CN105601021A - 重金属废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种重金属废水的处理方法，在待处理的重金属废水中加入强碱溶液进行搅拌中和反应，再添加混凝药剂，并进行搅拌，然后加入磁性药剂和絮凝剂，并进行搅拌，然后经固液分离得到含磁污泥和出水，出水再经离心分离，去除固体杂质后，即得到处理后的出水。本发明的方法处理的废水，锑、铅、铜、铬、砷、镉和锌七个指标已经达到了有色冶金企业水污染物排放浓度限值，减少污泥排放2～4倍；磁性药剂经磁回收系统回收循环使用，提高磁性药剂的回收率。本发明方法流程上实现连续、自动化操作，减轻人员和劳动程度。

Description

重金属废水的处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种重金属废水的处理方法。
背景技术
生产有色金属的企业，从采矿、选矿、冶炼到产品加工的整个生产过程中，都有废水排放，根据废水来源可分为采矿废水、选矿废水、冶炼废水和加工废水，这些废水主要含有锑、铜、铅、锌、镉、砷、铬等重金属元素，如果处理不好，就会很容易造成砷污染、镉污染、铅污染等对生态环境影响重大的重金属污染事件。该类废水由于酸度大，重金属离子种类复杂，并以多种价态和形态存在，处理难度较大。
目前重金属废水传统处理方法主要有中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体法、吸附法和离子交换法等，国内主要采用中和沉淀法和硫化物沉淀法，其主要工艺为：综合废水在pH调节池中利用碱或硫化物进行中和沉淀，再到混凝沉淀池中利用絮凝剂进行混凝沉淀，然后经过清水池排出。
现有处理工艺存在如下问题：
1、该工艺使用石灰作为中和剂，产生大量污泥，后续要处理的渣量大，易产生危险固体废物，现场操作环境较恶劣。
2、该工艺用电量较大，处理成本较高。
3、该工艺因采用自然沉降，絮凝沉降时间长，需要很大沉淀池。
4、该工艺排放水仅能达到工业国家排放标准，很难能提升到地表水Ⅴ类以上标准。
5、该工艺不能连续抽出污泥渣。
因此，有必要对现有技术做进一步改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高废水中重金属去除率、提升排放水达到地表水V类以上标准、减少污泥排放、实现连续操作、自动化、安装便捷、占地少、成本低的重金属废水处理方法。
本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：一种重金属废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)在待处理的重金属废水中加入浓度为10～40wt％的强碱溶液进行搅拌中和反应，直至重金属废水的pH值为7；
(2)按重金属废水与混凝药剂的体积比为500:(1～2)，在步骤(1)处理后的重金属废水中添加混凝药剂，并进行搅拌5～10min，使废水中的重金属离子形成氢氧化物沉淀折出成为水体中胶体悬浮物；
(3)按磁性药剂与重金属废水的固液比mg/L计为(5～18):1加入磁性药剂，使废水水体中胶体悬浮物具有微磁性；
(4)按废水与絮凝剂的体积比为400:(1～2)，在步骤(3)处理的废水中加入絮凝剂，并进行搅拌5～10min；
(5)将步骤(4)处理后的废水进行固液分离得到含磁污泥和出水，出水再经离心分离，去除固体杂质后，即得到处理后的出水。
所述步骤(1)的强碱溶液为氢氧化钾或氢氧化钠溶液。
所述步骤(2)的混凝药剂为质量浓度0.6～0.8％的聚合硫酸铁溶液。
所述步骤(3)的磁性药剂是经过下列步骤制得：
a、研磨铁矿石至纳米级微球；
b、将步骤a的纳米微球按1～10g/mL分散于CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和乙醇的混合液中形成悬浊液，将此悬浊液在超声波条件下搅拌，使纳米微球均匀分散在溶液中；
