CN105884132A - 一种电子产品制造及冶金过程中含铊废水的深度处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子产品制造及冶金过程中含铊废水的深度处理方法。本发明方法用于处理初始含铊量为1.6mg/L以下的废水，具体步骤如下：1）、向电子产品制造及冶金过程产生的含铊废水中投加生物制剂，反应15~30min后静置；2）、投加化学混凝沉淀剂，过程中用碱调节pH10~12，反应15~30min后过滤；3）、向步骤2）所得滤液中加入混凝吸附剂，搅拌反应15~30min后过滤，即可得到达标排放的含铊废水。本发明方法也可同步处理含铊废水中含有的其它重金属离子。本发明可在现有设施上改造进行，可节约大量投资成本，工艺简单，运行稳定，工业化应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于重金属离子废水处理技术领域，具体涉及一种电子产品制造及冶金过程中含铊废水的深度处理方法。
背景技术
由于铊元素具有优异的化学性能，人们对铊元素及其化合物的需求越来越大，并将其广泛用于高端电子产品制造中，因此电子产品制造及含铊矿石冶金过程中都会产生含铊废水。
铊（Tl）是一种剧毒高危元素，具有蓄积性，其中Tl3+的毒性比Tl+强5万倍，对人的致死量为10~15mg/L。目前，全世界每年由于工业生产而排放的铊量约为2000~5000吨，由此带来了一系列危害环境及人体健康问题。在地方标准中，湖南省颁布了《湖南省工业废水铊污染物排放标准（DB43/968-2014）》，并规定铊浓度排放限值为0.005mg/L。但多数污水厂现有的处理工艺只能把铊降低到小于5mg/L，再进一步降低废水中铊浓度需采用新工艺进行深度处理。
目前，针对含铊废水的处理方法主要有以下几种：
（1）化学氧化沉淀法：即采用预先加入氧化剂的方法，将含铊废水中的Tl+氧化成Tl3+，再加入碱性物质，调节溶液pH值，使之形成含铊沉淀物，最终达到去除铊的目的。该种方法存在化学试剂消耗量大、铊去除不彻底的缺点。
（2）物理法：如美国环保局推荐使用活性铝净化法，结合离子交换法来处理低浓度含铊废水（＜0.01mg/L），可使含铊废水终浓度降至0.002mg/L。该方法有其局限性，只能处理低浓度含铊废水，且处理成本高。
（3）生物法：通过筛选铊耐受性菌株处理含铊废水，达到去除含铊废水中铊的目的。有研究表明，利用铊耐受性菌株絮凝含铊矿山废水，在pH=8，温度为16℃，搅拌时间为4min条件下，铊的去除率最高达到70.8%。该方法较为明显的缺点是能耐受高浓度铊的菌株不容易筛选，限制了其大规模的应用，且筛选周期较长。
（4）生物化学法：中国专利CN201410001046公开了一种采用生物脱铊剂与化学脱铊剂协同处理工艺，即利用化学脱铊剂对铊的预脱除及生物脱铊剂多基团的协同作用，使处理后铊浓度达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）的限值。该方法的缺点为生物脱铊剂的制备过程较为繁琐，且使用的化学试剂较多，给后续处理过程带来麻烦。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种采用生物制剂预处理和化学絮凝沉淀——吸附处理二级反应工艺对电子产品制造及冶金过程中含铊废水进行深度处理，其原理是生物制剂具有较强的氧化能力，其次是菌剂中的含铁矿物具有吸附重金属的能力。本发明的深度处理方法是针对工厂现有含铊废水处理工艺的延伸，在节约投资成本的同时，其处理成本较低、处理效果良好，可使初始含铊浓度为1.6mg/L的废水短时间内降至0.005mg/L以下，废水中含有的其它重金属离子也能够高效去除。
本发明技术方案具体介绍如下。
本发明提供一种电子产品制造及冶金过程中含铊废水的深度处理方法，该方法用于处理初始含铊量为1.6mg/L以下的废水，具体步骤如下：
（1）生物制剂预处理：向电子产品制造及冶金过程产生的含铊废水中投加生物制剂，反应15~30min后静置，得到混合溶液；其中：所述生物制剂通过如下步骤制备得到：
① 配制9K液体培养基，按5Vol%~10Vol%的接种量接入嗜酸氧化亚铁硫杆菌，于25-35
℃，125~130 r/min条件下，摇床培养4~6 d；
② 按固液质量体积比为1：4~1：6 g/ml向菌液中加入FeSO4·7H2O或Fe2(SO4)3，搅拌后静置，直接获得悬浮液型制剂，或者进一步加工得到固体制剂；
（2）化学混凝沉淀剂处理：向步骤（1）得到的混合溶液中投加化学混凝沉淀剂，过程中用碱调节体系pH值在10~12之间，反应15~30min后过滤；
