[发明专利]一种地下水重金属去除装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种地下水重金属去除装置及工艺。

背景技术

21世纪以来，随着我国城市化进程的加快和工业的迅速发展，特别是矿产资源的开采和冶金等环节的不断推进，重金属对矿区地下水的污染日益严重，污染程度不断加剧，污染范围逐年扩大。矿区地下水重金属污染物主要有Pb、Cr、As、Ni、Hg、Cu、Zn等，重金属污染突发事件有一定的不可预见性和不可控制性，并对人民健康、生态环境及社会安全构成了严重威胁。国内外很多专题文献中都讨论了重金属去除过程的工程学问题以及他们的优缺点：氢氧化物沉淀方法简单，可以产生足够低的重金属浓度而被广泛使用；吸附/吸收作用过程简单，但并不能总是提供充分的选择性，其尾液需进一步处理；电化学方法、膜分离技术和溶剂萃取总是被应用于冶金制造等工业行业中，而不适用于相对稀释的大量污染地下水。在突发性地下水重金属污染事件中，根本消除其危害须使其重金属浓度迅速降低到微克每升的水平，现有技术由于其局限性和成本较高而难以被接受。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种地下水重金属去除装置及工艺，可使重金属浓度迅速降低到微克水平，实现重金属达到99％的去除；增强重金属的选择性，提高了目标重金属的回收与利用效率，特别是Pb等有毒有害物质；进一步降低处理成本，便于重金属去除技术的进一步推广。

本发明第一方面提供了一种地下水重金属去除装置包括：依次连接的管式混合器、搅拌池、混合絮凝池、斜管沉淀池、离子交换反应池、膜蒸馏反应池；

所述管式混合器出口与搅拌池入口连通，所述搅拌池的出口与混合絮凝池内的混合罐底部连通，所述混合絮凝池侧壁底部开设有开口使混合絮凝池与斜管沉淀池内部空间连通，所述斜管沉淀池侧壁上部开设有开口使斜管沉淀池与离子交换反应池内部空间连通，所述离子交换反应池池体内部设置有离子交换树脂单元，所述离子交换反应池出口与膜蒸馏反应池底部入口采用水管连通，所述膜蒸馏反应池内设置有蒸馏膜组件、加热器，所述蒸馏膜组件与膜出水循环冷却单元连接，所述膜出水循环冷却单元包括与蒸馏膜组件出液口连接的出液管和与蒸馏膜组件回液口连接的回液管，所述出液管与第一抽吸泵连接，所述回液管与冷却液循环泵、冷却罐依次连接，所述出液管的出口与回液管、出水管入口连通。

本发明第二方面提供采用上述装置的地下水重金属去除工艺，步骤包括：将污水抽至管式混合器中被投加絮凝剂，再到搅拌池里混合均匀，然后在混合絮凝池中进行絮凝反应，形成较大颗粒絮体后进入斜管沉淀池完成固液分离，上清液在离子交换反应池中与离子交换树脂单元进行重金属离子的吸附与交换后，出水进入膜蒸馏反应池，并在蒸馏膜组件里利用加热装置和膜出水循环冷却单元形成的内外温差进行膜蒸馏反应，使水蒸气从蒸馏膜组件外侧进入内侧后经出液管流出，流出的水一部分经出水管流出，剩余部分的水流入冷却罐后经回液管进入蒸馏膜组件内侧，控制膜蒸馏反应池内温度45-55℃，冷却罐内温度10-15℃。

本发明的有益效果是：本发明通过(1)采用膜蒸馏和离子交换技术，利用蒸馏膜只允许水分子透过的特性和离子交换树脂对重金属的吸附性能，可以使重金属浓度迅速降低到微克水平，实现重金属99％的去除；通过絮凝将大颗粒絮体沉淀分离对污水进行初步净化，有利于后续离子交换中氨基酸树脂对Pb²⁺等重金属离子的吸附效果及选择性，提高吸附效率，延长对氨基酸树脂进行脱附处理的处理周期，进行离子交换处理后的污水进行膜蒸馏的效率显著提高，膜污染减缓明显，各装置之间相互配合，紧密联系，污水处理效率相比于常规处理方式明显提高，并实现重金属99％的去除；(2)通过采用氨基酸树脂，增强了离子交换树脂去除重金属的选择性，进一步提高了目标重金属的回收与利用；(3)通过对清洁能源的利用，并提高改性氨基酸树脂重复利用率，进一步降低和节约了成本。

附图说明

图1为本发明提供的地下水重金属去除装置示意图；

其中，1为管式混合器、2为搅拌池、3为混合絮凝池、4为斜管沉淀池、41为挡板、42为斜板、43为斜管组、5为离子交换反应池、51为离子交换树脂单元、6为膜蒸馏反应池、61为蒸馏膜组件、62为加热器、63为反冲洗装置、7为膜出水循环冷却单元、71为出液管、72为回液管、73为第一抽吸泵、74为冷却液循环泵、75为冷却罐、8为出水管、9为温度监测仪、10为太阳能热源吸收装置、11为第二抽吸泵、12为进水泵、13为气体抽吸泵，14为膜出水在线监测管道。

具体实施方式