c、将步骤b所得悬浊液在搅拌条件下，加入氨水至悬浊液pH值＝9～11；
d、将生物质粉末与聚多巴胺按3︰2的质量比溶于去离子水中，使二者的浓度为0.5～2mol/L；
e、在70℃下将步骤d配制的溶液逐滴加入到步骤c所得悬浊液中，滴加过程中持续搅拌，生成沉淀物；
f、将步骤e所得沉淀物进行离心处理，并依次以无水乙醇和去离子水洗涤沉淀物，将沉淀物在环境温度下干燥12～24h，然后以110～120℃中干燥6～12h；
g、将步骤f干燥后的物料经550～950℃焙烧2～6h，即得具有核壳结构的磁性药剂。
所述步骤a中纳米级微球是1～500nm的微球。
所述步骤d中生物质粉末是花生壳和秸秆混合后的磨碎至100～200目的粉末。
所述步骤(4)的絮凝剂为质量浓度0.1～0.2％的聚丙烯酰胺溶液和/或质量浓度0.6～0.8％的聚合氯化铝溶液。
所述步骤(5)的含磁污泥在磁回收系统中进行常规分散、脱磁处理，使污泥和磁性药剂分离，然后回收磁性药剂，将污泥进行填埋处理。
本发明的优点在于：
1、本发明的方法处理的废水，锑、铅、铜、铬、砷、镉和锌七个指标已经达到了有色冶金企业水污染物排放浓度限值，除铅外，其余重金属指标达到了《地表水环境质量标准》GB3838-2002地表水环境质量标准基本项目标准限值Ⅲ类水标准，而镉已达到该标准限值的Ⅰ类水标准。
2、减少污泥排放2～4倍；
3、磁性药剂经磁回收系统回收循环使用，提高磁性药剂的回收率。
4、本发明方法流程上实现连续、自动化操作，减轻人员和劳动程度。
5、无须建设很大的沉降池，设备紧密布置，占地面积少，投资少，大幅的降低废水的处理成本，节约成本2～3倍。
6、各种药剂均采用计量泵输送，实现精确添加，而且各反应器均配置强力搅拌器，使各种药剂得到充分反应，节约各种药剂用量。
7、本发明的方法使用的设备能快速安装，快速处理，能应对矿山废水突发事故。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但不构成对本发明保护范围的限制。
广西五吉矿，综合废水主要来自锑矿矿井水、选矿废水、冶炼废水等，综合废水主要成分如下表所示：
对上述综合废水按本发明的方案处理如下：
实施例1
(1)在待处理的重金属废水中加入浓度为10wt％的氢氧化钾溶液进行搅拌中和反应，直至重金属废水的pH值为7；
(2)按重金属废水与混凝药剂的体积比为500:1，在步骤(1)处理后的重金属废水中添加质量浓度0.8％的聚合硫酸铁溶液，并进行搅拌8min，使废水中的重金属离子形成氢氧化物沉淀折出成为水体中胶体悬浮物；
(3)按磁性药剂与重金属废水的固液比mg/L计为15:1加入磁性药剂，使废水水体中胶体悬浮物具有微磁性；
其中，磁性药剂是经过下列步骤制得：
a、研磨铁矿石至1～500nm的纳米级微球；
b、将步骤a的纳米微球按8g/mL分散于CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和乙醇的混合液中形成悬浊液，将此悬浊液在超声波条件下搅拌，使纳米微球均匀分散在溶液中；
c、将步骤b所得悬浊液在搅拌条件下，加入氨水至悬浊液pH值＝9；
d、将生物质粉末与聚多巴胺按3︰2的质量比溶于去离子水中，使二者的浓度为2mol/L；其中生物质粉末是花生壳和秸秆混合后的磨碎至100～200目的粉末；
e、在70℃下将步骤d配制的溶液逐滴加入到步骤c所得悬浊液中，滴加过程中持续搅拌，生成沉淀物；
f、将步骤e所得沉淀物进行离心处理，并依次以无水乙醇和去离子水洗涤沉淀物，将沉淀物在环境温度下干燥12h，然后以110℃中干燥12h；
g、将步骤f干燥后的物料经750℃焙烧4h，即得具有核壳结构的磁性药剂；
(4)按废水与絮凝剂的体积比为400:2，在步骤(3)处理的废水中加入质量浓度0.2％的聚丙烯酰胺溶液和质量浓度0.6％的聚合氯化铝溶液，并进行搅拌10min；
