CN114804412B - 一种水质在线监测设备混合式废液的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水质在线监测设备混合式废液的处理工艺，它涉及废水处理技术领域。包括以下步骤：S1、将混合式废液进入硫铁矿单元，并获取上清液A；S2、将S1中上清液A通入海绵铁单元，调节pH＝4～6时产生沉淀；S3、将S2上清液B调节pH后，通入活性炭单元，活性炭通过物理和化学吸附重金属，并获取上清液C；S4、将S3上清液C通入阴阳离子交换柱，确保废液中残余重金属离子的去除。本发明采用来源广、价格低廉、对汞、铬具有高亲和力的硫铁矿，后续利用海绵铁的原电池反应以及絮凝吸附作用处理废液中铬，同时可固定硫铁矿在酸性条件下产生的硫，离子交换树脂可确保工艺金属离子达标处理，同时去除废液中阴阳离子如SO4 2‑等。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种水质在线监测设备混合式废液的处理工艺。
背景技术
随着环保规划的出台，各地都在加强生态环境在线监测网络的建设工作，水质在线监测仪器应用广泛。但这些在线监测设备产生的废液往往含有大量有毒有害的重金属离子，如汞、镉、银等。若不妥善处理，容易造成严重的二次污染。目前，对这类废液处理办法为收集运输再集中处理，但由于废液具有强腐蚀性、强毒性，导致其不便运输。且废液处理费用昂贵。因此，如何有效达标处理在线监测设备混合式废液成了一大难题。
目前检测废液的处理往往采用酸碱中和、吸附、化学沉淀、蒸发等。每种方法各有所长，同时在应用上具有各自的局限性。目前处理单一在线监测废液 (CODcr)的方法中投加大量碱，导致处理成本增加，同时pH值变化频繁导致操作过多。其次处理不同混合式废液的抗负荷能力研究鲜有报道。开发一种将不同的处理技术组合应用的工艺，实现原位处理在线监测混合式废液。
发明内容
为了解决上述背景技术中的不足，本发明提供了一种水质在线监测设备混合式废液的处理工艺，该工艺采用来源广、价格低廉、对汞、铬具有高亲和力的硫铁矿，后续利用海绵铁的原电池反应以及絮凝吸附作用处理废液中铬，同时可固定硫铁矿在酸性条件下产生的硫。离子交换树脂可确保工艺金属离子达标处理，同时去除废液中阴阳离子如SO4 2-等。
本发明的目的是提供一种水质在线监测设备混合式废液的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将混合式废液进入硫铁矿单元，发生沉淀反应，并获取上清液A；
S2、将S1中上清液A通入海绵铁单元，调节pH值为4～6时产生沉淀，并获取上清液B；
S3、将S2上清液B调节pH值为6～9后，通入活性炭单元，活性炭通过物理和化学吸附重金属，并获取上清液C；
S4、将S3上清液C通入阴阳离子交换柱，确保废液中残余重金属离子的去除，且去除废液中阴离子。
优选的，所述硫铁矿单元为含有硫铁矿的填充柱。
更优选的，S1中，硫铁矿投加量为3～10g/L。
优选的，所述海绵铁单元为含有海绵铁颗粒和活性炭混合填充柱。
更优选的，海绵体与活性炭质量比为1～3:1。
优选的，所述活性炭单元为含有活性炭的填充柱。
优选的，S1中，所得的沉淀经洗涤、干燥，即可回收处理。
优选的，S2中，所得的沉淀经洗涤、干燥，即可回收处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明采用来源广、价格低廉、对汞、铬具有高亲和力的硫铁矿，后续利用海绵铁的原电池反应以及絮凝吸附作用处理废液中铬，同时可固定硫铁矿在酸性条件下产生的硫。离子交换树脂可确保工艺金属离子达标处理，同时去除废液中阴阳离子如SO4 2-等。
