申请日2012.08.23
公开(公告)日2012.12.26
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种酸性重金属废水的处理工艺，包括以下步骤：1)将酸性重金属废水收集在废水收集池中;2)收集的酸性重金属废水进入中和池，调节pH值至6-8之间，并使废水中的重金属离子与OH-充分反应生成难溶的氢氧化物沉淀;3)反应后得到的废水进入沉淀池中充分静置，使部分重金属经沉淀得以去除，上清液流出进入重金属捕集池，并清除沉淀池内的污泥;4)向重金属捕集池中投入重金属捕集剂并静置;5)对经过重金属捕集的废水进行过滤;6)上步所得的滤液进入人工湿地单元进行充分处理，水质达标后即可排入河道。本发明的工艺对酸性重金属废水处理效果较好，经过处理后，其pH值及重金属浓度均达到《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)的排放要求。
权利要求书
1.一种酸性重金属废水的处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)将酸性重金属废水收集在废水收集池中;
2)收集的酸性重金属废水进入中和池，调节pH值至6-8之间，使废水中的重金属离子与OH-充分反应生成难溶的氢氧化物沉淀;
3)反应后得到的废水进入沉淀池中充分静置，使部分重金属经沉淀得以去除，上清液流出进入重金属捕集池，并清除沉淀池内的污泥;
4)向重金属捕集池中投入重金属捕集剂并静置;
5)对经过重金属捕集剂处理的废水进行过滤;
6)上步所得的滤液进入人工湿地单元进行充分处理，水质达标后即可排入河道。
2.根据权利要求1所述的一种酸性重金属废水的处理工艺，其特征在于：步骤2)中，通过加入石灰乳来调节pH值。
3.根据权利要求1所述的一种酸性重金属废水的处理工艺，其特征在于：步骤2)中，充分反应的时间为20-30min。
4.根据权利要求1所述的一种酸性重金属废水的处理工艺，其特征在于：步骤3)中，充分静置的时间为1-2h。
5.根据权利要求1所述的一种酸性重金属废水的处理工艺，其特征在于：步骤4)中，静置时间为1-3h。
6.根据权利要求1所述的一种酸性重金属废水的处理工艺，其特征在于：步骤6)中，所述的人工湿地为表面流人工湿地，采用6-8个人工湿地单元，单个人工湿地单元面积不大于800m2，长宽比为2:1，有效水深为20-70cm，表面水力负荷为0.1- 0.5m3/(m2· d)，湿地基质选用石灰石，所述石灰石粒径为3-5cm，所述基质厚度为50-70cm;湿地植物主要为香蒲，其占据的种植面积为60-80%，5-20%的种植面积为芦苇、其余为蜈蚣草;所述的湿地植物的种植密度为25-100株/平方米。
7.根据权利要求1所述的一种酸性重金属废水的处理工艺，其特征在于：步骤6)中，废水在人工湿地中的处理时间为1-7d。
说明书
一种酸性重金属废水的处理工艺
技术领域
本发明涉及一种酸性重金属废水的处理工艺。
背景技术
酸性重金属废水pH 较低(pH值介于2-3.5)，且含有多种重金属离子，如Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+等，如果直接排放，将对水体产生严重污染，甚至破坏生态环境。
目前，国内外处理这类废水的方法很多，如化学沉淀法、电化学法、重金属捕集法、人工湿地法等。对于危害性较大的酸性重金属废水，化学沉淀法是目前最为重要的一种处理方法。对污染物浓度较高的酸性重金属废水，经多次化学沉淀法处理后可以实现废水的达标排放。化学沉淀法中最常用的方法有中和沉淀法和硫化沉淀法。中和沉淀法是向含重金属的废水中投加中和剂，使重金属离子与水中的氢氧根反应，生成难溶的氢氧化物沉淀，再加以分离除去的方法。工业上用的中和剂有石灰石、石灰、苛性钠、苏打、工业飞灰和氧化亚铁等。由于这些中和剂来源广、价格低，再加上中和法操作简单，管理方便，工作环境好和处理费用低等优点，该方法己成为处理酸性重金属废水最为普遍的方法。采用石灰石作为中和剂具有成本低、渣含水量较低并易于脱水等优点，但反应速度慢，因此，常常与石灰串联使用。用石灰和石灰石处理酸性重金属废水适应性强，但其对废水中的重金属离子的处理效率有限，仅仅经过中和处理的酸性重金属废水重金属浓度很难达到标准排放。硫化沉淀法是向废水中投加硫化剂，使废水中的重金属离子形成硫化物沉淀，从而从废水中除去。通常使用的硫化剂有硫化钠、硫化铵和硫化氢等。该方法去除率高、泥渣中金属含量高、便于回收利用。但沉淀剂来源有限，价格比较昂贵，产生的硫化氢有恶臭，对人体有危害。
