公布日：2023.05.26
申請日：2023.04.26
分類(lèi)號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/70(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F7/00(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供了一種基于零價(jià)鐵填充床系統的重金屬廢水處理方法。本發(fā)明的重金屬廢水處理方法，包括如下步驟：S1：對重金屬廢水進(jìn)行pH調節、初沉、曝氣，得到預處理廢水；S2：將預處理廢水送入零價(jià)鐵填充床系統進(jìn)行處理，零價(jià)鐵填充床系統包括至少一級零價(jià)鐵填充床反應器，零價(jià)鐵填充床反應器設有填料層，填料層中填充有微米級零價(jià)鐵；S3：對零價(jià)鐵填充床系統出水進(jìn)行堿沉、pH調節，形成處理出水。本發(fā)明的方法工藝流程簡(jiǎn)單，藥劑消耗量少，處理成本低廉，對銅、鎳、鈷、錳、砷、鎘、鉻、鉛等多種重金屬均具有高效的去除效果，可用于礦山廢水、電廠(chǎng)脫硫廢水、電鍍廢水等實(shí)際廢水的處理，能夠實(shí)現多種實(shí)際廢水的達標排放。
權利要求書(shū)
1.一種基于零價(jià)鐵填充床系統的重金屬廢水處理方法，其特征在于，包括如下步驟：S1：對重金屬廢水進(jìn)行pH調節、初沉、曝氣，得到預處理廢水；S2：將預處理廢水送入零價(jià)鐵填充床系統進(jìn)行處理，零價(jià)鐵填充床系統包括至少一級零價(jià)鐵填充床反應器，零價(jià)鐵填充床反應器設有填料層，填料層中填充有微米級零價(jià)鐵；S3：對零價(jià)鐵填充床系統出水進(jìn)行堿沉、pH調節，形成處理出水。
2.根據權利要求1所述的重金屬廢水處理方法，其特征在于，步驟S1中，pH調節為調節重金屬廢水的pH至6-8；曝氣時(shí)間為1-2h。
3.根據權利要求1所述的重金屬廢水處理方法，其特征在于，步驟S2中，零價(jià)鐵填充床反應器包括殼體，在殼體內部自上向下依次設置進(jìn)水區、填料層和出水沉淀區，進(jìn)水區、填料層和出水沉淀區之間的高度比為（1-5）：（2-3）：（1-6）。
4.根據權利要求3所述的重金屬廢水處理方法，其特征在于，殼體的上部和下部分別為圓筒形和倒梯形，進(jìn)水區和填料層設置在殼體上部，出水沉淀區設置在殼體下部，殼體上部直徑與填料層高度的比值為（2-5）：1，殼體下部底面直徑與填料層高度的比值為（1-3）：1。
5.根據權利要求1所述的重金屬廢水處理方法，其特征在于，填料層包括填料和負載在填料中的微米級零價(jià)鐵；其中，填料選自海綿、多面空心球、立體空心填料、懸浮球、石英砂和椰殼炭中的至少一種。
6.根據權利要求5所述的重金屬廢水處理方法，其特征在于，微米級零價(jià)鐵的粒徑為30-50μm，微米級零價(jià)鐵在填料中的負載量為5-10%。
7.根據權利要求1所述的重金屬廢水處理方法，其特征在于，步驟S2中，在將預處理廢水送至零價(jià)鐵填充床系統進(jìn)行處理之前，先對零價(jià)鐵填充床反應器進(jìn)行活化；活化包括：向零價(jià)鐵填充床反應器的填料層中加入NaNO3與FeSO4的混合溶液進(jìn)行活化，活化時(shí)間為24-72h。
