一種重金屬汙水的處理方法
2023-06-08 22:42:06 1
一種重金屬汙水的處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種重金屬汙水的處理方法，包括：(a)將重金屬汙水引入汙水反應池中；(b)向重金屬汙水中加入適量的離子沉降劑進行沉降；(c)向沉降後的重金屬汙水投加適量的絮凝劑進行高效絮凝；(d)向投加絮凝劑之後的重金屬汙水投加適量的助凝劑；(e)將投加助凝劑之後的重金屬汙水靜止沉澱一定時間；(f)將沉澱後的絮凝團從重金屬汙水中分離出來。本發明工藝流程簡單，藥劑原料易得，成本低廉，處理過程不產生新的「三廢」，處理效果顯著，經絮凝-離子沉降處理後水中殘留重金屬離子濃度遠遠低於國家規定的排放標準，平均去除率高達95％以上。
【專利說明】一種重金屬汙水的處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及工業廢水處理領域，特別是涉及一種重金屬汙水的處理方法。
【背景技術】
[0002] 在工業生產中，尤其是電鍍、電子、選礦、冶金、化工及汽車等產業會產生大量的含 有重金屬的汙水，重金屬汙水的排放對人體健康及工農業生產帶來嚴重的汙染。重金屬離 子在自然界中沒有自淨和生物降解能力，一旦進入自然環境中會汙染水體、土壤與大氣，很 難被生物自然降解，可通過生物鏈不斷富集，甚至可被植物吸收後通過食物鏈危害到人類 健康，具有毒性大及持久性強等特點。隨著人類工業生產活動的日益頻繁，化工、冶金和採 礦等行業所排放的汙水中重金屬離子的質量濃度可高達l〇5mg / L，遠遠高於最大允許質 量濃度，造成了嚴重的環境汙染。
[0003] 目前，國內外處理重金屬汙水的辦法主要有化學沉澱法、吸附法、電解法、離子交 換法及反滲透法等等。化學沉降法是將處於溶解狀態的重金屬離子通過化學反應轉換為穩 定不易溶解的重金屬化合物，在水溶液中形成沉澱，再通過重力沉降將其從水溶液中分離 出去，常用的手段有鹼性沉降法和硫化物沉降法，通過在重金屬汙水中加入鹼性化學物或 硫化物鹽使重金屬離子沉澱出來，鹼性沉降法的主要問題是重金屬離子與鹼性化合物反應 後產生的重金屬氫氧化合物的粒徑非常細小，難以進行沉澱分離，容易造成二次汙染，另外 由於重金屬離子在溶液中容易形成重金屬絡合物，在有絡合物幹擾的情況下經鹼性沉降法 處理的汙水出水重金屬離子含量仍然超標，難以達到國家規定的排放標準。硫化物沉降法 雖然不存在絡合物幹擾的問題，但是硫化沉降法處理過程中形成的金屬硫化物沉澱效果 較差，普通的沉澱方法效果不佳，出水重金屬離子濃度依然較高。此外，為了達到一定的反 應速率，必須向汙水中投入過量的硫化物，這樣就容易引起水硫化物好和化學需氧量超標， 出水色度較高。吸附法是通過吸附法是利用多孔固體吸附劑，使汙水中的重金屬離子吸附 在吸附劑表面而去除的一種方法，該法對含重金屬汙水適用性廣，無二次汙染，但由於吸附 劑對各種重金屬離子的吸附選擇性並不高，汙水中其他非重金屬離子會對重金屬離子形成 競爭吸附，影響重金屬離子的交換吸附，從而導致重金屬離子的去除效果不佳。電解法是採 用鉬族氧化物或PbO 2作陽極，調節汙水pH至適當值，然後通過絮凝、沉澱、過濾進行重金屬 去除，但該法能耗較大，成本較高且相關技術還不成熟。離子交換法是藉助離子交換樹脂的 活性基團同汙水中的重金屬離子進行交換，從而達到去除重金屬離子的目的，此法操作簡 單、易於再生，但易受樹脂吸附容量限制，而且樹脂易於中毒，處理成本偏高。反滲透法是在 不改變汙水中重金屬離子的化學形態的條件下利用生物技術對重金屬汙水進行濃縮和分 離，具體就是藉助外界壓力的作用使汙水的水透過半透膜而阻留住重金屬離子，該法受到 經濟和技術上的一些限制，存在投資較大，運行費用高等問題，目前還不適於處理大流量的 工業廢水。
【發明內容】
