TWI794065B

TWI794065B - 含鉬廢水的處理方法

Info

Publication number: TWI794065B
Application number: TW111111356A
Authority: TW
Inventors: 王哲彬; 葉柏廷; 林俐瑩; 盧昆鴻; 陳美芬
Original assignee: 福誼企業股份有限公司
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2023-02-21
Also published as: TW202337841A

Abstract

本發明係關於一種含鉬廢水的處理方法，係主要提供簡易、處理效率高、環保性佳的含鉬廢水的處理方式，其主要是利用活性碳物理吸附作用特性將廢水中之重金屬鉬予以捕捉，並降低廢水中鉬濃度值，以達到法定的放流濃度值；本發明因使用活性碳擔任吸附劑，其較氯化鐵易於進行固液分離程序，故可減少固液分離所需操作時間，並且因活性碳之吸附劑具有回收再生利用功能，可大幅減少因添加氯化鐵所產生之廢棄污泥量，以降低處理成本。

Description

含鉬廢水的處理方法

本發明涉及含重金屬的廢水處理領域，尤指含鉬廢水處理之技術範疇。

按，近代工業的飛速發展，含重金屬的工業廢水排放量日益增加。排放重金屬廢水的行業除了傳統工業外，還有與目前IT產業密切相關的電子工業及環保產業。

重金屬，如汞、鎘、鉛、鉻等廢水，在濃度低的情況下也仍保有較強的毒性。因此，許多國家都執行了較嚴格的水中重金屬離子排放標準，以保護水資源免受重金屬的污染。而且，為了滿足日趨嚴格的環保需求，各個產業都特別注重重金屬污染的防治。

而，當前含重金鉬屬廢水處理方法應用較多採用混凝方式處理，混凝的原理為打破膠體粒子間的穩態並凝聚起來之程序，首先需要降低膠體粒子間之互斥電位(亦即降低彼此互斥力)，使膠體粒子可互相碰撞接觸而凝聚。故，混凝的機制為添加混凝劑於製程廢水中，使膠體去穩定化便可透過碰撞形成膠羽(Floc)，其可分成以下四種機制:1.壓縮電雙層(減少表面電位)；2.吸附及電性中和3.沉澱4.吸附及架橋作用。

所謂吸附原理指某種物質(氣體或液體)於不同位相中發生凝聚或附著於某表面上(主要為固體)之現象，被凝聚或附著物質為吸附質，提供凝聚或附著表面則為吸附劑；吸附現象為吸附劑表面對吸附質之親和力作用，而吸附行為可分成「物理吸附」及「化學吸附」，兩種之間的差異如下表1所示: 【表1】

	物理吸附	化學吸附
吸附作用力	凡得瓦力	化學鍵結
吸附熱	＜20(kJ/mol)	＞20(kJ/mol)
吸附速率	快速	緩慢
吸附層數	多層吸附	單層吸附
吸附溫度	低溫發生	低溫至高溫均可
可逆反應	可逆	不可逆
專一性	非專一性	專一性

換言之，過往處理含鉬廢水之流程為添加40%氯化鐵(FeCl ₃)作為混凝劑進行混凝沉澱程序；首先，將含鉬廢水先進行前處理以降低廢水中氨氮濃度，並藉由固液分離原理去除含鉬廢水中污泥雜質；分離後將濃度設為3500(ppm)之40% FeCl ₃加入濾液中並控制pH值於5.5~6之間，以轉速300(rpm)進行快混10分鐘，快混程序後加入2000(ppm) 陰離子高分子凝集劑(由躍成科技股份有限公司所生產，產品型號為YC-3030)並以轉速100(rpm)慢混，待溶液形成大量膠羽便進入固液分離程序，分離後之膠羽濾餅蒐集待廠外廢棄物處理單位進廠清運處理，濾液則進入放流槽貯存後排放於周遭環境。

緣此，鑑於過往以混凝機制來處理含鉬廢水存在有處理步驟較為繁雜，以及所造成的污泥、膠羽濾餅等大量固態廢棄物處理成本較高之問題點，故本發明人乃窮極心思開發出本發明一種含鉬廢水的處理方法，故本發明之主要目的在於:提供簡化含鉬廢水處理步驟並將降低處理成本的一種含鉬廢水的處理方法；故本發明之次要目的在於:提供較為環保的一種含鉬廢水的處理方法。

