重金屬離子廢水處理技術(shù)

含重金屬離子廢水大多來(lái)自礦石采選、有色冶煉、電鍍、機械制造等行業(yè),該類(lèi)廢水對環(huán)境的危害已經(jīng)不需贅述, 處理此類(lèi)廢水目前常用方法主要有化學(xué)法(化學(xué)沉淀法、電解法等)、物理法(離子交換樹(shù)脂吸附法、膜分離法等)、生物法。這幾種方法在處理重金屬廢水方面均各有優(yōu)缺。目前大多企業(yè)在治理重金屬廢水時(shí)僅僅滿(mǎn)足于達標排放這一基本要求, 忽視了變廢為寶向環(huán)境要效益方面的研究,在此僅就X型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在含重金屬廢水處理方面的應用與傳統化學(xué)沉淀法做一個(gè)分析比較。

1 污染源基本情況

以南方某一有色冶煉中型企業(yè)為例,其生產(chǎn)原料為硫化金屬礦,主要生產(chǎn)工藝為火法焙燒+濕法冶煉+尾氣制酸。含重金屬的廢水主要來(lái)自濕法冶煉工藝過(guò)程。廢水日產(chǎn)生量為800m3/d,廢水主要成分分析見(jiàn)表1。

2 治理目標

廢水處理后必須符合《污水 綜合排放標準—GB8978-1996》的排放標準,見(jiàn)表2。

3 化學(xué)沉淀法工藝

3.1 對上述的廢水處理原用的化學(xué)沉淀法處理工藝流程如圖1

廢水進(jìn)入調節池后泵入攪拌池與加入的堿液(氫氧化鈉)在攪拌器的充分攪拌下,混合均勻發(fā)生絮凝反應,形成絮體的廢水自流進(jìn)入一級沉降池,一級沉降池上清液自流進(jìn)入二級沉降池再次沉降,在二級沉降前加入鐵鹽絮凝劑(硫酸亞鐵) ,二級沉降池上清液進(jìn)入PH調節池回調至中性、達標排放。一級、二級沉降池底泥進(jìn)入底泥濃縮池進(jìn)行濃縮,有效減少壓濾機負荷,濃縮后上清液返回攪拌池,底泥進(jìn)入壓渣機制渣,濾液返回攪拌池,廢渣運至渣場(chǎng)堆放。

3.2 存在問(wèn)題

通過(guò)上述工藝處理后重金屬廢水基本能實(shí)現達標排放,但是由于工藝流程較長(cháng),員工勞動(dòng)強度較大,處理廢水的單位成本高(約2.0元/m3) ,生產(chǎn)現場(chǎng)較為骯臟、凌亂,每天產(chǎn)生約5t含重金屬廢渣,帶來(lái)了二次污染,廢渣中的有價(jià)金屬無(wú)法得到有效回收,每年廢水處理成本4 8 萬(wàn)元。

4 離子交換樹(shù)脂吸附工藝

針對化學(xué)沉淀法的缺點(diǎn),通過(guò)比較研究,采用離子交換樹(shù)脂吸附法替代原有化學(xué)沉淀工藝。通過(guò)大量實(shí)驗篩選出x型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂作為離子交換樹(shù)脂吸附法的首選樹(shù)脂。

4.1 x 型陽(yáng)離子樹(shù)脂特性:

①對二價(jià)金屬離子具有較強的選擇性,實(shí)驗得出其選擇性由強到弱順序為:Hg2+>Cd2+>Pb 2+>Co2+>Cu2+>Ni 2+>Zn 2+>Fe2+>Ca 2+>Mg2+,對一價(jià)金屬離子則幾乎沒(méi)有吸附性。

②吸附能力強(50kg/m3) 。

③不易中毒,易再生,強度高、不易破損。

4.2 離子交換樹(shù)脂吸附工藝

根據x型陽(yáng)離子樹(shù)脂的特性設計工藝流程如圖2。

 廢水進(jìn)入原水池后調節水質(zhì)水量,PH值5～ 6,然后通過(guò)泵打入過(guò)濾器中,截留廢水中的少量懸浮物質(zhì),以免進(jìn)入后續金屬回收床堵塞,影響樹(shù)脂吸附和交換。

