CN1724407A - 含重金属废水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及废水或污水的处理，具体地说是涉及一种含重金属废水的处理方法，该方法包括：(1)将黄铁矿粉碎成150～300目的黄铁矿粉；(2)将步骤(1)所得到的黄铁矿粉按1∶2.5～1∶25的重量比加入含铊废水中，在常温下搅拌30～120分钟；(3)将步骤(2)所得的溶液静置1～5小时后，排放沉淀物上的清液。本发明所述的含重金属废水的处理方法不仅具有处理效果好，还具有以废治废，极其简便、廉价的突出优点。

Description

含重金属废水的处理方法

技术领域：

本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及废水或污水的处理，具体地说是涉及除去水中典型重金属离子的方法。

背景技术：

重金属由于进入环境后不能被生物分解，而往往参与食物链循环并最终在生物体内积累，破坏生物体正常生理代谢活动，危害人体健康。因此，治理重金属的环境污染，尤其是重金属对水资源的污染问题受到人们的极大关注。含重金属废水处理方法应用较多的是采用加碱调节酸度，絮凝沉淀分离。该方法的特点是处理设备较为简便，但缺点是必需加入化学药剂，而且是以氢氧化物形式沉淀，这样处理重金属废水的效果并不理想。国家知识产权局2002年6月19日授权公告了一种“含有重金属离子的水的处理方法”(授权公告号：1086366C)的发明专利，该专利的主要技术特征是，利用重金属硫化物的难溶性，将重金属离子以硫化物的形式沉淀；2002年12月4日又授权公告了“一种处理重金属废水的药剂和方法”(授权公告号：1095446C)的发明专利，该专利的主要技术特征也是采用硫化物(Na₂S)沉淀重金属并以铝酸钠为絮凝剂。上述两项专利的共同特点是采用硫化物沉淀重金属，可有效解决以氢氧化物沉淀重金属离子效果不佳的问题。但也存在下述不足：1、需加入化学药剂，使处理成本较高；2、加入化学药剂(特别是Na₂S)容易产生二次污染。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是降低重金属废水的处理成本以及避免由于直接加入化学药剂而产生二次污染问题。

本发明解决上述技术问题的技术解决方案是：

一种重金属废水的处理方法，该方法包括：(1)将黄铁矿粉碎成150～300目的黄铁矿粉；(2)将步骤(1)所得到的黄铁矿粉按1∶2.5～1∶25的重量比加入含重金属的废水中，在常温下搅拌30～120分钟；(3)将步骤(2)所得的溶液静置1～5小时后，排放沉淀物上的清液。

上述本发明方法中所述的重金属为除铊(TI)以外的典型重金属，所述的重金属废水为含有Pb²⁺、Cd²⁺、Cr(VI)、Hg²⁺、Cu²⁺典型重金属离子的废水。

上述本发明方法的起始反应为酸性环境(pH＝1～2)，以有利于黄铁矿(Fe₂S/FeS)的溶解，而所用黄铁矿(尾矿)含有一定量(过量)的碳酸盐，在反应过程中溶液的pH自然升高至近中性，因此，反应后沉淀物上的清液不需要再用碱中和，可直接排放。同时，反应过程中溶液的pH值由1～2上升至近中性，铁经历了一个由溶出再到产生絮凝沉淀的过程，非常有利于重金属离子的沉淀完全。因此，这种沉淀是吸附-(共)沉淀的协同作用。所述的吸附-(共)沉淀过程描述如下：

(1)酸性环境(pH＝1～2)有利于黄铁矿的溶解

                                    (1)

(2)重金属离子(M²⁺)与S^2-反应

                                                                       (2)

(3)过量的碳酸盐与酸反应，溶液pH值升至近中性(6～7)

                   (3)

(4)溶液pH值升高至近中性，这又非常有利于铁产生絮凝沉淀

                                   (4)

         (絮凝沉淀)   (5)

