申请日2017.05.24
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号C02F3/12; C02F1/48; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种重金属复合废水的MBR处理及重金属回收系统，其特征在于，包括接触吸附池和与所述接触吸附池的进水口连接的进水管，所述进水管连接投加管;所述接触吸附池内设置有浸没式膜组件和曝气装置，所述浸没式膜组件连接有与其配套的抽吸泵，所述曝气装置连接有空气压缩机;所述接触吸附池底部设置的排泥口通过排泥管连接磁选分离池;所述磁选分离池通过排泥水回流管连接接触吸附池;所述磁选分离池连接有树脂再生池，所述树脂再生池连接重金属回收管。本发明能够实现树脂的完全回收和降解部分有机物，并且能够在控制膜污染的同时加强树脂对重金属离子的吸附速率，强化膜生物反应器中微生物的作用，加快有机物的去除。
权利要求书
1.一种重金属复合废水的MBR处理及重金属回收系统，其特征在于，包括接触吸附池和与所述接触吸附池的进水口连接的进水管，所述进水管连接投加管;所述接触吸附池内设置有浸没式膜组件和曝气装置，所述浸没式膜组件连接有与其配套的抽吸泵，所述曝气装置连接有空气压缩机;所述接触吸附池底部设置的排泥口通过排泥管连接磁选分离池;所述磁选分离池通过排泥水回流管连接接触吸附池;所述磁选分离池连接有树脂再生池，所述树脂再生池连接重金属回收管。
2.根据权利要求1所述的一种重金属复合废水的MBR处理及重金属回收系统，其特征在于，所述树脂再生池通过树脂回流管连接进水管。
3.根据权利要求1所述的一种重金属复合废水的MBR处理及重金属回收系统，其特征在于，所述浸没式膜组件为陶瓷膜。
4.根据权利要求1所述的一种重金属复合废水的MBR处理及重金属回收系统，其特征在于，所述磁选分离池内的水深为0.4～0.8m，排泥水的流速为0.05～0.3m/s。
5.一种使用权利要求1～4任一所述系统进行重金属复合废水的MBR处理及重金属回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、含重金属的废水通过进水管进入接触吸附池，磁性树脂通过进水管上连接的投加管投加到废水中;
S2、投加树脂的废水进入接触吸附池，利用空气压缩机为接触吸附池曝气，气体通过安装在吸附池底部的曝气装置均匀投加至废水中;
S3、接触吸附池中放置浸没式膜组件，通过与膜组件配套的抽吸泵产生负压，将吸附池中的水抽出，而磁性树脂、微生物和活性污泥等颗粒物则被截留在吸附池内;
S4、吸附池污泥收集区的磁性树脂和污泥通过排泥管进入磁选分离池，在此实现磁性树脂与其它颗粒物如细菌和活性污泥等的分离;
S5、分离后的排泥水通过排泥水回流管循环回接触吸附池，既有利于维持接触吸附池内的微生物量，又可对排泥水进行再处理;
S6、磁选分离池分离出的树脂进入树脂再生池，进行树脂再生和重金属回收，重金属回收液通过回收管排放回收，再生后的树脂经过清洗，通过树脂回流管重新进入进水管，实现树脂的完全回收和重复利用。
6.根据权利要求5所述的重金属复合废水的MBR处理及重金属回收方法，其特征在于，步骤S1中，所述的磁性树脂对不同的重金属离子具有选择性吸附作用，吸附时间为0.3～0.6h，树脂的磁性强度可根据工艺要求调整，所吸附的重金属可通过再生工艺进行脱附。
7.根据权利要求5所述的重金属复合废水的MBR处理及重金属回收方法，其特征在于，进入磁选分离池的排泥水水深为0.4～0.8m，通过循环泵维持流速为0.05～0.3m/s。