[0004] 本發明主要解決的技術問題是現有單一的重金屬汙水的處理方法存在的種種不 足，比如絮凝沉降效果差、泥水分離困難、難穩定達標排放、處理工藝複雜及成本較高等問 題，提供一種重金屬汙水的處理方法，該方法絮凝沉降效果好，工藝流程簡單，運行成本低， 處理效果顯著，不會引起二次汙染，且沉澱渣中的金屬氧化物可回收利用，能夠有效解決上 述技術問題。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明米用的一個技術方案是：一種處理重金屬汙水的方 法，包括以下步驟：
[0006] (a)將重金屬汙水引入汙水反應池中，投加鹼性材料後調節重金屬汙水的pH值 為 6. 0-10. 0 ;
[0007] (b)向重金屬汙水中加入適量的離子沉降劑進行沉降，充分攪拌使之與重金屬汙 水中的重金屬離子反應完全；
[0008] 其中，所述離子沉降劑包括鹼性氫氧化物、硫化物及碳酸鹽；所述鹼性氫氧化物為 氫氧化鈉及氫氧化鉀中的一種或幾種，所述硫化物為硫化鈉、硫化鉀及硫化鐵中的一種或 幾種，所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸鎂、碳酸鉀及碳酸銨中的一種或幾種；
[0009] (C)向沉降後的重金屬汙水投加適量的絮凝劑進行高效絮凝，並同時緩慢進行攪 拌；
[0010] ⑷向投加絮凝劑之後的重金屬汙水投加適量的助凝劑，並同時緩慢進行攪拌，使 得重金屬汙水中的沉澱物充分形成絮凝團；
[0011] (e)將投加助凝劑之後的重金屬汙水靜止沉澱一定時間，使得絮凝團完全沉澱至 所述反應池的池底；
[0012] (f)將沉澱後的絮凝團從重金屬汙水中分離出來，並調節出水pH至7. 0。
[0013] 其中，所述離子沉降劑、所述絮凝劑及所述助凝劑投入量的總和與重金屬汙水中 重金屬離子的摩爾濃度比為5?10 : 1。
[0014] 優選地，所述步驟（e)中靜止沉澱的時間為12h。
[0015] 優選地，其中所述絮凝劑為聚矽酸鋁、聚氯化鋁、聚丙烯醯胺、聚合氯化鋁鐵及聚 娃酸硫Ife錯鐵中的一種或幾種。
[0016] 優選地，其中所述助凝劑為甲基纖維素、羥甲基纖維素納、殼聚糖及檸檬酸中的一 種或幾種。
[0017] 優選地，本發明所用的各物質組成比例按質量計為：所述硫化物20-30份；所述碳 酸鹽20-30份；所述鹼性氫氧化物5?8份；所述絮凝劑20?30份；所述助凝劑2?5份。
[0018] 本發明的有益效果是：區別於現有技術的情況，本發明的重金屬汙水的處理方法 將高效絮凝劑和助凝劑與離子沉降法配合使用，使用多種處理方法處理重金屬汙水，解決 了現有單一重金屬汙水處理工藝中存在的絮凝沉降效果差、泥水分離困難、難穩定達標排 放、處理工藝複雜及成本較高等問題。本發明工藝流程簡單，藥劑原料易得，成本低廉，處 理過程不產生新的"三廢"，處理效果顯著，經絮凝-離子沉降處理後水中殘留重金屬離子 濃度遠遠低於國家規定的排放標準，平均去除率高達95%以上。
【具體實施方式】
[0019] 本發明提供一種重金屬汙水的處理方法，包括以下步驟：
[0020] (a)將重金屬汙水引入汙水反應池中，投加鹼性材料後調節重金屬汙水的pH值為 6. 0-10. 0 ;其中，鹼性材料為熟石灰、石灰乳或氫氧化鈉溶液的一種或幾種；
[0021] (b)向重金屬汙水中加入適量的離子沉降劑進行沉降，充分攪拌使之與重金屬汙 水中的重金屬離子反應完全；
[0022] 其中，離子沉降劑包括鹼性氫氧化物、硫化物及碳酸鹽，鹼性氫氧化物為氫氧化鈉 及氫氧化鉀中的一種或幾種；硫化物為硫化鈉、硫化鉀及硫化鐵中的一種或幾種；碳酸鹽 為碳酸鈉、碳酸鎂、碳酸鉀及碳酸銨中的一種或幾種；
[0023] (C)向沉降後的重金屬汙水投加適量的絮凝劑進行高效絮凝，並同時緩慢進行攪 拌；其中，絮凝劑為聚矽酸鋁、聚氯化鋁、聚丙烯醯胺、聚合氯化鋁鐵及聚矽酸硫酸鋁鐵中的 一種或幾種；
[0024] ⑷向投加絮凝劑之後的重金屬汙水投加適量的助凝劑，並同時緩慢進行攪拌，使 得重金屬汙水中的沉澱物充分形成絮凝團；其中，助凝劑為甲基纖維素、羥甲基纖維素納、 殼聚糖及檸檬酸中的一種或幾種；