（3）混凝吸附处理：向步骤（2）所得滤液中加入混凝吸附剂，搅拌15~30min后过滤，得到含铊量在0.005mg/L以下的出水。
上述步骤（1）中，生物制剂是固体制剂时，步骤②静置后还包括将悬浮液过滤、将滤渣烘干的步骤。
上述步骤（1）中，生物制剂为悬浮液制剂时，其投加量与含铊废水处理量的体积比为1：40~1：60。
上述步骤（2）中，所述的化学混凝沉淀剂由聚合氯化铝和无机铁盐组成。优选的，
所述聚合氯化铝和无机铁盐的质量比为1:1。优选的，所述无机铁盐包括硫化亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁中的一种或多种。
上述步骤（2）中，所述的化学混凝沉淀剂与含铊废水的质量体积比为1：180~1：220g/ml。
上述步骤（3）中，所述的混凝吸附剂选自聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、活性炭或分子筛中任意两种或三种。优选的，所述的混凝吸附剂与含铊废水的质量体积比为1：300~1：350g/ml。
上述步骤（3）中，所述混凝吸附处理后，由于所加生物制剂中铁盐发生水解，且未调pH，导致溶液中H+浓度增加，过滤后所得滤液的pH值为6~8，滤液性质稳定。
本发明采用生物制剂预处理和化学絮凝沉淀——吸附处理二级反应工艺。所谓二级反应是依据本发明针对含铊废水处理实际所需沉淀次数决定的。利用生物制剂胞外聚合物及官能团的氧化、络合作用和化学絮凝沉淀剂将含铊废水中含有的Tl+氧化成Tl3+，并且将溶液中游离的三价铊络合到生物制剂周边，在化学絮凝沉淀剂作用下，以沉淀的方式让一部分铊离子从溶液中脱离出来；为了较为彻底的去除溶液中剩余的铊离子，采用混凝吸附的方式最终除去电子产品制造及冶金过程中含铊废水中的铊离子。
本发明的有益效果在于：
1. 该工艺可在现有设施上改造进行，可节约大量投资成本，工艺简单，运行稳定，工业化应用前景广阔；
2. 对于初始含铊量为1.6mg/L以下的含铊废水，采用该方法可在短时间内使废水中含铊量降至0.005mg/L以下，稳定达到现有针对工业废水排放的地方标准（DB43/968-2014）限值；
3. 在脱除工业废水中铊的同时，可同步去除废水中其它重金属，如Cu、Cd、Fe等；
4. 采用生物制剂预处理和化学絮凝沉淀——吸附处理二级反应工艺，处理成本廉价，按目前的市场价格，处理成本仅为0.26~0.38元/吨，可实现出水水质稳定达标排放。
附图说明
图1是电子产品制造与冶金过程中含铊废水深度处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明不局限于下面的实施例。
图1是电子产品制造与冶金过程中含铊废水深度处理方法的工艺流程图。
实施例1
1、生物制剂的制备
1）配制150ml 9K液体培养基，按5Vol%的接种量接入嗜酸氧化亚铁硫杆菌，于30℃，125
r/min摇床中培养5d；
2）取100ml培养后的菌液，按1：5g/ml的固液质量体积比加入FeSO4·7H2O，搅拌30min后静置；
3）直接将2）制得的生物制剂溶液于4℃冰箱中保存、备用。
2、取98ml初始含铊量为0.5mg/L的含铊废水，加入2ml自制的生物制剂，反应15~30min后静置，再向其中加入0.5g聚合氯化铝和0.5g硫化亚铁，用氢氧化钠调节溶液pH=10，反应15min后过滤，最后向所得滤液中投加0.3g聚合氯化铝、0.3g聚丙烯酰胺、0.3g活性炭，反应15min后过滤，所得滤液用ICP-MS测得最终铊浓度为0.0011mg/L，去除率达到99.78%。
实施例2
1、生物制剂的制备
1）配制150ml 9K液体培养基，按10Vol%的接种量接入嗜酸氧化亚铁硫杆菌，于30℃，130r/min摇床中培养4d；
2）取100ml培养后的菌液，按1：6 g/ml的固液质量体积比加入Fe2(SO4)3，搅拌30min后静置；
3）直接将2）制得的生物制剂溶液于4℃冰箱中保存、备用。
2、取98ml初始含铊量为1.6mg/L的含铊废水，加入2ml自制的生物制剂，反应15~30min后静置，再向其中加入0.5g聚合氯化铝和0.5g硫化亚铁，用氢氧化钠调节溶液pH=11，反应15min后过滤，最后向所得滤液中投加0.3g聚合氯化铝、0.3g聚丙烯酰胺、0.3g活性炭，反应15min后过滤，所得滤液用ICP-MS测得最终铊浓度为0.0046mg/L，去除率达到99.71%。
实施例3
1、生物制剂的制备同实施例1。
