一種處理礦山含重金屬酸性廢水的微電解絮凝方法
2023-06-03 21:28:11 1
專利名稱：一種處理礦山含重金屬酸性廢水的微電解絮凝方法
技術領域：
本發明涉及環境保護技術及水處理技術領域，特別涉及處理重金屬礦山酸性廢水 的方法。
背景技術：
大部分黑色金屬礦和有色金屬礦等礦石中含有一定量的硫或共生硫化物，硫化礦 物在自然界中經氧化、風化、分解及水_氣-酸_礦物反應的綜合作用下，形成礦山所特有 的酸性廢水。酸性廢水的成因是由於硫化礦物在坑內湧水和大氣降水的溶蝕下氧化而產生 的，這一氧化過程主要是在礦床中的硫化礦細菌參與下完成的，生成硫酸、硫酸亞鐵和硫酸 鐵，這些生成物進一步與其他金屬硫化物作用，生成硫酸鹽溶於水中，便形成含重金屬離子 的酸性廢水。目前國內外含銅酸性廢水處理採用的工藝主要為中和沉澱法、硫化物沉澱法等， 這兩種方法具有工藝簡單，成本低的優點，但存在無法回收利用金屬資源，含重金屬沉澱汙 泥量大，結垢嚴重，易堵塞管道，而且處理後的水體隨著水體酸、鹼度和鹽溶液濃度等條件 的變化，沉澱物容易溶解，造成二次汙染。因此尋求工藝簡捷、投資費用較低、操作管理簡單 的方法來解決礦山酸性廢水汙染問題，同時儘量避免重金屬造成的二次汙染就是本發明所 要解決的問題。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術之不足，提供一種方法簡單、處理效果好、費用 低和易於操作的方法來解決礦山酸性廢水汙染問題。處理步驟為廢水預處理-鐵碳微電 解-絮凝沉澱，原理如下廢水經過前期預處理後，通入鐵碳床反應器中，當鐵和碳浸沒在廢水中時，由於鐵 和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數個微原電池。其中電位低的鐵成為陽極，電位高 的碳成為陰極，發生電化學反應，其反應過程為陽極(Fe) :Fe-2e — Fe2+，陰極(C):2H++2e — 2 [H] — H2,重金屬離子+ne —重金屬單質。曝氣情況下，還可以發生如下反應02+4H++4e — 2H20 ；02+2H20+4e — 40Γ ；2Fe2++02+4H+ — 2H20+Fe3+。從反應中看出，產生的初生態的Fe2+和原子H，它們具有高化學活性，能改變廢水 中許多有機物的結構和特性，使有機物發生斷鏈、開環等作用。反應中鐵耗H+以及微電解 反應生成的0H_能使出水pH值提高。人為調pH 6. 5 10，能加快Fe2+氧化生成Fe3+，Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH)3膠體絮凝物，其水解產物對水中顆粒或膠體汙染物進行電中和脫穩、吸附架橋或粘 附卷掃而生成粗粒絮凝體再加以分離去除，從而加強了對廢水的淨化效果，以達到回用或 排放標準。根據出水水質情況可加入新絮凝劑來強化對廢水的淨化效果。本發明方法的特徵是處理步驟為廢水預處理_鐵碳微電解_絮凝沉澱廢水經 過預處理後通入鐵碳質量裝填比為1 5的鐵碳床反應器，反應停留5分鐘 6小時，通過 微電解反應，去除並回收廢水中絕大部分重金屬汙染物；出水調節PH6. 5 10絮凝沉澱，進 一步去除雜質離子，還可視水質情況加入新的絮凝劑強化對廢水的淨化效果；固液分離後， 廢水出水可達標回用或排放。本發明所述的預處理方法為調pH到2 5、預沉澱、加絮凝劑進行絮凝預處理沉 澱、預曝氣中的1種或多種方法的組合；本發明所述的鐵碳床，是鐵碳固定床、鐵碳流化床和曝氣鐵碳床中的任意一種；本發明所選用鐵屑可以使鑄鐵屑，也可以是海綿鐵、鋼鐵、以及含鐵重量百分比 ^70%的鐵基合金屑中的任意一種，或是它們的多種組合，組合物各組元之間的比例是任 意的；所用活性炭也可以是焦炭、煤、粉煤灰、電石渣中的任意一種，或是它們的多種組合； 且它們的多種組合時，組合物各組元之間的比例是任意的。本發明處理過程曝氣量為0 3m3氣/m3水min，可以在鐵碳床中也可以在鐵碳床 完後再曝氣；出水調PH後，可加新的絮凝劑也可以不加，加入的絮凝劑可以是無機絮凝劑 也可以是有機絮凝劑。本發明可用於處理礦山含重金屬廢水的pH為0 6。和現有技術相比，本發明有以下優點或積極效果1、鐵屑來源廣泛，價格低廉，處理成本低。2、微電解法佔地面積小，整個裝置易於製造。3、投資少，見效快，效果好，易於推廣。4、廢水中的金屬回收率高，經濟效益好。5、廢水處理後能夠達到回用或排放標準。
具體實施例方式下面結合工程實例對本發明做進一步的分析說明。實施例1某礦山廢水，銅離子濃度81. 5mg/L，及微量的其它重金屬，pH為4. 5。將該廢水通 過預沉澱後通入內置鑄鐵屑、活性炭比為1 1的鐵碳固定床處理該廢水，處理30min後， 處理過程不曝氣；出水後調pH6. 5，固液分離後，出水pH為7. 1，可達到回用或排放標準，金 屬回收率達99.6%。實施例2某礦山採礦廢水，其濃度為鉛離子92. 2mg/L，鋅離子25. 5mg/L及微量的其它重金 屬，pH 3.0。將該廢水通過預沉澱、預曝氣後通入鐵碳曝氣床，曝氣床內置2. 5 1的鐵碳， 鐵用海綿鐵和鋼鐵的組合，比例為1 1，碳選用焦炭和粉煤灰的組合，比例為1 1，曝氣 量為Im3氣/m3水.min，停留2h ；出水後調pH7. 2，固液分離後，出水鉛離子濃度0. 55mg/L, 鋅離子濃度1. 33mg/L, pH為7. 8，出水可達到回用或排放標準，金屬回收率達99. 9%。
