[实用新型]一种含重金属离子有机酸废水的资源化处理装置

说明书

技术领域

本实用新型属于工业水处理技术领域，特别涉及一种利用膜蒸馏和萃取耦合技术将含重金属离子的有机酸废水资源化处理的装置。

背景技术

大型火力发电厂的新建锅炉以及运行过3～4年的锅炉都要进行清洗，为了减少对锅炉炉体的损害，当前一般采用柠檬酸和EDTA等弱酸清洗锅炉；此外，也有报道在项目工艺中采用有机酸来清洗金属催化剂。清洗过程中会产生大量的有机酸清洗废水，这类废水不但COD含量高，而且含有大量的重金属离子，如铁，铜，镍，钒等，这类废水如果直接排放或处理不当，不但会造成严重的有机污染和重金属污染，还会导致可回收有机酸和重金属资源的浪费。

当前对这类废水的处理主要有化学法，如粉煤灰、活性炭吸附法，锅炉焚烧法，氧化法；生物法，如厌氧消化法，活性污泥法，还有研究采用矿化垃圾生物反应床法。这类方法对重金属离子含量低的废水一般都能取得较好的无害化处理效果，但如果用于有机酸可回收以及重金属离子含量较高的废水的处理会造成有价资源的浪费。此外，其中的锅炉焚烧法由于会损害锅炉，因此可推广性较差；而重金属含量较高的有机酸废水对生物法中的细菌生长又极为不利。因此，需要开发更好的可进行资源回收的处理方法。

有研究采用化学预处理-膜法处理EDTA清洗废水，实现了对EDTA的充分回收，而且膜法出水COD较低。还有研究采用隔膜电解法回收EDTA清洗废水中的铁离子。两种方法都有各自的优势，但也仍然存在缺陷，前者采用调pH的方法将废水中的金属离子沉淀出来，沉淀及后续的溶解回收需要消耗大量的酸碱等药剂；后者只是单纯回收废水中的金属离子，但不能实现废水的处理，也不能实现有机酸的浓缩回收。

膜蒸馏(membrane distillation，MD)是一种采用疏水微孔膜在膜两侧制造蒸汽压差并以其为传质推动力驱动膜热侧料液内的挥发性组分穿过膜孔，以实现混合组分分离的膜过程。与反渗透、纳滤等常规膜技术相比，由于其疏水性特点，膜蒸馏分离纯度高，且减轻了膜和溶液的化学交互作用，不影响溶液中离子和其它物质的存在状态；膜蒸馏可以对低浓度金属离子废水进行高度浓缩，而且理论上对废水中的非挥发性有机物和金属离子具有100％的截留率；膜蒸馏的疏水式特点确保其相对其它膜过程产水水质更加纯净，可回用性很好。而萃取技术是一顶十分成熟的技术，已广泛应用于生产科研的各个方面，而将萃取应用于溶液中金属离子的回收已经形成一套完整的萃取冶金理论技术体系。但萃取的问题在于，随着溶液中离子浓度的下降，萃取效率也快速下降。

实用新型内容

本实用新型针对重金属离子有机酸废水的特点及处理难点，提出将膜蒸馏技术和萃取技术有机组合，设计开发出一种可将该类废水资源化处理的装置，该装置最大限度实现废水中重金属离子的提取分离，同时使可回用有机酸得到有效的浓缩和回收，且所需工艺装置简单，有良好的大规模应用前景。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种含重金属离子有机酸废水的资源化处理装置，该装置包括疏水式膜蒸馏组件1，膜蒸馏料液槽5，循环冷凝水槽6和萃取反应槽9；

该膜蒸馏料液槽5中盛放含重金属离子有机酸废水，其底部设置两个出液口，顶部设置两个进液口，槽内设置pH监控器81；

该疏水式膜蒸馏组件1具有料液进液口、浓缩液出液口、冷凝水出液口和冷凝水循环进液口；膜蒸馏料液槽5的第一出液口通过管道连接疏水式膜蒸馏组件1的料液进液口，该管道上设置阀门41、热交换器31和循环水泵21；疏水式膜蒸馏组件1的浓缩液出液口连接膜蒸馏料液槽5的第一进液口；该冷凝水出液口连接循环冷凝水槽6的入水口，该循环冷凝水槽6的出水口通过管道连接疏水式膜蒸馏组件1冷凝水循环进液口，该管道上设置阀门42、热交换器32和循环水泵22；

该萃取反应槽9的顶部设置进液口，底部设置萃余液出液口，侧壁中上部设置有机相出液口，槽内设置pH监控器82和搅拌器7；该进液口与膜蒸馏料液槽5的第二出液口连接；该萃余液出液口通过三通分别连接膜蒸馏料液槽5的第二进液口和有机酸回用收集装置；该有机相出液口连接反萃装置。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型将膜蒸馏技术和萃取技术耦合起来用于重金属有机酸废水的资源化处理，利用膜蒸馏技术对有机酸废水有高度浓缩的作用，对废水中的有价重金属的截留率可达到99％以上，显著提高后续萃取工艺中重金属的回收率及回收有机酸的纯度。膜蒸馏产水水质纯净，可回用于生产过程。该装置结构简单，有良好的大规模应用前景。

附图说明