CN112939291A - 重金属废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废水处理技术领域，具体的涉及一种重金属废水的处理方法。对重金属废水进行铁碳微电解；向微电解后的重金属废水中加入聚合氯化铝和粉煤灰的混合物搅拌20‑25min，然后加入2,4,6‑三巯基‑1,3,5‑三嗪三钠盐进行螯合反应；加入氢氧化钠调节废水的pH值为8‑10，搅拌15‑20min，然后加入壳聚糖、次氯酸钾以及聚丙烯酰胺的混合物进行沉淀反应，最后进行沉降分离；对所得滤液进行电渗析脱盐，所得淡水外排，所得浓水进行浓缩蒸发，得到工业盐回用。本发明所述的重金属废水的处理方法，方法先进，安全环保，效果稳定，处理效率高，不会对环境造成二次污染，能够使得重金属废水经过处理后达到排放标准。

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，具体的涉及一种重金属废水的处理方法。
背景技术
重金属工业废水是一种成分非常复杂的工业废水，主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水。废水中主要含多种重金属、油脂、酸碱、有机物等。重金属污染主要有以下特点：
(1)天然水体中的重金属浓度虽低，但其毒性长期持续。水体中某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属有机化合物。
(2)生物富集浓缩，构成食物链，危机人类。生物从环境中摄取重金属，并在体内或某些器官中富集，其富集倍数可高达成千上万倍，水生动植物、陆生农作物都有这种现象；然后作为食物进入人体，在人体的某些器官中积蓄起来构成慢性中毒，严重危害人体健康。
(3)重金属无论用何种处理方法或微生物都不可能降解，只会改变其化合价和化合物种类。天然水体中OH-、Cl-、SO4 2-、NH4 +有机酸、氨基酸、腐植酸等，都可以同重金属生成各种络合物或螯合物，使重金属在水中的浓度增大，也可能使沉入水中的重金属又释放出来而迁移。
(4)在天然水体中只要有微量重金属，即可产生毒性反应，一般重金属产生毒性的范围大约在1.0-10mg/L之间，毒性较强的重金属如汞、镉等毒性浓度范围在0.001-0.1mg/L等等。
现有的污水处理技术按照原理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法，物理法是通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质，常用的有重力分离法、离心分离法、过滤法等。化学处理法即向污水中投加某种化学物质，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质，常用的有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原法等；物理化学法即利用物理化学作用去除废水中的污染物质，主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法等；生物处理法即通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物质转化为稳定、无害的物质，可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。而这些方法或多或少都存在着去除效果不稳定、容易产生二次污染和处理成本高等缺点，因此，如何选择一种合理、有效、实用的去除重金属离子的处理方法是目前普遍面临的难题。
发明内容
本发明的目的是：提供一种重金属废水的处理方法。该处理方法重金属去除率高，效果稳定，且不会对环境造成二次污染。
本发明所述的重金属废水的处理方法，由以下步骤组成：
(1)对重金属废水进行铁碳微电解；
(2)向微电解后的重金属废水中加入聚合氯化铝和粉煤灰的混合物搅拌20-25min，然后加入2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐进行螯合反应；
(3)加入氢氧化钠调节废水的pH值为8-10，搅拌15-20min，然后加入壳聚糖、次氯酸钾以及聚丙烯酰胺的混合物进行沉淀反应，最后进行沉降分离；
(4)对步骤(3)所得滤液进行电渗析脱盐，所得淡水外排，所得浓水进行浓缩蒸发，得到工业盐回用。
其中：
步骤(1)中所述的重金属废水的pH值为3.0-5.5，总盐度为5000-10000mg/L；重金属废水中重金属离子含量如下：Cu2+15-25mg/L、Zn2+55-85mg/L、Ni2+40-58mg/L、Pb2+42-48mg/L、Ag+20-35mg/L、Hg2+38-55mg/L。
步骤(1)中所述的铁碳微电解反应温度为50-65℃，曝气时间为1.5-2.0h；所述的铁碳微电解填料中铁碳质量比为15-20:1。
重金属废水经铁碳微电解使的重金属废水中的有机大分子降解，降低了重金属废水的色度，提高了重金属废水的pH值。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝与粉煤灰的质量比为3-5:1。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝和粉煤灰的质量和的加入量为0.15-0.20g/L重金属废水。
步骤(2)中所述的2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐的加入量为1-5g/L重金属废水。
步骤(2)中所述的螯合反应的时间为5-10min，然后静置15-20min。
