间歇式脱除废水中重金属的方法和装置

本申请涉及一种间歇式脱除废水中重金属的方法和装置，属于废水处理技术领域。

背景技术：

近年来，随着我国工业和经济的不断发展，生产过程中含重金属废水的排放量逐渐增多，重金属污染已经成为我国水污染的主要污染问题之一。重金属污染物无法被生物降解，同时在低浓度条件下也具有较强毒性，在微生物作用下，甚至会转化成毒性更强的其他价态。重金属废水不但会对水生植物和水生动物造成危害，也会对人类的健康造成恶劣的影响。

含重金属废水的常见处理方法包括生物法、物理法、物理化学法和化学法等，其中90％以上的使用化学法。主要的化学法有螯合沉淀法、硫化物沉淀法、中和凝聚沉淀法、离子交换树脂法、吸附法等。但是目前现有的方法均存在不同程度的不足和待改善的地方，例如效果最好的离子交换树脂法，不止是树脂的价格高昂，该方法的设备要求高、建造和维护的费用也极高。有的粉末状的吸附剂例如膨润土，由于在水中有较高的悬浮性，吸附完成后不易沉淀，因此固液分离成了难题；大部分的现有方法都会有固液分离的步骤，而且都会对所使用的材料具有固定的要求，例如需要有成型的吸附剂，要有一定的机械强度，要有固定的粒度等等。

技术实现要素：

根据本申请的一个方面，提供了一种间歇式脱除废水中重金属的方法，该方法是通过吸附-过滤-检测-排放/再吸附的间歇式的循环过程，巧妙地运用了板框过滤机完美的解决了对吸附剂的普适性，具体来说根据所选择的吸附剂的形貌选择不同孔径的多孔金属支撑网，以此来保证固液分离的效果，而无需对吸附剂进行要求，无论是粉体的还是大颗粒的抑或是小颗粒的都可以，也不要求其机械强度和粒度。从而可以广泛的应用于工业废水中重金属脱除领域。

一种间歇式脱除废水中重金属的方法，述方法包括以下步骤：

a)将含有重金属的废水与吸附剂接触，吸附，得到固液混合物；

b)将所述固液混合物进行板框过滤，得到滤液；

c)对所述滤液进行重金属浓度监测，根据监测结果，将所述滤液直接排放或者重复步骤a)。

可选地，所述步骤c)包括：

对所述滤液进行重金属浓度监测，如果滤液中的重金属浓度满足预设标准，则直接排放滤液；

如果滤液中的重金属浓度不满足预设标准，则重复步骤a)，直到滤液中的重金属浓度满足预设标准。

具体地，在本申请中，步骤b)中，得到滤液的同时得到了含有重金属的滤饼。本申请中的重金属通过滤饼进行去除。

可选地，所述重金属包括铜、锌、锡、锑、汞、镉、镍、铅、砷、铬中的至少一种。

可选地，所述吸附剂为粉末状或者颗粒状。

可选地，所述吸附剂为硅胶、活性炭、树脂、膨润土、活性土、重捕剂hmc-m2、壳聚糖中的至少一种。

具体地，硅胶可以为改性硅胶；

树脂可以为ch-97离子交换树脂；

活性炭可以为椰壳炭。

本申请中，对吸附条件不做严格限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行调整。

可选地，所述吸附的条件为：

吸附时间为5min-5h。

可选地，在所述废水中，重金属的浓度为5～200mg/l。

可选地，吸附剂的质量与废水的体积之比为0.1～10g/l。

可选地，所述将所述固液混合物进行板框过滤包括：

利用多孔金属支撑网对所述固液混合物进行板框过滤；

所述多孔金属支撑网的孔径为0.001～8mm。

具体地，使用至少一个多孔金属支撑网对所述固液混合物进行板框过滤，固液混合物的流进方向与多孔金属支撑网的固定方向垂直，也就是说固液混合物的流进方向与多孔金属支撑网的排列方向一致。例如，多孔金属支撑网的固定方向为竖直方向，多个多孔金属支撑网沿水平方向等间距的排列，固液混合物的沿水平方向依次流过多个多孔金属支撑网，多孔金属支撑网对固液混合物实现了实现固液分离。

所述预设标准为国家工业污染物排放标准gb30770-2014。

可选地，所述方法还包括步骤d)；

d)根据滤液中重金属浓度监测结果，当滤液中的重金属浓度满足排放标准时，表明所述吸附剂的吸附量未饱和，则不需要对脱除废水过程中的工艺条件进行调整，可以继续进行后续废水的重金属吸附；