8.根据权利要求5所述的重金属复合废水的MBR处理及重金属回收方法，其特征在于，所采用的膜为陶瓷膜，孔径在50～200nm范围，过滤通量可以达到40～80L/m2h。
说明书
重金属复合废水的MBR处理及重金属回收系统与方法
技术领域
本发明涉及一种重金属复合废水的MBR处理及重金属回收系统与方法。
背景技术
机械制造、化工、电镀、电子等行业的废水中含有重金属和有机物，成为复合废水，给处理带来困难。含重金属的废水大多对微生物具有毒性，因此很难被微生物固定或利用。但是排放至水体的重金属却能在鱼类及某些水生生物体内和农作物中积累、富集，进入食物链后可能对人类产生危害。目前重金属废水的处理多采用的传统物理化学方法处理，包括物理吸附，化学沉淀，离子交换，电分解和膜分离等。但是这些工艺均存在处理效果不理想、成本高、无法应对多种重金属共存的废水、化学沉淀后的重金属回收利用困难等问题。特别是对重金属含量较低的废水，上述工艺无法有效地实现重金属的分离与回收。而且，存在重金属污染的行业如精细化工的废水中，均含有大量有机物，而一旦废水中同时含有有机物和重金属形成复合废水，其处理难度更大。因此，如何在高效回收重金属的同时实现复合废水的处理是当前面临的主要问题。
通过对现有专利的调研发现，关于吸附剂吸附和膜工艺去除重金属的专利有：1)重金属污水处理及重金属回收的装置和方法(公开号CN1554596A)，主要通过调节反应器内的溶液pH使重金属形成固态颗粒，形成的固体重金属化合物定期通过排放口排出，回收利用。此方法的问题为调节pH的方法仅适用于少数重金属，而且对低浓度的金属离子交难回首，沉淀后的重金属实现再利用较困难;2)重金属废水的处理方法(公开号CN103265151A)，将重金属废水通过A3O生化反应系统后进入膜生物反应器，此方法的问题在于未能实现重金属的回收利用;3)复合磁性吸附材料的制备和去除废水中重金属离子的方法(公开号CN103623782A)，该方法通过制备磁性吸附材料，将磁性吸附材料加入至含有重金属离子的废水中吸附金属离子后，用磁选机进行磁选分离吸附有重金属离子的磁性材料，回收重金属，但此方法未考虑重金属废水中有机物去除的问题。4)连续式含重金属离子尾水的深度处理系统及处理方法(授权公告号CN 101863530B)，此发明将弱酸型阳离子交换树脂和磁性阴离子交换树脂在同一个混合反应罐内混合处理重金属离子的尾水，但是方法所需步骤多，通过纳滤系统浓缩重金属清洗液，能耗较高，而且未考虑重金属废水中有机物的问题。
综合比较可见，现有的技术虽然可以实现重金属废水中重金属的回收，但是均未考虑复合型重金属废水中有机物的处理。而含有机物的复合型重金属废水却广泛存在于化工等多个行业，因此，如何在实现重金属回收的前提下对复合型重金属废水进行处理成为当前亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种重金属复合废水的MBR处理及重金属回收系统与方法，能够实现树脂的完全回收和降解部分有机物，并且能够在控制膜污染的同时加强树脂对重金属离子的吸附速率，强化膜生物反应器中微生物的作用，加快有机物的去除。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一方面公开一种重金属复合废水的MBR处理及重金属回收系统，其包括接触吸附池和与所述接触吸附池的进水口连接的进水管，所述进水管连接投加管;所述接触吸附池内设置有浸没式膜组件和曝气装置，所述浸没式膜组件连接有与其配套的抽吸泵，所述曝气装置连接有空气压缩机;所述接触吸附池底部设置的排泥口通过排泥管连接磁选分离池;所述磁选分离池通过排泥水回流管连接接触吸附池;所述磁选分离池连接有树脂再生池，所述树脂再生池连接重金属回收管。