步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾、聚丙烯酰胺的质量比为：1-3:0.5-1.5:5-8；所述的沉淀反应时间为25-30min，然后静置20-25min进行固液分离；所得污泥经进一步压滤脱水与所得滤液合并进行处理，污泥经压滤脱水后进行干化处理。
步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾和聚丙烯酰胺混合物的质量为0.2-0.3mg/L重金属废水。
步骤(4)中所述的电渗析的电流密度为500-550A/m2。
加入聚合硫酸铝和粉煤灰的混合物，使无机物与重金属废水中的重金属先初步吸附、混凝，加入2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐主要对Ag+、Pb2+和Hg2+重金属离子进行螯合作用，使Ag+、Pb2+和Hg2+离子很好的沉淀下来；加入氢氧化钠调节废水的pH值为7-10，在进一步促进2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐对Ag+、Pb2+和Hg2+的螯合作用的同时，氢氧化钠的加入，通过依次控制废水的pH值，使得Cu2+、Zn2+和Ni2+沉淀完全；最后加入壳聚糖、次氯酸钾以及聚丙烯酰胺，进一步发挥对重金属的补集作用，使得废水中的有机杂质和无机杂质沉淀的更完全的同时，进一步加剧了络合态的重金属离子的去除；最后通过电渗析降低废水的总盐度，回收无机盐外售。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述的重金属废水的处理方法，方法先进，安全环保，效果稳定，处理效率高，不会对环境造成二次污染，能够使得重金属废水经过处理后达到排放标准。
(2)本发明所述的重金属废水的处理方法，通过聚合硫酸铝和粉煤灰的混合物、2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐、氢氧化钠、壳聚糖、次氯酸钾和聚丙烯酰胺的混合物的依次加入，使得重金属去除完全，盐得到回收。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例1所述的重金属废水的处理方法，由以下步骤组成：
(1)对重金属废水进行铁碳微电解；
(2)向微电解后的重金属废水中加入聚合氯化铝和粉煤灰的混合物搅拌25min，然后加入2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐进行螯合反应；
(3)加入氢氧化钠调节废水的pH值为8-10，搅拌20min，然后加入壳聚糖、次氯酸钾以及聚丙烯酰胺的混合物进行沉淀反应，最后进行沉降分离；
(4)对步骤(3)所得滤液进行电渗析脱盐，所得淡水外排，所得浓水进行浓缩蒸发，得到工业盐回用。
其中：
步骤(1)中所述的重金属废水的pH值为3.5，总盐度为5520mg/L；重金属废水中重金属离子含量如下：Cu2+20mg/L、Zn2+55mg/L、Ni2+42mg/L、Pb2+45mg/L、Ag+25mg/L、Hg2+38mg/L。
步骤(1)中所述的铁碳微电解反应温度为50℃，曝气时间为2.0h；所述的铁碳微电解填料中铁碳质量比为15:1。
重金属废水经铁碳微电解使的重金属废水中的有机大分子降解，降低了重金属废水的色度，提高了重金属废水的pH值。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝与粉煤灰的质量比为4:1。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝和粉煤灰的质量和的加入量为0.15g/L重金属废水。
步骤(2)中所述的2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐的加入量为2.5g/L重金属废水。
步骤(2)中所述的螯合反应的时间为5min，然后静置15min。
步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾、聚丙烯酰胺的质量比为：1:1.5:5；所述的沉淀反应时间为30min，然后静置25min进行固液分离；所得污泥经进一步压滤脱水与所得滤液合并进行处理，污泥经压滤脱水后进行干化处理。
步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾和聚丙烯酰胺混合物的质量为0.2mg/L重金属废水。
步骤(4)中所述的电渗析的电流密度为520-550A/m2。
经过上述处理后，出水Cu2+、Zn2+、Ni2+、Pb2+、Ag+、Hg2+的浓度分别为0.010mg/L、0.039mg/L、0.028mg/L、0.022mg/L、0.012mg/L、0.011mg/L；经处理后盐度为85mg/L。
实施例2
本实施例2所述的重金属废水的处理方法，由以下步骤组成：
(1)对重金属废水进行铁碳微电解；
(2)向微电解后的重金属废水中加入聚合氯化铝和粉煤灰的混合物搅拌20min，然后加入2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐进行螯合反应；
(3)加入氢氧化钠调节废水的pH值为8-10，搅拌18min，然后加入壳聚糖、次氯酸钾以及聚丙烯酰胺的混合物进行沉淀反应，最后进行沉降分离；
(4)对步骤(3)所得滤液进行电渗析脱盐，所得淡水外排，所得浓水进行浓缩蒸发，得到工业盐回用。
其中：
步骤(1)中所述的重金属废水的pH值为4.5，总盐度为7858mg/L；重金属废水中重金属离子含量如下：Cu2+25mg/L、Zn2+70mg/L、Ni2+53mg/L、Pb2+42mg/L、Ag+30mg/L、Hg2+45mg/L。
步骤(1)中所述的铁碳微电解反应温度为65℃，曝气时间为1.5h；所述的铁碳微电解填料中铁碳质量比为18:1。