当滤液中的重金属浓度不满足排放标准时，表明所述吸附剂的吸附量已经饱和，无法继续处理含重金属废液，则需要对脱除废水过程中的工艺条件进行调整；

其中，所述脱除废水过程中的工艺条件包括吸附的条件、吸附剂的种类、吸附剂的质量与废水的体积之比、多孔金属支撑网的孔径中的至少一种。

可选地，所述方法由以下步骤组成：

a)将含有重金属的废水与吸附剂接触，吸附，得到固液混合物；

b)将所述固液混合物进行板框过滤，实现固液分离，得到滤液和含有重金属的滤饼；

c)对所述滤液进行重金属浓度监测，如果滤液中的重金属浓度满足预设标准，则直接排放滤液；

如果滤液中的重金属浓度不满足预设标准，则重复步骤a)，直到滤液中的重金属浓度满足预设标准。

本申请提供了一种间歇式脱除废水中重金属的方法。该方法可以将各种吸附剂装入吸附罐罐体中，无论是颗粒或者粉体的吸附剂均可，与含重金属的废水进行混合后搅拌吸附；之后将所得的固液混合物排至板框过滤机部分进行固液分离；将分离得到的滤液排至滤液收集罐体内，出口取样进行监测。若达到排放标准即可直接排放，若未达标，则可泵回至吸附罐进行再次吸附。本方法所需要的装置非常简单，只有两个罐，一个板框过滤机和一个返回泵即可，装置成本低，维护方便。该方法对所使用的吸附剂包容度高，对吸附剂的形状、粒度、强度均无要求，而且可以很好的完成固液分离步骤，完美的解决了之前提到的问题。此外，本方法可根据对处理后废水中重金属浓度的检测结果对吸附剂的吸附饱和进行监控，以此对整个吸附过程进行控制和调节，包括：吸附次数、吸附时间，吸附剂的用量进行自由调节。该方法装置设备简单，使用工艺简便，运营及维护成本低廉，适合涉汞行业的废水除汞治理，有工业化应用的巨大前景。

根据本申请的另一方面，还提供了一种间歇式脱除废水中重金属的装置，所述装置包括吸附罐、板框过滤机和滤液收集罐；

所述吸附罐用于将含有重金属的废水与吸附剂接触，吸附，得到固液混合；

所述板框过滤机用于将所述固液混合物进行板框过滤，实现固液分离，得到滤液和含有重金属的滤饼；

所述滤液收集罐用于收集滤液，当滤液中的重金属浓度满足预设标准时，则直接排放滤液；当如果滤液中的重金属浓度不满足预设标准时，将滤液送回至所述吸附罐。

可选地，所述吸附罐的出液口与所述板框过滤机的进液口管路连接；

所述板框过滤机的出液口与所述滤液收集罐的进液口管路连接；

所述滤液收集罐的出液口分别与所述吸附罐的进液口管路连接和外界环境管路连接。

具体地，滤液收集罐的出液口与吸附罐的进液口的连通管路上设有循环泵。

可选地，所述吸附罐的下端设有一个开口a；所述吸附罐的出液口为所述开口a；所述吸附罐的进液口也为所述开口a；所述开口a与所述板框过滤机的进液口连通；所述开口a与滤液收集罐的的出液口连通。

可选地，所述吸附罐的下端设有两个开口b，分别为第一开口b和第二开口b；所述吸附罐的出液口为第一开口b；所述吸附罐的进液口为第二开口b；所述第一开口b与所述板框过滤机的进液口连通；所述第二开口b与滤液收集罐的出液口连通。

可选地，所述滤液收集罐的出液口为一个，所述出液口通过三通分别与所述吸附罐的进液口和外界环境连通。

可选地，所述滤液收集罐的出液口为两个，分别为第一出液口和第二出液口；所述第一出液口与外界环境连通；所述第二出液口与所述吸附罐的开口连通。

本申请能产生的有益效果包括：

1)本申请所提供的间歇式脱除废水中重金属的方法，通过使用板框过滤，对所使用的吸附剂包容度极高，对吸附剂的形状、粒度、强度均无要求，无论是粉体还是颗粒的吸附剂都可使用，无需在使用前专门进行造粒工艺；无论是大颗粒的还是小颗粒的吸附剂都可使用，更无需担心后续的固液分离。

2)本申请所提供的间歇式脱除废水中重金属的方法，可根据对处理后废水中重金属浓度的检测结果对吸附剂的吸附饱和进行监控，以此对整个吸附过程进行控制和调节。

3)本申请所提供的间歇式脱除废水中重金属的装置，该装置结构简单，运行和维护的成本都很低，易于工业化应用。

附图说明

图1为本申请一种实施方式中间歇式脱除废水中重金属的装置的结构示意图。

部件和附图标记列表：

100吸附罐；101吸附罐的开口a；

200板框过滤机；201多孔金属支撑网；

300滤液收集罐；301出液口。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

本发明的方法通过吸附-过滤-检测-排放/再吸附的间歇式循环过程，以此对废水中的重金属进行脱除。

更具体地，在本申请的方法中，方法包括如下几个步骤：(1)将各种重金属吸附剂包括硅胶、活性炭、树脂、活性土其中的一种或多种装入吸附罐100的罐体中，无论是颗粒或者粉体的吸附剂均可，与含汞废水进行混合后搅拌吸附；(2)将步骤(1)所得的固液混合物排至板框过滤机200进行固液分离；(3)将步骤(2)中所述固液分离得到的液体排至滤液收集罐300罐体内，出口取样进行监测。若达到排放标准即可直接排放，若未达标，则可泵回至吸附罐100进行再次吸附。

