申请日2001.07.06
公开(公告)日2003.10.15
IPC分类号C02F1/56
摘要
本发明提供一种从废水中除去重金属的方法和体系，其中将该废水用聚合金属除去剂预处理以协助除去重金属。该聚合金属除去剂促进大颗粒的沉淀，该颗粒然后可以通过具有高流速和低压力的过滤体系过滤。
摘要附图
权利要求书
1.一种从废水中除去重金属污染物的方法，其包括下列步骤：
提供包括一种或多种重金属污染物的废水;
调节该废水的pH值为约7或更高，以沉淀所述重金属的氧化物和 氢氧化物，而其中可溶性重金属保留在废水中;加入聚合金属除去剂 以基本上使剩余的可溶性重金属沉淀;以及
从废水中除去先前步骤中形成的沉淀物，从而基本上除去重金属 污染物。
2.权利要求1的方法，其中将废水的pH调节为约7至11。
3.权利要求1的方法，其中所述的聚合金属除去剂是聚合的二硫 代氨基甲酸酯材料。
4.权利要求3的方法，其中所述聚合的二硫代氨基甲酸酯材料选 自Nalmet和MetClear2405。
5.权利要求1的方法，其中所述聚合金属除去剂以2至300ppm 的浓度范围加入废水中。
6.权利要求1的方法，其中所述聚合金属除去剂以约20ppm的浓 度加入该废水中。
7.权利要求1的方法，其中在加入该聚合材料期间将所述废水的 pH保持在约5至11。
8.权利要求1的方法，其中剩余的可溶性重金属形成的沉淀物的 颗粒直径范围是约10至500微米。
9.权利要求1的方法，其进一步包括在废水中加入凝结剂和/或 絮凝剂的步骤。
10.一种用于从废水中除去重金属污染物的体系，其包括：
用于接纳废水的第一反应罐，其中将废水的pH调节为约7或更 高;
第一混合器，其与第一反应罐连接，用于混合废水以有助于重金 属氧化物和氢氧化物的沉淀，并且其中可溶性金属保留在废水中;
第二反应罐，用于接纳来自第一反应罐的废水;
喷射装置，其与第二反应罐连接，用于将聚合金属除去剂喷射到 第二反应罐中;
第二混合器，其与第二反应罐连接，用于混合废水以有助于剩余 的可溶性金属的沉淀;
用于接纳来自第二反应罐的废水和沉淀物的过滤体系，该过滤体 系包括一个或多个过滤器容器，该过滤器容器具有一个或多个布置在 管式软保护套结构中并放置在开槽管上方的过滤膜和一个或多个沉降 罐。
11.权利要求10的体系，其中所述的过滤体系能以最高达800加 仑/平方英尺/天的流速过滤废水。
12.权利要求10的体系，其中该过滤体系以约10psi的最大压力 运转。
说明书
用于从废水中除去重金属的方法和装置
发明领域
本发明总体上涉及一种用于从水溶液例如废水中除去重金属的方 法和体系。更确切地说，本发明提供一种从废水中除去重金属的改进 方法和体系，其中采用用聚合试剂的预处理以助于重金属的除去。
发明背景
包括采矿、金属电镀、金属精整和半导体制造的许多工业中需严 格调节它们排放的废水中的污染物特别是有机材料和重金属水平。对 被认为有害于人类和水生有机体的重金属污染物已经采用了严格的排 放限制。这样的重金属污染物包括但不限于镉、铬、铜、铅、汞、镍、 锌和半金属例如砷和硒。因此已提出各种不同的金属除去方法来降低 工业废水中重金属含量以满足越来越严格的排放限制。