其中所述膜反应器在正式运行之前需经过一定时间的微生物培养，培养时间视环境温度和水质条件而定;复合废水投加磁性树脂后进入吸附池，吸附池内进行空气或者纯氧曝气，在曝气作用下，废水中的重金属离子与磁性树脂充分接触并被树脂吸附;吸附池内具有高浓度的悬浮微生物絮体，废水中的有机物被微生物絮体吸附并降解;在膜的过滤作用下，吸附池中的颗粒态物质包括磁性树脂、微生物和无机颗粒物都被截留;呈流化态的树脂颗粒还可控制膜表面的可逆污染，延长膜的反冲洗周期;吸附重金属的磁性树脂与剩余污泥同时被排入磁选分离池，在此实现磁性树脂与活性污泥的分离，分离后的树脂进入树脂再生池实现树脂再生和重金属回收，再生后的树脂和部分剩余污泥则回流至吸附池，既实现了树脂的循环利用，又保持了吸附池内的微生物量，实现有机物降解。
进一步地，所述树脂再生池通过树脂回流管连接进水管。
进一步地，所述浸没式膜组件为陶瓷膜。
进一步地，所述磁选分离池内的水深为0.4～0.8m，排泥水的流速为0.05～0.3m/s。
本发明的另一个方面公开一种重金属复合废水的MBR处理及重金属回收的方法，其包括以下步骤：
S1、含重金属的废水通过进水管进入接触吸附池，磁性树脂通过进水管上连接的投加管投加到废水中;
S2、投加树脂的废水进入接触吸附池，利用空气压缩机为接触吸附池曝气，气体通过安装在吸附池底部的曝气装置均匀投加至废水中;
S3、接触吸附池中放置浸没式膜组件，通过与膜组件配套的抽吸泵产生负压，将吸附池中的水抽出，而磁性树脂、微生物和活性污泥等颗粒物则被截留在吸附池内;
S4、吸附池污泥收集区的磁性树脂和污泥通过排泥管进入磁选分离池，在此实现磁性树脂与其它颗粒物如细菌和活性污泥等的分离;
S5、分离后的排泥水通过排泥水回流管循环回接触吸附池，既有利于维持接触吸附池内的微生物量，又可对排泥水进行再处理;
S6、磁选分离池分离出的树脂进入树脂再生池，进行树脂再生和重金属回收，重金属回收液通过回收管排放回收，再生后的树脂经过清洗，通过树脂回流管重新进入进水管，实现树脂的完全回收和重复利用。
优选地，步骤S1中，所述的磁性树脂对不同的重金属离子具有选择性吸附作用，吸附时间为0.3～0.6h，树脂的磁性强度可根据工艺要求调整，所吸附的重金属可通过再生工艺进行脱附。磁性树脂对不同的重金属离子具有选择性吸附作用，树脂的磁性强度可调，所吸附的重金属可通过再生工艺进行脱附。
优选地，进入磁选分离池的排泥水水深为0.4～0.8m，通过循环泵维持流速为0.05～0.3m/s。
优选地，所采用的膜为陶瓷膜，孔径在50～200nm范围，过滤通量可以达到40～80L/m2h。
本发明所达到的有益效果是：
本发明可以在回收重金属的同时对复合型的重金属废水进行处理。本发明通过特异吸附性能的磁性树脂吸附废水中的重金属，利用膜生物反应器对吸附重金属的磁性树脂完全回收，膜生物反应器内的微生物降解有机物，实现了重金属回收与有机物去除的双重功能。利用磁选分离池内的磁场和特殊流态，对磁性树脂和活性污泥进行分离，获得高纯度树脂，有利于树脂再生和重金属回收。分离的活性污泥则回流至吸附池，维持吸附池内的微生物量，有利于有机物的去除。
利用本发明处理微污染原水或低浓度有机物废水时具有如下优点：1)采用膜分离技术，可实现吸附树脂的完全分离和回收。膜生物反应器中的曝气过程可加速重金属离子与树脂接触效率，加快吸附过程。2)利用磁场在磁选分离池可将树脂与活性污泥和其它杂质分离，有利于树脂的再生过程，可产生高纯度的重金属回收液。3)膜生物反应器维持较高的微生物量，可对有机物进行分解。曝气过程可提高溶解氧浓度，强化微生物的作用，同时可减缓膜的污染。
