專利名稱：去除微量金屬離子和自動調(diào)節(jié)pH值的廢水后級處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及環(huán)境保護領(lǐng)域中的廢水處理技術(shù)，特別是涉及一種去除廢水中微量金屬離子，同時又自動調(diào)節(jié)pH值達到國家排放標準的后級處理裝置。
背景技術(shù)：
由于電鍍行業(yè)在生產(chǎn)過程中越來越多地使用絡(luò)合劑，使得廢水中絡(luò)合狀態(tài)的金屬難以采用傳統(tǒng)的化學中和沉淀法除去，從而導致電鍍廢水經(jīng)過化學法處理后仍有部分金屬離子超過國家或地方政府規(guī)定的排放標準。另外，廢水化學中和沉淀法經(jīng)常發(fā)生pH值超標現(xiàn)象。目前相當數(shù)量的企業(yè)在廢水處理系統(tǒng)的終端因缺乏有效的金屬濃度控制和pH調(diào)控手段而對水環(huán)境造成污染，同時也遭受環(huán)保部門的罰款處理。
目前對于去除廢水中微量絡(luò)合態(tài)金屬主要通過在廢水中加入含(S2-)藥劑，使之與金屬形成難溶沉淀物后去除金屬，該方法的缺點是1.處理效果不穩(wěn)定，受多種因素影響，難以保證金屬離子始終低于排放標準；2.加藥過程靠人工掌握，難以實現(xiàn)設(shè)備化和自動化；3.廢水處理成本明顯提高，企業(yè)難以接受；4.液體捕集劑的氣味影響周圍環(huán)境和操作人員的健康。
另外也有少數(shù)單位采用簡單的強酸性離子交換樹脂吸附金屬，以降低廢水中的金屬離子含量。其主要缺點是，樹脂的交換容量小，再生頻繁和吸附能力差，容易泄漏，導致金屬離子超標排放。該方法也沒有實現(xiàn)產(chǎn)品化和自動化。
在廢水處理終端pH監(jiān)控方面，絕大多數(shù)企業(yè)采用人工方法測量和控制，無法有效達到控制目的。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型是在電鍍廢水前級化學處理的基礎(chǔ)上，有效地解決金屬離子的微量超標及終端pH調(diào)控的問題。其主要技術(shù)內(nèi)容描述如下1.設(shè)計制作特殊的離子交換設(shè)備，選擇對多種金屬離子有吸附作用的弱酸性陽離子交換樹脂或鰲合樹脂，吸附在前級化學處理后殘存在廢水中的金屬離子(一般濃度在5mg/l以下)，使金屬離子的濃度下降到環(huán)保部門限制的濃度以下(一般在0.1～3.0mg/l)。
2.樹脂飽和后用酸或其他藥劑進行再生，利用處理過的廢水直接進行再生后的離子交換樹脂的置換運行，處理廢水的同時起到對再生后的離子交換樹脂淋洗的作用，節(jié)約了水資源。
3.為了防止離子交換樹脂飽和失效，而導致金屬離子泄漏超標，在離子交換器出口安裝在線再生報警器，當測量數(shù)據(jù)達到設(shè)定點時發(fā)出報警信號，同時進入再生狀態(tài)。
4.離子交換樹脂的再生可以采用人工方式操作也可以采用PLC或計算機控制的自動方式操作。
5.為了保證離子交換設(shè)備的有效工作，避免樹脂污染在離子交換器前設(shè)置過濾器。
6.由于離子交換樹脂在(H+)型狀態(tài)下使用，在與金屬離子交換過程中氫離子被交換下來，進入廢水，導致廢水的pH值下降，呈酸性。為使廢水的pH值達到排放標準(6～9PH)，本實用新型采用管道式混合器，應(yīng)用動態(tài)PD(比例微分)控制算法，對廢水的pH值進行自動調(diào)節(jié)。
基于上述原因本實用新型一種去除微量金屬離子和自動調(diào)節(jié)pH值的廢水后級處理裝置，由離子交換系統(tǒng)、pH控制系統(tǒng)、和管路系統(tǒng)所組成，所述的離子交換系統(tǒng)中離子交換器(17)出口處安裝了在線再生報警器(20)，當測量數(shù)據(jù)達到再生控制點時能發(fā)出報警信號，離子交換樹脂(3)將進入自動再生或提示人工再生狀態(tài)；所述的pH控制系統(tǒng)采用了管道式混合器(9)，pH檢測器(5)，電控柜(8)，計量泵(12)，燒堿接入口(15)等部件構(gòu)成的體系，在電控柜(8)中采用了模擬PD(比例微分)控制模塊，控制比例脈寬調(diào)制器(PwM)來改變執(zhí)行機構(gòu)在單位時間內(nèi)的開關(guān)比例，動態(tài)控制出水口(4)的pH值；所述的管路系統(tǒng)中設(shè)置了避免離子交換樹脂(3)污染的過濾器(19)。


