申请日2014.07.03
公开(公告)日2014.10.29
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明公开一种加压溶气浮选法去除污水中重金属离子的工艺及装置，属于环境工程治理领域。该工艺首先将将废水先通入氢氧化钙使其中和废水中的酸性离子，再通入油酸钠使形成的沉淀物疏水化，然后使颗粒絮凝;采用加压溶气法产生微气泡，将加压后生成的饱和溶气水通过释放到絮凝过得污水中进行浮选;最后将浮选出的浮渣收集并处理。该工艺属加压溶气浮选净化工艺，工艺简洁，操作便捷，可连续运行。
权利要求书
1.一种加压溶气浮选法去除污水中重金属离子的工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：
(1)在废水中加入氢氧化钙使其中和废水中的酸性离子，然后在废水中通入油酸钠使形成的沉淀物疏水化，调节废水的PH=8~10，得到预处理废水;
(2)压缩空气与回流水制成高压溶气水;
(3)按步骤(2)中的高压溶气水和预处理废水体积比为1∶10的比例将高压溶气水通入到步骤(1)中得到预处理废水中进行混凝、浮选，最终使废水中的重金属离子以絮凝颗粒形式脱出，并以浮渣形式最终被去除。
2.根据权利要求1所述的加压溶气浮选法去除污水中重金属离子的工艺，其特征在于：所述氢氧化钙的浓度为1.5g/L。
3.权利要求1所述加压溶气浮选法污水净化工艺流程所用净化装置，其特征在于该装置包括：搅拌槽Ⅰ(1)、调和槽(2)、二级调和槽(3)、絮团产生反应器(4)、浮选槽(5)、进水口(6)、搅拌器( 7)、刮渣机(8)、排渣口(9)、清水出口(10)、释放器(11)、T型管(12)、网状隔板(13)、多孔质填料(14)、空压机(15)、污水出口(16)、污水进口(17)、搅拌槽Ⅱ(18)，搅拌槽Ⅰ(1)通过泵和调和槽(2)连通，搅拌槽Ⅱ(18)通过泵和二级调和槽(3)连通，调和槽(2)的污水出口(16)通过泵和二级调和槽(3)连通，二级调和槽(3)通过泵和絮团产生反应器(4)连通，絮团产生反应器(4)和浮选槽(5)的进水口(6)连通，浮选槽(5)另一端设有清水出口(10)、顶端设有刮渣机(8)，排渣口(9)是一个无盖箱体，在一侧的壁面上设有圆形出料口，整个箱体用螺栓固定在浮选槽(5)的侧壁上，浮选槽(5)的底部通过释放器(11)和T型管(12)的下端连通，浮选槽(5)的下端通过泵和T型管(12)的一端连通，T型管(12)的另一端和空压机(15)连接。
4.根据权利要求3所述的加压溶气浮选法污水净化工艺流程所用净化装置，其特征在于：搅拌槽Ⅰ(1)、搅拌槽Ⅱ(18)、调和槽(2)、浮选槽(5)的内部均安装有搅拌器(7)。
5.根据权利要求3所述的加压溶气浮选法污水净化工艺流程所用净化装置，其特征在于：T型管(12)的内部设有网状隔板(13)、多孔质填料(14)，网状隔板13位于多空质填料14的上方，T型管(12)和空压机(15)连接的一端截面为蜂窝状。
6.根据权利要求3所述的加压溶气浮选法污水净化工艺流程所用净化装置，其特征在于：所述浮选槽(5)按从左到右的顺序依次分为：搅拌区(19)、浮选区(20)、分离区(21)、清水区(22)。
说明书
一种加压溶气浮选法去除污水中重金属离子的工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种加压溶气浮选法去除污水中重金属离子的工艺及装置，属于环境工程水治理领域。
背景技术
