公布日：2023.04.07
申请日：2022.12.15
分类号：C02F3/34(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种重金属废水中贵金属的吸附回收系统，包括依次设置的重金属废水储罐、贵金属吸附机构及解吸机构，重金属废水储罐与贵金属吸附机构之间设有废水输送机构，贵金属吸附机构内设有用于分散重金属的分散结构。本发明还提供了重金属废水中贵金属的吸附回收工艺，工艺步骤为：将重金属废水储罐内的重金属废水输入至吸附罐内；重金属废水从吸附罐内的活性炭块或离子交换树脂块的顶部注入后流过活性炭块或离子交换树脂块后从排液管排出；关闭液泵及水泵，启动机械臂将吸附罐内的活性炭块或离子交换树脂块从吸附罐中转移至解吸机构进行解吸。本发明可分散导流流经吸附材料的废水，避免部分表面长期被流过，部分表面的配位基团率先失效。
权利要求书
1.一种重金属废水中贵金属的吸附回收系统，其特征在于，包括依次设置的重金属废水储罐、贵金属吸附机构及解吸机构，重金属废水储罐与贵金属吸附机构之间设有废水输送机构，贵金属吸附机构内设有用于分散重金属的分散结构；贵金属吸附机构为活性炭吸附机构，所述贵金属吸附机构包括吸附罐，吸附罐内设有活性炭块；所述分散结构为设置在活性炭块内部的若干由上至下、由左至右错位设置的洞穴，洞穴的尺寸大于活性炭块表面的孔洞；重金属废水储罐通过液泵与重金属废水排放池相连，所述废水输送机构包括重金属废水储罐与吸附罐之间的连通管以及设置在连通管上的水泵；贵金属吸附机构为活性炭吸附机构，所述连通管与吸附罐的连接处位于吸附罐的中上部，吸附罐上的排液管其与吸附罐的连接处位于吸附罐的中下部；在活性炭块的外侧面上固定包覆设置塑料膜；塑料膜的顶端固定连接环状塑料片，环状塑料片其远离塑料膜的一端固定连接有橡胶环垫以用于保证环状塑料片始终位于塑料膜的顶端，由于橡胶环垫的设置，橡胶环垫紧贴在吸附罐的罐体内侧壁上。
2.根据权利要求1所述的一种重金属废水中贵金属的吸附回收系统，其特征在于，所述贵金属吸附机构为活性炭吸附机构，所述吸附罐包括罐体，罐体侧面铰接有曲面门，曲面门的门边缘固定设有密封条，罐体内设置呈圆柱体状的活性炭块；所述吸附罐的一侧设有机械臂；活性炭块的侧面固定设有标识刻痕或贴覆有标识层，标识刻痕或标识层位置上与活性炭块内部的最靠近此标识刻痕或标识层的洞穴的位置对应。
3.根据权利要求1所述的一种重金属废水中贵金属的吸附回收系统，其特征在于，所述解吸机构包括解吸罐，解吸罐其罐体顶部铰接有罐盖，解吸罐内设置解吸柱，解吸罐其罐体上连通有用于向罐体内注入解吸液的液管。
4.使用如权利要求2所述重金属废水中贵金属的吸附回收系统对重金属废水中贵金属的吸附回收工艺，其特征在于，包括如下依次进行的工艺步骤：S1：启动液泵将重金属废水排放池内的重金属废水输入到重金属废水储罐内；启动水泵将重金属废水储罐内的重金属废水输入至吸附罐内；S2：重金属废水从吸附罐内的活性炭块的顶部注入后流过活性炭块后从排液管排出；S3：关闭液泵及水泵，启动机械臂将吸附罐内的活性炭块从吸附罐中转移至解吸机构进行解吸。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种重金属废水中贵金属的吸附回收系统，可分散导流流经吸附材料的废水，避免部分表面长期被流过，部分表面的配位基团率先失效。