申请日2018.04.12
公开(公告)日2018.07.20
IPC分类号B01J20/04; B01J20/30; C02F9/04; C02F101/20
摘要
本发明涉及一种含镉废水深度处理系统及方法。废水处理系统依次包括原水池、第一pH调节池、中间水池、高效吸附装置和第二pH调节池;其中，原水池与第一pH调节池之间管路上设有输送泵，第一pH调节池设有搅拌装置，且还设有加碱装置，中间水池与高效吸附装置之间设有原水泵组，原水泵组包括并联设置的第一原水泵和第二原水泵，原水泵进口上都设有蝶阀，出口上都设有止回阀，高效吸附装置自下而上依次设置有承托层和脱镉吸附剂层。本发明提供的含镉废水处理系统通过吸附及离子交换完成镉离子的去除，具有装置简单、易于控制、药剂添加种类数量少，镉离子去除率高，镉含量指标可稳定达到《污水综合排放标准》等优点，极具推广使用价值。
权利要求书
1.一种含镉废水处理系统，其特征在于，包括：
废水原水池、pH调节池、中间水池和吸附装置，所述pH调节池包括第一pH调节池和第二pH调节池;
其中，所述废水原水池、所述第一pH调节池、所述中间水池、所述吸附装置和所述第二pH调节池依次采用管道相连;所述吸附装置为脱镉吸附塔，且所述脱镉吸附塔自下而上依次设置有承托层和脱镉吸附剂层。
2.根据权利要求1所述的含镉废水处理系统，其特征在于：
所述废水原水池与第一pH调节池之间管路上设有输送泵，所述第一pH调节池与中间水池之间设有蝶阀，所述中间水池与吸附装置之间设有原水泵，且所述原水泵的进口上设有蝶阀，出口上设有止回阀。
3.根据权利要求2所述的含镉废水处理系统，其特征在于：
所述原水泵具体选用数个并联的原水泵，且优选2个;
所述脱镉吸附塔具体选用数个串联使用的吸附塔，且优选1～3个。
4.根据权利要求1所述的含镉废水处理系统，其特征在于：
所述pH调节池上设有搅拌装置，且所述搅拌装置包括驱动电机和搅拌机;
所述pH调节池上还连接有pH值自动控制系统;其中，所述pH值自动控制系统包括酸/液碱箱、pH电极和pH自动控制器，且所述酸/液碱箱与pH调节池之间设有隔膜阀。
5.根据权利要求4所述的含镉废水处理系统，其特征在于：
与所述第一pH调节池连接的pH值自动控制系统采用碱液箱，与所述第二pH调节池连接的pH值自动控制系统采用碱液箱。
6.根据权利要求1～5任一项所述的含镉废水处理系统，其特征在于：
所述脱镉吸附塔的进液方式为自下而上，所述吸附塔底部设有止回阀，顶部设有加料口和排气口，且所述脱镉吸附塔承托层底部侧壁处设有卸料口;
所述承托层包括鹅卵石、浮石、硅胶颗粒和塑料微球中的一种或多种，且所述承托层填料从下至上颗粒由大至小排布;所述脱镉吸附剂为球形，且直径为5～30mm。
7.根据权利要求6所述的含镉废水处理系统，其特征在于：
所述脱镉吸附剂的原料组分按重量份计，包括：活性组分40～95重量份、黏结剂1～40重量份和胶黏剂1～30重量份;其中，所述活性组分包括菱镁矿粉、方解石粉、白云石粉、碱石灰粉、硫化钠、硫化钙和硫酸铁中的一种或多种;所述黏结剂包括粘土、膨润土、高岭土、棒棒土、羊肚土和水泥中一种或多种;所述胶黏剂包括果胶、硅胶、树胶、田菁胶和植物胶中一种或多种。
8.根据权利要求7所述的含镉废水处理系统，其特征在于：
所述脱镉吸附剂的制备方法包括以下步骤：
