申请日2017.09.30
公开(公告)日2017.12.15
IPC分类号C02F9/04; C02F101/20; C02F103/36
摘要
本发明为一种煤制油废水中重金属的去除方法。该方法包括如下步骤：向煤制油废水中加入硫化钠沉淀剂，搅拌、沉淀;其中，硫化钠摩尔量：废水中重金属摩尔量之和=0.5~1.5:1;将上步得到的第一悬浊液过滤，向得到的滤液中加入氢氧化钠溶液，搅拌、沉淀，得到第二悬浊液;其中，每200ml一次反应后废水中加入1~3mol/L 0.2~2.2ml氢氧化钠溶液;将第二悬浊液过滤，得到二次反应后废水，符合排放标准。本发明可以使煤制油废水中Pb、Cd、Mn、Zn、Cu等重金属总去除率达到80%以上。本工艺具有流程简捷、低能耗、低成本等显著特点。
权利要求书
1.一种煤制油废水中重金属的去除方法，其特征为该方法包括如下步骤：
第一步，第一沉淀反应
向煤制油废水中加入硫化钠沉淀剂，搅拌条件下进行沉淀反应50~70min，得到第一悬浊液;
其中，硫化钠摩尔量：废水中重金属摩尔量之和=0.5~1.5:1;废水中重金属含量为：Pb4~5 mg/L、Cd 2~3 mg/L、Mn 4.3~5.3 mg/L、Zn 7~8 mg/L、Cu 0.5~1.5 mg/L;
第二步，过滤，分离得到一次反应后废水
将上步得到的第一悬浊液过滤，分别得到一次反应后废水和第一回收化合物，一次反应后废水中重金属含量为：Pb 1.2~1.5mg/L、Cd 0.5~0.7 mg/L、Mn 2.9~3.5 mg/L、Zn 0.3~0.9mg/L、Cu 0.3~0.4 mg/L;
第三步，第二沉淀反应
向上步得到的一次反应后废水中加入氢氧化钠溶液，搅拌条件下进行沉淀反应50~70min，得到第二悬浊液;
其中，每200ml一次反应后废水中加入1~3mol/L 0.2~2.2ml 氢氧化钠溶液;
第四步，过滤，分离得到处理后达标废水
将上步得到的第二悬浊液进行过滤，分别得到二次反应后废水和第二回收化合物，二次反应后废水中重金属含量为：Pb 1.0~1.4 mg/L、Cd 0.5~0.7 mg/L、Mn 0.1~0.5 mg/L、Zn0.2~0.4 mg/L、Cu 0.2~0.4 mg/L，符合排放标准。
2.如权利要求1所述的煤制油废水中重金属的去除方法，其特征为所述的第一步中的废水中其它化合物的含量优选为：NaF 0.1~0.2 g/L、NaHCO3 0.5~0.7 g/L、NaNO3 1.5~2.5g/L、CaCl2 0.7~1.7 g/L、KCl 0.5~1.5 g/L、MgCl2 3~4 g/L、NaCl 8.6~9.6 g/L、Na2SO4 95~105 g/L。
说明书
一种煤制油废水中重金属的去除方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种煤制油废水中重金属的去除方法。
背景技术
环境保护部2017年发部的《2016中国环境状况公报》显示，以地下水含水系统为单元，潜水为主的浅层地下水和承压水为主的中深层地下水为对象的6124个地下水水质监测点中，水质为较差级和极差级的监测点分别占45.4%和14.7%。可见水质较差和极差的比例高达60%。提高水质等级，需要从污水排放控制着手。在能源化工行业，煤间接液化煤制油污水能否经济有效地妥善处理是个重要问题。一方面，污水处理难度高，其有机物浓度高达1.5万mg/L以上，同时含有大量的有毒有害物质。另一方面，大部分煤化工项目的建设地水资源严重匮乏，且生态脆弱，废水中污染物的有效处理，如何变废为宝成为行业发展的关键。
现今，废水中重金属的去除方法主要包括沉淀法、吸附法、生物处理法等。其中沉淀法中使用的沉淀剂主要包括：无机沉淀剂、有机高分子沉淀剂、微生物沉淀剂等。有机沉淀剂虽然去除效果好，但是其价格昂贵、难于生物降解;微生物沉淀剂虽然效率高、无二次污染，但是微生物的生物活性受重金属浓度的影响，浓度过高会使其中毒死亡。相对于生物法，化学处理法更易于控制，目前已有的无机沉淀剂沉淀工艺，是将废水的pH调节至碱性，使重金属离子生成相应的氢氧化物沉淀，然后通过过滤分离去除废水中的重金属。在已有的使用单一沉淀剂的方法中，为了满足废水中重金属含量的排放标准，往往需要过量投加沉淀剂，这不仅造成了运行成本的提高，而且还面临废水中无机沉淀剂的去除分离问题。