為達上述目的，本發明運用如下技術手段:一種含鉬廢水的處理方法，係依處理順序包含有:一含鉬廢水前處理步驟，係預先以固液分離法來除去一廢水中污泥；一含鉬廢水酸鹼值調整步驟，係調整該廢水的酸鹼值至偏酸性的一第一酸鹼值；一含鉬廢水電位調整步驟，係添加一藥劑於該廢水中，據以調整該廢水的電位值；一吸附重金屬鉬步驟，係將該廢水的酸鹼值控制在一第二酸鹼值，並在特定時間內將該廢水快速攪拌後再加入具多孔性的一吸附劑，以進行吸附該廢水中的重金屬鉬；及一含鉬廢水固液分離步驟，係將該廢水進行固液分離，此時的廢水若未達到法定的排放標準，須再依序重複該含鉬廢水酸鹼值調整步驟、該吸附重金屬鉬步驟及本步驟，直到該廢水達到法定的排放標準。

上述該含鉬廢水前處理步驟中，進一步以調整pH值及加熱方式來降低該廢水中氨氮濃度。

上述該含鉬廢水酸鹼值調整步驟中，進一步將調整該廢水的第一酸鹼值至pH3～pH4之間。

上述該含鉬廢水電位調整步驟中，進一步將所使用藥劑設為雙氧水，且設為添加體積百分濃度0.1%之50%的雙氧水，再以攪拌速度300rpm來攪拌15分鐘。

上述該吸附重金屬鉬步驟中，進一步將該第二酸鹼值控制在該pH2～pH2.5之間，且該廢水的攪拌速度設為300rpm來攪拌15分鐘。

上述該吸附重金屬鉬步驟中，進一步將所使用該吸附劑設為粉狀活性碳，且該粉狀活性碳與該廢水的固液比設為0.5%～1%。

上述該粉狀活性碳的粒徑大小設為至少可以通過200網目(mesh) 占總量的95%以上，且其每一粉末顆粒的毛細孔隙大小設為1埃(A)至10奈米(nm)之間，又碘值設為850mg／g。

本發明運用上述技術手段，可以達成如下功效: 1.本發明方法相較於當前所使用氯化鐵進行混凝沉澱除鉬，可減少污泥處理量及其處理成本。 2.本發明方法所使用吸附劑，例如活性碳，還可再生使用，降低整體的廢棄物量，使本發明方法更具環保性。 3.本發明方法還可減少固液分離程序所需時間，增加廢水的處理效率。

本發明係關於一種含鉬廢水的處理方法，係主要提供含鉬工業廢水的處理方式，其主要包含有: 一含鉬廢水前處理步驟(a)、一含鉬廢水酸鹼值調整步驟(b)、一含鉬廢水電位調整步驟(c)、一吸附重金屬鉬步驟(d)及一含鉬廢水固液分離步驟(e)；茲將前述各步驟分別說明如後。

所述該含鉬廢水前處理步驟(a)，係主要預先以固液分離法來除去一廢水中污泥，亦可以運用調整pH值及加熱方式來降低該廢水中氨氮濃度，其中加熱到85～90°C，加熱到4～6小時。

所述該含鉬廢水酸鹼值調整步驟(b)，係調整該廢水的酸鹼值至偏酸性的一第一酸鹼值，其中較佳實施例係調整該廢水的第一酸鹼值至pH3～pH4之間。

所述該含鉬廢水電位調整步驟(c)，係添加一藥劑於該廢水中，據以調整該廢水的電位值，且該藥劑設為雙氧水(H ₂O ₂)，且設為添加體積百分濃度0.1%之50%的雙氧水，再以攪拌速度300rpm來攪拌15分鐘，前述的0.1%、15分鐘之數據係經底下表2與表1的實驗數據所獲得，即較佳攪拌15分鐘，次佳則攪拌30分鐘，而超過30分鐘則未獲得較佳的鉬去除率，又耗費較多的電力。【表1】

