阅读说明：本技术 一种用于去除重金属离子污水处理器及处理方法 (Sewage treatment device and method for removing heavy metal ions ) 是由 陈旭 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种去除重金属离子污水处理器,包括若干串联的交换机构、冲洗机构与加盐机构；所述交换机构包括交换罐,交换罐内设置至少一层交换树脂滤板,每一层交换树脂滤板从上至下依次包括阴离子电极板、离子交换树脂和阳离子电极板；所述冲洗机构包括可供应高压清水的冲洗管,在交换罐罐壁对应各交换树脂滤板安装；所述交换罐上安装加盐机构,所述加盐机构盛装盐类,通过输盐管与交换罐连通。本发明提高了置换的离子交换效率,延长了交换树脂使用寿命；通过冲洗与加盐机构结合,实现树脂重复利用和回收,降低了使用成本,克服了现有树脂价格高昂的问题；本发明的污水处理器组装灵活,适应性广,自动化程度高,值得推广。(The invention discloses a sewage treatment device for removing heavy metal ions, which comprises a plurality of exchange mechanisms, a flushing mechanism and a salt adding mechanism which are connected in series; the exchange mechanism comprises an exchange tank, at least one layer of exchange resin filter plate is arranged in the exchange tank, and each layer of exchange resin filter plate sequentially comprises an anion electrode plate, ion exchange resin and a cation electrode plate from top to bottom; the flushing mechanism comprises a flushing pipe capable of supplying high-pressure clear water, and the wall of the exchange tank is arranged corresponding to each exchange resin filter plate; the salt adding mechanism is arranged on the exchange tank and is used for containing salt and is communicated with the exchange tank through a salt conveying pipe. The invention improves the replacement ion exchange efficiency and prolongs the service life of the exchange resin; by combining the washing mechanism with the salt adding mechanism, the resin is recycled, the use cost is reduced, and the problem of high price of the existing resin is solved; the sewage treatment device is flexible to assemble, wide in adaptability, high in automation degree and worthy of popularization.)

一种用于去除重金属离子污水处理器及处理方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种用于去除重金属离子污水处理器及处理方法。

背景技术

目前，重金属废水处理的方法大致可以分为三大类：(1)化学法；(2)物理处理法；(3)生物处理法。化学法主要包括化学沉淀法和电解法，主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理，化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。物理处理法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。

实际应用中，离子交换法由于简单易行、二次污染少而备受青睐。离子交换原理是将污水中的重金属离子置换出来，使其附着在离子交换树脂上。目前进行离子交换的树脂有多种，可以针对不同的污水重金属离子成分选择不同的交换树脂均可在交换机构中进行有效的交换，均能达到置换重金属离子的效果，置于置换中的化学反应过程取决于交换树脂的种类和污水中重金属离子的类型。现有的交换方法所使用的装置设置有很多种，但均存在以下弊端：交换机构在使用一段时间后，由于树脂的表面附着了大量的重金属盐，将交换树脂中存在的微小空隙和表面都已经完全包裹，再继续使用则无法达到去除重金属的目的，因此现有的处理方法是将交换树脂进行去除更换。然而，目前市面上的交换树脂价格高昂，虽然经常更换能够获得很好的处理效果，但是经济成本也随之增加很多，造成处理企业的经济压力增大。

因此，有必要针对现有离子交换的弊端进行改进，开发出更为高效节能的离子交换污水处理技术。

发明内容

本发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于去除重金属离子的污水处理器及处理方法，提高交换树脂对重金属离子的去除效率，同时延长交换树脂的使用寿命。

本发明的发明内容如下：

一种用于去除重金属离子污水处理器，包括若干串联的交换机构、冲洗机构与加盐机构；所述交换机构包括交换罐，交换罐内设置至少一层交换树脂滤板，每一层交换树脂滤板从上至下依次包括阴离子电极板、离子交换树脂和阳离子电极板；所述冲洗机构包括可供应高压清水的冲洗管，在交换罐罐壁对应各交换树脂滤板安装；所述交换罐上安装加盐机构，所述加盐机构盛装盐类溶液，通过输盐管与交换罐连通。

