申请日2013.02.28
公开(公告)日2013.05.08
IPC分类号C02F9/04; C02F1/28; C22B7/00
摘要
本发明公开了一种采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的方法，所述方法如下：首先将废水过滤去除水中颗粒和悬浮物排入中和池;中和池中废水加稀碱或稀酸调pH至中性;将中性废水以一定的流速注入活性炭吸附柱中，经活性炭吸附处理达标排放;吸附饱和的活性炭用酸性清洗液再生;再生后的清洗液排入沉淀池后加沉淀剂，沉淀成形效果好，容易过滤，滤渣回收可作为重金属原料，滤液打回中和池继续处理。本发明工艺简单，药剂多为普通酸碱，对环境污染小，药剂使用量少，废水中的重金属能回收，不会造成二次污染。这种水治理方法可应用于各种重金属废水治理工程。本发明还公开了实施该方法的装置。
权利要求书
1.一种采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的方法，其特征在于所述处理方法按下面步 骤进行：
(1)将含重金属的废水过滤去除水中颗粒和悬浮物排入中和池;
(2)将步骤(1)初滤的废水注入中和池中加稀碱或稀酸调pH至中性;
(3)将步骤(2)得到的中性废水以一定的流速注入活性炭吸附柱中，废水中的重金属经活 性炭吸附处理降低到排放标准以下，即可直接排放或回用;
(4)将步骤(3)过程中当吸附柱中的活性炭达到吸附饱和，吸附柱用少量清洗液多次反复 反向清洗，使活性炭再生循环使用;
(5)将步骤(4)中再生后的清洗液排入沉淀池后加沉淀剂，沉淀成形效果好，容易过滤， 滤渣回收可作为重金属原料，滤液打回中和池继续处理。
2.根据权利要求1所述的采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的方法，其特征在于所述 步骤(2)中稀碱为10%稀氢氧化钠和稀氢氧化钾的一种。
3.根据权利要求1所述的采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的方法，其特征在于所述 步骤(2)中稀酸为10%稀盐酸和稀硫酸的一种。
4.根据权利要求1所述的采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的方法，其特征在于所述 步骤(3)中活性炭为颗粒活性炭(GAC)和活性炭纤维(ACF)中的一种。
5.根据权利要求1所述的采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的方法，其特征在于所述 步骤(4)中清洗液为pH3的稀盐酸和稀硫酸的一种。
6.根据权利要求1所述的采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的方法，其特征在于所述 步骤(5)中沉淀剂为10%氢氧化钠，10%氢氧化钾，10%碳酸钠和10%碳酸钾的一种。
7.根据权利要求1所述的一种采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的装置，它包括中和 部分，吸附部分，再生部分，过滤装置，动力装置，沉淀部分和控制部分。其特征是：初滤 器(1)，中和池(2)，吸附柱(3)，出水池(4)，贮液罐(5)，沉淀池(6)之间依次 通过管道(7)相连;中和池(2)，吸附柱(3)，出水池(4)，贮液罐(5)，沉淀池(6) 之间的管道上设置吸附柱多通阀(10)，出水池阀门(11)，贮液罐阀门(12)和沉淀池阀 门(13);控制器(8)采集pH在线计(15)和重金属在线分析仪(16)信号，控制器(8) 控制中和池(2)内的搅拌器(14)，吸附柱多通阀(10)，出水池阀门(11)，贮液罐阀门 (12)和沉淀池阀门(13)，同时控制器(8)控制动力装置。
8.根据权利要求7所述的采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的装置，其特征在于所述 的装置中控制器(8)为PLC或嵌入式主板系统。
9.根据权利要求7所述的采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的装置，其特征在于所述 的中和池(2)配置有pH在线计(15)。
10.根据权利要求7所述的采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的装置，其特征在于所 述的出水池(4)配置有重金属在线分析仪(16)。
说明书
采用再生活性炭去除和回收废水中重金属的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种重金属废水处理方法，尤其是涉及能够使用活性炭去除废水中的重金属， 并在再生活性炭同时回收废水中的重金属的方法，本发明还涉及实现该方法的装置。
背景技术
工业生产过程中排出的含重金属废水，是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废 水之一。目前已开发应用的废水处理方法主要有化学法、物理化学法和生物法，包括化学沉 淀、电解、离子交换、膜分离、吸附法、生物技术等方法。
化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化 合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，，使用的沉淀剂有可溶性碱，可溶性碳酸 盐，硫化物。申请号为201010519093.0的发明公开了含重金属废水的处理工艺，该专利使用 的沉淀剂为可溶性碱;申请号为201010159107.2的发明公开了采用化学沉淀剂碳酸钠去除废 水中重金属，该专利使用的沉淀剂为碳酸钠;申请号为200610032240.5的发明公开了一种基 于有色重金属废水重复利用的水处理方法，该专利使用的重金属沉淀剂为硫化钠。在实际操 作中由于废水中重金属浓度小，重金属与沉淀剂反应生成的颗粒小，不易沉淀，则需加入絮 凝剂辅助沉淀生成，申请号为200710132375.3的发明公开了重金属废水连续处理方法及其处 理装置，该专利就是使用的聚谷氨酸作为絮凝剂。为了提高沉淀效果，往往增加沉淀剂的使 用量，导致药剂成本上升，同时也会带来二次污染，尤其是采用硫化物作沉淀剂会产生硫化 氢污染。