處理前廢水的含鉬濃度	組別	樣品名稱	處理後廢水的含鉬濃度	鉬去除率
334.4 ppm	A1(2小時第1道)	廢水濾液	9.598 ppm	97.13%
334.4 ppm	A2(2小時第2道)	廢水濾液	0.49 ppm	99.85%
334.4 ppm	B1(30分鐘第1道)	廢水濾液	9.2 ppm	97.25%
334.4 ppm	B2(30分鐘第2道)	廢水濾液	0.475 ppm	99.86%
334.4 ppm	C1(15分鐘第1道)	廢水濾液	8.622 ppm	97.42%
334.4 ppm	C2(15分鐘第2道)	廢水濾液	0.371 ppm	99.89%

【表2】

雙氧水添加量	處理前廢水的含鉬濃度	處理前廢水的電位值	組別	處理後廢水的含鉬濃度	鉬去除率
0.1%	187 ppm	-53mv	第1道活性碳吸附	1.25 ppm	99.33%
187 ppm	-53mv	第2道活性碳吸附	0.2 ppm	99.89%
0.4%	187 ppm	-53mv	第1道活性碳吸附	18.2 ppm	90.27%
187 ppm	-53mv	第2道活性碳吸附	0.77 ppm	99.59%
0.7%	187 ppm	-53mv	第1道活性碳吸附	45.04 ppm	75.91%
187 ppm	-53mv	第2道活性碳吸附	4.19 ppm	97.76%
1%	187 ppm	-53mv	第1道活性碳吸附	51.57 ppm	72.42%
187 ppm	-53mv	第2道活性碳吸附	11.17 ppm	94.03%

所述該吸附重金屬鉬步驟(d)，係將該廢水的酸鹼值控制在一第二酸鹼值，並在特定時間內將該廢水快速攪拌後再加入具多孔性的一吸附劑，且該吸附劑較佳設為粉狀活性碳，且該粉狀活性碳較佳設為能夠符合國際標準(例如:JWWA標準、ASTM標準…等)，其粒徑大小設為至少可以通過200網目(mesh)占總量的95%以上，且其每一粉末顆粒的毛細孔隙大小設為1埃(A)至10奈米(nm)之間，又碘值設為850mg／g，有利進行吸附該廢水中的重金屬鉬，而該粉狀活性碳與該廢水的固液比設為0.5%，前述0.5%之數據係從底下表3的實驗數據所獲得，特別一提，雖然添加1%亦可達不錯的鉬去除率，但基於成本考量，較佳可選0.5%的粉狀活性碳添加量；進一步，將該第二酸鹼值控制在該pH2～pH2.5之間，且該廢水的攪拌速度設為300rpm來攪拌15分鐘，而該攪拌15分鐘之數據係從上述表1所獲得。【表3】

處理前廢水的含鉬濃度	粉狀活性碳添加量	樣品名稱	處理後廢水的含鉬濃度	鉬去除率
181 ppm	0.25%	廢水濾液	25.25 ppm	86.05%
181 ppm	0.5%	廢水濾液	2.67 ppm	98.52%
181 ppm	1%	廢水濾液	2.08 ppm	98.85%
181 ppm	2%	廢水濾液	1.7 ppm	99.06%

【表4】

處理前廢水的含鉬濃度	第1道活性碳吸附後廢水的含鉬濃度	第2道活性碳吸附後廢水的含鉬濃度	法定的排放標準
152 ppm	2.28 ppm	0.28 ppm	0.6 ppm
206 ppm	4.19 ppm	0.36 ppm	0.6 ppm
278 ppm	6.85 ppm	0.47 ppm	0.6 ppm
322 ppm	9.12 ppm	0.46 ppm	0.6 ppm
349 ppm	28.26 ppm	0.69 ppm	0.6 ppm

所述該含鉬廢水固液分離步驟(e)，係將該廢水進行固液分離，此時的廢水若未達到法定的排放標準，如上述表4的實驗數據所示，通常高濃度的含鉬廢水較佳地須再依序重複該含鉬廢水酸鹼值調整步驟、該吸附重金屬鉬步驟及本步驟，直到該廢水達到法定的排放標準，我國含鉬廢水的法定排放標準係為0.6ppm。