重金属废水经铁碳微电解使的重金属废水中的有机大分子降解，降低了重金属废水的色度，提高了重金属废水的pH值。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝与粉煤灰的质量比为5:1。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝和粉煤灰的质量和的加入量为0.18g/L重金属废水。
步骤(2)中所述的2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐的加入量为2.0g/L重金属废水。
步骤(2)中所述的螯合反应的时间为8min，然后静置20min。
步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾、聚丙烯酰胺的质量比为：2:1.5:6.5；所述的沉淀反应时间为25min，然后静置25min进行固液分离；所得污泥经进一步压滤脱水与所得滤液合并进行处理，污泥经压滤脱水后进行干化处理。
步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾和聚丙烯酰胺混合物的质量为0.3mg/L重金属废水。
步骤(4)中所述的电渗析的电流密度为520-550A/m2。
经过上述处理后，出水Cu2+、Zn2+、Ni2+、Pb2+、Ag+、Hg2+的浓度分别为0.010mg/L、0.042mg/L、0.031mg/L、0.019mg/L、0.013mg/L、0.008mg/L；经处理后盐度为127mg/L。
实施例3
本实施例3所述的重金属废水的处理方法，由以下步骤组成：
(1)对重金属废水进行铁碳微电解；
(2)向微电解后的重金属废水中加入聚合氯化铝和粉煤灰的混合物搅拌20min，然后加入2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐进行螯合反应；
(3)加入氢氧化钠调节废水的pH值为8-10，搅拌15min，然后加入壳聚糖、次氯酸钾以及聚丙烯酰胺的混合物进行沉淀反应，最后进行沉降分离；
(4)对步骤(3)所得滤液进行电渗析脱盐，所得淡水外排，所得浓水进行浓缩蒸发，得到工业盐回用。
其中：
步骤(1)中所述的重金属废水的pH值为5.0，总盐度为8965mg/L；重金属废水中重金属离子含量如下：Cu2+25mg/L、Zn2+80mg/L、Ni2+50mg/L、Pb2+42mg/L、Ag+30mg/L、Hg2+50mg/L。
步骤(1)中所述的铁碳微电解反应温度为60℃，曝气时间为1.8h；所述的铁碳微电解填料中铁碳质量比为20:1。
重金属废水经铁碳微电解使的重金属废水中的有机大分子降解，降低了重金属废水的色度，提高了重金属废水的pH值。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝与粉煤灰的质量比为3:1。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝和粉煤灰的质量和的加入量为0.20g/L重金属废水。
步骤(2)中所述的2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐的加入量为3.0g/L重金属废水。
步骤(2)中所述的螯合反应的时间为10min，然后静置20min。
步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾、聚丙烯酰胺的质量比为：1.5:1.5:8；所述的沉淀反应时间为30min，然后静置22min进行固液分离；所得污泥经进一步压滤脱水与所得滤液合并进行处理，污泥经压滤脱水后进行干化处理。
步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾和聚丙烯酰胺混合物的质量为0.25mg/L重金属废水。
步骤(4)中所述的电渗析的电流密度为520-550A/m2。
经过上述处理后，出水Cu2+、Zn2+、Ni2+、Pb2+、Ag+、Hg2+的浓度分别为0.008mg/L、0.040mg/L、0.023mg/L、0.013mg/L、0.012mg/L、0.010mg/L；经处理后盐度为139mg/L。
对比例1
本对比例1所述的重金属废水的处理方法，由以下步骤组成：
(1)对重金属废水进行铁碳微电解；
(2)向微电解后的重金属废水中加入聚合氯化铝搅拌20min，然后加入2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐进行螯合反应；
(3)加入氢氧化钠调节废水的pH值为8-10，搅拌15min，然后加入聚丙烯酰胺进行沉淀反应，最后进行沉降分离；
(4)对步骤(3)所得滤液进行电渗析脱盐，所得淡水外排，所得浓水进行浓缩蒸发，得到工业盐回用。
其中：
步骤(1)中所述的重金属废水的pH值为5.0，总盐度为8965mg/L；重金属废水中重金属离子含量如下：Cu2+25mg/L、Zn2+80mg/L、Ni2+50mg/L、Pb2+42mg/L、Ag+30mg/L、Hg2+50mg/L。
步骤(1)中所述的铁碳微电解反应温度为60℃，曝气时间为1.8h；所述的铁碳微电解填料中铁碳质量比为20:1。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝的加入量为0.20g/L重金属废水。
步骤(2)中所述的2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐的加入量为3g/L重金属废水。
步骤(2)中所述的螯合反应的时间为10min，然后静置20min。
