申请日2007.05.29
公开(公告)日2008.12.03
IPC分类号C02F1/62; C02F101/20; C02F1/66
摘要
一种含重金属离子废水处理和优质回用的方法及设备，集静态反应、重金属螯合剂、微滤、纳滤等技术为一体，使含重金属离子废水的处理过程更科学、有效，并可以实现处理水优质回用。含重金属离子废水经静态反应装置调节pH值，重金属螯合剂与废水中重金属离子发生反应生出沉淀物实现重金属离子从处理水中的固液分离，微滤装置去除处理水中悬浮物，纳滤装置实现处理水的纯化。含重金属离子废水经上述步骤的处理后，可以实现处理水优质回用，适用于一切含重金属离子废水的处理领域。
权利要求书
1、一种含重金属离子废水处理和优质回用的方法，其特征在于，含重金属离子废水经过以下 四个主要步骤得到处理和纯化：(1)由静态反应器实现废水的pH调节;(2)由重金属螯合剂 与废水中的重金属离子发生螯合反应，形成螯合盐沉淀物，实现废水中重金属离子的去除; (3)由微滤实现经固液分离后处理水的净化;(4)由钠滤实现经净化处理水的纯化。
2、根据权利要求1所述的一种含重金属离子废水处理和优质回用的方法，其特征在于，(1)使 用静态反应器，实现含重金属离子废水pH值快速调节处理，pH值调节范围为6.0～9.0; (2)使用重金属螯合剂，与废水中的一种或多种重金属离子同时反应，形成不溶性的螯合盐 沉淀物，实现重金属离子从废水中的去除;(3)使用孔径为0.05～10μm的微滤膜，对经固 液分离的处理水进行深度净化处理，去除水中微粒和悬浮物，得到SDI<5、NTU<1的 净化处理水;(4)使用钠滤膜，对经深度净化处理水进行纯化处理，去除处理水中残余微量 重金属离子、有机物和无机盐，得到可溶性固态物小于100ppm的优质纯化回用水。
3、根据权利要求1所述的一种含重金属离子废水处理和优质回用的方法，其特征在于，对含 重金属离子废水中重金属离子浓度在0.5ppm或0.5ppm以上的含重金属离子废水进行处 理，废水中所含重金属离子为铬、镉、铅、镍、铜、锌、锰、铁、钼、锡、银、金和汞等 的一种或多种，经处理后的处理水中重金属离子总含量可以低于0.01～0.1ppm。
4、根据权利要求1所述的一种含重金属离子处理和优质回用的方法，其特征在于，使用重金 属螯合剂为黄原酸酯类螯合剂或二硫代胺基甲酸盐类螯合剂。
5、一种实现权利要求1所述含重金属离子废水处理和优质回用设备，其特征在于，该设备主 要由静态反应器1、反应装置2、固液分离装置3、微滤装置4和纳滤装置5等组成。
6、根据权利要求5所述的一种处理含重金属离子废水处理和优质回用设备，其特征在于，静 态反应器1中实现废水的pH调节。
7、根据权利要求5所述的一种处理含重金属离子废水处理和优质回用设备，其特征在于， 反应装置2由容器和搅拌器20组成，在反应装置2中加入重金属螯合剂对废水进行重金 属离子去除处理。
8、根据权利要求5所述的一种处理含重金属离子废水处理和优质回用设备，其特征在于， 在反应装置2后、微滤装置4前，设置固液分离装置3，实现处理水的固液分离。固液分 离装置3可以为斜管沉淀池、压滤机等。
9、根据权利要求5所述的一种处理含重金属离子废水处理和优质回用设备，其特征在于，微 滤装置4由微滤膜组件构成，在微滤装置4中去除经固液分离装置3处理的处理水中的微 粒和悬浮物。
10、根据权利要求5所述的一种处理含重金属离子废水处理和优质回用设备，其特征在 于，钠滤装置5由钠滤膜组件构成，在纳滤装置5中截留经微滤装置4处理的处理水中的 残余重金属离子、有机物和无机盐等。
说明书
一种含重金属离子废水处理和优质回用的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种含重金属离子废水处理和优质回用的方法及设备，尤其是一种集静态反 应、重金属螯合剂、微滤、纳滤等技术为一体，使含重金属离子废水的处理过程更科学、有 效，可以实现水回用的含重金属离子废水处理和优质回用的方法及设备。
背景技术
含重金属离子废水，主要是指机械加工、矿山开采、钢铁及有色金属冶炼、化工、电镀 及蓄电池等行业在生产过程中产生的大量的含铬、镉、铅、镍、铜、锌、锰、铁、钼、锡、 银、金和汞等的一种或多种的废水。不进行处理的含重金属离子废水对环境及人类的危害极 大，同时，经重金属离子去除的处理水的大量排放，浪费宝贵的水资源。
目前，普遍采用化学沉淀法处理含重金属离子废水，根据废水中含重金属离子的种类、 浓度，投加一定的化学药剂(如：氢氧化物、硫化物等)与废水中重金属离子反应形成沉淀 物，达到去除废水中重金属离子的目的。化学沉淀法工艺流程简单，操作方便，实用性强， 得到广泛应用。但是，处理后的废水仅能实现达标排放，难以实现水回用。满足化学沉淀法 要求开发的一系列处理设备，基本采用反应容器加搅拌器的方式满足化学沉淀反应的要求， 形成的含重金属离子沉淀物，通过斜板沉淀或过滤的方式实现固液分离，处理水排放。