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种重金属废水中贵金属的吸附回收系统，包括依次设置的重金属废水储罐、贵金属吸附机构及解吸机构，重金属废水储罐与贵金属吸附机构之间设有废水输送机构，贵金属吸附机构内设有用于分散重金属的分散结构。贵金属吸附机构内设有用于分散重金属的分散结构，分散重金属，可以避免贵金属吸附机构内的吸附材料部分表面的配位基团率先失效的问题，可以减少吸附效果最好的工程菌的用量，保证吸附效果好的工程菌基本都饱和吸附。
进一步的技术方案是，贵金属吸附机构为活性炭吸附机构或离子交换树脂吸附机构，所述贵金属吸附机构包括吸附罐，吸附罐内设有活性炭块或离子交换树脂块；
所述分散结构为设置在活性炭块或离子交换树脂块内部的若干由上至下、由左至右错位设置的洞穴，洞穴的尺寸大于活性炭块或离子交换树脂块表面的孔洞。不论是活性炭还是离子交换树脂，在其内部设置若干由上至下、由左至右错位设置的尺寸大于常规空洞的洞穴，形成分散导流作用，避免部分表面长期被流过，部分表面的配位基团率先失效的问题，通过吸附材料结构的设置，无需对废水管及吸附罐做技改即可实现分散导流的作用，分散重金属废水(当然也分散了重金属在吸附材料上的分布)。
另一种技术方案是，贵金属吸附机构包括吸附罐，吸附罐上设有若干个基因工程菌液投加机构，基因工程菌液投加机构由低吸附量基因工程菌液投加机构及高吸附量基因工程菌液投加机构组成；
所述分散结构为低吸附量基因工程菌液投加机构。通过低吸附量基因工程菌液投加机构的设置，在针对吸附罐内的重金属废水投加基因工程菌液时先投加低吸附量基因工程菌液，由于基因工程菌对贵金属有生物吸附的作用，会将本不均布的贵金属起到均布分散的作用，起到稀释及分散贵金属在重金属废水液中的分布，一方面减少了高吸附量基因工程菌液的用量，另一方面也在高吸附量基因工程菌液处理吸附前使得废水中贵金属更加均布，保证几乎所有的高吸附量基因工程菌液都能饱和吸附，避免高吸附量基因工程菌液的使用浪费。
进一步的技术方案为，重金属废水储罐通过液泵与重金属废水排放池相连，所述废水输送机构包括重金属废水储罐与吸附罐之间的连通管以及设置在连通管上的水泵。
进一步的技术方案为，贵金属吸附机构为活性炭吸附机构或离子交换树脂吸附机构，所述连通管与吸附罐的连接处位于吸附罐的中上部，吸附罐上的排液管其与吸附罐的连接处位于吸附罐的中下部。由于连通管与吸附罐的连接处位于吸附罐的中上部，为保证从吸附罐上部传输来的重金属废水从吸附材料流过而非从吸附材料外侧面与吸附罐内侧壁之间的空隙流过，可以在吸附材料(比如活性炭块的外侧面上)的外侧面上固定包覆设置塑料膜。为简化结构，目前采用连通管直接从活性炭块顶部注入重金属废水的方法。当然，本方案也存在一点缺点，就是由于吸附材料内部设置的较大尺寸的洞穴，会降低吸附贵金属的效能及降低树脂交换量或活性炭交换量，可以采取适当加大活性炭块高度或离子交换树脂高度的方式以解决这一缺陷。
另一种技术方案为，吸附罐上设有若干个基因工程菌液投加机构，基因工程菌液投加机构的投加头上设置启闭阀，所述连通管与吸附罐的连接处位于吸附罐的中下部；
