CN105523621B - 一种含铜废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法 - Google Patents

一种含铜废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含铜废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法，属于环境工程领域。在含铜废水化学沉淀处理过程中，生成的污泥一般为絮状污泥，其稳定性、沉降性和脱水性较差，严重影响了出水水质和工艺运行效率。本发明应用反应结晶法，引入晶种，采用并流加料连续操作的方式，通过控制反应物的进样速率，调节溶液的过饱和度，以及同时调控晶种固体浓度、搅拌速度、沉淀剂的浓度、沉淀剂滴加速率、反应pH值等条件促进形成颗粒污泥，使污泥的沉降速率较絮状污泥提高了7～8倍，同时还使污泥的含水率从絮状污泥的99％降到了71％，体积减少了96.5％。本发明为解决含铜废水处理过程中固液分离的难题提供了新方法。

Description

一种含铜废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种含铜废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法。
背景技术
化学沉淀法由于具有方法简单、操作方便、工艺技术成熟等优势，被广泛应用于处理含铜废水处理过程中。但是由于沉淀反应速度快，生成的颗粒比较细小或为无定形的沉淀，大量细小颗粒悬浮于溶液中，难以快速高效分离，导致处理后的废水难以稳定达标。为了解决这一问题，在化学沉淀处理含铜废水的过程中利用反应结晶法，形成化学沉淀颗粒污泥，可使污泥沉降性能大幅度提高。
由于废水处理后沉淀物的固液分离主要依赖于重力作用，因而其最终沉降速度取决于沉淀物的形状、粒径、密度等。因此，在化学沉淀颗粒污泥的形成过程中，控制成核、晶体长大、附聚等结晶过程，使颗粒长大十分重要。过饱和度是推进结晶过程的唯一动力，过饱和度的大小直接影响着晶核的形成和结晶成长过程的快慢，这两个过程同时也影响着沉淀物的粒度分布。在反应结晶法处理含铜废水过程中会存在局部过饱和度高，初级成核速率快及废水中重金属离子浓度低、沉淀悬浮密度小、不利于颗粒长大等问题。为了避免初级成核，使析出的溶质能够在晶种表面生长，从而得到较大的晶体粒度，保证固液分离效果，可以通过在反应结晶过程的初期加入晶种诱导成核，同时利用并流加料连续操作的方式，将溶液的过饱和度控制在介稳区，其中的关键步骤是控制溶液的过饱和程度。通过调节反应物的进样速率能够有效地控制溶液中的过饱和程度，使其处于介稳区，获得较大的颗粒，提高污泥的沉降性能，促进泥水分离。
发明内容
针对含铜废水处理过程中污泥难以固液分离的问题，本发明提供一种在含铜废水(铜离子浓度≥1000mg/L)处理过程中提高污泥沉降性能的方法。该方法操作简单，运行周期短，能够有效提高污泥的沉降性能。
为实现上述目的，本发明是通过以下方式实现的：
一种含铜废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法，其特征在于，在100-300mL水中加入氧化铜晶种，使得固体浓度为2.5～3.0g/L；控制搅拌速度200～300rpm、温度15-25℃条件下分别滴加含铜废水和0.03～0.05mol/L的氢氧化钠水溶液，含铜废水和氢氧化钠的进样速率控制在0.2～0.5mL/min，控制含铜废水和氢氧化钠的进样速率一样；并用氢氧化钠溶液调节pH值11-12，反应1h后，停止加样，向反应后的悬浮溶液体系中投加聚丙烯酰胺絮凝剂，搅拌后静置一段时间，使污泥稳定并完全沉降，所述的含铜废水的铜离子浓度≥1000mg/L。
所述的方法中加入的晶种物质包括不同形貌、尺寸的氧化铜中的一种或多种。
所述的方法，向反应后的悬浮溶液体系中投加质量分数为0.1％的聚丙烯酰胺絮凝剂，使其在体系中的浓度为15mg/L；然后400～800rpm搅拌0.5～1min，再在25～100rpm搅拌10～15min，静置30min，使颗粒污泥稳定并完全沉降。
与现有技术相比，本发明的优点：
1、本发明方法专门用于处理铜离子浓度≥1000mg/L的含铜废水。
2、流程简单，主要涉及了铜的沉淀反应和颗粒物的絮凝反应；操作成本低，设备简单。
3、本发明应用反应结晶法，引入晶种，采用并流加料连续操作的方式，通过控制反应物的进样速率，调节溶液的过饱和度，以及同时调控晶种固体浓度、搅拌速度、沉淀剂的浓度、沉淀剂滴加速率、反应pH值等条件以期找到最优方案，促进形成颗粒污泥，使污泥的沉降速率较絮状污泥提高了7～8倍，同时还使污泥的含水率从絮状污泥的99％降到了71％，体积减少了96.5％。
4、本发明是含铜废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法，为解决含铜废水处理过程中固液分离的难题提供了新方式。