本發明所選用鐵屑可以使鑄鐵屑，也可以是海綿鐵、鋼鐵、以及含鐵重量百分比 ^ 70%的鐵基合金屑中的任意一種，或是它們的多種組合；所用活性炭也可以是焦炭、煤、 粉煤灰、電石渣中的任意一種，或是它們的多種組合；且它們的多種組合時，組合物各組元 之間的比例是任意的。實施例3某礦山廢水，其離子濃度分別為鉛63. 5mg/L,鈷13. 5mg/L,鎳16. 3mg/L,及微量的 其它重金屬，PH 1. 0。將該廢水調pH至2. 0，經過預沉澱、預曝氣處理後通入鐵碳流化床，流 化床內置4 1的鐵碳，鐵用鑄鐵屑、海綿鐵和鋼鐵的組合，比例為2 1 1，碳選用焦炭、 煤和電石渣的組合，比例為3 1 1，停留3h，出水後曝氣，曝氣量為2m3氣/m3水.min; 出水後調PH8. 0，並加入無機絮凝劑聚合氯化鋁(PAC) 10mg/L,固液分離，出水鉛離子濃度 0. 53mg/L，鈷離子濃度0. 15mg/L，鎳離子濃度0. 21mg/L, pH為8. 5，出水可達到回用或排放 標準，金屬回收率達99.9%。實施例4某多金屬礦山酸性廢水，其中含銅離子濃度101. 5mg/L、鉛離子濃度16. 9mg/L、鎳 離子濃度18. 6mg/L，鋅離子濃度20. 8mg/L，及微量的其它重金屬，pH為1. 2。將該廢水調 PH至5.0，經過預沉澱、加絮凝劑進行絮凝預處理沉澱和預曝氣處理後通入內置陽陰極比 為5 1的鐵碳流化床，陽極是鐵-鋁合金，其成分為含鐵重量百分比為80%，含鋁重量 百分比20% ；陰極是焦炭、煤、電石渣與粉煤灰的組合，比例為2 1 1 1，停留時間為 6h，出水後曝氣，曝氣量為2m3氣/m3水min ；出水後調pH9. 0，並加入有機絮凝劑聚丙烯醯胺 6mg/L，固液分離後，出水銅離子濃度0. 56mg/L，鉛離子濃度0. 25mg/L，鎳離子濃度0. 26mg/ L，鋅離子濃度1. 8mg/L, pH為9. 2，出水可達到回用或排放標準，金屬回收率達99. 9%。
權利要求
一種處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特徵在於廢水預處理 鐵碳微電解 絮凝沉澱，具體處理步驟為廢水經過預處理後通入鐵碳質量裝填比為1～5的鐵碳床反應器，反應停留5分鐘～6小時；出水調節pH6.5～10絮凝沉澱，加入新的絮凝劑或者不加入；固液分離。
2.根據權利要求1所述的處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特徵是所述的廢水經 過預處理是調PH到2 5、預沉澱、加絮凝劑進行絮凝預處理沉澱和預曝氣或不預曝氣。
3.根據權利要求1所述的處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特徵是所述通入鐵碳 中的鐵可以是鑄鐵屑，也可以是海綿鐵、鋼鐵、以及含鐵重量百分比>70%的鐵基合金屑中 的任意一種，或是它們的多種組合，組合物各組元之間的比例是任意的；所述通入鐵碳中的 碳為活性炭，可以是焦炭、煤、粉煤灰、電石渣中的任意一種，或是它們的多種組合；且它們 的多種組合時，組合物各組元之間的比例是任意的。
4.根據權利要求1所述的處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特徵是所述處理礦山 含重金屬廢水的pH為0 6，所述加入新的的絮凝劑是無機絮凝劑或有機絮凝劑。
5.根據權利要求1所述的處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特徵是所述的鐵碳床 是鐵碳固定床、鐵碳流化床和曝氣鐵碳床中的任意一種。
6.根據權利要求1的處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特徵在於本發明處理過程 曝氣量為0 3m3氣/m3水min，可以在鐵碳床中也可以在鐵碳床處理完後再對廢水進行曝 氣。全文摘要
本發明公開了一種處理礦山含重金屬酸性廢水的微電解絮凝方法，其處理步驟為廢水預處理-鐵碳微電解-絮凝沉澱廢水經過預處理後通入鐵碳質量裝填比為1～5的鐵碳床反應器，反應停留5分鐘～6小時，通過微電解反應，去除並回收廢水中大部分重金屬汙染物；出水調節pH6.5～10進行絮凝沉澱，進一步去除雜質離子，可視水質情況加入新的絮凝劑強化對廢水的淨化效果；固液分離後，廢水出水可達標回用或排放。本發明具有處理成本低，佔地面積小，廢水中的重金屬回收率高等優點，在礦山廢水處理領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號C02F9/06GK101948200SQ20101027847
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月10日 優先權日2010年9月10日
發明者徐曉軍, 李新徵, 羅發生, 肖許, 陳映雪, 馬玲 申請人:昆明理工大學