Fe(OH)₃絮凝沉淀具有吸附重金属离子并使之(共)沉淀的特性，因此，Fe(OH)₃絮凝沉淀的存在进一步促使重金属离子沉淀更完全。

在本发明上述方法的反应过程中，黄铁矿粉中所含的碳酸盐除了起调整所处理废水的酸碱度(pH值)使其呈中性外，还有一个重要作用是有利于重金属离子的完全沉淀。因此，所使用的黄铁矿中碳酸盐含量过低的情况下，按照本发明的上述方法，其中步骤(2)在搅拌的同时添加碳酸盐，将溶液的pH值调整至6～7(近中性)。

本发明所述的含重金属废水处理方法具有下列显著的技术效果：

1、对于典型重金属离子Pb²⁺、Cd²⁺、Cr(VI)、Hg²⁺、Cu²⁺，混合浓度为(1～100)×5mg/L(各离子等浓度混合)的废水的去除率可达96％～99％。其中浓度为≤100mg/L的Pb²⁺、Cr(VI)、Cu²⁺处理后达标排放(第一类污染物最高允许排放浓度：C_Pb≤1.0mg/L，C_Cr≤1.5mg/L，第二类污染物最高允许排放浓度：一级标准C_Cu≤0.5mg/L)；浓度为≤10mg/L的Cd²⁺、Hg²⁺处理后达标排放(第一类污染物最高允许排放浓度：C_Cd≤0.1mg/L，C_Hg≤0.05mg/L)。

2、采用黄铁矿(尾矿)处理含典型重金属废水，以废治废，不仅廉价，而且环境友好。

具体实施方式：

以下通过具体的试验来进一步阐述本发明所述含重金属废水的处理方法的有益效果。实验废水为含Pb²⁺、Cd²⁺、Cr(VI)、Hg²⁺、Cu²⁺重金属离子的模拟废水。

例1

将黄铁矿粉碎后，取过150目筛的黄铁矿粉5g加入100mL重金属离子总浓度为5mg/L，Pb²⁺、Cd²⁺、Cr(VI)、Hg²⁺、Cu²⁺离子浓度各为1mg/L，pH＝1.8的废水中，在常温下搅拌120min，然后静置1h，检测沉淀物上清液重金属离子浓度和pH值，结果见下表

重金属离子	Pb2+	Cd2+	总Cr	Hg2+	Cu2+	处理后pH值
							处理后CM(mg/L)	0.012	0.036	0.025	0.019	0.008	6.3
处理率(％)	98.8	96.4	97.5	98.1	99.2

上表中的总Cr表示Cr(VI)和Cr³⁺的总量，以下相同。

例2

将黄铁矿粉碎后，取过200目筛的黄铁矿粉4g加入100mL重金属离子总浓度为5mg/L，Pb²⁺、Cd²⁺、Cr(VI)、Hg²⁺、Cu²⁺离子浓度各为1mg/L，在常温下搅拌的同时加入粉碎并过200目筛的石灰石粉，将溶液的pH值调整至6.7，搅拌60min后静置3h，检测沉淀物上清液重金属离子的浓度和pH值，结果见下表

重金属离子	Pb2+	Cd2+	总Cr	Hg2+	Cu2+	处理后pH值
							处理后CM(mg/L)	0.018	0.021	0.027	0.023	0.009	6.7
处理率(％)	98.2	97.9	97.3	97.7	99.1

所述的石灰石粉的添加量，通过检测溶液的pH值来控制，这一点本领域内的普通技术人员是很容易把握的。溶液的pH值具体调整到多大为宜视排放要求而定，在6～7范围内均可。

例3

将黄铁矿粉碎后，取300目的黄铁矿粉4g加入100mL重金属离子总浓度为5mg/L，Pb²⁺、Cd²⁺、Cr(VI)、Hg²⁺、Cu²⁺离子浓度各为1mg/L，pH＝1.8的废水中，在常温下搅拌30min，然后静置5h，检测沉淀物上清液重金属离子的浓度和pH值，结果见下表

