CN208829455U - 一种重金属反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重金属反应器，重金属反应器内部设置有反应区、沉淀区和出水区，反应区内设置有竖直挡板，竖直挡板的高度小于所述反应区的高度，重金属反应器下壁设置有第一曝气器。本实用新型反应彻底、处理效率高、能同时高效去除多种重金属，有效节约了生产成本。

Description

一种重金属反应器

技术领域

本实用新型涉及废水处理领域，尤其涉及一种重金属反应器。

背景技术

随社会和经济的快速发展，人类活动造成的水环境污染越来越严重，其中工业生产排放的大量含重金属离子有机废水是造成水体环境污染的主要污染源之一。电镀、印刷电路板等行业的快速发展产生了大量重金属废水，这些行业生产工序往往会使用种类繁多的添加剂、络合剂如EDTA、NTA、酒石酸等，使得相当部分重金属以络合态的形式存在，这极大地增加了废水处理的难度；而制革、矿业等行业排放的重金属废水也有相当部分以络合态存在。部分有机污染物和重金属难以降解或破坏，但却可以在农作物、水生生物和其它生物体中富集、迁移和转化，并具有三致效应，在长周期、低剂量下，会对生态环境和人体健康造成严重的影响。

目前，针对有机络合态重金属废水常用处理技术如化学沉淀法、吸附法、离子交换法和氧化还原法等。氧化法主要通过氧化的方法对重金属络合物破络，使重金属游离出来，再用中和沉淀、混凝和吸附的方法进一步去除，从而达到处理要求。

专利号201610374914.3，公开了一种治理络合重金属有机废水的方法，包括：(1)按一定比例将Fenton试剂投加到重金属废水中，并调整反应池pH至3.0，充分搅拌使其反应2小时；(2)将Fenton氧化后的重金属有机废水排入中和沉淀池，投加生石灰和重金属捕捉剂DTCR，不断搅拌使其充分反应，然后加入少量的PAC、PAM，充分反应，静置；(3)将上清泵至混凝沉淀池，加PAC、PAM进一步絮凝沉淀；(4)上清自流到生物接触氧化池，小分子有机物被进一步降解，残留重金属离子也在微生物代谢、絮凝等作用下转化掉。此专利采用氧化法破络和沉淀法去除重金属离子，对多种重金属去除效果较好且应用范围较广，但缺点是重捕剂捕捉效率较低，且中和沉淀法产生沉淀较多需单独处理，增加了生产成本。

专利号201410264651.1，公开了一种处理重金属络合废水的组合工艺，其步骤为：(1)向含有目标重金属的络合废水中加入三价铁盐，使三价铁盐和目标重金属发生置换反应，释放目标离子；(2)将置换后的废水进行紫外光照处理以破坏废水中的络合物；(3)调节废水的pH值使目标重金属与铁沉淀，之后通过固液分离完成废水的处理过程。此专利针对络合剂中的羧基进行破坏，能有效解决工业废水中有机物的降解和重金属的去除，但此组合工艺中化学沉淀法去除游离的重金属，产生污泥量较大且对于小微颗粒重金属去除效果较差，难以实现精准去除。

针对络合态重金属废水成分复杂，生化性差，处理效率低等缺点，本实用新型提出一种反应彻底、处理效率高、操作简单的重金属反应器，能有效解决工业废水中有机物的降解和重金属的去除，提高了药剂的处理效率，能同时高效去除多种重金属，有效节约了生产成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种反应彻底、处理效率高、操作简单的重金属反应器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种重金属反应器，所述重金属反应器内部设置有反应区、沉淀区和出水区，所述反应区内设置有竖直挡板，所述竖直挡板的前后端分别与重金属反应器的前后壁连接，所述竖直挡板的高度小于所述反应区的高度，所述重金属反应器下壁设置有第一曝气器。

