申请日2017.06.06
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号C02F1/24; C02F1/28; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种高效处理废水中多种重金属离子的装置与方法，由十二烷基硫酸钠溶液储罐、重金属离子废水储罐、泡沫分离塔、空气分布器、消泡装置、泡沫收集器、空气压缩机、阀门、离心泵、原料液流量控制器、压缩气流量控制器、液位控制器、成分分析检测显示元件和高选器组成，本发明是根据表面吸附的原理,通过向溶液中鼓泡并形成泡沫层，将泡沫层与液相主体分离，由于表面活性物质聚集在泡沫层内,就可以达到浓缩表面活性物质或净化液相主体的目的。该技术具有三个特点:(1)设备比较简单、能耗低、投资少,而且操作和维修都方便;(2)在常温或低温下操作,因此适用于热敏性和化学性质不稳定的成分的分离;(3)适用于低温度组分的浓缩和回收。
权利要求书
1.一种高效处理废水中多种重金属离子的装置，其特征在于：由十二烷基硫酸钠溶液储罐、重金属离子废水储罐、泡沫分离塔、空气分布器、消泡装置、泡沫收集器、空气压缩机、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一离心泵、第二离心泵、重金属离子废水流量控制器、十二烷基硫酸钠溶液流量控制器、压缩空气流量控制器、泡沫塔液位控制器、成分分析检测显示元件和高选器组成;十二烷基硫酸钠溶液储罐的出口依次通过第一离心泵和第一阀门与泡沫分离塔的第一入口连接;重金属离子废水储罐的出口依次通过流量控制器、第二离心泵和第二阀门与泡沫分离塔的第二入口连接;重金属离子废水流量控制器同时与第二阀门的控制端和第一阀门控制器的信号输入端连接，第一阀门控制器的控制端接收重金属离子废水流量控制器的输出信号并与第一阀门连接;泡沫分离塔液位控制器与第四阀门连接;泡沫分离塔的泡沫出口与消泡装置连接，所述泡沫收集器与消泡装置连接;压缩空气与泡沫分离塔底部入口连接，泡沫分离塔依次通过成分分析检测显示元件、高选器与第三阀门控制器连接，第三阀门控制器与第三阀门连接，第三阀门通过旁路控制空气压缩机输送至泡沫分离塔底部压缩空气流量。
2.一种高效处理废水中多种重金属离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)模拟配置浓度分别为0.3mg/L的Cr3+(Cr(NO3)3水溶液)、0.2mg/L的Cd2+(CdSO4水溶液)和0.25mg/L的Pb2+(Pb(NO3)2水溶液)的污水 溶液，用质量分数为5%的硫酸或氢氧化钠溶液调节模拟废水的pH为7.0，置于重金属离子废水储罐中，通过第二离心泵增压输送至泡沫分离塔底部入口;
(2)将浓度为150mg/L的十二烷基硫酸钠(SDS)的表面活性剂溶液置于十二烷基硫酸钠溶液储罐中，通过第一离心泵增压输送至泡沫分离塔底部入口;
(3)空气经空气压缩机增压输送至泡沫分离塔底部，再经空气分布器分布，为泡沫分离塔中表面活性剂气泡产生的动力及介质;
(4)重金属离子废水溶液及十二烷基硫酸钠(SDS)的表面活性剂溶液自泡沫分离塔底部入口进入塔内后被分布的气泡搅拌均匀，同时混合液中的重金属离子被气泡表面的活性剂吸附，气泡上升至塔顶泡沫出口流入泡沫收集器，被泡沫收集器上端的消泡装置消泡后成液态积存于收集器底部，该液体即为重金属离子浓缩液;
(5)重金属离子浓缩液经后期回收处理后，可得相应产品;
(6)重金属离子废水溶液与表面活性剂溶液按15:1的流量比流入泡沫分离塔;空气经压缩机增压输送至泡沫分离塔底部，其流量为550-800mL/min;
(7)泡沫分离塔中重金属离子溶液及十二烷基硫酸钠(SDS)的表面活性剂溶液平均停留时间控制在0.5-1h，经泡沫分离重金属离子后的残液经塔底出口排出;
(8)模拟重金属离子废水溶液经该工艺对处理后残液中Pb2+、Cd2+、Cr3+的残留浓度分别低于0.0365mg/L、0.031mg/L和0.030mg/L，达到了废水排放标准，泡沫分离塔中重金属离子去除率为84.1%-95.4%。
说明书
一种高效处理废水中多种重金属离子的装置与方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种高效处理废水中多种重金属离子的装置与方法。
背景技术
