CN101367590B - 含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法 - Google Patents

含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法，以壳聚糖酸性溶液作为重金属絮凝剂，在pH值为7-9范围内沉淀，可快速分离悬浮物，并使得分离后的废水中重金属离子浓度下降，再经细颗粒状壳聚糖的吸附后，达标排放。同时吸附饱和的壳聚糖，可经过酸化作用补充作为重金属絮凝剂。本发明工艺简单，操作方便，吸附剂可以二次利用，避免再生。

Description

含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法
技术领域
本发明属于资源与环境技术领域水污染防治方向，涉及水中悬浮物分离和重金属离子去除的工艺.
背景技术
重金属是指比重大于5的金属，如铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钒(V)、汞(Hg)。随着现代工业的飞速发展，重金属工业废水的排放量日益增加。排放重金属废水的行业除了传统的采矿、天然气、造纸、电镀、制革、金属表面处理和氯碱工业外，还有与目前IT产业密切相关的微电子工业，以及环保行业，如烟气脱硫系统产生的脱硫废水。因此，许多国家都执行了严格的水中重金属离子排放标准，以保护水资源免受重金属污染。为了满足严格的环保需要，各方面都特别注重重金属污染的防治。
目前处理重金属废水常用方法有化学沉淀法、吸附法、膜过滤和离子交换法等。尽管上述方法各有特点，化学沉淀法无论在投资成本还是在运行费用方面都有明显的竞争优势。在化学沉淀法中以氢氧化物沉淀和硫化物沉淀最为常见，但这两种方法都有其局限性，污泥量大，沉淀分离困难。鉴于上述情况，近十年来国内外研发了多种新型重金属废水处理剂，如1993年美国Degussa公司开发的重金属沉淀剂TMT-55，1999年Adderon研发的HMP-2000，中国发明专利ZL200410051386.5公开的一种N，N-二二硫代哌嗪甲酸钠的重金属沉淀剂等。但这些重金属处理剂来源受限，未能与氢氧化物和硫化物沉淀法一样普及。
针对于含高浓度悬浮物的重金属废水，上述处理剂的利用率会有所下降，因而目前均采用先澄清去除悬浮物，后沉淀处理重金属，需要二次沉降。
发明内容
本发明提供一种以壳聚糖为重金属处理剂，去除和固定重金属离子的方法。该方法的主要处理剂壳聚糖来源广，具有酸溶解性，能与重金属离子螯合，并且溶解性的壳聚糖溶液同时具有对悬浮物的絮凝作用。
本发明的重金属处理方法，基于金属螯合、颗粒物絮凝、离子吸附等机制，用于金属螯合和颗粒物絮凝的重金属处理剂为酸性壳聚糖溶液，用于重金属离子吸附的处理剂为细颗粒状壳聚糖。包括如下步骤：
(1)将壳聚糖与酸化剂反应，形成质量百分浓度为1-10％的壳聚糖溶液；废水中加入壳聚糖溶液，使废水与壳聚糖溶液发生金属螯合和絮凝反应；
(2)经过步骤(1)反应后的废水再与中和剂发生中和反应后沉淀；
(3)沉淀后的污泥浓缩处理，上清液经过吸附处理后排放，吸附所采用的吸附剂为颗粒状壳聚糖。
废水中加入壳聚糖的量与废水中悬浮颗粒物之间质量比应当在0.01以上，因为溶液中的壳聚糖与重金属离子形成的螯合物在颗粒物存在条件下，可以与其发生共沉淀。但溶液中的壳聚糖对颗粒物的絮凝作用优先于对重金属离子的螯合作用，因此，只有当颗粒物充分絮凝后，壳聚糖与重金属离子形成的螯合物才能与颗粒物絮凝体发生共沉淀，从而从废水中去除重金属离子。
所述的酸化剂可采用盐酸、硫酸、乙酸、硝酸等酸，酸化后的壳聚糖溶液pH值为2-3，以达到颗粒状壳聚糖完全溶解的目的。
所述的中和剂为石灰乳、生石灰、氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠等碱性物质，中和反应的pH值范围为7-9有利于快速分离悬浮物，产生沉淀。
所述的吸附剂为20-80目的颗粒状壳聚糖，便于吸附柱的装填和颗粒状壳聚糖后续的酸溶解。
将吸附饱和后的吸附剂与酸化剂反应溶解，根据需要添加壳聚糖后，重新形成质量百分浓度为1-10％的壳聚糖溶液，循环至步骤(1)使用。
本发明利用壳聚糖物质具有吸附痕量重金属的特性，确保出水中重金属离子浓度达标；利用可溶性壳聚糖溶液既有颗粒物絮凝又有重金属捕集的特性，同时实现颗粒物分离和重金属离子浓度控制，在吸附前段控制重金属离子浓度在一定水平，降低吸附段负荷；同时利用壳聚糖的酸溶性，避免了吸附处理剂的再生问题。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
处理含悬浮物SS＝50g/L、Mn2+＝50mg/L、Cu2+＝50mg/L的废水。
采用盐酸作为酸化剂，将盐酸和颗粒状壳聚糖在酸化槽中酸化反应形成5％的可溶性壳聚糖溶液，溶液pH值为3.0。废水进入絮凝反应槽与酸化槽流出的壳聚糖溶液发生金属螯合和絮凝反应，壳聚糖用量为0.5g/L废水(其中直接添加壳聚糖0.3g/L废水，来自吸附饱和的壳聚糖0.2g/L废水)。
采用石灰乳作为中和剂，在上述反应后的废水加入中和剂，中和后pH值为7.0左右，而后废水进入沉淀槽进行澄清和污泥浓缩，上清液送至吸附柱。
吸附柱内装填20目细颗粒状壳聚糖。吸附剂达到饱和后更换吸附柱，并将饱和的吸附剂放入酸化槽后添加新的吸附剂。吸附剂用量为0.2g/L废水。吸附饱和的吸附剂进入上述酸化槽内与酸化剂反应。
处理后出水SS<30mg/L、Mn2+<1.0mg/L、Cu2+<0.5mg/L。
实施例2
处理含悬浮物SS＝20g/L、Mn2+＝50mg/L、Zn2+＝50mg/L的废水。
采用硫酸作为酸化剂，将硫酸和颗粒状壳聚糖在酸化槽中酸化反应形成1％的可溶性壳聚糖溶液，溶液pH值为2.5。废水进入絮凝反应槽与酸化槽流出的壳聚糖溶液发生金属螯合和絮凝反应，壳聚糖用量为0.8g/L废水(其中直接添加壳聚糖0.4g/L废水，来自吸附饱和的壳聚糖0.4g/L废水)。
采用石灰乳作为中和剂，在上述反应后的废水加入中和剂，中和后pH值为8.0左右，而后废水进入沉淀槽进行澄清和污泥浓缩，上清液送至吸附柱。
吸附柱内装填60目细颗粒状壳聚糖。吸附剂达到饱和后更换吸附柱，并将饱和的吸附剂放入酸化槽后添加新的吸附剂。吸附剂用量为0.4g/L废水。吸附饱和的吸附剂进入上述酸化槽内与酸化剂反应。
处理后出水SS<30mg/L、Mn2+<1.0mg/L、Zn2+<1.5mg/L。
实施例3
处理含悬浮物SS＝10g/L、Mn2+＝54mg/L、Zn2+＝55mg/L、Cd2+＝25mg/L、Ni2+＝10mg/L的烟气脱硫废水。
采用乙酸作为酸化剂，将乙酸和颗粒状壳聚糖在酸化槽中酸化反应形成10％的可溶性壳聚糖溶液，溶液pH值为2.0。废水进入絮凝反应槽与酸化槽流出的壳聚糖溶液发生金属螯合和絮凝反应，壳聚糖用量为0.6g/L废水(其中直接添加壳聚糖0.2g/L废水，来自吸附饱和的壳聚糖0.4g/L废水)。
采用石灰乳作为中和剂，在上述反应后的废水加入中和剂，中和后pH值为9.0左右，而后废水进入沉淀槽进行澄清和污泥浓缩，上清液送至吸附柱。
吸附柱内装填80目细颗粒状壳聚糖。吸附剂达到饱和后更换吸附柱，并将饱和的吸附剂放入酸化槽后添加新的吸附剂。吸附剂用量为0.4g/L废水。吸附饱和的吸附剂进入上述酸化槽内与酸化剂反应。
处理后出水SS<20mg/L、Mn2+<1.4mg/L、Zn2+<1.0mg/L、Cd2+<0.05mg/L、Ni2+<0.2mg/L。