步骤(3)中所述的沉淀反应时间为30min，然后静置22min进行固液分离；所得污泥经进一步压滤脱水与所得滤液合并进行处理，污泥经压滤脱水后进行干化处理。
步骤(3)中所述的聚丙烯酰胺的质量为0.25mg/L重金属废水。
步骤(4)中所述的电渗析的电流密度为520-550A/m2。
经过上述处理后，出水Cu2+、Zn2+、Ni2+、Pb2+、Ag+、Hg2+的浓度分别为0.910mg/L、2.321mg/L、1.702mg/L、1.210mg/L、0.939mg/L、1.420mg/L；经处理后盐度为428mg/L。
对比例2
本对比例2所述的重金属废水的处理方法，由以下步骤组成：
(1)对重金属废水进行铁碳微电解；
(2)向微电解后的重金属废水中加入聚合氯化铝和粉煤灰的混合物搅拌20min；
(3)加入氢氧化钠调节废水的pH值为8-10，搅拌15min，然后加入壳聚糖、次氯酸钾以及聚丙烯酰胺的混合物进行沉淀反应，最后进行沉降分离；
(4)对步骤(3)所得滤液进行电渗析脱盐，所得淡水外排，所得浓水进行浓缩蒸发，得到工业盐回用。
其中：
步骤(1)中所述的重金属废水的pH值为5.0，总盐度为8965mg/L；重金属废水中重金属离子含量如下：Cu2+25mg/L、Zn2+80mg/L、Ni2+50mg/L、Pb2+42mg/L、Ag+30mg/L、Hg2+50mg/L。
步骤(1)中所述的铁碳微电解反应温度为60℃，曝气时间为1.8h；所述的铁碳微电解填料中铁碳质量比为20:1。
重金属废水经铁碳微电解使的重金属废水中的有机大分子降解，降低了重金属废水的色度，提高了重金属废水的pH值。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝与粉煤灰的质量比为3:1。
步骤(2)中所述的聚合氯化铝和粉煤灰的质量和的加入量为0.20g/L重金属废水。
步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾、聚丙烯酰胺的质量比为：1.5:1.5:8；所述的沉淀反应时间为30min，然后静置22min进行固液分离；所得污泥经进一步压滤脱水与所得滤液合并进行处理，污泥经压滤脱水后进行干化处理。
步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾和聚丙烯酰胺混合物的质量为0.25mg/L重金属废水。
步骤(4)中所述的电渗析的电流密度为520-550A/m2。
经过上述处理后，出水Cu2+、Zn2+、Ni2+、Pb2+、Ag+、Hg2+的浓度分别为1.425mg/L、4.338mg/L、2.655mg/L、2.274mg/L、1.731mg/L、2.612mg/L；经处理后盐度为516mg/L。

Claims (10)

1.一种重金属废水的处理方法，其特征在于：由以下步骤组成：
(1)对重金属废水进行铁碳微电解；
(2)向微电解后的重金属废水中加入聚合氯化铝和粉煤灰的混合物搅拌20-25min，然后加入2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐进行螯合反应；
(3)加入氢氧化钠调节废水的pH值为8-10，搅拌15-20min，然后加入壳聚糖、次氯酸钾以及聚丙烯酰胺的混合物进行沉淀反应，最后进行沉降分离；
(4)对步骤(3)所得滤液进行电渗析脱盐，所得淡水外排，所得浓水进行浓缩蒸发，得到工业盐回用。
2.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤(1)中所述的重金属废水的pH值为3.0-5.5，总盐度为5000-10000mg/L；重金属废水中重金属离子含量如下：Cu2+15-25mg/L、Zn2+55-85mg/L、Ni2+40-58mg/L、Pb2+42-48mg/L、Ag+20-35mg/L、Hg2+38-55mg/L。
3.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤(1)中所述的铁碳微电解反应温度为50-65℃，曝气时间为1.5-2.0h；所述的铁碳微电解填料中铁碳质量比为15-20:1。
4.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述的聚合氯化铝与粉煤灰的质量比为3-5:1。
5.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述的聚合氯化铝和粉煤灰的质量和的加入量为0.15-0.20g/L重金属废水。
6.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述的2,4,6-三巯基-1,3,5-三嗪三钠盐的加入量为1-5g/L重金属废水。
7.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述的螯合反应的时间为5-10min，然后静置15-20min。
8.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾、聚丙烯酰胺的质量比为：1-3:0.5-1.5:5-8；所述的沉淀反应时间为25-30min，然后静置20-25min进行固液分离；所得污泥经进一步压滤脱水与所得滤液合并进行处理，污泥经压滤脱水后进行干化处理。
9.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤(3)中所述的壳聚糖、次氯酸钾和聚丙烯酰胺混合物的质量为0.2-0.3mg/L重金属废水。
10.根据权利要求1所述的重金属废水的处理方法，其特征在于：步骤(4)中所述的电渗析的电流密度为500-550A/m2。
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