S101：将活性组分和黏结剂搅拌均匀，制成混合物;S102：将所述混合物于糖衣机中滚动成型，期间加入胶黏剂;S103：将所述S102得到的产物进行干燥，之后高温焙烧，得到所述脱镉吸附剂;其中，所述干燥的温度为70～150℃，干燥的时间为1～24h;所述高温焙烧于马弗炉中进行，且高温焙烧的温度为500～900℃，焙烧时间为1～10h。
9.一种含镉废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的处理系统，包括以下步骤：
含重金属镉的原水依次经过第一pH调节池、中间水池、吸附装置和第二pH调节池，所述第一pH调节池对原水的pH值进行调节，所述中间水池用于对原水进行沉降，上清液经原水泵进入所述吸附装置，之后将经吸附处理后的废水进入所述第二pH调节池，加酸调pH值至中性后达标排放。
10.根据权利要求9所述的含镉废水处理方法，其特征在于：
所述处理后的可排放废水中的镉含量低于0.1mg/L。
说明书
含镉废水深度处理系统及方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种含镉废水深度处理系统及方法。
背景技术
镉化合物作为一类对生物体有高度毒害作用的化学物质，人体的镉中毒主要是通过消化道与呼吸道摄取被镉污染的水、食物、空气而引起的。镉在人体内的积蓄作用，潜伏期长达10～30年，其中毒性最大的为可溶性氯化镉，含镉废水是危害最严重的重金属废水之一。
传统方法中，含镉废水主要采用离子交换法、化学处理法、电解法和反渗透技术进行处理。其中，离子交换法根据交换树脂类型和质量的不同，交换容量与再生洗脱率较低，因而操作工序较为复杂，且需消耗较多的药品;化学处理法工艺流程简单，技术成熟，操作简便，运行费用低，但废水中物质回收价值较低;电解法最大的优点是可以回收金属镉，操作也较为简单，但能耗较高，运行成本要求较高;反渗透法处理效果较好，但投资和运行成本较高，且容易产生膜的堵塞想象，从而影响其稳定运行。在上述方法中，化学处理法是最常用的含镉废水处理方法，但目前该工艺过程繁琐、反应过程沉渣多、络合物不易沉降，操作条件苛刻和实际操作难的缺点。
基于此，提供一种能够有效用于含镉废水处理的装置和方法尤为重要。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种含镉废水深度处理系统及方法。本发明提供的含镉废水处理系统在高效吸附剂装置中通过吸附及离子交换完成镉离子的去除，具有装置简单、易于控制、药剂添加种类数量少，镉离子去除率高，镉含量指标可稳定达到《污水综合排放标准》等优点，极具推广使用价值。
第一方面，本发明提供一种含镉废水处理系统，包括：废水原水池、pH调节池、中间水池、吸附装置，pH调节池包括第一pH调节池和第二pH调节池;其中，废水原水池、第一pH调节池、中间水池、吸附装置和第二pH调节池依次采用管道相连;吸附装置为脱镉吸附塔，且脱镉吸附塔自下而上依次设置有承托层和脱镉吸附剂层。
优选地，原水池与第一pH调节池之间管路上设有输送泵，第一pH调节池与中间水池之间设有蝶阀，中间水池与吸附装置之间设有原水泵，且原水泵的进口上设有蝶阀，出口上设有止回阀。
优选地，pH调节池上设有搅拌装置，且搅拌装置包括驱动电机和搅拌机;pH调节池上连接有pH值自动控制系统，其中，pH值自动控制系统包括酸/液碱箱、pH电极和pH自动控制器，且酸/液碱箱与pH调节池之间设有隔膜阀。pH调节池内设有pH自动控制流程，可对pH调节池进行细调，使其在最佳的pH值范围，一般为略偏碱性调节池中设有搅拌装置，pH调节池内还设有搅拌装置，可根据具体水质情况进行搅拌转速的调整。