中国专利公开号CN 1256251、公开日2000年06月14日公开的《一种处理重金属废水 的药剂和方法》、中国专利公开号CN1070168、公开日1993年03月24日公开的《重金属 废水处理回用方法及装置》、中国专利公开号CN 1449362、公开日2003年10月15日公开 的《用于从废水中除去重金属的方法和装置》，它们的共同点是：采取加入碱性化合物的方 式，使溶解性的重金属离子转变为不溶或难溶的含重金属化合物，从而将重金属离子从废水 中除去，并依据这些方法发明出相应的处理装置对含重金属废水进行处理。上述技术方法的 共同缺点是：针对废水中多种重金属离子或含络合物的重金属离子废水的全面综合去除困难， 重金属离子的去除率较低，处理水水质指标不高，只能排放或只能简单实现水回用，不能实 现优质水回用。
化学工业出版社2000年5月出版的《重金属废水处理》书中第二章第八节中介绍了采用 反渗透法处理重金属废水的方法，特别是针对含铬废水的反渗透的处理方法。重金属离子废 水经简单预处理，用高压泵打入反渗透器，得到含重金属离子的浓缩液和纯化回用水。这种 方法的缺点是：在废水进入反渗透器处理前，对废水未进行去除重金属离子和水中各种杂质 的预处理，容易造成反渗透膜的阻塞，同时，由于反渗透膜进水压力要求高(>2Mpa)、进水 水质指标要求高、工艺流程复杂、设备费用高等原因，造成废水处理费用较高，影响其应用。
发明内容
一种含重金属离子废水处理和优质回用的方法及设备，应用本发明可以克服上述现有技 术的不足，理想地处理各种含重金属离子废水，并实现处理水的优质回用。
本发明的目的是提供一种简单、高效的去除处理水中重金属离子和其它杂质、连续实现 处理水纯化、得到优质回用水的方法和设备。经过本发明处理的含重金属离子废水，其回用 水水质优于普通工业用水指标，处理水可以再次用于工业生产。
本发明的目的是这样实现的：
含重金属离子废水经过以下四个主要步骤得到处理和纯化：(1)由静态反应器实现废水的 pH调节;(2)由重金属螯合剂与废水中的重金属离子发生螯合反应，形成螯合盐沉淀物，实现 废水中重金属离子的去除;(3)由微滤实现经固液分离后处理水的净化;(4)由钠滤实现经净化 处理水的纯化。
1、由静态反应器实现废水的pH调节：向静态反应器中加入碱剂，实现废水的pH调节， 得到pH值为6.5～8.5的待处理废水。可以采用pH仪进行pH值测量和碱剂加入量的控制。
如果废水中含有Cr6+，可在调节PH值前，将Cr6+还原成Cr3+;如果废水中含有CN-，可在 调节pH值前，将CN-氧化去除。
2、由重金属螯合剂与废水中的重金属离子发生螯合反应，形成螯合盐沉淀物，实现废水 中重金属离子的去除：重金属螯合剂为黄原酸酯类螯合剂或二硫代胺基甲酸盐类螯合剂，与 含重金属离子废水中的重金属离子形成不溶于水的螯合盐沉淀物，实现重金属离子从处理水 中的分离。
发生螯合反应的废水pH值范围为6.5～8.5，反应时间为5～15min，至反应终点产生50～ 250mv的氧化还原电位降(ORP)。可以采用ORP仪进行ORP值测量和重金属捕集剂加入量的 控制。
重金属螯合剂与废水中的重金属离子发生螯合反应不受水中所含重金属离子种类、数量 及是否有络合物的影响，处理后废水中重金属离子总浓度可以低于0.5ppm。
3、由微滤实现经固液分离后处理水的净化：微滤膜组件孔径为0.05～10μm，用于对经 固液分离的处理水进行深度净化处理，去除水中微滤及悬浮物，经微滤处理的处理水SDI<5、 NTU<1。
在微滤前，采用斜板沉淀、压滤、过滤等方式，对沉淀物进行固液分离，降低处理水中 的固态物含量，减轻微滤的负担。
4、由钠滤实现经净化处理水的纯化：使用钠滤对经微滤处理的处理水进行纯化处理，去 除处理水中残余微量重金属离子、有机物和无机盐，得到可溶性固态物小于100ppm的优质纯 化回用水。
本发明可以产生如下效果：
静态反应器实现处理水pH值的快速调节，并使设备的体积减小、造价降低，可以保证使 用重金属螯合剂对处理水的所需pH值要求，得到最佳的处理效果;使用重金属螯合剂，保证 了在相同pH值情况下，实现处理水中一种或多种重金属离子的共沉，沉淀过程不受废水中是 否含络合物的影响，保证了重金属离子在处理水中的最低含量，处理水清澈透明;纳滤膜作 为处理水的终端处理，使处理水中的重金属离子、有机物及可溶性盐类等得到去除，处理水 中重金属离子总含量可以低于0.01～0.1ppm、可溶性固态物总含量小于100ppm，实现了处理 水的纯化，得到了优质纯化的回用水。