(5)将步骤(4)处理后的废水进行固液分离得到含磁污泥和出水，出水再经离心分离，去除固体杂质后，即得到处理后的出水。
含磁污泥在磁回收系统中进行常规分散、脱磁处理，使污泥和磁性药剂分离，然后回收磁性药剂，将污泥进行填埋处理。
实施例2
(1)在待处理的重金属废水中加入浓度为30wt％的氢氧化钠溶液进行搅拌中和反应，直至重金属废水的pH值为7；
(2)按重金属废水与混凝药剂的体积比为500:2，在步骤(1)处理后的重金属废水中添加质量浓度0.7％的聚合硫酸铁溶液，并进行搅拌5min，使废水中的重金属离子形成氢氧化物沉淀折出成为水体中胶体悬浮物；
(3)按磁性药剂与重金属废水的固液比mg/L计为18:1加入磁性药剂，使废水水体中胶体悬浮物具有微磁性；
其中，磁性药剂是经过下列步骤制得：
a、研磨铁矿石至1～500nm的纳米级微球；
b、将步骤a的纳米微球按1g/mL分散于CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和乙醇的混合液中形成悬浊液，将此悬浊液在超声波条件下搅拌，使纳米微球均匀分散在溶液中；
c、将步骤b所得悬浊液在搅拌条件下，加入氨水至悬浊液pH值＝10；
d、将生物质粉末与聚多巴胺按3︰2的质量比溶于去离子水中，使二者的浓度为1mol/L；其中生物质粉末是花生壳和秸秆混合后的磨碎至100～200目的粉末；
e、在70℃下将步骤d配制的溶液逐滴加入到步骤c所得悬浊液中，滴加过程中持续搅拌，生成沉淀物；
f、将步骤e所得沉淀物进行离心处理，并依次以无水乙醇和去离子水洗涤沉淀物，将沉淀物在环境温度下干燥20h，然后以120℃中干燥8h；
g、将步骤f干燥后的物料经550℃焙烧6h，即得具有核壳结构的磁性药剂；
(4)按废水与絮凝剂的体积比为400:1，在步骤(3)处理的废水中加入质量浓度0.1％的聚丙烯酰胺溶液和质量浓度0.8％的聚合氯化铝溶液，并进行搅拌8min；
(5)将步骤(4)处理后的废水进行固液分离得到含磁污泥和出水，出水再经离心分离，去除固体杂质后，即得到处理后的出水。
含磁污泥在磁回收系统中进行常规分散、脱磁处理，使污泥和磁性药剂分离，然后回收磁性药剂，将污泥进行填埋处理。
实施例3
(1)在待处理的重金属废水中加入浓度为40wt％的氢氧化钠溶液进行搅拌中和反应，直至重金属废水的pH值为7；
(2)按重金属废水与混凝药剂的体积比为500:1.5，在步骤(1)处理后的重金属废水中添加质量浓度0.6％的聚合硫酸铁溶液，并进行搅拌10min，使废水中的重金属离子形成氢氧化物沉淀折出成为水体中胶体悬浮物；
(3)按磁性药剂与重金属废水的固液比mg/L计为5:1加入磁性药剂，使废水水体中胶体悬浮物具有微磁性；
其中，磁性药剂是经过下列步骤制得：
a、研磨铁矿石至1～500nm的纳米级微球；
b、将步骤a的纳米微球按10g/mL分散于CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和乙醇的混合液中形成悬浊液，将此悬浊液在超声波条件下搅拌，使纳米微球均匀分散在溶液中；
c、将步骤b所得悬浊液在搅拌条件下，加入氨水至悬浊液pH值＝11；
d、将生物质粉末与聚多巴胺按3︰2的质量比溶于去离子水中，使二者的浓度为0.5mol/L；其中生物质粉末是花生壳和秸秆混合后的磨碎至100～200目的粉末；
e、在70℃下将步骤d配制的溶液逐滴加入到步骤c所得悬浊液中，滴加过程中持续搅拌，生成沉淀物；
f、将步骤e所得沉淀物进行离心处理，并依次以无水乙醇和去离子水洗涤沉淀物，将沉淀物在环境温度下干燥24h，然后以110℃中干燥6h；
g、将步骤f干燥后的物料经950℃焙烧2h，即得具有核壳结构的磁性药剂；
(4)按废水与絮凝剂的体积比为400:1.5，在步骤(3)处理的废水中加入质量浓度0.7％的聚合氯化铝溶液，并进行搅拌5min，；
