(jìn)水口11進(jìn)入預(yù)處理池1后，廢水酸堿性中和裝置利用堿液對該廢水進(jìn)行中和處理，攪拌器5進(jìn)行攪拌，使之充分中和。

在本實(shí)施例中，預(yù)處理池1中的一出水口12連通于反滲透膜過濾系統(tǒng)2中的進(jìn)水口，反滲透膜過濾系統(tǒng)2的回水口連接于預(yù)處理池1的回水口13，反滲透膜過濾系統(tǒng)2的出水口連通于排放調(diào)節(jié)池4。

在本實(shí)施例中，吸附處理系統(tǒng)3的進(jìn)水口連通于所述預(yù)處理池1的一出水口12，吸附處理系統(tǒng)3的出水口連通于排放調(diào)節(jié)池4，所述吸附處理系統(tǒng)3設(shè)有吸附柱31，該吸附柱31中填充有吸附材料，該吸附材料含有氨基、羧基、羥基、磺酸基、巰基中的至少一種基團(tuán)。所述吸附柱31之間并聯(lián)，也可以串聯(lián)或者單個使用，圖1是并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。所述吸附材料為柔性多孔高分子聚合材料。所述柔性多孔高分子聚合材料壓縮后的體積與常態(tài)下的體積比為1：5～1:20。該高分子聚合材料具有對砷、鉛、汞、鉻、鎘、鋅、銅等重金屬特異性吸附性能，對堿金屬和堿土金屬(鉀、鈣、鎂、鈉)等吸附力極小。所屬吸附材料在吸附飽和后可再生，再生后吸附能力可恢復(fù)95％以上，并可循環(huán)利用多次使用。

本實(shí)施例中，從所述預(yù)處理池1分別進(jìn)入所述反滲透膜過濾系統(tǒng)2和吸附處理系統(tǒng)3的上清液的流量比為0.1～10。

方法實(shí)施例1

處理上述鎳含量為44.80mg/l的重金屬廢水的工藝步驟如下：

預(yù)處理：將含有鎳離子廢水排入預(yù)處理池1，在預(yù)處理池1添加一定量的氫氧化鈉溶液，調(diào)控預(yù)處理池1的ph值至6.7～7.2之間，中和重金屬離子廢水的酸堿性，獲取預(yù)處理池1的上層清液。

反滲透過濾處理：將預(yù)處理池1中部分上層清液通入反滲透膜過濾系統(tǒng)2，利用反滲透膜對之進(jìn)行過濾，獲得膜濃水和膜產(chǎn)水，反滲透裝置膜產(chǎn)水和膜濃水比例為1:1，將所述膜濃水返回至預(yù)處理池1。

吸附處理：將預(yù)處理池1中部分上層清液通入吸附處理系統(tǒng)3，利用吸附柱31對之進(jìn)行吸附處理，獲得柱產(chǎn)水。吸附裝置設(shè)置為三個吸附柱31串聯(lián)，吸附柱31所用吸附材料為柔性多孔重金屬吸附材料，該吸附材料是含有氨基、羧基、羥基、磺酸基、巰基等多種活性基團(tuán)的多孔高分子聚合材料。

排放處理：吸附裝置柱產(chǎn)水和反滲透裝置膜產(chǎn)水在排水調(diào)節(jié)池中的排放比例為1:8，最終出水中鎳含量的采用原子吸收分光光度計法進(jìn)行測定，出水濃度小于0.01mg/l。

方法實(shí)施例2

處理上述銅含量為0.95mg/l的重金屬廢水的工藝步驟如下：

預(yù)處理：將含有銅離子廢水排入預(yù)處理池1，在預(yù)處理池1添加一定量的氫氧化鈉溶液，調(diào)控預(yù)處理池1的ph值至7.8～8.2之間，中和重金屬離子廢水的酸堿性，獲取預(yù)處理池1的上層清液。

反滲透過濾處理：將預(yù)處理池1中部分上層清液通入反滲透膜過濾系統(tǒng)2，利用反滲透膜對之進(jìn)行過濾，獲得膜濃水和膜產(chǎn)水，反滲透裝置膜產(chǎn)水和膜濃水比例為1:1，將所述膜濃水返回至預(yù)處理池1。