重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等，它们对自然环境的污染基本上是一个不可逆转的过程。目前就重金属废水治理技术主要包括沉淀法(氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、还原沉淀法和絮凝浮选沉淀法)、物理法(活性炭法、反渗透法和离子交换法)、物理化学法(吸附法、溶剂萃取法、液膜法、电渗析法、离子浮选法)电化学处理技术(电解法、电沉积和膜分离技术)、生物法(惰性生物吸附法、纯种微生物法、活性污泥法和生物膜法)。虽然治理重金属污染的技术手段很多，但都具有一定的局限性。沉淀法虽然沉渣金属品位高，有利于金属的回收，但是由于有些硫化物结晶细小难以沉降，因此应用也不是很广。此外，沉淀法只能处理掉密度比水大的物质，使其在污水处理中具有一定的局限性。物理法中活性炭的再生较困难，再生方法、工艺流程等需要进一步改善，关于活性炭对重金属离子的去除机理尚在探讨中。物理化学法的吸附法中吸附剂使用寿命短，重金属吸附饱和后再生困难，难以回收重金属资源。目前，国内对含重金属废水的液膜处理方法的研究仅停留在实验室阶段，还未应用到含重金属工业废水的处理中。电渗析法中浓缩重金属离子浓度有一定限度，膜分离效率随时间衰退需要定期更换，而且某些微粒不能完全去除。电化学处理技术通过电解和沉积虽然起到降低废水中重金属含量的效果，但是在运行过程中都会遇到电极极化、结构和腐蚀等问题。此外，电解法处理重金属离子国内外都存在耗电量、电极板消耗大、处理成本高的问题。电解法不能不能完全去除废水中的重金属离子，而且沉淀的氢氧化物组成并不稳定，在一定的请氧化剂或酸性介质中，有再溶解的可能，引起二次污染，并且，还要定期更换极板消耗不少钢材。微生物处理工艺得到工业应用较多的是生物硫化法，其它的如生物吸附和生物凝絮等尚未得到大规模的工业应用。惰性吸附法虽然有较好的除铬效果，但是此方法需要对惰性微生物进行预处理。这使得生物吸附剂难以按照人们的指令及用户的需求形成系列产品。同时，吸附了铬的生物体如何处理等问题，都限制了该方法的使用。
对于上述含重金属离子废水的处理方法，目前已被应用于工业废水的处理中，收到了一定的社会效益和经济效益。但对浓度比较稀，成分比较复杂的重金属离子废水，采用传统的某一种方法很难达到良好的处理效果，往往采用组合技术进行处理，如目前含铅工业废水的处理方法主要有化学沉淀和溶剂萃取法，化学沉淀法回收铅比较困难，溶剂萃取法分离级数多，因此成本较高;对于利用膜分离技术进行的反渗透法和电渗析法来说，它们的操作简单方便，但由于对膜质及预处理要求高及收浓缩比的限制，在工业废水的处理中受到一定的限制。因此，开发高效、节能且有环境效益和经济效益的新型工业废水处理技术势在必行。
公开号为CN102583631A的中国发明专利介绍了一种采用层状双金属处理污水中重金属离子的方法。该方法操作复杂，所需条件苛刻，而且去除重金属效率较低。
公开号为CN102126801A的中国发明专利介绍了一种处理重金属离子的工艺和设备，该处理工艺设备昂贵，整个工艺过程较为复杂，容易出现故障，整个工艺流程稳定性不高，此外，处理后的水质，不能够确保达到排放要求。
相比较之下，加压溶气浮选法由于设备简单、分离速度快、选择性高、能耗低而且对粒子的去除效果好，操作省时费用低廉，在一定条件下即可消除重金属污染，又可回收金属，并且还能避免某些重金属氢化物或碳酸盐过滤困难等优点，特别是在我国实行可持续发展的战略方针背景下，该方法在环境保护中更具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于压力溶气法在污水处理过程中除重金属离子的工艺流程，具体包括如下步骤：
