CN104418445A

CN104418445A - 一种重金属污水的处理方法

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Publication number: CN104418445A
Application number: CN201310388675.3A
Authority: CN
Inventors: 刘方; 徐丽华; 何唯平
Original assignee: GUANGDONG OCEANPOWER TECHNOLOGY Co Ltd; SHENZHEN OCEAN POWER ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd; Shenzhen Oceanpower Industrial Co Ltd; Shenzhen Oceanpower New Material Technology Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG OCEANPOWER TECHNOLOGY Co Ltd; SHENZHEN OCEAN POWER ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd; Shenzhen Oceanpower Industrial Co Ltd; Shenzhen Oceanpower New Material Technology Co Ltd; Ocean Power Corp
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-03-18

Abstract

本发明公开了一种重金属污水的处理方法，包括：(a)将重金属污水引入污水反应池中；(b)向重金属污水中加入适量的离子沉降剂进行沉降；(c)向沉降后的重金属污水投加适量的絮凝剂进行高效絮凝；(d)向投加絮凝剂之后的重金属污水投加适量的助凝剂；(e)将投加助凝剂之后的重金属污水静止沉淀一定时间；(f)将沉淀后的絮凝团从重金属污水中分离出来。本发明工艺流程简单，药剂原料易得，成本低廉，处理过程不产生新的“三废”，处理效果显著，经絮凝-离子沉降处理后水中残留重金属离子浓度远远低于国家规定的排放标准，平均去除率高达95％以上。

Description

一种重金属污水的处理方法

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，特别是涉及一种重金属污水的处理方法。

背景技术

在工业生产中，尤其是电镀、电子、选矿、冶金、化工及汽车等产业会产生大量的含有重金属的污水，重金属污水的排放对人体健康及工农业生产带来严重的污染。重金属离子在自然界中没有自净和生物降解能力，一旦进入自然环境中会污染水体、土壤与大气，很难被生物自然降解，可通过生物链不断富集，甚至可被植物吸收后通过食物链危害到人类健康，具有毒性大及持久性强等特点。随着人类工业生产活动的日益频繁，化工、冶金和采矿等行业所排放的污水中重金属离子的质量浓度可高达105mg／L，远远高于最大允许质量浓度，造成了严重的环境污染。

目前，国内外处理重金属污水的办法主要有化学沉淀法、吸附法、电解法、离子交换法及反渗透法等等。化学沉降法是将处于溶解状态的重金属离子通过化学反应转换为稳定不易溶解的重金属化合物，在水溶液中形成沉淀，再通过重力沉降将其从水溶液中分离出去，常用的手段有碱性沉降法和硫化物沉降法，通过在重金属污水中加入碱性化学物或硫化物盐使重金属离子沉淀出来，碱性沉降法的主要问题是重金属离子与碱性化合物反应后产生的重金属氢氧化合物的粒径非常细小，难以进行沉淀分离，容易造成二次污染，另外由于重金属离子在溶液中容易形成重金属络合物，在有络合物干扰的情况下经碱性沉降法处理的污水出水重金属离子含量仍然超标，难以达到国家规定的排放标准。硫化物沉降法虽然不存在络合物干扰的问题，但是硫化沉降法处理过程中形成的金属硫化物沉淀效果较差，普通的沉淀方法效果不佳，出水重金属离子浓度依然较高。此外，为了达到一定的反应速率，必须向污水中投入过量的硫化物，这样就容易引起水硫化物好和化学需氧量超标，出水色度较高。吸附法是通过吸附法是利用多孔固体吸附剂，使污水中的重金属离子吸附在吸附剂表面而去除的一种方法，该法对含重金属污水适用性广，无二次污染，但由于吸附剂对各种重金属离子的吸附选择性并不高，污水中其他非重金属离子会对重金属离子形成竞争吸附，影响重金属离子的交换吸附，从而导致重金属离子的去除效果不佳。电解法是采用铂族氧化物或PbO₂作阳极，调节污水pH至适当值，然后通过絮凝、沉淀、过滤进行重金属去除，但该法能耗较大，成本较高且相关技术还不成熟。离子交换法是借助离子交换树脂的活性基团同污水中的重金属离子进行交换，从而达到去除重金属离子的目的，此法操作简单、易于再生，但易受树脂吸附容量限制，而且树脂易于中毒，处理成本偏高。反渗透法是在不改变污水中重金属离子的化学形态的条件下利用生物技术对重金属污水进行浓缩和分离，具体就是借助外界压力的作用使污水的水透过半透膜而阻留住重金属离子，该法受到经济和技术上的一些限制，存在投资较大，运行费用高等问题，目前还不适于处理大流量的工业废水。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是现有单一的重金属污水的处理方法存在的种种不足，比如絮凝沉降效果差、泥水分离困难、难稳定达标排放、处理工艺复杂及成本较高等问题，提供一种重金属污水的处理方法，该方法絮凝沉降效果好，工艺流程简单，运行成本低，处理效果显著，不会引起二次污染，且沉淀渣中的金属氧化物可回收利用，能够有效解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种处理重金属污水的方法，包括以下步骤：