8.根據權利要求1所述的重金屬廢水處理方法，其特征在于，步驟S3中，堿沉包括：采用石灰水溶液將零價(jià)鐵填充床系統出水的pH調節至9-11。
9.根據權利要求1所述的重金屬廢水處理方法，其特征在于，零價(jià)鐵填充床系統包括兩級以上零價(jià)鐵填充床反應器，上一級零價(jià)鐵填充床反應器的出水通過(guò)重力作用進(jìn)入下一級零價(jià)鐵填充床反應器進(jìn)一步處理。
10.根據權利要求1所述的重金屬廢水處理方法，其特征在于，重金屬廢水中含有銅、錳、砷、硒、鉛、鎘、汞、鉻和鎳中的多種離子。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于零價(jià)鐵填充床系統的重金屬廢水處理方法，其工藝流程簡(jiǎn)單，藥劑消耗量少，對銅、鎳、鈷、錳、砷、鎘、鉻、鉛等多種重金屬均具有高效的去除效果。
本發(fā)明提供一種基于零價(jià)鐵填充床系統的重金屬廢水處理方法，包括如下步驟：S1：對重金屬廢水進(jìn)行pH調節、初沉、曝氣，得到預處理廢水；S2：將預處理廢水送入零價(jià)鐵填充床系統進(jìn)行處理，零價(jià)鐵填充床系統包括至少一級零價(jià)鐵填充床反應器，零價(jià)鐵填充床反應器設有填料層，填料層中填充有微米級零價(jià)鐵；S3：對零價(jià)鐵填充床系統出水進(jìn)行堿沉、pH調節，形成處理出水。
在本發(fā)明步驟S1中，pH調節為調節重金屬廢水的pH至6-8；曝氣時(shí)間為1-2h。研究表明：采用pH調節池、初沉池和曝氣池對實(shí)際的重金屬廢水依次進(jìn)行pH調節、初沉、曝氣的預處理工藝，能夠有效提高后續零價(jià)鐵填充床反應器對重金屬的處理效果，其原因可能在于：上述特定的預處理工藝將成分復雜的實(shí)際重金屬廢水中絡(luò )合態(tài)的重金屬轉化為離子態(tài)重金屬，降低了廢水中固體懸浮物的濃度以及其它雜質(zhì)成分的干擾作用，避免了實(shí)際廢水中復雜成分帶來(lái)的不利影響，進(jìn)而后續采用微米級零價(jià)鐵即可獲得良好的處理效果。
實(shí)際脫硫廢水中通常含有400-1200mg/L的氨氮，在不同的pH值條件下，基于氨與水分子相對揮發(fā)度的差異，通過(guò)曝氣將氨以分子氨的形式從水中分離（公式1），絡(luò )合態(tài)的重金屬解絡(luò )合，變?yōu)殡x子態(tài)重金屬（公式2），從而更容易被零價(jià)鐵填充床反應器高效去除。
在本發(fā)明步驟S2中，零價(jià)鐵填充床反應器包括殼體，在殼體內部自上向下依次設置進(jìn)水區、填料層和出水沉淀區，進(jìn)水區、填料層和出水沉淀區之間的高度比為（1-5）：（2-3）：（1-6）。
具體地，殼體的上部和下部分別為圓筒形和倒梯形，進(jìn)水區和填料層設置在殼體上部，出水沉淀區設置在殼體下部，殼體上部直徑與填料層高度的比值為（2-5）：1，殼體下部底面直徑與填料層高度的比值為（1-3）：1。
填料層包括填料和負載在填料中的微米級零價(jià)鐵；其中，填料選自海綿、多面空心球、立體空心填料、懸浮球、石英砂和椰殼炭中的至少一種，優(yōu)選為海綿、石英砂、椰殼炭、多面空心球或立體空心填料，進(jìn)一步優(yōu)選為海綿、石英砂或椰殼炭。研究表明：海綿、石英砂、椰殼炭對實(shí)際廢水中的重金屬處理迅速且去除效果穩定，處理效果最佳；其次多面空心球、立體空心填料的處理效果亦較佳。此外，微米級零價(jià)鐵的粒徑可以為30-50μm，微米級零價(jià)鐵在填料中的負載量可以為5-10%。