在反应区内，废水通过进水管流入不断向上，同时带动废水中的重金属和催化剂上流，使得竖直挡板两侧废水存在密度差，从而液体流向另一侧，废水经左右两侧循环回流，使得固液在反应区内循环流动，设置竖直挡板的是为了加强循环回流效果，使废水内的反应物充分反应，在第一曝气器曝气的作用下，重金属和催化剂能够在重金属反应器底部充分混合。

进一步地，所述沉淀区内平行设置有若干斜板，所述斜板的前后两端分别与重金属反应器的前后壁连接。

当反应区的废水高于竖直挡板时，废水进入沉淀区内，使废水中悬浮的重金属螯合物在斜板上进行沉淀，上清液沿斜板上升流动，分离出的重金属螯合物在重力的作用下沿着斜板向下滑至重金属反应器底部。

进一步地，为了进一步提高沉淀效率和沉淀处理能力，所述斜板的倾斜角度为60度。

进一步地，所述竖直挡板的数量可以设置为一块、两块或多块，优选为两块。

进一步地，为了使反应区循环回流的效果更好，所述竖直挡板设置在重金属反应器高度的处。

进一步地，为了控制反应区的曝气量，所述第一曝气器上设置有气体流量计。

进一步地，所述重金属反应器左壁底部设置有进水管。

进一步地，所述进水管从左至右依次设置有进水阀门、管道混合器和射流器。

进一步地，所述管道混合器上方分别连通设置有重捕剂加药罐和絮凝剂加药罐。

进一步地，所述重捕剂加药罐依次通过第一阀门和第一计量器与管道混合器连接，絮凝剂加药罐依次通过第二阀门和第二计量器与管道混合器连接。

在重捕剂加药罐加入重捕剂，在絮凝剂加药罐加入絮凝剂，通过控制第一阀门和第二阀门来控制重捕剂和絮凝剂加入管道混合器中，通过射流器进入到重金属反应器底部与废水混合，通过第一计量器和第二计量器可以精准的控制重捕剂和絮凝剂的加入量，与废水按照一定的比例混合，提高重捕剂的捕捉率，使得整体反应更加充分。

进一步地，所述重金属反应器下壁设置有污泥排放口，所述污泥排放口上设置有第三阀门。

进一步地，所述重金属反应器上壁设置有出气口，所述出气口上设置有气体压力控制阀。

设置气体压力控制阀能够控制重金属反应器内的压力，使得发生反应的压力始终处于最佳压力状态下，能够加快反应的效率。

进一步地，所述重金属反应器右壁上部设置有出水管，所述出水管从左至右依次设置有取样口和第四阀门。

一种包括上述重金属反应器的重金属废水处理方法，包括以下步骤：

(1)将废水送入调节池并调节其pH值为2～4；

(2)将步骤(1)处理后的废水送入氧化处理池，向氧化池中加入30％双氧水和催化剂，在空气曝气的协同作用下，废水经过强氧化反应后，大部分重金属络合物经破络后，有机污染物被降解成小分子化合物，而重金属离子游离出来，并将废水排入至絮凝池；

(3)经步骤(2)处理后的废水，在絮凝池内加入絮凝剂，加速废水中的有机悬浮物和游离重金属态产生絮凝体进行沉降去除；

(4)经步骤(3)处理后的废水通过加入重捕剂和絮凝剂混合后进入重金属反应器内反应，通过气体流量计控制第一曝气器，废水与重捕剂和絮凝剂在重金属反应器底部通过曝气作用充分混合，重金属反应器内气水比为10:1～20:1，在反应区，液体上流时推动重捕剂和絮凝剂上流使得竖直挡板两侧存在密度差，从而液体流向另一侧，使得固液在重金属反应器内循环流动，通过控制进水阀门，使得废水在重金属反应器内的停留时间为0.5～1h，当反应区的液面达到一定高度时，废水进入上方的沉淀区，废水中悬浮的重金属螯合物在斜板处沉淀，分离出的重金属螯合物在重力的作用下沿着斜板向下滑至重金属反应器底部，废水经沉淀区处理后进入出水区，经抽样检测后进入生化反应池；

