申请日2016.11.02
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号C02F1/44; C02F1/66; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种陶瓷膜及其组件、接触池、重金属 废水处理系统及方法，陶瓷膜是由均匀的纳米级陶瓷颗粒粘结形成具有孔隙通道的膜，陶瓷膜组件是由陶瓷膜形成的设有出口的容器，接触池包括池体、布水器和陶瓷膜组件，重金属废水处理系统包括混合池、抽吸泵和接触池，废水处理方法包括先将废水和碱液混合以调节废水的pH值，再通入接触池，废水通过陶瓷膜组件后通过抽吸泵将处理后的废水从出口处抽出。在本发明中，废水在经过陶瓷膜组件时，粒径较大的重金属氢氧化物颗粒直接被孔隙通道截留，而粒径比较小的颗粒则被孔隙通道内叠加的ζ电位电场排斥而被截留下来，从而使得在废水处理过程中不需添加混凝剂或絮凝剂，就达到去除废水中的重金属的目的。
权利要求书
1.一种陶瓷膜，其特征在于，是由均匀的纳米级陶瓷颗粒粘结形成具有孔隙通道的膜。
2.根据权利要求1所述的陶瓷膜，其特征在于，所述陶瓷颗粒的粒径范围是65～650nm。
3.根据权利要求1所述的陶瓷膜，其特征在于，所述孔隙通道的平均直径是10～100nm。
4.根据权利要求1所述的陶瓷膜，其特征在于，所述陶瓷颗粒的材质为金属氧化物陶瓷。
5.一种陶瓷膜组件，其特征在于，是由权利要求1至4任一项所述的陶瓷膜形成的设有出口的容器。
6.一种接触池，用于重金属废水处理系统，所述重金属废水处理系统包括连接所述接触池的进水管道和出水管道，其特征在于，包括池体、布水器和权利要求5所述的陶瓷膜组件，其中：
所述池体上设有进水口、出水口和排污口，所述布水器相对于所述陶瓷膜组件安装在所述池体的靠近底部位置，所述陶瓷膜组件安装在所述布水器的上方;
所述进水管道通过所述进水口延伸至所述布水器处，所述出水管道通过出水口连接所述陶瓷膜组件的出口，所述排污口设置在所述池体的底部，所述布水器将废水均匀配给，使其向上流动，废水通过所述陶瓷膜组件的表面的过滤后从所述陶瓷膜组件的出口排至所述出水管道。
7.根据权利要求7所述的接触池，其特征在于，所述池体的底面呈斜坡状，所述排污口设在斜坡的底端。
8.一种重金属废水处理系统，包括混合池和抽吸泵，所述混合池用于将废水和碱液进行混合以调节废水的pH值，其特征在于，还包括如权利要求6或7所述的接触池、连接所述接触池的进水管道和出水管道，所述混合池和所述接触池通过所述进水管道连接，所述接触池和所述抽吸泵通过所述出水管道连接。
9.一种重金属废水处理方法，其特征在于，利用权利要求8所述的重金属废水处理系统进行废水处理，包括以下步骤：
S1：将废水和碱液在所述混合池内进行混合，以将废水的pH值调节至9.5～10.5;
S2：将调节好pH值后的废水通过所述进水管道通入所述接触池;
S3：所述抽吸泵通过所述出水管道将处理后的废水从所述陶瓷膜组件的出口抽出。
10.根据权利要求9所述的重金属废水处理方法，其特征在于，步骤S2中，调节好pH值后的废水在所述接触池内的水流上升速率为0.07m/min，在通过所述陶瓷膜组件的表面的速率为0.04m/h。
说明书
陶瓷膜及其组件、接触池、重金属废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及含重金属污染物的废水处理技术领域，尤其涉及一种陶瓷膜、陶瓷膜组件、接触池、重金属废水处理系统及方法。
背景技术
含重金属污染物的废水主要来自采矿、冶金、金属加工、电镀和电子线路板行业，这类工业废水如果不经处理或者处理不达标就直接排放进入环境，将引起严重的生态事故。而且重金属可能在环境中累积，产生潜在更严重的生态影响。
传统的处理废水中重金属离子的工艺是：加碱调节pH值，将溶解态的重金属离子转化成为不溶性的氢氧化物颗粒，然后添加氯化铝或者硫酸铁类混凝剂，使小颗粒的重金属氢氧化物颗粒积聚成为大尺寸的矾化絮体，或者再添加聚丙烯酰胺类絮凝剂，加速矾化的形成，使其能够自然沉淀下来，在沉淀池中与水流分离，达到去除重金属的目的。这种工艺技术操作简单，效果良好，得到广泛使用。例如，电镀废水经过处理，出水重金属浓度能够达到GB21900-2008表2标准。