圖1是本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中所示1-排氣口；2-上排口；3-離子交換樹脂；4-出水口；5-pH檢測器；6-中排口；7-上視鏡；8-電控柜；9-管道混合器；10-下視鏡；11-下排口；12-計量泵；13-進水口；14-鹽酸接入口；15-燒堿接入口；16-再生裝置；17-離子交換器；18-自來水接入口；19-過濾器；20-再生報警器。
具體實施方式
以圖作為實施例說明本實用新型具體實施方法將離子交換樹脂3從離子交換器17的上排口2加入容器內(nèi)，樹脂加入量以上視鏡7能觀察到為宜。經(jīng)過前級化學處理，沉淀和過濾的廢水由進水口13通過過濾器19從離子交換器17的頂部輸入。為能使廢水均勻的與顆粒狀離子交換樹脂3表面相接觸，離子交換器17的頂部灌入口設(shè)計為噴淋口，使入水盡可能均勻分布。當廢水由上而下的流經(jīng)顆粒狀離子交換樹脂3時，其發(fā)生下列反應(yīng)
式中R代表離子交換樹脂的交換基團，M代表金屬離子，n代表金屬離子的價數(shù)，H+代表氫離子。由以上反應(yīng)式可知，當離子交換樹脂交換基團上的(H+)與絡(luò)合金屬離子(Mn+)接觸時發(fā)生置換反應(yīng)，金屬離子(Mn+)與氫離子(H+)進行交換而被吸附到樹脂上，(H+)被置換出來，故離子交換后的出水呈酸性。當其流經(jīng)管道式混合器9后，被pH檢測器5檢測，當水中檢測出的pH值符合設(shè)定標準時，說明水中有相當?shù)慕j(luò)合金屬離子(Mn+)已被離子交換樹脂3所吸附，pH檢測器5通過傳感器把信號傳入電控柜8。電控柜8內(nèi)應(yīng)用了動態(tài)PD(比例微分)控制算法，用計算結(jié)果所得的4～20mA的模擬量控制計量泵12的加藥量，將燒堿溶液通過接入口15輸入管道式混合器9中，以中和廢水中的(H+)。經(jīng)中和反應(yīng)處理后的水通過出水口4輸入到清水池內(nèi)等待循環(huán)利用或排放。
隨著置換反應(yīng)的進行，離子交換器17中的離子交換樹脂3由上而下漸漸飽和，吸附率逐步下降，此時可以通過再生報警器20檢測出水pH值的變化判斷是否需要對離子交換樹脂3進行再生，當pH值超過設(shè)定值時，電控柜8內(nèi)控制系統(tǒng)會自動關(guān)閉進水閥門；通過調(diào)節(jié)自來水接入口18的自來水和鹽酸接入口14的鹽酸流量，依照設(shè)定鹽酸濃度，利用再生裝置16產(chǎn)生的負壓將再生劑自下而上逆向送入離子交換器17的底部，再由中排口6排出，已吸附金屬絡(luò)合離子的離子交換樹脂3與鹽酸發(fā)生下列逆向反應(yīng)
由以上反應(yīng)式可知，離子交換樹脂3得到再生，恢復吸附凈化功能。再生結(jié)束用自來水或回用水對離子交換樹脂3沖洗后，離子交換器17可以進入正常運行狀態(tài)。含金屬離子的酸性再生洗脫廢液，可返回前級廢水池進入循環(huán)處理。
離子交換樹脂3可以長期重復使用，需要時可以通過下排口11和上排口2更換或補充樹脂3。
權(quán)利要求1.一種去除微量金屬離子和自動調(diào)節(jié)pH值的廢水后級處理裝置，由離子交換系統(tǒng)；pH控制系統(tǒng)；和管路系統(tǒng)所組成，其特征在于所述的離子交換系統(tǒng)中離子交換器(17)出口處安裝了在線再生報警器(20)，當測量數(shù)據(jù)達到再生控制點時能發(fā)出報警信號，離子交換樹脂(3)將進入自動再生或提示人工再生狀態(tài)；所述的pH控制系統(tǒng)采用了管道式混合器(9)，pH檢測器(5)，電控柜(8)，計量泵(12)，燒堿接入口(15)等部件構(gòu)成的體系，在電控柜(8)中采用了模擬PD(比例微分)控制模塊，控制比例脈寬調(diào)制器(PWM)來改變執(zhí)行機構(gòu)在單位時間內(nèi)的開關(guān)比例，動態(tài)控制出水口(4)的pH值；所述的管路系統(tǒng)中設(shè)置了避免離子交換樹脂(3)污染的過濾器(19)。
專利摘要本實用新型涉及一種去除廢水中微量金屬離子，同時又自動調(diào)節(jié)pH值達到國家排放標準的后級處理裝置，它包括離子交換系統(tǒng)；pH控制系統(tǒng)；和管路系統(tǒng)，該裝置pH控制方式為管道混合式，并置于該裝置內(nèi)。本實用新型是在電鍍廢水前級化學處理的基礎(chǔ)上，有效地解決金屬離子的微量超標及終端pH調(diào)控的問題。
文檔編號C02F1/66GK2841643SQ20042009010
公開日2006年11月29日 申請日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者王英華, 封志敏, 楊明樑 申請人:上海理日環(huán)境工程有限公司