部分基因工程菌液投加机构的投加头位于吸附罐内重金属废水的液面下，位于吸附罐内重金属废水的液面下的投加头内设置单向阀，投加头远离重金属废水的一端连通有输送压缩空气的分支管。分支管上设有气阀，分支管的另一端与压缩空气气源相连；工程菌液的投加头设置多个且部分投加头深入重金属废水液中，保证投加的均匀性；投加头上设置单向阀，配合压缩气管便于工程菌液投入重金属废水液中，保证投加头中的菌液能够被投加至废水液面下。
进一步的技术方案为，贵金属吸附机构为活性炭吸附机构，所述吸附罐包括罐体，罐体侧面铰接有曲面门，曲面门的门边缘固定设有密封条，罐体内设置呈圆柱体状的活性炭块；所述吸附罐的一侧设有机械臂；
活性炭块的侧面固定设有标识刻痕或贴覆有标识层，标识刻痕或标识层位置上与活性炭块内部的最靠近此标识刻痕或标识层的洞穴的位置对应。通过罐体侧面设置密封的曲面门，可以在吸附完成后通过打开曲面门以拿出活性炭块去解吸罐进行解吸以及活性炭的再生，对于切割后再生的活性炭块，通过机械臂上设置的锥子插入吸附贵金属后的活性炭块，而标识刻痕或标识层的设置则给予操作机械臂的工人以提示，便于工人操作，避免在转移时造成活性炭块的大量破碎，这种方式也避免了工人直接接触活性炭，确保了工人操作安全和环境安全。
另一种技术方案为，解吸机构包括解吸罐，解吸罐其罐体顶部铰接有罐盖，解吸罐内设置解吸柱，解吸罐其罐体上连通有用于向罐体内注入解吸液的液管。解吸罐的罐体上还设有用于输送活性炭水溶液的水管；机械臂的作动部上固定连接有锥子，通过操作机械臂将锥子准确插入活性炭块的洞穴中(通过标识层或标识刻痕的指示，工人在吸附罐旁操作机械臂时可以将机械臂的锥子插入活性炭块的洞穴后保持锥子插入一定深度)，然后将活性炭块从吸附罐中转移(为更好实现转移活性炭块的过程，机械臂往往采用由下至上略微倾斜的方式将锥子从下斜向上插入活性炭块)出至活性炭切割搅拌槽中，通过活性炭切割搅拌槽内的搅拌叶片以及向活性炭切割搅拌槽内注入水实现将活性炭切割并搅拌粉碎成颗粒，然后通过水管上的泵将吸附贵金属的活性炭颗粒输送至解吸罐的解析柱内从而解吸出贵金属。解吸液为碱性乙醇或硝酸；其中，碱性乙醇也即10％NH4OH，85.5％乙醇(体积比)；硝酸的浓度为160g/L。吸附金银的活性炭经碱性乙醇解吸；吸附铂钯的活性炭经硝酸解吸回收，同时活性炭再生。
本发明还提供的技术方案为，一种重金属废水中贵金属的吸附回收工艺，包括如下依次进行的工艺步骤：
S1：启动液泵将重金属废水排放池内的重金属废水输入到重金属废水储罐内；启动水泵将重金属废水储罐内的重金属废水输入至吸附罐内；
S2：重金属废水从吸附罐内的活性炭块或离子交换树脂块的顶部注入后流过活性炭块或离子交换树脂块后从排液管排出；
S3：关闭液泵及水泵，启动机械臂将吸附罐内的活性炭块或离子交换树脂块从吸附罐中转移至解吸机构进行解吸。机械臂将吸附罐内的活性炭块或离子交换树脂块从吸附罐中转移至解吸罐中进行解吸。离子交换树脂的解吸液可以是2.5％的氢氧化钠或硫脲与盐酸溶液等，为现有技术，不赘述。重金属废水从吸附罐内的活性炭块或离子交换树脂块的顶部以100ml/分钟的流速注入。
本发明还提供的技术方案为，一种重金属废水中贵金属的吸附回收工艺，包括如下依次进行的工艺步骤：
S1：启动液泵将重金属废水排放池内的重金属废水输入到重金属废水储罐内；启动水泵将重金属废水储罐内的重金属废水输入至吸附罐内；