优选地，与第一pH调节池连接的pH值自动控制系统采用碱液箱，与第二pH调节池连接的pH值自动控制系统采用碱液箱。具体地，第一pH调节池所用碱液选自苛性钠、氢氧化钾、氨水和熟石灰的一种或多种;第二pH调节池所用酸液选自盐酸、硝酸、硫酸和醋酸的一种或多种。
优选地，原水泵具体选用数个并联的原水泵，且优选2个;脱镉吸附塔具体选用数个串联使用的吸附塔。
优选地，脱镉吸附塔的进液方式为自下而上，吸附塔底部设有止回阀，顶部设有加料口和排气口，且脱镉吸附塔承托层底部侧壁处设有卸料口，用于在脱镉吸附剂失效后，通过塔体侧壁卸料口卸下再生或填补新剂;承托层包括鹅卵石、浮石、硅胶颗粒和塑料微球中的一种或多种，且承托层填料从下至上颗粒由大至小排布;脱镉吸附剂为球形，且直径为5～30mm。
优选地，脱镉吸附剂的原料组分按重量份计，包括：活性组分40～95重量份、黏结剂1～40重量份和胶黏剂1～30重量份;其中，活性组分包括菱镁矿粉、方解石粉、白云石粉、碱石灰粉、硫化钠、硫化钙和硫酸铁中的一种或多种;黏结剂包括粘土、膨润土、高岭土、棒棒土、羊肚土和水泥中一种或多种;胶黏剂包括果胶、硅胶、树胶、田菁胶和植物胶中一种或多种。
优选地，脱镉吸附剂的制备方法包括以下步骤：S101：将活性组分和黏结剂搅拌均匀，制成混合物;S102：将混合物于糖衣机中滚动成型，期间加入胶黏剂;S103：将S102得到的产物进行干燥，之后高温焙烧，得到脱镉吸附剂;其中，干燥的温度为70～150℃，干燥的时间为1～24h;高温焙烧于马弗炉中进行，且高温焙烧的温度为500～900℃，焙烧时间为1～10h。
第二方面，本发明提供一种含镉废水处理方法，采用本发明提供的处理系统，包括以下步骤：含重金属镉的原水依次经过第一pH调节池、中间水池、吸附装置和第二pH调节池，第一pH调节池对原水的pH值进行调节，中间水池用于对原水进行沉降，上清液经原水泵进入吸附装置，高效吸附剂失效后，可通过塔体侧壁卸料口卸下再生或填补新剂，之后将经吸附处理后的废水进入第二pH调节池，加酸调pH值至中性后达标排放。
优选地，处理后的可排放废水中的镉含量低于0.1mg/L。
本发明提供的上述技术方案具有以下优点：
(1)申请人经过大量研究发现：本发明提供的含镉废水处理系统在高效吸附剂装置中通过吸附及离子交换完成镉离子的去除，具有装置简单、易于控制、药剂添加种类数量少，镉离子去除率高，镉含量指标可稳定达到《污水综合排放标准》等优点，极具推广使用价值。
(2)与传统的含镉废水处理系统相比，本发明的含镉废水处理系统用“高效吸附装置”替换传统含镉废水中的“沉淀单元-深度去除单元”，在整体上简化了装置的组成和处理工艺。
(3)本发明的含镉废水处理系统弱化了传统技术中反应-沉淀-深度去除单元作用，对pH原水池只需简单进行pH调整以满足高效吸附剂的吸附条件，对pH原水池及中间水池的絮凝及沉降作用没有严格的程度要求;且高效吸附装置承托层中填料有过滤作用，操作简便，条件控制容易，含镉废水镉含量去除效果好。而传统含镉废水去除需要对其添加沉淀剂进行单独沉淀反应，沉淀剂添加过量，随后需要投加絮凝剂等进行絮凝沉降作用，步骤繁琐，沉淀条件不易控制，难易确保重金属离子的去除效果。
(4)本发明的含镉废水处理系统只在pH原水池产生少量沉淀，而传统含镉废水处理系统在去除重金属时产生大量沉淀，不容易处理。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。