CN111995167A - 一种酸性重金属废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种酸性重金属废水的处理方法，通过在酸性废水中先加入产生渣量较少的氧化镁作为除酸剂处理酸性废水，调节pH及去除大部分可沉淀去除的重金属，再配合芬顿试剂氧化破除络合态金属与还原高价位铬，再加入聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁混凝剂实现重金属的深度去除。本发明适用于处理冶金、电镀等行业含重金属的酸性废水，不仅能达到重金属污染物的达标排放，且由于产生的固废量大幅度降低大大减少了后续固废处理成本，废水中的镁盐还可结晶再利用。

Description

一种酸性重金属废水的处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种酸性重金属废水的处理方法。
背景技术
电镀、冶金是污染非常严重的工业行业，其在生产过程中排出的废水含有铜、镍、铬等重金属离子、氰化物等剧毒物质和大量的有机污染物，水质复杂且不易控制，是最难处理的工业废水之一。重金属废水成分比较复杂，目前，国内外处理这类废水的方法很多，如化学沉淀法、电化学法、重金属捕集法、人工湿地法等。对于危害性较大的酸性重金属废水，化学沉淀法是目前最为重要的一种处理方法。工业上用的中和剂有石灰石、石灰、苛性钠、苏打、工业飞灰和氧化亚铁等。由于这些中和剂来源广、价格低，再加上中和法操作简单，管理方便，工作环境好和处理费用低等优点，己成为处理酸性重金属废水最为普遍的方法。
采用石灰石作为中和剂具有成本低、渣含水量较低并易于脱水等优点，但反应速度慢，因此，常常与石灰串联使用。用石灰和石灰石处理酸性重金属废水适应性强，但其对废水中的重金属离子的处理效率有限，仅仅经过中和处理的酸性重金属废水重金属浓度很难达到标准排放。硫化沉淀法是向废水中投加硫化剂，使废水中的重金属离子形成硫化物沉淀，从而从废水中除去。通常使用的硫化剂有硫化钠、硫化铵和硫化氢等。该方法去除率高、泥渣中金属含量高、便于回收利用。但沉淀剂来源有限，价格比较昂贵，产生的硫化氢有恶臭，对人体有危害。
发明内容
针对现有酸性重金属废水处理存在的处理效果不佳，二次处理成本高的缺陷，本发明提供一种酸性重金属废水的处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种酸性重金属废水的处理方法，包括以下步骤：
（1）将冶金、电镀排放的含有重金属酸性废水输送至混合池中，静置30～40min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为2～3mol/L的氢氧化镁溶液，调节pH至8～10，60r/min搅拌10min后，静置沉淀60～120min，将上层废液送至混合池中；
（2）于混合池中的废液加入芬顿试剂，调节pH为2～4，进行破络60～80min，然后用质量分数为30%的氢氧化镁调节溶液pH至10，静置沉淀30min，去除沉淀，得到粗处理废液；
（3）在粗处理废液中加入阳离子型聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁的混合液，加入量为10～20mL/L粗处理液，然后于60～100r/min搅拌下反应30～60min，静置沉淀60min，上清液排放即可。
本发明的酸性重金属废水处理工艺，先加入产生渣量较少的氧化镁作为除酸剂处理酸性废水，调节pH及去除大部分可沉淀去除的重金属，再配合芬顿试剂氧化破除络合态金属与还原高价位铬，再加入聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁混凝剂实现重金属的深度去除。本发明适用于处理冶金、电镀等行业含重金属的酸性废水，不仅能达到重金属污染物的达标排放，且由于产生的固废量大幅度降低大大减少了后续固废处理成本，废水中的镁盐还可结晶再利用。
初始处理阶段，pH在8～10时，铜离子、镍离子易于沉降。
作为本发明的进一步改进，所述的芬顿试剂中，Fe2+和H2O2的物质的量比为1:5，H2O2的投入量为0.3～0.45g/L废液。
破络阶段，通过亚铁离子和H2O2反应生成羟基自由基·OH，羟基自由基·OH具有极强的氧化性，能够氧化大部分有机物。亚铁离子用量过多或者过少都会影响羟自由基·OH的产生，从而导致废水处理效果下将，另一方面，H2O2用量过少时，自由基·OH产生量不足，H2O2用量过多时，促进了自由基·OH向H2O进行转变，消耗了部分羟基自由基，导致氧化能力下降。本发明经过试验，确定Fe2+和H2O2的物质的量比为1:5时对废水处理效果最佳。