近年来，随着科学的进步和社会的不断发展，绿色化学已经深入人心。重金属废水不但来源广泛而且产量巨大，主要来自各类工业生产制造——矿山、废石场、选矿场、有色金属冶炼及加工厂、电镀厂、钢铁厂、农药、医药、油漆和染料等各种工业废水。此类废水中往往含有Fe、Cr、Pb、Cd、Mn、Cu、Zn、Hg、Ns、Co等化合物微小颗粒或重金属离子，如不妥善处理而直接排放，必然会对环境造成严重污染。目前根据废水处理技术的原理，主要有物理的处理方法、化学的处理方法、电化学的处理方法以及生物的处理方法等。现今处理重金属离子废水常用的方法有沉淀法、生物法、吸附法、絮凝法和离子交换法等。但都存在一定的局限性，如费用高、操作条件苛刻、易形成二次污染等。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高效处理废水中多种重金属离子的装置与方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明一种高效处理废水中多种重金属离子的装置，由十二烷基硫酸钠溶液储罐、重金属离子废水储罐、泡沫分离塔、空气分布器、消泡装置、泡沫收集器、空气压缩机、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一离心泵、第二离心泵、重金属离子废水流量控制器、十二烷基硫酸钠溶液流量控制器、压缩空气流量控制器、泡沫塔液位控制器、成分分析检测显示元件和高选器组成;十二烷基硫酸钠溶液储罐的出口依次通过第一离心泵和第一阀门与泡沫分离塔的第一入口连接;重金属离子废水储罐的出口依次通过流量控制器、第二离心泵和第二阀门与泡沫分离塔的第二入口连接;重金属离子废水流量控制器同时与第二阀门的控制端和第一阀门控制器的信号输入端连接，第一阀门控制器的控制端接收重金属离子废水流量控制器的输出信号并与第一阀门连接;泡沫分离塔液位控制器与第四阀门连接;泡沫分离塔的泡沫出口与消泡装置连接，所述泡沫收集器与消泡装置连接;压缩空气与泡沫分离塔底部入口连接，泡沫分离塔依次通过成分分析检测显示元件、高选器与第三阀门控制器连接，第三阀门控制器与第三阀门连接，第三阀门通过旁路控制空气压缩机输送至泡沫分离塔底部压缩空气流量。
本发明一种高效处理废水中多种重金属离子的方法，包括以下步骤：
(1)模拟配置浓度分别为0.3mg/L的Cr3+(Cr(NO3)3水溶液)、0.2mg/L的Cd2+(CdSO4水溶液)和0.25mg/L的Pb2+(Pb(NO3)2水溶液)的废水溶液，用质量分数为5%的硫酸或氢氧化钠溶液调节模拟废水的pH为7.0，置于重金属离子废水储罐中，通过第二离心泵增压输送至泡沫分离塔底部入口;
(2)将浓度为150mg/L的十二烷基硫酸钠(SDS)的表面活性剂溶液置于十二烷基硫酸钠溶液储罐中，通过第一离心泵增压输送至泡沫分离塔底部入口;
(3)空气经空气压缩机增压输送至泡沫分离塔底部，再经空气分布器分布，为泡沫分离塔中表面活性剂气泡产生的动力及介质;
(4)重金属离子废水溶液及十二烷基硫酸钠(SDS)的表面活性剂溶液自泡沫分离塔底部入口进入塔内后被分布的气泡搅拌均匀，同时混合液中的重金属离子被气泡表面的活性剂吸附，气泡上升至塔顶泡沫出口流入泡沫收集器，被泡沫收集器上端的消泡装置消泡后成液态积存于收集器底部，该液体即为重金属离子浓缩液;
(5)重金属离子浓缩液经后期回收处理后，可得相应产品;
(6)重金属离子废水溶液与表面活性剂溶液按15:1的流量比流入泡沫分离塔;空气经压缩机增压输送至泡沫分离塔底部，其流量为550-800mL/min;
(7)泡沫分离塔中重金属离子溶液及十二烷基硫酸钠(SDS)的表面活性剂溶液平均停留时间控制在0.5-1h，经泡沫分离重金属离子后的残液经塔底出口排出;
(8)模拟重金属离子废水溶液经该工艺对处理后残液中Pb2+、Cd2+、Cr3+的残留浓度分别低于0.0365mg/L、0.031mg/L和0.030mg/L，达到了废水排放标准，泡沫分离塔中重金属离子去除率为84.1%-95.4%。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种高效处理废水中多种重金属离子的装置与方法，与现有技术相比，本发明是根据表面吸附的原理,通过向溶液中鼓泡并形成泡沫层，将泡沫层与液相主体分离，由于表面活性物质聚集在泡沫层内,就可以达到浓缩表面活性物质或净化液相主体的目的。该技术具有三个特点:(1)设备比较简单、能耗低、投资少,而且操作和维修都方便;(2)在常温或低温下操作,因此适用于热敏性和化学性质不稳定的成分的分离;(3)适用于低温度组分的浓缩和回收。