优选地，在本发明的方法中，所述的重金属吸附剂包括硅胶、活性炭、树脂、活性土中的一种或多种。

优选地，所述的具体吸附条件，包括：吸附反应温度、反应时间以及反应的ph等均由所使用的吸附剂特性进行调整。

优选地，所述取样监测为对滤液收集罐300中废水的重金属浓度的检测。

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

ch-97离子交换树脂购买自科海思(北京)科技有限公司；

hmc-m2购买自山东环瑞生态科技有限公司；

高岭土购买自忻州市忻府区金诚高岭土制品有限公司；

壳聚糖购买自青岛博智汇力生物科技有限公司。

下面介绍一种具体的间歇式脱除废水中重金属的装置的结构，如图1所示，该装置包括吸附罐100、板框过滤机200和滤液收集罐300，所述吸附罐100的下端开设有开口a，所述开口a通过三通ⅰ与板框过滤机200的进液口连通，所述板框过滤机200的出液口与滤液收集罐300的进液口连通，所述滤液收集罐300的下端设有一个出液口301，出液口301通过三通ⅱ，一端与外界环境连通，另一端通过三通ⅰ与吸附罐100的开口a连通。

本申请中的实施例均通过图1所示的结构进行废水重金属去除。

实施例1

将40gb型硅胶(颗粒状)加入吸附罐100中，向其中加入40l铜离子浓度为100mg/l的水溶液，搅拌吸附1h，吸附结束后，将固液混合物排至板框过滤机进行固液分离，所使用板框多孔金属支撑网的孔径为4-8mm，过滤后对滤液的铜离子浓度进行检测，浓度为0.2mg/l，达到排放标准(排放标准为0.5mg/l)，即可直接排放。

实施例2

将40g椰壳炭粉(粉末状)加入吸附罐100中，向其中加入40l镉离子浓度为100mg/l的水溶液，搅拌吸附1h，吸附结束后，将固液混合物排至板框过滤机进行固液分离，所使用板框多孔金属支撑网的孔径为0.2-0.5mm，过滤后对滤液的镉离子浓度进行检测，浓度为0.3mg/l，未能达到排放标准(排放标准为0.1mg/l)，将滤液用返回泵送回至吸附罐100，同时再次补加20g椰壳炭粉再次进行吸附，二次吸附后将固液混合物排至板框过滤机进行固液分离，所使用板框多孔金属支撑网的孔径仍为0.2-0.5mm，过滤后对滤液的镉离子浓度进行检测，浓度为0.08mg/l，达到排放标准，此次处理后即可直接排放。

实施例3

将40gch-97离子交换树脂(颗粒状)加入吸附罐100中，向其中加入40l汞离子浓度为100mg/l的水溶液，搅拌吸附1h，吸附结束后，将固液混合物排至板框过滤机进行固液分离，所使用板框多孔金属支撑网的孔径为10-50μm，过滤后对滤液的汞离子浓度进行检测，浓度为0.003mg/l，达到排放标准(排放标准为0.005mg/l)，即可直接排放。

实施例4

将40g膨润土(粉末状)加入吸附罐100中，向其中加入40l锌离子浓度为100mg/l的水溶液，搅拌吸附1h，吸附结束后，将固液混合物排至板框过滤机进行固液分离，所使用板框多孔金属支撑网的孔径为1-10μm，过滤后对滤液的锌离子浓度进行检测，浓度为1.2mg/l，达到排放标准(排放标准为2.0mg/l)，即可直接排放。

实施例5

将40ghmc-m2(颗粒状)加入吸附罐100中，向其中加入40l镍离子浓度为100mg/l的水溶液，搅拌吸附1h，吸附结束后，将固液混合物排至板框过滤机进行固液分离，所使用板框多孔金属支撑网的孔径为0.1-0.5mm，过滤后对滤液的镍离子浓度进行检测，浓度为0.07mg/l，达到排放标准(排放标准为0.1mg/l)，即可直接排放。

实施例6

将40g壳聚糖加入吸附罐100中，向其中加入40l铅离子浓度为100mg/l的水溶液，搅拌吸附1h，吸附结束后，将固液混合物排至板框过滤机进行固液分离，所使用板框多孔金属支撑网的孔径为1-10μm，过滤后对滤液的铅离子浓度进行检测，浓度为0.9mg/l，达到排放标准(排放标准为1.0mg/l)，即可直接排放。

实施例7

与实施例1区别在于，将“40l铜离子浓度为100mg/l的水溶液”替换为“200l铜离子浓度为200mg/l的水溶液”，滤液中的cu离子浓度为0.4mg/l。

实施例8

与实施例1区别在于，将“40l铜离子浓度为100mg/l的水溶液”替换为“4l铜离子浓度为10mg/l的水溶液”，滤液中的cu离子浓度为0.1mg/l。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。