作为本发明的进一步改进，所述的阳离子型聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁的混合液，具体为阳离子型聚丙烯酰胺溶液与总铁浓度为150～170g/L的聚合硫酸铁溶液按照体积比为（5～10）:1混合制备而得。
作为本发明的进一步改进，所述的阳离子型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
（1）取50mL环己烷、0.9g司盘80与0.3g吐温80混合，于25℃恒温水浴中搅拌下通入N2，并在此过程中缓慢滴加42mL丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵混合溶液；滴加完毕后继续通氮气搅拌20min，加入0.9mL体积分数为0.3%的H2O2，3min后加入0.5mL质量分数为0.9%的Vc引发反应，反应过程中保持氮气的持续通入，5h后停止反应，冷却并破乳，得到白色颗粒状聚合物，抽滤并在70℃下干燥至恒重，得到粗制化合物；
（2）以乙醇为溶剂对粗制化合物进行抽提，直到提取液中加入硝酸银后无白色浑浊出现，干燥后即得到阳离子型聚丙烯酰胺；
所述的丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵混合溶液中，n丙烯酰胺:n二甲基二烯丙基氯化铵=10:1。
阳离子型聚丙烯酰胺表面的功能基团和聚合硫酸铁相互结合，提高了的絮凝性能和分子架桥能力，同时减少了聚合硫酸铁的使用量，避免过多使用聚合硫酸铁导致铁离子发生二次污染，同时降低了水处理成本。
本发明的有益效果：
本发明的酸性重金属废水处理工艺，使酸性废水中的固废量大幅度降低，大大减少了后续固废处理成本。采用芬顿试剂与聚合硫酸铁、阳离子型聚丙烯酰胺共同絮凝，提高絮凝剂的吸附性能和架桥作用，有效的使重金属离子被沉降，同时有效减少聚合硫酸铁的用量，避免絮凝后铁离子造成二次污染，减少后续处理成本。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例对某冶金厂排放的酸性重金属废水进行处理，经过测量，该厂排放的污水中，铜离子浓度为12.2mg/L，镍离子浓度为8.6mg/L，镉离子浓度为5.6mg/L，汞离子浓度为0.8mg/L，铅离子浓度为3.5mg/L。
具体处理步骤如下：
（1）将冶金排放的含有重金属酸性废水输送至混合池中，静置30min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为2mol/L的氢氧化镁溶液，调节pH至8，60r/min搅拌10min后，静置沉淀60min，将上层废液送至混合池中；
（2）于混合池中按照H2O2的投入量为0.3g/L废液，加入Fe2+和H2O2的物质的量比为1:5的芬顿试剂，调节pH为2，进行破络60min，然后用质量分数为30%的氢氧化镁调节溶液pH至10，静置沉淀30min，去除沉淀，得到粗处理废液；
（3）在粗处理废液中加入阳离子型聚丙烯酰胺溶液与总铁浓度为150g/L的聚合硫酸铁溶液按照体积比为5:1混合制备而得的混合液，加入量为10mL/L粗处理液，然后于60r/min搅拌下反应30min，静置沉淀60min，上清液排放即可。
所述的阳离子型聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁的混合液，具体为。
所述的阳离子型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
（1）取50mL环己烷、0.9g司盘80与0.3g吐温80混合，于25℃恒温水浴中搅拌下通入N2，并在此过程中缓慢滴加42mL丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵混合溶液；滴加完毕后继续通氮气搅拌20min，加入0.9mL体积分数为0.3%的H2O2，3min后加入0.5mL质量分数为0.9%的Vc引发反应，反应过程中保持氮气的持续通入，5h后停止反应，冷却并破乳，得到白色颗粒状聚合物，抽滤并在70℃下干燥至恒重，得到粗制化合物；
（2）以乙醇为溶剂对粗制化合物进行抽提，直到提取液中加入硝酸银后无白色浑浊出现，干燥后即得到阳离子型聚丙烯酰胺；
所述的丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵混合溶液中，n丙烯酰胺:n二甲基二烯丙基氯化铵=10:1。
经过上述处理后，测量排放的水样中各种金属离子含量，具体如下：