重金属污染物一般通过作为金属氧化物和氢氧化物沉淀而大量除 去。然后通过沉降、凝结和在一些情况下通过过滤除去该沉淀。以这 种方式可容易地沉淀大多数过渡金属离子，但是可以获得的最低浓度 受该沉淀物的溶解度限制。当排放极限变得更严格时，则需要进一步 的除去。为了除去残余的可溶金属污染物，可以用金属清除或除去剂 处理来自该沉淀过程的废液以除去残余的金属污染物，并因此满足排 放规定。这些金属清除剂可以是沉淀剂、吸收剂或金属专用的离子交 换树脂。金属沉淀剂包括硫化物类、硫代碳酸盐类、二硫代氨基甲酸 烷基酯类、硫醇类和改性的天然产物。半金属例如硒和砷不太易于作 为氢氧化物沉淀出或通过沉淀剂金属清除剂来沉淀，但是可以通过包 括铝或铁基凝结剂的凝结和吸附方法来除去。
最常用的金属清除剂是有局限性的。在与金属污染物反应之后， 由金属清除剂硫代碳酸盐类、硫化物类、硫醇类和硫代氨基甲酸酯类 衍生的金属配合物形成细粉末状沉淀物。该细粉末状沉淀物不容易沉 降或过滤。通常需要加入凝结剂或絮凝剂来有效地除去这些悬浮的固 体。此外，许多清除剂是剧毒的，必须谨慎使用以确保排放的废水中 不存在这些清除剂。
通过常规金属沉淀剂例如硫化物类、硫代碳酸盐类、二硫代氨基 甲酸烷基酯类、硫醇类和改性的天然产物形成的细粉末状颗粒易于堵 塞并甚至可能穿过大部分过滤体系中使用的膜。过滤体系的实例描述 在US专利号5,871,648和5,904,853中，其用于以高的流速除去废 水中的污染物。在该体系中保持高的过滤效率需要存在与细粉末状颗 粒相反大的颗粒。
为了满足对毒性低并可以形成大的、快速沉降的絮凝物的金属清 除剂的需求，已经开发出高效金属螯合聚合物。水溶性聚合物的实例 已知为聚(二硫代氨基甲酸酯)并可有效地用于处理含重金属的废水， 以使流出物满足或超过对重金属的排放要求。这些聚合物目前在市场 上是由Betz-Dearborn Inc.和Nalco Inc.以各自的商标名METCLEAR 2405和NALMET销售的。这些聚合金属清除剂的用途和组成进一步描 述在US专利号5,500,133;5,523,002;5,658,487;5,164,095和 5,510,040中。因此，虽然已经进行了一些改进，但仍然需要研制进 一步改进的用于除去废水中的重金属污染物的体系和方法，特别是用 于以高流速除去污染物的方法。
发明概述
相应地，本发明的目的是提供一种改进的从废水中除去重金属污 染物的体系和方法。
更特别地，本发明的目的是提供一种采用形成大颗粒的聚合试剂 来从废水中除去重金属污染物的体系和方法，其中该大颗粒可以使用 高流速的过滤体系过滤。
这些和其它目的和优点可以通过用于从废水中除去重金属污染物 的本发明方法来实现，本方法包括如下步骤：提供包含一种或多种重 金属污染物的废水;调节该废水的pH值为约7或更高，以沉淀重金属 的氧化物和氢氧化物，而其中可溶性重金属保留在废水中;加入聚合 金属除去剂以基本上使保留的可溶性重金属沉淀;以及从废水中除去 先前各步骤中形成的沉淀物，从而基本上除去重金属污染物。
在本发明的另一方面中，提供一体系，其包括用于接纳废水的第 一反应罐，其中将废水的pH调节为约7或更高;第一混合器，其与第 一反应罐连接，用于混合废水以助于重金属氧化物和氢氧化物的沉 淀，并且其中可溶性金属保留在废水中;第二反应罐，用于接纳来自 第一反应罐的废水;喷射装置，其与第二反应罐连接，用于将聚合金 属除去剂喷射到第二反应罐中;第二混合器，其与第二反应罐连接， 用于混合废水以便有助于保留的可溶性金属的沉淀;以及用于接纳来 自第二反应罐的废水和沉淀物的过滤体系。该过滤体系包括一个或多 个过滤容器，该过滤器具有一个或多个布置在管式软保护套(tubular sock)结构中并放置在开槽管上方的过滤膜和一个或多个沉降罐。