电解法是利用金属的电化学性质，金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出 来，申请号为201120396514.5的发明公开了低浓度重金属废水处理装置，该专利采用电解沉 积去除重金属，电解法在酸性和碱性废液中都适用，由于废水中重金属浓度相对不是很高， 电解法的电流利用率低，能耗大。
离子交换法是在离子交换器中进行，此方法借助离子交换剂来完成，应用的离子交换剂有 离子交换树脂、沸石等，离子交换树脂价格昂贵，其再生费用也比较高，申请号为99102984.4 的发明公开了13x沸石应用于处理含重金属废水并回收金属的技术，该专利采用13x沸石作 为离子交换剂，吸附后的13x沸石用饱和的NaCl液在90-100℃清洗后再生使用，再生时能 耗成本高。
膜分离技术是利用半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中化学形态的基础上，将 溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，申请号为201120242368.0的发明公开了重金属处理微滤 系统，该专利采用管式膜滤器过滤去除重金属，产水质量好，但由于滤孔小，容易堵塞，清 洗困难。
吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法，常用的吸附剂有活性 炭，申请号为201010600695.9的发明公开了电絮凝-活性炭吸附法处理含重金属电镀废水的 方法，该专利将絮凝废水再经活性炭吸附，达到去除重金属的效果，这里活性炭多是和其它 方法配合使用，而且也没用说明吸附后的活性炭处理情况。
生物技术利用微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除，申 请号为99815312.5的发明公开了含重金属的废水的处理方法，该专利通过厌氧菌生化还原沉 淀去除重金属，生物法处理重金属废水成本低、效益高、易管理、无二次污染，但对设备要 求高，且处理速度不高，不适合大量废水的即时处理，不易回收重金属。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种采用再生使用活性炭去除和回收废水中的重 金属的方法，用该方法处理重金属废水，使之达到回用和排放标准，并同时回收重金属，真 正去除重金属对环境的污染。工艺简单，所使用的药剂不污染环境，且药剂的使用量小。本 发明还提供一种实现该方法的装置。
为解决上述方法的技术问题，本发明通过下面的步骤来实现：
(1)、含重金属的废水经过滤去除其中的颗粒和悬浮物;
(2)、将初滤的废水加酸或碱调pH至中性;
(3)、将上述处理过的废水以一定的流速流经装有活性炭的吸附柱，废水中的重金属被 活性炭吸附降低到排放标准以下，即可直接排放或回用;
(4)、当吸附柱中的活性炭达到吸附饱和，吸附柱用少量清洗液多次反复反向清洗，使 活性炭再生循环使用;
(5)、再生后的清洗液中的重金属浓度相对废水提高了几百到几千倍，相当于制得浓缩 液，使用化学计量的沉淀剂就能很好的沉淀清洗液中的重金属，此时由于重金属浓度高，不 需要在辅助有絮凝剂，清洗液待完全沉淀后过滤，滤渣可作为重金属原料回收，滤液也打回 到步骤(2)来重新处理。
所述步骤(2)的酸为10%稀盐酸或稀硫酸;
所述步骤(2)的碱为10%氢氧化钠或氢氧化钾的溶液;
所述步骤(3)的活性炭为颗粒活性炭(GAC)或活性炭纤维(ACF);
所述步骤(4)的清洗液为pH3的稀盐酸或稀硫酸;
所述步骤(5)的沉淀剂为10%氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钠或碳酸钾的溶液。
为解决上述装置的技术问题，本发明是这样实现的：它包括中和部分，吸附部分，再生 部分，过滤装置，动力装置，沉淀部分和控制部分。其特征是：初滤器(1)，中和池(2)， 吸附柱(3)，出水池(4)，贮液罐(5)，沉淀池(6)之间依次通过管道(7)相连;中和 池(2)，吸附柱(3)，出水池(4)，贮液罐(5)，沉淀池(6)之间的管道上设置吸附柱 多通阀(10)，出水池阀门(11)，贮液罐阀门(12)和沉淀池阀门(13);控制器(8)采 集pH在线计(15)和重金属在线分析仪(16)信号，控制器(8)控制中和池(2)内的搅拌 器(14)，吸附柱多通阀(10)，出水池阀门(11)，贮液罐阀门(12)和沉淀池阀门(13)， 同时控制器(8)控制动力装置。
所述的装置中控制器(8)为PLC或嵌入式主板系统;
所述的中和池(2)配置有pH在线计(15);
所述的出水池(4)配置重金属在线分析仪(16)。
本发明有益效果是：
1、单纯用活性炭吸附柱来吸附去除废水中多种重金属;
2、用活性炭处理后的废水pH不会发生改变，因而出水pH值也在中性;
3、活性炭吸附饱和后用酸性清洗液少量多次清洗后，活性炭可重新使用;
4、清洗时，吸附在活性炭的重金属转移到少量清洗液中，重金属浓度被浓缩数百到数千 倍，相对于低浓度的废水很容易沉淀出来;
5、沉淀剂用的是氢氧化钠或氢氧化钾或碳酸钠或碳酸钾，没有使用硫化物，对环境的污 染很小;
6、再生后清洗液中重金属浓度高，用沉淀剂沉淀容易成形，过滤简便，滤渣回收利用， 不会形成二次污染;
7、调废水pH至中性，所需酸和碱用量可以计量的，清洗液中酸的浓度很低，沉淀剂用 量通过化学计量的，整套系统节省药剂使用量;
8、所用药剂都是简单的酸和碱，容易购得;
9、pH在线计和重金属在线分析仪发生的信号传给控制器，控制器通过控制吸附柱多通 阀，出水池阀门，贮液罐阀门和沉淀池阀门来完成吸附处理废水和吸附柱再生的工作，整套 系统可以全自动操作。
10、处理废水的量与吸附柱活性炭容量相关，可以用不同容积的活性炭吸附柱，也可以 用多组活性炭吸附柱串联来满足不同需要;
11、用串联吸附柱吸附处理废水时当一组吸附柱的活性炭吸附饱和，切换吸附柱多通阀， 启用新一组活性炭吸附柱，同时清洗再生吸附饱和的活性炭吸附柱，保障系统持续运行。