[0025] (e)將投加助凝劑之後的重金屬汙水靜止沉澱一定時間，優選為12h，使得絮凝團 完全沉澱至所述反應池的池底；
[0026] (f)將沉澱後的絮凝團從重金屬汙水中分離出來，並調節出水pH至7. 0 ;
[0027] 本發明中的離子沉降劑的硫化物（硫氫化物）、鹼性物質以及碳酸鹽等，它們能通 過化學反應與重金屬離子穩定結合，形成穩定的不易溶解的金屬化合物，在水溶液中形成 沉澱，進而被分離除去。
[0028] 本發明中的絮凝劑為高分子聚合物或聚電解物，其分子鏈中含有一定數量的極性 基團，能吸附水中懸浮的固體粒子或中和一些帶電荷的離子，使離子間架橋形成大的絮凝 物，同時絮粒（絮凝體）同微生物結合能力強，對浮遊生物等微生物也有良好的去除效果， 在汙水色度和濁度處理上也能取得明顯的效果。
[0029] 下列通過給出的本發明的具體實施例將進一步清楚地了解本發明，但它們不是對 本發明的限定。
[0030] 在本發明實施例中，離子沉降劑、絮凝劑及助凝劑投入量的總和與重金屬汙水中 重金屬離子的摩爾濃度比為5?10 : 1。本發明所用的各物質組成比例按質量計為：硫化 物20-30份；碳酸鹽20-30份；鹼性氫氧化物5?8份；絮凝劑20?30份；助凝劑2?5 份。
[0031] 在重金屬汙水處理前後，汙水中重金屬的濃度和色度分別通過電感藕合等離子體 質譜法（ICP-MS)和稀釋倍數法進行檢測，對汙水中重金屬與色度的去除率均依據下式計 算：
【權利要求】
1. 一種重金屬汙水的處理方法，其特徵在於，包括以下步驟： (a) 將重金屬汙水引入汙水反應池中，投加鹼性材料後調節重金屬汙水的pH值為 6. 0-10. 0 ； (b) 向重金屬汙水中加入適量的離子沉降劑進行沉降，充分攪拌使之與重金屬汙水中 的重金屬離子反應完全； 其中，所述離子沉降劑包括鹼性氫氧化物、硫化物及碳酸鹽；所述鹼性氫氧化物為氫氧 化鈉及氫氧化鉀中的一種或幾種，所述硫化物為硫化鈉、硫化鉀及硫化鐵中的一種或幾種， 所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸鎂、碳酸鉀及碳酸銨中的一種或幾種； (c) 向沉降後的重金屬汙水投加適量的絮凝劑進行高效絮凝，並同時緩慢進行攪拌； (d) 向投加絮凝劑之後的重金屬汙水投加適量的助凝劑，並同時緩慢進行攪拌，使得重 金屬汙水中的沉澱物充分形成絮凝團； (e) 將投加助凝劑之後的重金屬汙水靜止沉澱一定時間，使得絮凝團完全沉澱至所述 反應池的池底； (f) 將沉澱後的絮凝團從重金屬汙水中分離出來，並調節出水pH至7. 0 ; 其中，所述離子沉降劑、所述絮凝劑及所述助凝劑投入量的總和與重金屬汙水中重金 屬離子的摩爾濃度比為5?10 : 1。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟（e)中靜止沉澱的時間為12h。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，其中所述絮凝劑為聚矽酸鋁、聚氯化鋁、 聚丙烯醯胺、聚合氯化鋁鐵及聚矽酸硫酸鋁鐵中的一種或幾種。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，其中所述助凝劑為甲基纖維素、羥甲基纖 維素納、殼聚糖及檸檬酸中的一種或幾種。
5. 根據權利要求1-3任意一項所述的方法，其特徵在於，各物質組成比例按質量計為： 所述硫化物20-30份；所述碳酸鹽20-30份；所述鹼性氫氧化物5?8份；所述絮凝劑20? 30份；所述助凝劑2?5份。
【文檔編號】C02F1/52GK104418445SQ201310388675
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】劉方, 徐麗華, 何唯平 申請人:深圳海川環境科技有限公司, 廣東海川科技有限公司, 深圳海川新材料科技有限公司, 深圳市海川實業股份有限公司