在每一层竖直滤板中设置阴离子电极板和阳离子电极板的目的是，当污水流过任何一层树脂过滤板时，均是先通过阴离子电极板，由于重金属离子都是带正电，在阴离子电极板的作用下，能够给重金属离子电子补偿，使得部分重金属离子能够直接被还原呈金属而附着在阴离子电极板上，减小了交换树脂的置换压力，延长了使用时间周期。同时，在最下面设置有一层阳离子电极板的目的是为了在污水流动过程中，进一步的阻碍带正电的金属离子随着水流快速的流走，使其增大金属离子在交换树脂层的停留时间，达到更高的交换效率。

进一步地，所述交换树脂滤板为四层，安装方向与水流方向垂直且相互平行。由于污水的动态流动性，金属离子也会有大部分会因为不能及时的被置换或者还原成金属而流走，故而设置多层树脂过滤板能够有效的解决这个问题。

进一步地，所述冲洗机构的冲洗管包括冲洗主管、与冲洗主管连接的分流管；所述分流管连通有冲洗支管，在交换罐侧壁上与各交换树脂滤板对应固定安装。

进一步地，所述加盐机构包括漏斗，与漏斗连通的输盐管，设置在输盐管上的用于打开或者关闭输盐管的输盐阀门，输盐管另一端与交换机构连通。

进一步地，所述交换罐包括上部开口的罐体和密闭盖合在罐体上部开口的盖体，罐体和盖体可拆卸密闭连接，加盐机构固定连接在盖体上。

进一步地，每一个交换机构的排水管均设置有用于拆卸连接的连接法兰。设置连接法兰有利于串联时的安装，同时可根据污水中重金属离子的浓度不同而选择性的灵活串联不同个数的交换机构，能够进一步的增大反应时间和有效处理流量，提高处理的效率和重金属离子清除率。

进一步地，所述交换机构的进水管道、冲洗机构的冲洗管均安装程控阀，由PLC组件控制运行，采用程控阀与PLC控制运行的模式，设定进水处理量及运行时间，间隔一定的运行时间控制冲洗管进行冲洗，以实现装置的自主运行。

本发明还包括利用上述污水处理器进行污水处理的方法，包括以下步骤：

1)污水重金属离子浓度确定及交换机构选择，根据重金属离子的浓度大小确定所需串联的交换机构数量和离子交换树脂的种类；2)控制污水进入交换机构依次通过阴离子电极板、离子交换树脂和阳离子电极板；3)间隔设定时间停止污水进入，通入高压水源冲洗交换树脂滤板；4)将用于置换盐类按照既定比例通过加盐机构加入到交换机构中，使得交换树脂实现再生。

进一步地，所述盐类包括钠盐、钾盐中的一种或两种。

进一步地，控制盐水浓度在5％-15％，优选为10％。

由于采用了上述方案，本发明的有益效果为：本发明通过对传统的离子交换法进行改进，在交换树脂前后分别增加阴离子电极板与阳离子电极板，在提高交换效率的同时，延长了交换树脂使用寿命；通过将交换机构与冲洗再生机构结合，能够使得交换的各类树脂实现重复利用和回收；降低了使用成本，克服了现有重金属离子置换树脂价格高昂的问题；本发明的污水处理器组装灵活，可适应不同的重金属种类与浓度的水样，适用处理量的范围广泛，可自动化实施，值得推广。