离子浓度为0.02mg/L，镍离子浓度为0.05mg/L，镉离子浓度为0.01mg/L，汞离子浓度为0.008mg/L，铅离子浓度为0.02mg/L。
实施例2
本实施例对某电镀厂排放的酸性重金属废水进行处理，经过测量，该厂排放的污水中，铜离子浓度为10.6mg/L，镍离子浓度为10.6mg/L，镉离子浓度为8.6mg/L，汞离子浓度为0.4mg/L，铅离子浓度为4.5mg/L。
具体处理步骤如下：
（1）将冶金、电镀排放的含有重金属酸性废水输送至混合池中，静置40min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为3mol/L的氢氧化镁溶液，调节pH至10，60r/min搅拌10min后，静置沉淀120min，将上层废液送至混合池中；
（2）于混合池中按照H2O2的投入量为0.45g/L废液，加入Fe2+和H2O2的物质的量比为1:5的芬顿试剂，调节pH为4，进行破络80min，然后用质量分数为30%的氢氧化镁调节溶液pH至10，静置沉淀30min，去除沉淀，得到粗处理废液；
（3）在粗处理废液中加入阳离子型聚丙烯酰胺溶液与总铁浓度为170g/L的聚合硫酸铁溶液按照体积比为10:1混合制备而得的混合液，加入量为20mL/L粗处理液，然后于100r/min搅拌下反应60min，静置沉淀60min，上清液排放即可。
所述的阳离子型聚丙烯酰胺的制备方法见实施例1.
经过上述处理后，测量排放的水样中各种金属离子含量，具体如下：
离子浓度为0.02mg/L，镍离子浓度为0.05mg/L，镉离子浓度为0.01mg/L，汞离子浓度为0.008mg/L，铅离子浓度为0.02mg/L。
由实施例可知，本发明的处理工艺能对酸性重金属废水中的重金属离子具有很好的去除效果。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种酸性重金属废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将冶金、电镀排放的含有重金属酸性废水输送至混合池中，静置30～40min后，将上层废水继续输送至中和池中，加入浓度为2～3mol/L的氢氧化镁溶液，调节pH至8～10，60r/min搅拌10min后，静置沉淀60～120min，将上层废液送至混合池中；
（2）于混合池中的废液加入芬顿试剂，调节pH为2～4，进行破络60～80min，然后用质量分数为30%的氢氧化镁调节溶液pH至10，静置沉淀30min，去除沉淀，得到粗处理废液；
（3）在粗处理废液中加入阳离子型聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁的混合液，加入量为10～20mL/L粗处理液，然后于60～100r/min搅拌下反应30～60min，静置沉淀60min，上清液排放即可。
2.根据权利要求1所述的酸性重金属废水的处理方法，其特征在于：所述的芬顿试剂中，Fe2+和H2O2的物质的量比为1:5，H2O2的投入量为0.3～0.45g/L废液。
3.根据权利要求1所述的酸性重金属废水的处理方法，其特征在于：所述的阳离子型聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁的混合液，具体为阳离子型聚丙烯酰胺溶液与总铁浓度为150～170g/L的聚合硫酸铁溶液按照体积比为（5～10）:1混合制备而得。
4.根据权利要求3所述的酸性重金属废水的处理方法，其特征在于：所述的阳离子型聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
（1）取50mL环己烷、0.9g司盘80与0.3g吐温80混合，于25℃恒温水浴中搅拌下通入N2，并在此过程中缓慢滴加42mL丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵混合溶液；滴加完毕后继续通氮气搅拌20min，加入0.9mL体积分数为0.3%的H2O2，3min后加入0.5mL质量分数为0.9%的Vc引发反应，反应过程中保持氮气的持续通入，5h后停止反应，冷却并破乳，得到白色颗粒状聚合物，抽滤并在70℃下干燥至恒重，得到粗制化合物；
（2）以乙醇为溶剂对粗制化合物进行抽提，直到提取液中加入硝酸银后无白色浑浊出现，干燥后即得到阳离子型聚丙烯酰胺；
所述的丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵混合溶液中，n丙烯酰胺:n二甲基二烯丙基氯化铵=10:1。
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