(1)在废水中先加入氢氧化钙使其中和废水中的酸性离子，然后在废水中通入油酸钠使形成的沉淀物疏水化，最后调节废水的PH=8~10，得到预处理废水;
(2)压缩空气与回流水制成高压溶气水;
(3)按步骤(2)中的高压溶气水和预处理废水体积比为1∶10的比例将高压溶气水通入到步骤(1)中得到预处理废水中进行混凝、浮选，最终使废水中的重金属离子以絮凝颗粒形式脱出，并以浮渣形式最终被去除。
本发明的另一目的在于提供所述加压溶气浮选法去除污水中重金属离子工艺所用装置，该装置包括搅拌槽Ⅰ1、调和槽2、二级调和槽3、絮团产生反应器4、浮选槽5、进水口6、搅拌器 7、刮渣机8、排渣口9、清水出口10、释放器11、T型管12、网状隔板13、多孔质填料14、空压机15、污水出口16、污水进口17、搅拌槽Ⅱ18，搅拌槽Ⅰ1通过泵和调和槽2连通，搅拌槽Ⅱ18通过泵和二级调和槽3连通，调和槽2的污水出口16通过泵和二级调和槽3连通，二级调和槽3通过泵和絮团产生反应器4连通，絮团产生反应器4和浮选槽5的进水口6连通，浮选槽5另一端设有清水出口10、顶端设有刮渣机8，排渣口9是一个无盖箱体，在一侧的壁面上设有圆形出料口，整个箱体用螺栓固定在浮选槽5的侧壁上，浮选槽5的底部通过释放器11和T型管12的下端连通，浮选槽5的下端通过泵和T型管12的一端连通，T型管12的另一端和空压机15连接。
本发明所述搅拌槽Ⅰ1、搅拌槽Ⅱ18、调和槽2、浮选槽5的内部均安装有搅拌器7。
本发明所述T型管12的内部设有网状隔板13、多孔质填料14，网状隔板13位于多空质填料14的上方，T型管12和空压机15连接的一端截面为蜂窝状。
本发明所述浮选槽5按从左到右的顺序依次分为：搅拌区19、浮选区20、分离区21、清水区22。
用水泵将污水通过污水进口17吸入调和槽2，然后通入搅拌槽1内搅拌均匀的氢氧化钙溶液，使污水中的酸性物质生成沉淀物，将反应完全的污水通过污水出口16通入到二级调和槽3内，同时通入搅拌槽1内的油酸钠作为捕收剂，使生成的沉淀物疏水化，再将反应完全的污水通入到絮团产生反应器(FGR)4，使沉淀物絮凝，最后将处理过的污水通过进水口6通入到浮选槽内5;将空压机15压力调为3~6个大气压，通入到T型管12的一端，另一端的入口截面做成如图所示的蜂窝状，通入回流水，使生成的液气混合物，依次通过网状隔板13、多空质填料14，生成饱和的溶气水e，最后将溶气水e通过T型管12的底部与释放器11相连接，通入浮选槽5内;在搅拌区a用搅拌器7将通入的污水搅拌均匀，搅拌过的污水由搅拌区a底部进入浮选区b进行浮选，多余的清水通过清水区d的出口10流出，将浮选出的杂质在分离区c用刮渣机8收集并送入排渣口9。
本发明主要用于处理含有pb2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子的工业废水。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)溶气效果更好，在同等情况下可以溶解更多的气体;释放器部分能够控制和调节生成微气泡的大小和密度;
(2)减少了药剂的投放量，降低了对环境造成的二次污染;同时通过对浮渣进行进一步处理后可以实现重金属回收，实现资源再利用;
(3)本工艺流程处理废水量大，且全过程实现了闭环控制，因此可以实现对溶气水的循环使用，减少对新水的需求量，在一定程度上实现了节能减排;且处理过的污水清洁度较高，能够满足工矿企业正常生产需求;
(4)整个系统整体性、统一性和自动化程度高，降低了工人的劳动量，可以长时间连续作业;
(5)本发明为我国污水处理技术改进，提高污水处理效率，实现节能降耗，提升现有工艺的技术含量，促进污水净化的发展具有重大的现实意义。