重金属离子	Pb2+	Cd2+	总Cr	Hg2+	Cu2+	处理后pH值
							处理后CM(mg/L)	0.013	0.018	0.023	0.025	0.008	6.5
处理率(％)	98.7	98.2	97.7	97.5	99.2

例4

将黄铁矿粉碎后，取过200目筛的黄铁矿粉10g加入100mL重金属离子总浓度为50mg/L，Pb²⁺、Cd²⁺、Cr(VI)、Hg²⁺、Cu²⁺离子浓度各为10mg/L，pH＝1.9的废水中，在常温下搅拌60min，然后静置2h，检测沉淀物上清液重金属离子的浓度和pH值，结果见下表

重金属离子	Pb2+	Cd2+	总Cr	Hg2+	Cu2+	处理后pH值
							处理后CM(mg/L)	0.022	0.091	0.035	0.031	0.018	6.5
处理率(％)	99.8	99.1	99.6	98.7	99.8

例5

将黄铁矿粉碎后，取过200目筛的黄铁矿粉25g加入100mL重金属离子总浓度为250mg/L，Pb²⁺、Cd²⁺、Cr(VI)、Hg²⁺、Cu²⁺离子浓度各为50mg/L，pH＝1.7的废水中，在常温下搅拌90min，然后静置4h，检测沉淀物上清液重金属离子的浓度和pH值，结果见下表

重金属离子	Pb2+	Cd2+	总Cr	Hg2+	Cu2+	处理后pH值
							处理后CM(mg/L)	0.122	0.787	0.750	0.285	0.101	6.3
处理率(％)	99.8	98.4	98.5	99.4	99.8

例6

将黄铁矿粉碎后，取过200目筛的黄铁矿粉40g加入100mL重金属离子总浓度为500mg/L，Pb²⁺、Cd²⁺、Cr(VI)、Hg²⁺、Cu²⁺离子浓度各为100mg/L，pH＝1.6的废水中，在常温下搅拌120min，然后静置5h，检测沉淀物上清液重金属离子的浓度和pH值，结果见下表

重金属离子	Pb2+	Cd2+	总Cr	Hg2+	Cu2+	处理后pH值
							处理后CM(mg/L)	0.312	1.685	1.235	0.455	0.111	6.4
处理率(％)	99.7	98.3	98.5	99.5	99.8

例7

将黄铁矿粉碎后过200目筛，取黄铁矿粉5份，每份16g，分别加入Pb²⁺、Cd²⁺、Cr(VI)、Hg²⁺、Cu²⁺离子浓度各为100mg/L，pH＝1.7的单一重金属离子废水中，在常温下搅拌60min，然后静置3h，检测沉淀物上清液重金属离子的浓度和pH值，结果见下表

重金属离子	Pb2+	Cd2+	总Cr	Hg2+	Cu2+	处理后pH值
							处理后CM(mg/L)	0.047	0.325	0.234	0.055	0.015	6.6
处理率(％)	99.95	99.67	99.77	99.94	99.98

通过上述实验表明，在本发明所述的工艺参数范围内适当地调整工艺参数可以达到相同的处理效果。比如：1、用小目数黄铁矿粉需延长搅拌时间，但可缩短静置时间，反之，用大目数黄铁矿粉需延长静置时间，但可缩短搅拌时间；2、减少黄铁矿粉量需延长搅拌时间。因此，实施时应根据废水中重金属离子的浓度来选择经济的工艺参数。3、如果是含有单一重金属离子的废水，处理效果更佳，处理率可达99.6％以上。

Claims (2)

1、一种含重金属废水的处理方法，该方法包括下列步骤：

(1)、将黄铁矿粉碎成150～300目的黄铁矿粉；

(2)将步骤(1)所得到的黄铁矿粉按1∶2.5～1∶25的重量比加入含铊废水中，在常温下搅拌30～120分钟；

(3)将步骤(2)所得的溶液静置1～5小时后，排放沉淀物上的清液。

2、按照权利要求1的方法，其中步骤(2)在搅拌的同时添加碳酸盐，将溶液的pH值调整至6～7。