附图说明
图1：对比例中所得颗粒污泥的图片；
图2：实施例1中所得颗粒污泥的图片；
图3：实施例2中所得颗粒污泥的图片。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明，而不是对本发明的限定。
对比例1：
采用201310216148.4的专利申请中实施例3的条件和方法处理本发明铜离子含量大于1000mg/L的含铜废水。
将一个1000mL反应烧杯置于恒温磁力搅拌装置上，控制温度为25±1℃，调节磁力搅拌子的转速为500rpm。向反应烧杯中加入100mL含晶种物质纳米CuO的悬浮液，其固体浓度为1.5g/L。然后向烧杯中同时分别滴加氢氧化钠溶液(0.01mol/L)和含铜重金属废水(CCu(II)＝1100mg/L)，控制重金属废水的滴加速率为2mL/min,通过调节沉淀剂氢氧化钠溶液的滴加速率，控制反应pH为9.0±0.2，反应1h。在上述反应后的悬浮溶液体系中投加浓度为0.1％的聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂，使其反应浓度为10mg/L。然后快速(500rpm)搅拌30s，再慢速(100rpm)搅拌15min。静置30min，使污泥稳定并完全沉降。通过对其沉降性能的分析计算可知，其沉降速率为1.92cm/s，高于一般的絮状污泥(0.17-0.42cm/s)。
然后针对以上出现的含铜废水的进样速率、晶种固体浓度、搅拌速度、沉淀剂的浓度、沉淀剂滴加速率、反应pH值等条件进行单因素试验，以选取最优条件，结果如表1。
表1
将上述单因素试验得到的最优条件组合运用到如下实施例中取得很好的效果。
实施例1
将一个反应烧杯置于恒温磁力搅拌器上，向其中加入100mL含晶种CuO的悬浮液中(固体浓度为2.5g/L)。控制反应温度为25℃，调节磁力搅拌子的转速为300rpm。然后向烧杯中同时分别滴加氢氧化钠溶液(0.03mol/L)和含铜废水(铜离子浓度1100mg/L)，控制含铜废水和氢氧化钠溶液的进样速率为0.5mL/min，通过滴加氢氧化钠溶液控制反应pH为11.0±0.2，反应1小时。然后向沉淀反应完成后的悬浮液中投加质量浓度为1g/L的聚丙烯酰胺絮凝剂，使其在体系中的浓度为15mg/L；然后600rpm搅拌15s，再在100rpm搅拌15min，静置30min，使颗粒污泥稳定并完全沉降，沉降速率为8.75cm/s。此外，对反应前后水中的铜浓度的分析可知，其去除率达到了99％以上,同时还使污泥的含水率从絮状污泥的99％降到了71％，体积减少了96.5％。
实施例2
将一个反应烧杯置于恒温磁力搅拌器上，向其中加入100mL含晶种CuO的悬浮液中(固体浓度为2.5g/L)。控制反应温度为25℃，调节磁力搅拌子的转速为300rpm。然后向烧杯中同时分别滴加氢氧化钠溶液(0.03mol/L)和含铜废水(铜离子浓度1100mg/L)，控制含铜废水和氢氧化钠溶液的进样速率为4mL/min，通过滴加氢氧化钠溶液控制反应pH为11±0.2，反应1小时。然后向沉淀反应完成后的悬浮液中投加质量浓度为1g/L的聚丙烯酰胺絮凝剂，使其在体系中的浓度为10mg/L；然后600rpm搅拌15s，再在100rpm搅拌15min，静置30min，使颗粒污泥稳定并完全沉降，测其沉降速率为4.7cm/s。此外，对反应前后水中的铜浓度的分析可知，其去除率达到了99％以上。

Claims (3)

1.一种含铜废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法，其特征在于，在100-300mL水中加入氧化铜晶种，使得固体浓度为2.5～3.0g/L；控制搅拌速度200～300rpm、温度15-25℃条件下分别滴加含铜废水和0.03～0.05mol/L的氢氧化钠水溶液，含铜废水和氢氧化钠的进样速率控制在0.2～0.5mL/min，控制含铜废水和氢氧化钠的进样速率一样；并用氢氧化钠溶液调节pH值11-12，反应1h后，停止加样，向反应后的悬浮溶液体系中投加聚丙烯酰胺絮凝剂，搅拌后静置一段时间，使污泥稳定并完全沉降，所述的含铜废水的铜离子浓度＞1000mg/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加入的晶种物质包括不同形貌、尺寸的氧化铜中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向反应后的悬浮溶液体系中投加质量分数为0.1％的聚丙烯酰胺絮凝剂，使其在体系中的浓度为15mg/L；然后400～800rpm搅拌0.25～1min，再在25～100rpm搅拌10～15min，静置30min，使颗粒污泥稳定并完全沉降。
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