(5)经步骤(4)处理后的废水进入生化反应池，在生化池底部的第二曝气器的作用下，废水充分与生化池中的填料和菌种混合，进行生物降解；

(6)经步骤(5)处理后的生化水进入沉淀过滤池，经沉淀过滤后将上清液排出。

本实用新型的有益效果：

(1)通过在重金属反应器反应区设置竖直挡板，加强固液在重金属反应器内的循环流动效果，提高了废水在反应区内反应的时间，提高了固液之间的传质效率，使得反应更加充分。

(2)通过在沉淀区内设置有若干平行的斜板，可以有效的分离出废水中重金属螯合物，提高沉淀效率，在同一面积上提高处理能力3～5倍。

(3)本实用新型通过引入氧化破络、重金属螯合絮凝、生化反应等水质处理工艺，形成一套完整的复杂重金属废水处理***，能有效实现有机物的降解和重金属的达标排放，整个工艺具有处理稳定、操作简单、处理效率高等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的循环回流原理图；

图3为本实用新型实施例二的流程图。

上述附图标记：1反应区，2沉底区，3出水区，4第一曝气器，5进水管，6管道混合器，7射流器，8第一阀门，9第二阀门，10第二计量器，11第一计量器，12重捕剂加药罐，13絮凝剂加药罐，14气体流量计，15进气口，16污泥排放口，17第三阀门，18第四阀门，19取样口，20出水口，21气体压力控制阀，22出气口，23进水阀门；

1-1竖直挡板；

2-1斜板。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系，运动情况等，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，本实用新型中如设计“第一”、“第二”等描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含地包括至少一个该特征。本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以互相结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现互相矛盾或者无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1、图2所示，本实用新型实施例一提供了一种重金属反应器，所述重金属反应器内部设置有反应区1、沉淀区2和出水区3，所述反应区1内设置有两块竖直挡板1-1，所述竖直挡板1-1前后端分别与重金属反应器的前后壁连接，所述重金属反应器底部设置有曝气器4。

为了使反应区循环回流的效果更好，所述竖直挡板1-1设置在重金属反应器高度的处。

所述沉淀区内平行设置有若干斜板2-1，所述斜板2-1前后两端分别与所述重金属反应器的前后壁连接，所述斜板的倾斜角度为60度。

所述第一曝气器4上设置有气体流量计14，可以通过气体流量计14控制重金属反应器内的曝气量，控制反应区1内气水比为10:1-20:1，使得反应区1内反应更加充分。

所述重金属反应器左壁底部设置有进水管5，所述进水管5从左至右依次设置有管道混合器6和射流器7，所述管道混合器6上方分别连通设置有重捕剂加药罐12和絮凝剂加药罐13，所述重捕剂加药罐12依次通过第一阀门8和第一计量器11与管道混合器6连接，絮凝剂加药罐13依次通过第二阀门9和第二计量器10与管道混合器6连接。

通过在重捕剂加药罐12和絮凝剂加药罐13加入重捕剂和絮凝剂，第一阀门8和第二阀门9可以控制是否将重捕剂和絮凝剂加入管道混合器5与废水混合，第一计量器11和第二计量器10可以分别控制重捕剂和絮凝剂的加入量，确保以最佳的比例与废水混合，提高反应效率。

所述重金属反应器下壁设置有污泥排放口16，污泥排放口用于排放重金属反应器内部反应过后产生的污泥等废弃物，所述污泥排放口上设置有第三阀门17，用于控制污泥等废弃物的排放。

所述重金属反应器上壁设置有出气口22，所述出气口22上设置有气体压力控制阀21。

所述重金属反应器右壁上部设置有出水管20，所述出水管20从左至右依次设置有取样口19和第四阀门18。取样口19用于将反应后的废水取样，经检测符合标准后通过开启第四阀门18将符合标准的废水流入生化反应池，进行下一步处理。