(5)将步骤(4)处理后的废水进行固液分离得到含磁污泥和出水，出水再经离心分离，去除固体杂质后，即得到处理后的出水。
含磁污泥在磁回收系统中进行常规分散、脱磁处理，使污泥和磁性药剂分离，然后回收磁性药剂，将污泥进行填埋处理。
对比例1：采用中和沉淀法和硫化物沉淀法，其主要工艺为：综合废水在pH调节池中利用碱或硫化物进行中和沉淀，再到混凝沉淀池中利用絮凝剂进行混凝沉淀，然后经过清水池排出。
对比例2：同实施例1，仅将磁性药剂替换为用于处理污水的磁性生物载体，该磁性生物载体包括：磁性颗粒、高分子聚合物。(参见专利zl200810102918.1)
将实施例和对比例所得处理后的出水，经过中国国土资源部南宁矿产资源监督检测中心和广西壮族自治区地质矿产测试研究中心共同检测，结果如下表所示：

Claims (8)

1.一种重金属废水的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在待处理的重金属废水中加入浓度为10～40wt％的强碱溶液进行搅拌中和反应，直至重金属废水的pH值为7；
(2)按重金属废水与混凝药剂的体积比为500:(1～2)，在步骤(1)处理后的重金属废水中添加混凝药剂，并进行搅拌5～10min；
(3)按磁性药剂与重金属废水的固液比mg/L计为(5～18):1加入磁性药剂；
(4)按废水与絮凝剂的体积比为400:(1～2)，在步骤(3)处理的废水中加入絮凝剂，并进行搅拌5～10min；
(5)将步骤(4)处理后的废水进行固液分离得到含磁污泥和出水，出水再经离心分离，去除固体杂质后，即得到处理后的出水。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述步骤(1)的强碱溶液为氢氧化钾或氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述步骤(2)的混凝药剂为质量浓度0.6～0.8％的聚合硫酸铁溶液。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述步骤(3)的磁性药剂是经过下列步骤制得：
a、研磨铁矿石至纳米级微球；
b、将步骤a的纳米微球按1～10g/mL分散于CTAB和乙醇的混合液中形成悬浊液，将此悬浊液在超声波条件下搅拌，使纳米微球均匀分散在溶液中；
c、将步骤b所得悬浊液在搅拌条件下，加入氨水至悬浊液pH值＝9～11；
d、将生物质粉末与聚多巴胺按3︰2的质量比溶于去离子水中，使二者的浓度为0.5～2mol/L；
e、在70℃下将步骤d配制的溶液逐滴加入到步骤c所得悬浊液中，滴加过程中持续搅拌，生成沉淀物；
f、将步骤e所得沉淀物进行离心处理，并依次以无水乙醇和去离子水洗涤沉淀物，将沉淀物在环境温度下干燥12～24h，然后以110～120℃中干燥6～12h；
g、将步骤f干燥后的物料经550～950℃焙烧2～6h，即得具有核壳结构的磁性药剂。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于：所述步骤a中纳米级微球是1～500nm的微球。
6.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于：所述步骤d中生物质粉末是花生壳和秸秆混合后的磨碎至100～200目的粉末。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述步骤(4)的絮凝剂为质量浓度0.1～0.2％的聚丙烯酰胺溶液和/或质量浓度0.6～0.8％的聚合氯化铝溶液。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述步骤(5)的含磁污泥进行常规分散、脱磁处理，使污泥和磁性药剂分离，然后回收磁性药剂，将污泥进行填埋处理。
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