S2：一段时间后关闭液泵及水泵，重金属废水的水面位于吸附罐的中下部，先将低吸附量基因工程菌液投加机构中的投加头上的启闭阀打开，同时打开分支管上的气阀，通过输入压缩空气将低吸附量基因工程菌液先投加到重金属废水中以用于分散贵金属在重金属废水液中的分布并吸附贵金属；
然后将高吸附量基因工程菌液投加机构中的投加头上的启闭阀打开，同时打开分支管上的气阀，通过输入压缩空气将高吸附量基因工程菌液再投加到重金属废水中以用于吸附贵金属；
S3：2.5～3小时后打开排液管上的阀门开始排液，排液管将排液排入解吸机构内解吸；在所述S3步骤中，解吸结构内设有微孔滤膜，采用抽滤分离的方式解吸回收贵金属。在S2步骤中，如果是位于重金属废水液面上方的高吸附量基因工程菌液投加机构中的投加头(从设置优化性考虑，高吸附量基因工程菌液投加机构中的投加头部分位于重金属废水液面下)，将高吸附量基因工程菌液投加机构中的投加头上的启闭阀打开后即可将高吸附量基因工程菌液投加到重金属废水中以用于吸附贵金属。至于启动多长时间后关闭液泵及水泵，取决于吸附罐的容积和液体流速，这里采用的是达到吸附罐罐体三分之一容积即关闭液泵及水泵(保证一部分投加头位于吸附罐的液面下，但吸附罐内的重金属废水的量又不会太多，避免一次性吸附处理所需的菌液投加量太多)。利用表面展示技术对不同的菌株进行改造(此为现有技术，不赘述)，低吸附量基因工程菌液中的基因工程菌的原始菌种为氧化硫硫杆菌、嗜中高温嗜酸古菌或硅酸盐细菌；高吸附量基因工程菌液中的基因工程菌的原始菌种为大肠杆菌；菌液中菌的初始浓度为4～7g/L。另外，可以通过控制机械臂打开各管路上的阀门实现自动化，也可以通过人工打开或关闭阀门。
本发明的优点和有益效果在于：贵金属吸附机构内设有用于分散重金属的分散结构，分散重金属，可以避免贵金属吸附机构内的吸附材料部分表面的配位基团率先失效的问题，可以减少吸附效果最好的工程菌的用量，保证吸附效果好的工程菌基本都饱和吸附。
不论是活性炭还是离子交换树脂，在其内部设置若干由上至下、由左至右错位设置的尺寸大于常规空洞的洞穴，形成分散导流作用，避免部分表面长期被流过，部分表面的配位基团率先失效的问题，通过吸附材料结构的设置，无需对废水管及吸附罐做技改即可实现分散导流的作用，分散重金属废水(当然也分散了重金属在吸附材料上的分布)。
通过低吸附量基因工程菌液投加机构的设置，在针对吸附罐内的重金属废水投加基因工程菌液时先投加低吸附量基因工程菌液，由于基因工程菌对贵金属有生物吸附的作用，会将本不均布的贵金属起到均布分散的作用，起到稀释及分散贵金属在重金属废水液中的分布，一方面减少了高吸附量基因工程菌液的用量，另一方面也在高吸附量基因工程菌液处理吸附前使得废水中贵金属更加均布，保证几乎所有的高吸附量基因工程菌液都能饱和吸附，避免高吸附量基因工程菌液的使用浪费。
工程菌液的投加头设置多个且部分投加头深入重金属废水液中，保证投加的均匀性；投加头上设置单向阀，配合压缩气管便于工程菌液投入重金属废水液中，保证投加头中的菌液能够被投加至废水液面下。
通过罐体侧面设置密封的曲面门，可以在吸附完成后通过打开曲面门以拿出活性炭块去解吸罐进行解吸以及活性炭的再生，对于切割后再生的活性炭块，通过机械臂上设置的锥子插入吸附贵金属后的活性炭块，而标识刻痕或标识层的设置则给予操作机械臂的工人以提示，便于工人操作，避免在转移时造成活性炭块的大量破碎，这种方式也避免了工人直接接触活性炭，确保了工人操作安全和环境安全。
（发明人：曹雪峰;赵东霞）