(a)将重金属污水引入污水反应池中，投加碱性材料后调节重金属污水的pH值为6.0-10.0；

(b)向重金属污水中加入适量的离子沉降剂进行沉降，充分搅拌使之与重金属污水中的重金属离子反应完全；

其中，所述离子沉降剂包括碱性氢氧化物、硫化物及碳酸盐；所述碱性氢氧化物为氢氧化钠及氢氧化钾中的一种或几种，所述硫化物为硫化钠、硫化钾及硫化铁中的一种或几种，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸镁、碳酸钾及碳酸铵中的一种或几种；

(c)向沉降后的重金属污水投加适量的絮凝剂进行高效絮凝，并同时缓慢进行搅拌；

(d)向投加絮凝剂之后的重金属污水投加适量的助凝剂，并同时缓慢进行搅拌，使得重金属污水中的沉淀物充分形成絮凝团；

(e)将投加助凝剂之后的重金属污水静止沉淀一定时间，使得絮凝团完全沉淀至所述反应池的池底；

(f)将沉淀后的絮凝团从重金属污水中分离出来，并调节出水pH至7.0。

其中，所述离子沉降剂、所述絮凝剂及所述助凝剂投入量的总和与重金属污水中重金属离子的摩尔浓度比为5～10∶1。

优选地，所述步骤(e)中静止沉淀的时间为12h。

优选地，其中所述絮凝剂为聚硅酸铝、聚氯化铝、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁及聚硅酸硫酸铝铁中的一种或几种。

优选地，其中所述助凝剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素纳、壳聚糖及柠檬酸中的一种或几种。

优选地，本发明所用的各物质组成比例按质量计为：所述硫化物20-30份；所述碳酸盐20-30份；所述碱性氢氧化物5～8份；所述絮凝剂20～30份；所述助凝剂2～5份。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的重金属污水的处理方法将高效絮凝剂和助凝剂与离子沉降法配合使用，使用多种处理方法处理重金属污水，解决了现有单一重金属污水处理工艺中存在的絮凝沉降效果差、泥水分离困难、难稳定达标排放、处理工艺复杂及成本较高等问题。本发明工艺流程简单，药剂原料易得，成本低廉，处理过程不产生新的“三废”，处理效果显著，经絮凝-离子沉降处理后水中残留重金属离子浓度远远低于国家规定的排放标准，平均去除率高达95％以上。

具体实施方式

本发明提供一种重金属污水的处理方法，包括以下步骤：

(a)将重金属污水引入污水反应池中，投加碱性材料后调节重金属污水的pH值为6.0-10.0；其中，碱性材料为熟石灰、石灰乳或氢氧化钠溶液的一种或几种；

其中，离子沉降剂包括碱性氢氧化物、硫化物及碳酸盐，碱性氢氧化物为氢氧化钠及氢氧化钾中的一种或几种；硫化物为硫化钠、硫化钾及硫化铁中的一种或几种；碳酸盐为碳酸钠、碳酸镁、碳酸钾及碳酸铵中的一种或几种；

(c)向沉降后的重金属污水投加适量的絮凝剂进行高效絮凝，并同时缓慢进行搅拌；其中，絮凝剂为聚硅酸铝、聚氯化铝、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁及聚硅酸硫酸铝铁中的一种或几种；

(d)向投加絮凝剂之后的重金属污水投加适量的助凝剂，并同时缓慢进行搅拌，使得重金属污水中的沉淀物充分形成絮凝团；其中，助凝剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素纳、壳聚糖及柠檬酸中的一种或几种；

(e)将投加助凝剂之后的重金属污水静止沉淀一定时间，优选为12h，使得絮凝团完全沉淀至所述反应池的池底；

(f)将沉淀后的絮凝团从重金属污水中分离出来，并调节出水pH至7.0；

本发明中的离子沉降剂的硫化物(硫氢化物)、碱性物质以及碳酸盐等，它们能通过化学反应与重金属离子稳定结合，形成稳定的不易溶解的金属化合物，在水溶液中形成沉淀，进而被分离除去。

本发明中的絮凝剂为高分子聚合物或聚电解物，其分子链中含有一定数量的极性基团，能吸附水中悬浮的固体粒子或中和一些带电荷的离子，使离子间架桥形成大的絮凝物，同时絮粒(絮凝体)同微生物结合能力强，对浮游生物等微生物也有良好的去除效果，在污水色度和浊度处理上也能取得明显的效果。