過(guò)濾器的出水進(jìn)入清液槽,然后用泵打入金屬回收床,金屬回收床采用兩級串聯(lián),盡可能吸附回收其中的銅、鎳、鈷等離子,使出水達標。金屬回收床內裝有x型樹(shù)脂。在一定的PH(5 ～ 6 )條件下對銅、鈷、鎳有很好的吸附交換能力。廢水從Ⅰ級金屬回收床上部進(jìn)入,銅、鈷、鎳等重金屬離子都被樹(shù)脂吸附交換,被樹(shù)脂吸附交換后的廢水從金屬回收床底部排出進(jìn)入中間槽。為了進(jìn)一步降低銅、鈷、鎳的出水濃度,中間槽出水用泵打入Ⅱ級金屬回收床,繼續吸附銅鈷、鎳離子,當回收床內樹(shù)脂吸附飽和后,則進(jìn)行再生。

再生液采用10%的稀硫酸,將樹(shù)脂中吸附的鈷、鎳、銅以硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸銅的形式解吸出來(lái)。相對于廢水原液,解吸下來(lái)的硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸銅濃度大大提高, 達到5 ～ 1 0 g/L, 回用于生產(chǎn)工段。然后用5%的NaOH進(jìn)行再生,恢復樹(shù)脂的交換能力后進(jìn)入第二周期的運行。再生過(guò)程產(chǎn)生的廢水返回原水池。

經(jīng)過(guò)二級金屬回收床出水銅、鎳、鈷等金屬離子達標,調節PH至6～ 9后外排。

4.3 離子交換樹(shù)脂吸附法優(yōu)點(diǎn):

①處理后出水水質(zhì)穩定達標,可控性強。

②有價(jià)金屬得到有效回收,具有顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

③無(wú)含重金屬廢渣產(chǎn)生,不形成二次污染。

④員工勞動(dòng)強度大大降低,生產(chǎn)作業(yè)現場(chǎng)環(huán)境大為改觀(guān)。

⑤廢水單位處理成本較化學(xué)沉淀法更為經(jīng)濟(1.2 元/m3) 。

4.4 樹(shù)脂吸附工藝經(jīng)濟效益分析:

①固定投資:離子交換樹(shù)脂吸附系統一套,處理能力:8 0 0m3/d ,總造價(jià):2 8 0 萬(wàn)元

②年運行費用: 2 8.8萬(wàn)元/年

③年金屬回收量為:

鈷: 5 0 g /m3×8 0 0m3/d×3 0 0 d/年×1 0-6g/t = 1 2 t/年

鎳: 5 g /m3×8 0 0m3/d×3 0 0 d/年×1 0-6 g/t = 1.2 t/年

④按目前市場(chǎng)價(jià)格計算價(jià)值為:

鈷: 1 2 t /年×2 5萬(wàn)元/t =3 0 0萬(wàn)元/年

鎳: 1.2 t/年×1 5 萬(wàn)元/t = 1 8 萬(wàn)元/年

共計:318萬(wàn)元/年,去除生產(chǎn)成本200萬(wàn)/年,每年新增效益118萬(wàn)元

⑤與原有水處理系統相比,每年節約運行成本為: 1 9.2萬(wàn)元/年

⑥年收益為: 1 1 8 萬(wàn)元/年+ 1 9.2萬(wàn)元/年- 2 8.8萬(wàn)元/年= 1 0 8.4萬(wàn)元/年

⑦回收期限:28 0萬(wàn)元÷1 0 8.4萬(wàn)元/年= 2.5 8 年具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

5 化學(xué)法與離子交換樹(shù)脂吸附法比較

5.1 處理后出水水質(zhì)對比見(jiàn)表3

 5.2 投資及經(jīng)濟效益等綜合比較見(jiàn)表4

 6 結語(yǔ)

通過(guò)兩種不同工藝處理重金屬廢水效果來(lái)看,雖然出水水質(zhì)均可達標,但是產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益卻是相去甚遠,化學(xué)沉淀法具有簡(jiǎn)單易掌握,投資額度相對較低的特點(diǎn),但是卻不可避免產(chǎn)生沉淀廢渣,有價(jià)重金屬進(jìn)入廢渣帶來(lái)了二次污染,資源得不到充分回收利用,且廢水處理單位成本較高,人員勞動(dòng)強度大;離子交換樹(shù)脂吸附法雖然一次性投資稍大,但是幾乎不產(chǎn)生廢渣,有價(jià)金屬可以充分得以回收利用,尤其是在對具有較高經(jīng)濟回收價(jià)值的重金屬廢水處理方面具有廣闊的應用前景,其帶來(lái)的社會(huì )效應與經(jīng)濟效益都值得我們加以深入研究。