发明内容
本发明的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种煤制油废水中重金属的去除方法，针对煤制油废水中Pb、Cd、Mn、Zn、Cu的含量特点，以硫化钠和氢氧化钠为复合沉淀剂，通过两种无机沉淀剂按适当比例复合使用，解决了现有技术中存在的无机沉淀剂消耗量大，重金属去除效率低等问题，能够有效的去除煤制油废水中的绝大多数重金属，满足废水处理工艺高效、安全无害、无二次污染的要求。
本发明的技术方案是：
一种煤制油废水中重金属的去除方法，包括如下步骤：
第一步，第一沉淀反应
向煤制油废水中加入硫化钠沉淀剂，搅拌条件下进行沉淀反应50～70min，得到第一悬浊液;
其中，硫化钠摩尔量：废水中重金属摩尔量之和=0.5～1.5:1;废水中重金属含量为：Pb 4～5mg/L、Cd 2～3mg/L、Mn 4.3～5.3mg/L、Zn 7～8mg/L、Cu 0.5～1.5mg/L;
第二步，过滤，分离得到一次反应后废水
将上步得到的第一悬浊液过滤，分别得到一次反应后废水和第一回收化合物，一次反应后废水中重金属含量为：Pb 1.2～1.5mg/L、Cd 0.5～0.7mg/L、Mn 2.9～3.5mg/L、Zn0.3～0.9mg/L、Cu 0.3～0.4mg/L;
第三步，第二沉淀反应
向上步得到的一次反应后废水中加入氢氧化钠溶液，搅拌条件下进行沉淀反应50～70min，得到第二悬浊液;
其中，每200ml一次反应后废水中加入1～3mol/L 0.2～2.2ml氢氧化钠溶液;
第四步，过滤，分离得到处理后达标废水
将上步得到的第二悬浊液进行过滤，分别得到二次反应后废水和第二回收化合物，二次反应后废水中重金属含量为：Pb 1.0～1.4mg/L、Cd 0.5～0.7mg/L、Mn 0.1～0.5mg/L、Zn 0.2～0.4mg/L、Cu 0.2～0.4mg/L，符合排放标准。
所述的第一步中的废水中其它化合物的含量优选为：NaF 0.1～0.2g/L、NaHCO30.5～0.7g/L、NaNO3 1.5～2.5g/L、CaCl2 0.7～1.7g/L、KCl 0.5～1.5g/L、MgCl2 3～4g/L、NaCl 8.6～9.6g/L、Na2SO4 95～105g/L。
本发明的实质性特点为：
不同重金属硫化物和氢氧化物的溶度积不同，因此通过分别加入两种无机沉淀剂进行两步反应，能够使重金属有选择性的沉淀析出，比单独使用一种沉淀剂的沉淀效率更高，效果更好。通过实验表明，单独加入硫化钠沉淀剂，即使硫化钠与废水中重金属的摩尔比为3:1时，废水中的Mn依然不能实现有效的去除(去除率约为33%);而当硫化钠与废水中重金属的摩尔比为1:1时，向过滤分离得到的一次反应废水中加入少量的氢氧化钠(氢氧化钠的加入量按照，向200ml一次反应后废水中加入0.4ml氢氧化钠(2mol/L)计)，就可以使Mn的去除率提高至84%，此时，废水中重金属的总去除率能够达到90%。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明通过两步添加沉淀剂的工艺，有效地去除了煤制油废水中的重金属，避免了使用单一沉淀剂，原料用量大，成本高，重金属去除效果差的缺点。实验表明，当单一使用一种沉淀剂去除煤制油废水中的重金属时，存在药品投入量大，某种重金属不能有效去除的问题。比如，单独加入氢氧化钠时，需要投加两种沉淀剂复合使用时投入量的两倍以上，才能使废水中重金属的总去除率达到80%以上;另外，单独加入硫化钠作为沉淀剂时，废水中的Mn不能有效的去除，即使硫化钠的加入量为理论加入量的三倍时，Mn的去除率只有33%左右。因此，本专利选择两种无机沉淀剂复合使用的方法，使煤制油废水中Pb、Cd、Mn、Zn、Cu等重金属总去除率可以达到80%以上。本工艺具有流程简捷、低能耗、低成本等显著特点。