下列通过给出的本发明的具体实施例将进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。

在本发明实施例中，离子沉降剂、絮凝剂及助凝剂投入量的总和与重金属污水中重金属离子的摩尔浓度比为5～10∶1。本发明所用的各物质组成比例按质量计为：硫化物20-30份；碳酸盐20-30份；碱性氢氧化物5～8份；絮凝剂20～30份；助凝剂2～5份。

在重金属污水处理前后，污水中重金属的浓度和色度分别通过电感藕合等离子体质谱法(ICP-MS)和稀释倍数法进行检测，对污水中重金属与色度的去除率均依据下式计算：

w = \frac{C_{0} - C_{1}}{C_{0}} \times 100 %

---C₀为原污水中重金属(或色度)的浓度；

---C₁为最终出水中重金属(或色度)的浓度；

---w为重金属(或色度)的去除率。

实施例1：

(b)向重金属污水中加入适量的离子沉降剂进行沉降，充分搅拌使之与重金属污水中的重金属离子反应完全；其中，离子沉降剂包括5份氢氧化纳、25份硫化纳及20份碳酸纳；

(c)向沉降后的重金属污水投加适量的絮凝剂进行高效絮凝，并同时缓慢进行搅拌；其中，絮凝剂包括10份聚氯化铝和10份聚丙烯酰胺；

(d)向投加絮凝剂之后的重金属污水投加适量的助凝剂，并同时缓慢进行搅拌，使得重金属污水中的沉淀物充分形成絮凝团；其中，助凝剂包括5份羟甲基纤维素纳；

(e)将投加助凝剂之后的重金属污水静止沉淀12h，使得絮凝团完全沉淀至所述反应池的池底；

经处理后，重金属污水中各重金属离子的去除率平均值高达98.2％，色度除去率达到80％，出水水质符合污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准，具体数据结果如表1所示：

表1

实施例2：

(b)向重金属污水中加入适量的离子沉降剂进行沉降，充分搅拌使之与重金属污水中的重金属离子反应完全；其中，离子沉降剂包括8份氢氧化纳、30份硫化纳及20份碳酸纳；

(c)向沉降后的重金属污水投加适量的絮凝剂进行高效絮凝，并同时缓慢进行搅拌；其中，絮凝剂包括5份聚氯化铝和15份聚丙烯酰胺；

经处理后，重金属污水中各重金属离子的去除率平均值高达98.2％，色度除去率达到80％，出水水质符合污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准，具体数据结果如表2所示：

表2

实施例3：

(b)向重金属污水中加入适量的离子沉降剂进行沉降，充分搅拌使之与重金属污水中的重金属离子反应完全；其中，离子沉降剂包括5份氢氧化纳、20份硫化钾及30份碳酸纳；

(c)向沉降后的重金属污水投加适量的絮凝剂进行高效絮凝，并同时缓慢进行搅拌；其中，絮凝剂包括20份聚丙烯酰胺；

(d)向投加絮凝剂之后的重金属污水投加适量的助凝剂，并同时缓慢进行搅拌，使得重金属污水中的沉淀物充分形成絮凝团；其中，助凝剂包括3份羟甲基纤维素纳；

经处理后，重金属污水中各重金属离子的去除率平均值高达98.2％，色度除去率达到80％，出水水质符合污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准，具体数据结果如表3所示：

表3

实施例4：

(b)向重金属污水中加入适量的离子沉降剂进行沉降，充分搅拌使之与重金属污水中的重金属离子反应完全；其中，离子沉降剂包括5份氢氧化纳、25份硫化铵及25份碳酸纳；

(c)向沉降后的重金属污水投加适量的絮凝剂进行高效絮凝，并同时缓慢进行搅拌；其中，絮凝剂包括10份聚氯化铝及10份聚合氯化铝铁；

经处理后，重金属污水中各重金属离子的去除率平均值高达98.2％，色度除去率达到80％，出水水质符合污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准，具体数据结果如表4所示：

表4

本发明的重金属污水的处理方法将高效絮凝剂和助凝剂与离子沉降法配合使用，使用多种处理方法处理重金属污水，解决了现有单一重金属污水处理工艺中存在的絮凝沉降效果差、泥水分离困难、难稳定达标排放、处理工艺复杂及成本较高等问题。本发明工艺流程简单，药剂原料易得，成本低廉，处理过程不产生新的“三废”，处理效果显著，经絮凝-离子沉降处理后水中残留重金属离子浓度远远低于国家规定的排放标准，平均去除率高达95％以上。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种重金属污水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(e)中静止沉淀的时间为12h。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述絮凝剂为聚硅酸铝、聚氯化铝、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁及聚硅酸硫酸铝铁中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述助凝剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素纳、壳聚糖及柠檬酸中的一种或几种。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，各物质组成比例按质量计为：所述硫化物20-30份；所述碳酸盐20-30份；所述碱性氢氧化物5～8份；所述絮凝剂20～30份；所述助凝剂2～5份。