因此，本發明主要提供含鉬廢水的處理方法的較佳解決方案，如圖3所示，其為不同鉬聚合陰離子團於不同pH值之佔比情形，將pH值控制於3~4之間將HMo4O ₁₃ ^-1佔比提高，並且添加雙氧水(H ₂O ₂)可以將溶液中之鉬維持在6價鉬酸根離子；而粉狀活性碳之表面孔隙大小與溶液中之鉬酸根離子大小符合，故可被吸附於活性碳孔隙表面達到去除效果，且粉狀活性碳於該pH值的酸性條件下有較佳之吸附能力；其中，如圖4所示，鉬於水系統之電位值及pH值之平衡圖中，pH於3至4之間時，可以藉由該雙氧水(H ₂O ₂)的電位調整，將鉬之價數維持於6價的範圍內。

綜上所述，本發明涉及一種「含鉬廢水的處理方法」，且其構成步驟方法未曾見諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施例所運用之技術原理，若依照本發明之構想所作之簡易改變，其所產生之功能作用未能超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本發明之權利範圍內，合予陳明。

A:含鉬廢水的處理方法 a:含鉬廢水前處理步驟 b:含鉬廢水酸鹼值調整步驟 c:含鉬廢水電位調整步驟 d:吸附重金屬鉬步驟 e:含鉬廢水固液分離步驟

［圖1］係為本發明含鉬廢水的處理方法之步驟流程圖。［圖2］係為本發明含鉬廢水的處理方法含有操作參數之步驟流程圖。［圖3］係為本發明關於不同鉬聚合陰離子團於不同pH值之佔比情形之示意圖。［圖4］係為本發明關於25°C時鉬-水系統之Eh-pH(電位-酸鹼值)平衡圖。

A:含鉬廢水的處理方法

a:含鉬廢水前處理步驟

b:含鉬廢水酸鹼值調整步驟

c:含鉬廢水電位調整步驟

d:吸附重金屬鉬步驟

e:含鉬廢水固液分離步驟

Claims

一種含鉬廢水的處理方法，係依處理順序包含有: 一含鉬廢水前處理步驟，係預先以固液分離法來除去一廢水中污泥；一含鉬廢水酸鹼值調整步驟，係調整該廢水的酸鹼值至偏酸性的一第一酸鹼值；一含鉬廢水電位調整步驟，係添加一藥劑於該廢水中，據以調整該廢水的電位值；一吸附重金屬鉬步驟，係將該廢水的酸鹼值控制在一第二酸鹼值，並在特定時間內將該廢水快速攪拌後再加入具多孔性的一吸附劑，以進行吸附該廢水中的重金屬鉬；及一含鉬廢水固液分離步驟，係將該廢水進行固液分離，此時的廢水若未達到法定的排放標準，須再依序重複該含鉬廢水酸鹼值調整步驟、該吸附重金屬鉬步驟及本步驟，直到該廢水達到法定的排放標準。
如請求項1所述含鉬廢水的處理方法，其中該含鉬廢水前處理步驟中，以調整pH值及加熱方式來降低該廢水中氨氮濃度。
如請求項1所述含鉬廢水的處理方法，其中該含鉬廢水酸鹼值調整步驟中，係將調整該廢水的第一酸鹼值至pH3～pH4之間。
如請求項1所述含鉬廢水的處理方法，其中該含鉬廢水電位調整步驟中，所使用藥劑設為雙氧水，且設為添加體積百分濃度0.1%之50%的雙氧水，再以攪拌速度300rpm來攪拌15分鐘。
如請求項1所述含鉬廢水的處理方法，其中該吸附重金屬鉬步驟中，將該第二酸鹼值控制在該pH2～pH2.5之間，且該廢水的攪拌速度設為300rpm來攪拌15分鐘。
如請求項1所述含鉬廢水的處理方法，其中該吸附重金屬鉬步驟中，所使用該吸附劑設為粉狀活性碳，且該粉狀活性碳與該廢水的固液比設為0.5%～1%。
如請求項6所述含鉬廢水的處理方法，其中該粉狀活性碳的粒徑大小設為至少可以通過200網目(mesh)占總量的95%以上，且其每一粉末顆粒的毛細孔隙大小設為1埃(A)至10奈米(nm)之間，又碘值設為850mg／g。