但是，这种传统的工艺也有缺点，主要是占地面积大，基建投资高;处理过程中需要加投大量混凝剂和絮凝剂，产生的污泥量大，而且污泥重金属含量由于混凝剂的占比大而不具有回收价值，污泥处理处置成本高;其中絮凝剂聚丙烯酰胺的添加还影响后续废水回用处理工艺的中反渗透膜，致使其容易堵塞，频繁反冲洗，寿命缩短。尤其是，随着排放标准要求提高，很多地方执行更严格的GB21900-2008表3标准。传统的处理工艺，由于仍然有一定数量特别细小颗粒不能自然沉淀下来，导致其无法使出水的重金属浓度稳定达到表3标准，影响了需要工业企业的生产经营，也影响了生态环境安全性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种陶瓷膜、陶瓷膜组件、接触池、重金属废水处理系统及方法，通过将本发明的陶瓷膜制成的陶瓷膜组件加入至废水处理系统的接触池内，使得在废水处理过程中不需添加混凝剂或絮凝剂，就可以达到去除废水中的重金属的目的，并且处理后的废水(清水)可以达到严格的GB21900-2008表3标准。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开了一种陶瓷膜，是由均匀的纳米级陶瓷颗粒粘结形成具有孔隙通道的膜。
优选地，所述陶瓷颗粒的粒径范围是65～650nm，进一步为160～650nm。
优选地，所述孔隙通道的平均直径是10～100nm，进一步为25～100nm。
优选地，所述陶瓷颗粒的材质为金属氧化物陶瓷。
本发明还公开了一种陶瓷膜组件，是由上述的陶瓷膜形成的设有出口的容器。
本发明还公开了一种接触池，用于重金属废水处理系统，所述重金属废水处理系统包括连接所述接触池的进水管道和出水管道，所述接触池还包括池体、布水器和上述的陶瓷膜组件，其中：
所述池体上设有进水口、出水口和排污口，所述布水器相对于所述陶瓷膜组件安装在所述池体的靠近底部位置，所述陶瓷膜组件安装在所述布水器的上方;
所述进水管道通过所述进水口延伸至所述布水器处，所述出水管道通过出水口连接所述陶瓷膜组件的出口，所述排污口设置在所述池体的底部，所述布水器将废水均匀配给，使其向上流动，废水通过所述陶瓷膜组件的表面的过滤后从所述陶瓷膜组件的出口排至所述出水管道。
优选地，所述池体的底面呈斜坡状，所述排污口设在斜坡的底端。
本发明另外公开了一种重金属废水处理系统，包括混合池和抽吸泵，所述混合池用于将废水和碱液进行混合以调节废水的pH值，所述重金属废水处理系统还包括上述的接触池、连接所述接触池的进水管道和出水管道，所述混合池和所述接触池通过所述进水管道连接，所述接触池和所述抽吸泵通过所述出水管道连接。
本发明另外还公开了一种重金属废水处理方法，是利用上述的重金属废水处理系统进行废水处理，包括以下步骤：
S1：将废水和碱液在所述混合池内进行混合，以将废水的pH值调节至9.5～10.5;
S2：将调节好pH值后的废水通过所述进水管道通入所述接触池;
S3：所述抽吸泵通过所述出水管道将处理后的废水从所述陶瓷膜组件的出口抽出。
优选地，步骤S2中，调节好pH值后的废水在所述接触池内的水流上升速率为0.07m/min，在通过所述陶瓷膜组件的表面的速率为0.04m/h。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明公开了一种由均匀的纳米级陶瓷颗粒粘结形成具有孔隙通道的膜，使得陶瓷界面的ζ电位实现叠加，形成比较高强度的电场，能够排斥截留含重金属的微小颗粒，从而使得废水通过该陶瓷膜时重金属能够以相对于传统处理技术方法更高效的方式得到去除。由该陶瓷膜形成的陶瓷膜组件，使得废水在封闭环境下通过该陶瓷膜，让处理后的废水从陶瓷膜组件的出口排出，获得清洁出水;废水在通过该陶瓷膜时，重金属氢氧化物或者被孔隙通道直接截留，或者被孔隙通道中的ζ电位电场排斥，使重金属与水得到分离。被截留或被排斥的重金属氢氧化物颗粒，逐渐积累，通过自混凝而形成沉淀物，在接触池的底部形成污泥层，并通过自行蠕动从排污口排出来。在本发明的重金属废水处理方法中，只需要将废水的pH值进行调整，再通过接触池后即可得到符合GB21900-2008表3标准的清水，而不需要添加混凝剂或絮凝剂，不仅节约了药剂的费用，减少了污泥的重量，而且还避免由于添加聚丙烯酰胺对后续反渗透膜的不利影响。通过本发明的重金属废水处理方法所产生的污泥，重量比传统工艺减少50%以上，而且排出的污泥重金属含量达到5%以上，达到重金属回收所需要的水平，能够直接进行冶炼而回收重金属资源，从而节约污泥处理处置的费用，并避免污泥可能引起的二次污染。