特別是，在將預處理廢水送至零價(jià)鐵填充床系統進(jìn)行處理之前，先對零價(jià)鐵填充床反應器進(jìn)行活化；活化包括：向零價(jià)鐵填充床反應器的填料層中加入NaNO3與FeSO4的混合溶液進(jìn)行活化，活化時(shí)間為24-72h，優(yōu)選為24h。更具體地，混合溶液中NaNO3的濃度為25-35mg/L，優(yōu)選為30mg/L；混合溶液中FeSO4的濃度為25-35mg/L，優(yōu)選為30mg/L；混合溶液的加入速率為10-15mL/h，優(yōu)選為12mL/h。
在本發(fā)明步驟S3中，堿沉包括：采用石灰水溶液將零價(jià)鐵填充床系統出水的pH調節至9-11。
本發(fā)明對零價(jià)鐵填充床反應器的設置級數不作嚴格限制，可根據實(shí)際情況合理設置；具體地，零價(jià)鐵填充床系統可以包括兩級以上零價(jià)鐵填充床反應器，上一級零價(jià)鐵填充床反應器的出水通過(guò)重力作用進(jìn)入下一級零價(jià)鐵填充床反應器進(jìn)一步處理。
本發(fā)明對重金屬廢水不作嚴格限制，重金屬廢水中可以含有銅、錳、砷、硒、鉛、鎘、汞、鉻和鎳中的多種離子，包括但不限于礦山廢水、電廠(chǎng)脫硫廢水、電鍍廢水等實(shí)際廢水，廢水中各重金屬的濃度為0-160mg/L；經(jīng)本發(fā)明的方法處理后，處理出水中的重金屬離子濃度均達到《中華人民共和國污水綜合排放標準》（GB8978-1996）。
本發(fā)明的實(shí)施，至少具有以下優(yōu)勢：1、本發(fā)明的重金屬廢水處理方法工藝流程簡(jiǎn)單，藥劑消耗量少，能耗低，處理成本低廉，對復雜實(shí)際廢水具有很好的處理效果，可高效去除水中多種重金屬，具有廣泛的應用前景；2、本發(fā)明采用微米級零價(jià)鐵，相比于納米級零價(jià)鐵，減緩了團聚現象，阻止了鐵離子的快速溶出失活；并且通過(guò)NaNO3與FeSO4混合溶液的活化，動(dòng)態(tài)生成了活性鐵組分，使得體系保持長(cháng)期穩定的處理重金屬性能；3、本發(fā)明采用特定的零價(jià)鐵填充床系統進(jìn)行處理，在設置多級零價(jià)鐵填充床反應器時(shí)，可以利用不同反應器的高度差通過(guò)重力作用實(shí)現重金屬廢水的多級反應，降低了能耗，提高了處理效果；相對于傳統的鐵鹽沉淀法，產(chǎn)生的固體廢渣量少，對水質(zhì)復雜、重金屬濃度高達150mg/L的實(shí)際廢水均可處理達標；4、本發(fā)明采用pH調節池、初沉池和曝氣池作為零價(jià)鐵填充床系統的預處理工藝，可將絡(luò )合態(tài)的重金屬轉化為離子態(tài)重金屬，降低廢水中固體懸浮物濃度，保證了零價(jià)鐵填充床裝置對重金屬的處理效果；同時(shí)，零價(jià)鐵填充床系統后采用堿沉池進(jìn)行堿沉，進(jìn)一步去除廢水中多余的鐵、錳等離子，采用微米級零價(jià)鐵即可實(shí)現與納米級零價(jià)鐵相當甚至更佳的處理效果，保證處理出水滿(mǎn)足排放標準。
（發(fā)明人：劉海洋;梁秀廣;徐樂(lè )瑾;楊言;高煥冉;張國柱;荊亞超;高陽(yáng);李飛）