本实用新型实施例一的工作原理：废水进入重金属反应器，重捕剂由重捕剂加药装置12与废水经管道混合器和射流器7进入重金属反应器底部混合，絮凝剂由絮凝剂加药装置13通过管道混合器和射流器7进入重金属反应器的底部混合，根据第一计量器11和第二计量器10计量所加入重捕剂和絮凝剂的量；废水与重捕剂和絮凝剂在重金属反应器底部混合，通过气体流量计14控制第一曝气器4，使重金属反应器主体内气水比为10:1～20:1，废水通过进水管5流入不断向上，当废水的液面到达竖直挡板1-1的顶端时，因竖直挡板1-1两侧存在密度差，废水经竖直挡板1-1左右两侧循环回流，通过控制进水阀门23，保证废水在重金属反应器反应区内的停留时间为0.5～1h，在控制重捕剂用量的前提下，加大停留时间，提高重捕剂对多种重金属离子的捕捉效率；当反应区的废水高于竖直挡板1-1时，废水进入沉淀区2中，废水中悬浮的重金属螯合物在斜板处沉淀，分离出的重金属螯合物在重力的作用下沿着斜板向下滑至重金属反应器底部，废水经沉淀区处理后进入出水区，气体由出气口22排出，废水先经取样口19取样检测，检测符合标准后打开出水口20上的第四阀门18将废水排入生化池。

如图3所示，本实用新型实施例二提供一种废水处理方法，包括以下步骤：

(1)废水进入调节池调节其pH为2～4左右；

(2)经步骤(1)处理后的废水进入氧化处理池，向氧化池中加入30％双氧水和催化剂，在空气曝气的协同作用下，废水经过强氧化反应后，大部分重金属络合物经破络后，有机污染物被降解成小分子化合物，而重金属离子游离出来，废水排入至絮凝池；

(3)经步骤(2)处理后的废水，进一步加入絮凝剂，加速废水中的有机悬浮物和游离重金属态产生絮凝体进行沉降去除，此时不需再次调节pH；

(4)废水进入重金属反应器，重捕剂由重捕剂加药装置12与废水经管道混合器和射流器7进入重金属反应器底部混合，絮凝剂由絮凝剂加药装置13通过管道混合器和射流器7进入重金属反应器的底部混合，根据第一计量器11和第二计量器10计量所加入重捕剂和絮凝剂的量；废水通过加入重捕剂和絮凝剂混合后进入重金属反应器内反应，通过气体流量计14控制第一曝气器4，废水与重捕剂和絮凝剂在重金属反应器底部通过曝气作用充分混合，重金属反应器内气水比为10:1～20:1，在反应区，液体上流时推动重捕剂和絮凝剂上流，从而液体流向另一侧，使得固液在重金属反应器内循环流动，通过控制进水阀门23，使得废水在重金属反应器内的停留时间为0.5～1h，当反应区1的液面达到一定高度时，废水进入上方的沉淀区2，废水中悬浮的重金属螯合物在斜板2-1处沉淀，分离出的重金属螯合物在重力的作用下沿着斜板2-1向下滑至重金属反应器底部，废水经沉淀区2处理后进入出水区，气体由出气口22排出，废水先经取样口19取样检测，检测符合标准后打开出水口20上的第四阀门18将废水排入生化反应池；