2、取98ml初始含铊量为0.8mg/L的模拟电子产品制造及冶金过程中的含铊废水，其还含有Cu、Fe、Cd等重金属离子，加入2ml自制的生物制剂，反应15~30min后静置，再向其中加入0.5g聚合氯化铝和0.5g硫化亚铁，用氢氧化钠调节溶液pH=12，反应15min后过滤，最后向所得滤液中投加0.3g聚合氯化铝、0.3g聚丙烯酰胺、0.4g活性炭，反应15min后过滤，所得滤液用ICP-MS测得最终铊浓度为0.0026mg/L，去除率达到99.68%，
Cu、Fe、Cd的去除率都在99.99%以上。
实施例4
1、生物制剂的制备同实施例1。
2、取98ml初始含铊量为0.9mg/L的含铊废水，加入2ml自制的生物制剂，反应15~30min后静置，再向其中加入0.4g聚合氯化铝和0.4g硫化亚铁，用氢氧化钠调节溶液pH=11，反应15min后过滤，最后向所得滤液中投加0.3g聚合氯化铝、0.3g聚丙烯酰胺、0.3g活性炭，反应15min后过滤，所得滤液用ICP-MS测得最终铊浓度为0.0031mg/L，去除率达到99.66%。
实施例5
1、生物制剂的制备同实施例2。
2、取98ml初始含铊量为1.2mg/L的模拟电子产品制造及冶金过程中的含铊废水，其还含有Cu、Fe、Cd等重金属离子，加入2ml自制的生物制剂，反应15~30min后静置，再向其中加入0.5g聚合氯化铝和0.5g硫化亚铁，用氢氧化钠调节溶液pH=11，反应15min后过滤，最后向所得滤液中投加0.3g聚合氯化铝、0.3g聚丙烯酰胺、0.3g活性炭，反应15min后过滤，所得滤液用ICP-MS测得最终铊浓度为0.0041mg/L，去除率达到99.66%
Cu、Fe、Cd的去除率都在99.95%以上。
Claims (10)
1.一种电子产品制造及冶金过程中含铊废水的深度处理方法，其特征在于，该方法用于处理初始含铊量为1.6mg/L以下的废水，具体步骤如下：
（1）生物制剂预处理：向电子产品制造及冶金过程产生的含铊废水中投加生物制剂，反应15~30min后静置，得到混合溶液；其中，所述生物制剂通过如下步骤制备得到：
① 配制9K液体培养基，按5Vol%~10Vol%的接种量接入嗜酸氧化亚铁硫杆菌，于25~35℃，125~130r/min条件下，摇床培养4~6d；
② 按固液质量体积比为1：4~1：6 g/ml向菌液中加入FeSO4·7H2O或Fe2(SO4)3，搅拌后静置，直接获得悬浮液型制剂，或者进一步加工得到固体制剂；
（2）化学混凝沉淀剂处理：向步骤（1）得到的混合溶液中投加化学混凝沉淀剂，过程中用碱调节体系pH值在10~12之间，反应15~30min后过滤；
（3）混凝吸附处理：向步骤（2）所得滤液中加入混凝吸附剂，搅拌15~30min后过滤，得到含铊量在0.005mg/L以下的出水。
2.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，步骤（1）中，生物制剂是固体制剂时，步骤②静置后还包括将悬浮液过滤、将滤渣烘干的步骤。
3.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，步骤（1）中，生物制剂为悬浮液制剂时，其投加量与含铊废水处理量的体积比为1：40~1：60。
4.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的化学混凝沉淀剂由聚合氯化铝和无机铁盐组成。
5.根据权利要求4所述的深度处理方法，其特征在于，所述聚合氯化铝和无机铁盐的质量比为1:1。
6.根据权利要求4所述的深度处理方法，其特征在于，所述无机铁盐包括硫化亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的化学混凝沉淀剂与含铊废水的质量体积比为1：180~1：220g/ml。
8.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的混凝吸附剂选自聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、活性炭或分子筛中的两种或三种。
9.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的混凝吸附剂与含铊废水的质量体积比为1：300~1：350g/ml。
10.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于，步骤（3）中，所述混凝吸附处理后过滤，所得滤液的pH值为6~8。
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