Claims (7)

1.一种含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将壳聚糖与酸化剂反应，形成质量百分浓度为1-10％的壳聚糖溶液；废水中加入壳聚糖溶液，发生金属螯合和絮凝反应；
废水中加入壳聚糖的量与废水中悬浮颗粒物之间质量比大于0.01；
(2)经过步骤(1)反应后的废水再与中和剂发生中和反应后沉淀；
(3)沉淀后的污泥浓缩处理，上清液经过吸附处理后排放，吸附所采用的吸附剂为颗粒状壳聚糖。
2.如权利要求1所述的含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法，其特征在于：所述的酸化剂为盐酸、硫酸、乙酸或硝酸。
3.如权利要求1所述的含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法，其特征在于：所述的壳聚糖溶液pH值为2-3。
4.如权利要求1所述的含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法，其特征在于：所述的中和剂为石灰乳、生石灰、氢氧化钙、氢氧化钠或碳酸钠。
5.如权利要求1所述的含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法，其特征在于：中和反应的pH值范围为7-9。
6.如权利要求1所述的含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法，其特征在于：所述的吸附剂为20-80目的颗粒状壳聚糖。
7.如权利要求1-6任一所述的含高浓度悬浮物的重金属废水处理方法，其特征在于：将吸附饱和后的吸附剂与酸化剂反应溶解，添加壳聚糖形成质量百分浓度为1-10％的壳聚糖溶液，循环至步骤(1)使用。
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