吸附處理：將預(yù)處理池1中部分上層清液通入吸附處理系統(tǒng)3，利用吸附柱31對之進(jìn)行吸附處理，獲得柱產(chǎn)水。吸附裝置設(shè)置為單個吸附柱31，吸附柱31所用吸附材料為柔性多孔重金屬吸附材料，該吸附材料是含有氨基、羧基、羥基、磺酸基、巰基等多種活性基團(tuán)的多孔高分子聚合材料。

排放處理：吸附裝置柱產(chǎn)水和反滲透裝置膜產(chǎn)水在排水調(diào)節(jié)池中的排放比例為1:2，最終出水中銅含量的采用原子吸收分光光度計法進(jìn)行測定，出水濃度小于0.01mg/l。

方法實(shí)施例3

處理上述含鎳、銅、鉻的工業(yè)廢水的工藝步驟如下：

預(yù)處理：將含有銅、銅、鉻離子廢水排入預(yù)處理池1，在預(yù)處理池1添加一定量的氫氧化鈉溶液，調(diào)控預(yù)處理池1的ph值至7.0～7.2之間，中和重金屬離子廢水的酸堿性，獲取預(yù)處理池1的上層清液。

反滲透過濾處理：將預(yù)處理池1中部分上層清液通入反滲透膜過濾系統(tǒng)2，利用反滲透膜對之進(jìn)行過濾，獲得膜濃水和膜產(chǎn)水，反滲透裝置膜產(chǎn)水和膜濃水比例為1:1，將所述膜濃水返回至預(yù)處理池1。

吸附處理：將預(yù)處理池1中部分上層清液通入吸附處理系統(tǒng)3，利用吸附柱31對之進(jìn)行吸附處理，獲得柱產(chǎn)水。吸附裝置設(shè)置為兩個吸附柱31串聯(lián)，吸附柱31所用吸附材料為柔性多孔重金屬吸附材料，該吸附材料是含有氨基、羧基、羥基、磺酸基、巰基等多種活性基團(tuán)的多孔高分子聚合材料。

排放處理：吸附裝置柱產(chǎn)水和反滲透裝置膜產(chǎn)水在排水調(diào)節(jié)池中的排放比例為1:2.5，最終出水中鎳、銅和鉻的含量采用原子吸收分光光度計法進(jìn)行測定，出水濃度均小于0.01mg/l。

實(shí)施例4

處理上述含鎳、銅、鉻的工業(yè)廢水的工藝步驟如下：

預(yù)處理：將含有銅、銅、鉻離子廢水排入預(yù)處理池1，在預(yù)處理池1添加一定量的氫氧化鈉溶液，調(diào)控預(yù)處理池1的ph值至7.1～7.5之間，中和重金屬離子廢水的酸堿性，獲取預(yù)處理池1的上層清液。

反滲透過濾處理：將預(yù)處理池1中部分上層清液通入反滲透膜過濾系統(tǒng)2，利用反滲透膜對之進(jìn)行過濾，獲得膜濃水和膜產(chǎn)水，反滲透裝置膜產(chǎn)水和膜濃水比例為1:1，將所述膜濃水返回至預(yù)處理池1。

吸附處理：將預(yù)處理池1中部分上層清液通入吸附處理系統(tǒng)3，利用吸附柱31對之進(jìn)行吸附處理，獲得柱產(chǎn)水。吸附裝置設(shè)置為兩個吸附柱31串聯(lián)，吸附柱31所用吸附材料為柔性多孔重金屬吸附材料，該吸附材料是含有氨基、羧基、羥基、磺酸基、巰基等多種活性基團(tuán)的多孔高分子聚合材料。

排放處理：吸附裝置柱產(chǎn)水和反滲透裝置膜產(chǎn)水在排水調(diào)節(jié)池中的排放比例為1:3，最終出水中鎳、銅和鉻的含量采用原子吸收分光光度計法進(jìn)行測定，出水濃度均小于0.01mg/l。

作為其他的實(shí)施例，本發(fā)明的重金屬處理方法中的排放調(diào)節(jié)池4中柱產(chǎn)水和膜產(chǎn)水的混合比例的取值范圍，在滿足相應(yīng)的最終排放水中金屬離子濃度值要求時，可以任意選取混合比例。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。