附图说明

附图1是本发明的污水处理器的立体结构示意图；

附图2是本发明的交换罐的内部构造剖视图；

图中，1为进水管、2为进水阀门、3为加盐机构、4为交换机构、5为冲洗机构、6为连接法兰、7为排水阀门、8为排水管、31为漏斗、32为输盐管、33为输盐阀门、41为盖体、42为罐体、51为第一冲洗支管、52为第二冲洗支管、53为第三冲洗支管、54为第四冲洗支管、55为分流管、56为冲洗主管、511为第一阴离子电极板、512为第一离子交换树脂、513为第一阳离子电极板、521为第二阴离子电极板、522为第二离子交换树脂、523为第二阳离子电极板、531为第三阴离子电极板、532为第三离子交换树脂、533为第三阳离子电极板、541为第四阴离子电极板、542为第四离子交换树脂、543为第四阳离子电极板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，对污水中的重金属离子进行检测，确定污水处理器，包括三个串联的交换机构，交换机构4包括用于密闭容纳污水的交换罐，交换罐内平行设置有多层相互独立的交换树脂滤板。由于污水处理的过程是个动态的过程，设置多层相互独立的交换树脂过滤板能够进一步的增大交换机构4中的有效交换效率，提高单位流量中重金属离子的清除率。交换罐由上部开口的罐体42和密闭盖合在罐体42上部开口的盖体41，罐体42和盖体41可拆卸密闭连接且盖体41上固定连接有加盐机构3。交换树脂滤板为四层，安装方向与水流方向垂直且相互平行，分别由第一树脂滤板、第二树脂滤板、第三树脂滤板和第四树脂滤板组成。

冲洗机构5包括用于供应高压清水的冲洗主管56，与冲洗主管56连接的分流管55，与分流管55连通并固定安装在交换罐侧壁上与各树脂滤板对应位置安装的第一冲洗支管51、第二冲洗支管52、第三冲洗支管53和第四冲洗支管54。加盐机构3包括漏斗31，与漏斗31连通的输盐管32，设置在输盐管32上的用于打开或者关闭输盐管32的输盐阀门33，输盐管33另一端与交换机构4连通。

处于进水端的交换机构设置有进水管1，进水管1上设置有进水阀门2，冲洗机构5的冲洗主管56设置有冲洗阀门，进水阀门2和冲洗阀门可为程控阀，由PLC控制组件控制。排水管8上设置有排水阀门7；每一个交换机构4的排水管8均设置有用于拆卸连接的连接法兰。

如图2所示，第一树脂滤板由从上到下依次安装的第一阴离子电极板511、第一离子交换树脂512和第一阳离子电极板513组成。第二树脂滤板由从上到下依次安装的第二阴离子电极板521、第二离子交换树脂522和第二阳离子电极板523组成；第三树脂滤板由从上到下依次安装的第三阴离子电极板531、第三离子交换树脂532和第三阳离子电极板533组成；第四树脂滤板由从上到下依次安装的第四阴离子电极板541、第四离子交换树脂542和第四阳离子电极板543组成。离子交换树脂种类可根据污水中的重金属离子种类确定。

污水处理器的运行方式如下：控制污水进入交换机构4进行重金属离子的去除；污水先通过阴离子电极板，由于重金属离子都是带正电，在阴离子电极板的作用下，能够给重金属离子电子补偿，使得部分重金属离子能够直接被还原成金属而附着在阴离子电极板上，减小了交换树脂的置换压力，延长了使用时间周期；其次通过离子交换树脂进行离子交换反应；最后通过阳离子电极板，阳离子电极板可进一步的阻碍带正电的金属离子随着水流快速的流走，使其增大金属离子在交换树脂层的停留时间，达到更高的交换效率。当污水处理器运行一段时间后，可根据经验运行时间数据或者检测出水中的重金属浓度以判断交换树脂的工作状态，当确定不能满足重金属离子去除需要时，可人工或自控系统控制停止进水，开启冲洗阀门，由冲洗主管56将高压水源通入各树脂滤板实现冲洗，将附着在交换树脂及离子电极板表面的重金属盐或者污垢清洗干净。冲洗完毕后，向漏斗中盛放适量的浓度为10％的氯化钠溶液，开启输盐阀门，盐类通过输盐管加入到交换机构中，实现交换树脂的再生。再生时，可选择直接冲洗或者盐溶液浸泡树脂进行置换的任意一种或两种方式结合。

与不加入阴离子电极板和阳离子电极板相比，采用同样的交换树脂处理同样来源污水，处理后污水中重金属的脱除率在原基础上提高60％，由于阴离子电极板对交换树脂的置换压力的降低，离子交换树脂的使用周期与未加入阴离子电极板相比延长了近三分之一的时间。采用冲洗机构5与加盐机构3对树脂滤板进行再生，可以实现树脂滤板的重复使用，有效降低了成本，克服了现有重金属离子置换树脂价格高昂的问题。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。