本发明提供的工艺利用反应本身pH值变化，混合式废液无需调节pH值直接通过硫铁矿单元，处理后pH控制在3-6，海绵铁处理后水中氢离子不断消耗，溶液中pH和OH-浓度逐渐增加，使pH值控制在6-9左右用活性炭吸附，再通过离子交换树脂，整体工艺根据自身特点减少碱的投加，大大降低成本，且避免过多操作。
本发明不受环境温度变化影响，且可处理不同品牌水质在线监测设备产生的混合式废液，抗冲击负荷能力强，处理效率稳定。
本发明中硫铁矿、海绵铁、活性炭均可再生循环利用。整体工艺简单、容易实施、成本低，在处理混合式废水的同时，有可将其中重金属有效回收，具有一定环境效益与经济效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。
本发明提供的一种处理水质在线监测设备混合式废液的工艺，包括以下步骤：
(1)将混合式废液进入硫铁矿单元，反应生产Hg2S、Ag2S和Cr2S3等沉淀，并获取上清液A；
(2)将步骤(1)中上清液A通入海绵铁单元，海绵铁与活性炭按一定比例形成原电池，在适宜的pH条件下产生Cr(OH)3沉淀，并获取上清液B；
(3)将(2)步骤上清液B通入活性炭单元，适宜pH值条件下，活性炭通过物理和化学吸附重金属，进而降低废液金属离子含量，并获取上清液C；
(4)将(3)步骤上清液C通入阴阳离子交换柱，确保废液中残余重金属离子的去除，且去除废液中阴离子如SO4 2-。
其中，硫铁矿单元为含有硫铁矿的填充柱；海绵铁单元为含有海绵铁颗粒和活性炭混合填充柱；活性炭单元为含有活性炭的填充柱。
本发明具体的参数如下：步骤(1)硫铁矿单元中的填充柱内硫铁矿投加量为3～10g/L，处理时间为40～60min。
步骤(2)海绵铁单元中的填充柱内海绵铁和活性炭质量比为1～3:1，处理时间2～3h，调节pH＝4～6。
步骤(3)活性炭单元中的填充柱内活性炭投加量1～5g，处理时间30-60min。
此外，步骤(1)、(2)和(3)中除汞、铬和银后硫铁矿、海绵铁和活性炭可再生过滤分离，重新用于废液处理。产生的沉淀可洗涤、干燥回收利用。
本发明具体实现原理如下：水质在线监测混合式废液是一种含有汞、铬、银等污染物的强腐蚀废液，硫化铁具有与NaCl相似的晶体结构，能够捕获多种有毒元素，包括Hg、Cr、Cu和Cd等。在一定条件下溶解释放出的S2-、Fe2+、 Fe3+等离子，S2-与重金属离子结合生成难溶硫化物，在降低酸度时，铁溶出再絮凝沉淀，进一步促进重金属离子的沉淀达到去除重金属离子的目的。硫铁矿处理含Cr2O7 2+的酸性废水，首先是Cr6+与溶解的Fe2+和S2-发生氧化还原反应，生成的Cr3+再以Cr(OH)3形式被硫铁矿吸附或直接沉淀；海绵铁与六价铬存在原电池反应、吸附作用、絮凝沉淀作用。其原电池反应为Fe2+作为还原剂将Cr6+还原为Cr3+，而Fe2+氧化为Fe3+，在适宜的pH条件下产生Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀，从而从废水中去除。海绵铁巨大比表面积可吸附Cr6+，电极反应生产的Fe(OH)3和Fe(OH)2具有较强的吸附、絮凝活性，可吸附废水中分散的微小颗粒(如 Cr(OH)3和Ag2+等)。调节上清液pH＝6～9，投加活性炭吸附，首先是重金属离子在活性炭表面沉积而发生物理吸附，其次是重金属在活性炭表面发生离子交换吸附，最后是重金属离子与活性炭表明含氧官能团之间发生化学吸附。最后通过阴阳离子交换树脂，进一步去除废液中重金属离子以及阴离子如SO4 2-。通过上述方法即可将混合式废液中汞、铬、银有效处理，达到《污水综合排放标准》 (GB8978-996)的表1中一类污染物控制标准。
下述实施例对本发明提供的方法进行说明：
实施例1
目前各品牌水质在线监测设备产生废液量不一，现采集不同品牌水质在线监测设备混合式废液过滤备用，