(5)经步骤(4)处理后的废水进入生化反应池，在生化池底部的第二曝气器的作用下，废水充分与生化池中的填料和菌种混合，进行生物降解，以保证水质的达标排放；

(6)经步骤(5)处理后的生化水进入沉淀过滤池，上清液排出。

为了进一步阐述本实施例的效果，我们选取湖南某电镀行业生产废水做实验，该废水pH为5，水质COD 2000mg/L，废水中含有的重金属污染因子有镍、镉、铅、锌、铜等，利用本处理***与方法对废水进行处理。废水进入调节池，加酸调节pH为3左右，进入氧化处理池，曝气量为50m³/h，在30％双氧水、催化剂以及空气曝气的共同作用下降解有机物，氧化反应时间为1h；通过泵将水送入絮凝沉淀池，加PAC、PAM进行絮凝，沉淀过滤后上清液进入重金属反应器；打开第一阀门8和第二阀门9，通过第一计量器11和第二计量器10加入重捕剂和絮凝剂，开启管道混合器6和射流器7，将药剂和废水通入至反应区1进行充分混合，开启气体流量计14，控制第一曝气器4的空气通入量为30m³/h，当液面高于反应区1内两侧竖直挡板1-1时，水由竖直挡板1-1往两侧循环回流，控制进水阀门23将废水在反应区1内的停留时间控制在0.5h左右；反应区内的废水通过沉淀区内的斜板沉淀，反应生成的螯合沉淀物逐渐回落，上清液从出水口溢出；开启取样口19测得废水重金属指标；重金属反应器出水进入生化池，底部设置有第二曝气器和空气进口，且生化池内设置有填料，且投加有菌种。在第二曝气器的作用下，使得废水能够充分与生化池内的填料进行混合，废水中的有机物得到深度净化。通过该工艺处理，废水中有机物及重金属能够达标排放。具体废水指标如表一所示：

表一

本实用新型实施例二的工作原理：将废水送入调节池并调节其pH值为2～4，处理后的废水送入氧化处理池，向氧化池中加入30％双氧水和催化剂，在空气曝气的协同作用下，废水经过强氧化反应后，大部分重金属络合物经破络后，有机污染物被降解成小分子化合物，而重金属离子游离出来，并将废水排入至絮凝池，在絮凝池内加入絮凝剂，加速废水中的有机悬浮物和游离重金属态产生絮凝体进行沉降去除，通过加入重捕剂和絮凝剂混合后进入重金属反应器内反应，反应后的废水经抽样检测后进入生化池，在生化池底部的第二曝气器的作用下，废水充分与生化池中的填料和菌种混合，进行生物降解，经处理后的生化水进入沉淀过滤池，经沉淀过滤后将上清液排出。

本实用新型提供一种反应彻底、处理效率高、操作简单的重金属反应器，本实用新型还提供了一种重金属废水处理方法，能有效解决工业废水中有机物的降解和重金属的去除，提高了处理效率，能同时高效去除多种重金属，有效节约了生产成本。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种重金属反应器，其特征在于，所述重金属反应器内部设置有反应区、沉淀区和出水区，所述反应区内设置有竖直挡板，所述竖直挡板的前后端分别与重金属反应器的前后壁连接，所述竖直挡板的高度小于所述反应区的高度，所述重金属反应器下壁上设置有第一曝气器。

2.根据权利要求1所述的一种重金属反应器，其特征在于，所述竖直挡板设置在重金属反应器高度的处。

3.根据权利要求1所述的一种重金属反应器，其特征在于，所述沉淀区内平行设置有若干斜板，所述斜板的前后端分别与所述重金属反应器的前后壁分别连接。

4.根据权利要求1所述的一种重金属反应器，其特征在于，所述第一曝气器上设置有气体流量计。

5.根据权利要求1所述的一种重金属反应器，其特征在于，所述重金属反应器左壁底部设置有进水管，所述进水管上从左至右依次设置有进水阀门、管道混合器和射流器。

6.根据权利要求4所述的一种重金属反应器，其特征在于，所述管道混合器上方分别连通设置有重捕剂加药罐和絮凝剂加药罐，所述重捕剂加药罐依次通过第一阀门和第一计量器与管道混合器连接，絮凝剂加药罐依次通过第二阀门和第二计量器与管道混合器连接。

7.根据权利要求1所述的一种重金属反应器，其特征在于，所述重金属反应器下壁设置有污泥排放口，所述污泥排放口上设置有第三阀门。

8.根据权利要求1所述的一种重金属反应器，其特征在于，所述重金属反应器上壁设置有出气口，所述出气口上设置有气体压力控制阀。

9.根据权利要求1所述的一种重金属反应器，其特征在于，所述重金属反应器右壁上部设置有出水管，所述出水管上从左至右依次设置有取样口和第四阀门。