废液一中：总Hg、总Ag、总Cr和Cr6+的浓度分别为175mg/L、103.7mg/L、 21mg/L和12.99mg/L；
取废液一300mL通过硫铁矿、海绵铁、活性炭和离子交换树脂单元。混合式废液通过硫铁矿单元，投加5g/L硫铁矿，水浴加热处理50min。分离的上清液通过海绵铁单元，调节pH＝4.2，投加质量比为3:1的海绵铁3g与活性炭1g，搅拌处理3h。分离后上清液pH值控制在7.21，投加活性炭4g，处理40min。分离后上清液通过阴阳离子交换树脂。经过处理后出水，其中废液一：总Hg、总Ag、总Cr和Cr6+浓度分别是0.013mg/L、未检出、0.11mg/L和0.006mg/L。达到《污水综合排放标准》(GB8978-996)的表1中一类污染物控制标准。工艺中硫铁矿、海绵铁、活性炭可采用酸活化处理，再投入工艺中使用。
实施例2
废液二中：总Hg、总Ag、总Cr和Cr6+的浓度分别为318.08mg/L、34.96mg/L、 45mg/L和23mg/L。
取废液二300mL通过硫铁矿、海绵铁、活性炭和离子交换树脂单元。混合式废液通过硫铁矿单元，投加5.0g/L硫铁矿，水浴加热处理60min。分离的上清液通过海绵铁单元，调节pH＝4.32，投加质量比为3:1的海绵铁与活性炭，搅拌处理3h。分离后上清液pH值控制在7.11，投加活性炭4.0g，处理40min。分离后上清液通过阴阳离子交换树脂。经过处理后出水，其中，废液二中总Hg、总Ag、总Cr和Cr6+浓度分别是0.042mg/L、未检出、0.36mg/L和0.015mg/L。达到《污水综合排放标准》(GB8978-996)的表1中一类污染物控制标准。工艺中硫铁矿、海绵铁、活性炭可采用酸活化处理，再投入工艺中使用。
通过上述实地实验，充分证明发明的工艺能够有效处理不同品牌水质在线监测混合式废液。且可达《污水综合排放标准》(总汞＜0.05mg/L；总银＜0.5mg/L；总铬<1.5mg/L；六价铬<0.5mg/L。)
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种水质在线监测设备混合式废液的处理工艺，其特征在于，具有以下步骤：
S1、将混合式废液进入硫铁矿单元，发生沉淀反应，生成Hg2S、Ag2S和Cr2S3沉淀，并获取上清液A；
S2、将S1中上清液A通入海绵铁单元，调节pH值为4～6时产生Cr(OH)3沉淀，并获取上清液B；
S3、将S2上清液B调节pH为6～9后，通入活性炭单元，活性炭通过物理和化学吸附重金属，并获取上清液C；
S4、将S3上清液C通入阴阳离子交换柱，确保废液中残余重金属离子的去除，且去除废液中阴离子；
所述海绵铁单元为含有海绵铁颗粒和活性炭混合填充柱；
所述硫铁矿单元为含有硫铁矿的填充柱；
S1中，硫铁矿投加量为3～10g/L；
所述海绵铁与活性炭质量比为1～3:1；
该工艺利用反应本身pH值变化，混合式废液无需调节pH值直接通过硫铁矿单元，处理后pH控制在4～6，海绵铁处理后水中氢离子不断消耗，溶液中pH和OH-浓度逐渐增加，使pH值控制在6～9用活性炭吸附，再通过离子交换树脂，整体工艺根据自身特点减少碱的投加，大大降低成本，且避免过多操作。
2.根据权利要求1所述的水质在线监测设备混合式废液的处理工艺，其特征在于，所述活性炭单元为含有活性炭的填充柱。
3.根据权利要求1所述的水质在线监测设备混合式废液的处理工艺，其特征在于，S1中，所得的沉淀经洗涤、干燥，即可回收处理。
4.根据权利要求1所述的水质在线监测设备混合式废液的处理工艺，其特征在于，S2中，所得的沉淀经洗涤、干燥，即可回收处理。
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