电化学处理技术主要是指在外电流的作用下，用铁、铝作为阳极进行电解时，阳极溶出的Fe3+、Fe2+或Al3+分别与溶液中的OH-结合成不溶于水的Fe(OH)3、Fe(OH)2或 Al(OH)3的方法。这些生成的微粒可以较强的凝聚和吸附废水中有机或无机胶体粒，同时在超电压作用下，在阳极和阴极分别产生 O2和 H2，在其上升过程中黏附携带废水中的胶体微粒、浮油等共同上浮，从而达到去除酸性重金属废水中重金属离子的目的。目前，国内外用电化学技术处理酸性重金属废水的应用还较少。
重金属捕集法是采用高分子有机捕集剂与废水中的多种金属离子发生螯合反应，生成稳定且难溶于水的金属螯合物去除废水中重金属离子的方法，捕集剂对酸性重金属废水具有良好的去除效果，是传统的化学沉淀法的良好补充，克服了传统化学处理法的不足，经处理后出水中重金属含量远低于采用传统方法处理的结果，特别对废水中重金属含量低的废水，处理费用低，有很好的应用前景。
我国在人工湿地处理重金属方面的研究报道始于20世纪90年代，唐述虞等于1991年研究了人工湿地处理金属矿酸性废水的处理效果和湿地植物(香蒲、水葱)内的重金属含量和分布。重金属在湿地系统内的沉淀、在水体和植物体内的形态分布和转化越来越受到学者们的关注。近年来，人工湿地越来越多地用来处理含重金属的废水。据研究，通过人工湿地使废水中的重金属得到有效净化的主要机理是共沉淀、化学吸附和植物吸收等。观测表明，人工湿地对重金属离子和悬浮物的均有较高的去除率，是一种很有发展前途的废水处理新工艺。利用人工湿地处理含重金属的酸性废水具有建造及运行费用低、维护简单、出水水质好和对负荷变化适应能力强等优点。但对于未经前处理的强酸性的重金属废水，湿地中植物很难正常生长。
发明内容
本发明的目的是提供一种酸性重金属废水的处理工艺。
本发明所采取的技术方案是：
一种酸性重金属废水的处理工艺，包括以下步骤：
1)将酸性重金属废水收集在废水收集池中;
2)收集的酸性重金属废水进入中和池，调节pH值至6-8之间，使废水中的重金属离子与OH-充分反应生成难溶的氢氧化物沉淀;
3)反应后得到的废水进入沉淀池中充分静置，使部分重金属经沉淀得以去除，上清液流出进入重金属捕集池，并清除沉淀池内的污泥;
4)向重金属捕集池中投入重金属捕集剂并静置;
5)对经过重金属捕集剂处理的废水进行过滤;
6)上步所得的滤液进入人工湿地单元进行充分处理，水质达标后即可排入河道。
步骤2)中，通过加入石灰乳来调节pH值。
步骤2)中，充分反应的时间为20-30min。
步骤3)中，充分静置的时间为1-2h。
步骤4)中，静置时间为1-3h。
步骤6)中，所述的人工湿地为表面流人工湿地，采用6-8个人工湿地单元，单个人工湿地单元面积不大于800m2，长宽比为2:1，有效水深为20-70cm，表面水力负荷为0.1- 0.5m3/(m2· d)，湿地基质选用石灰石，所述石灰石粒径为3-5cm，所述基质厚度为50-70cm;湿地植物主要为香蒲，其占据的种植面积为60-80%，5-20%的种植面积为芦苇、其余为蜈蚣草;所述的湿地植物的种植密度为25-100株/平方米。
步骤6)中，废水在人工湿地中的处理时间为1-7d。
本发明的有益效果是：本发明的工艺对酸性重金属废水处理效果较好，经过处理后，pH值从原来的2-3.5上升到6-8，重金属Cu2+的浓度由原来1.80mg/L降到0.12mg/L以下，重金属Cd2+的浓度0.063mg/L降到0.005mg/L以下，重金属Pb2+的浓度1.45mg/L降到0.12mg/L以下，重金属Zn2+的浓度16.30mg/L降到1.24mg/L以下，其pH值及重金属浓度均达到《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)的排放要求。废水随着在人工湿地中水力停留时间的增长，废水中重金属浓度还有缓慢下降的趋势，到第7天时其重金属的去除率均达到95%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1：
一种酸性重金属废水的处理工艺，包括以下步骤：
1)将酸性重金属废水收集在废水收集池中;
2)收集的酸性重金属废水进入中和池，用计量泵投加入配置好的石灰乳，通过pH自动控制系统调节pH值至6-8之间，使废水中的重金属离子与OH-充分反应;
3)反应后得到的废水进入沉淀池中静置1h，产生沉淀，上清液流出进入重金属捕集池，并清除沉淀池内的污泥;
4)向重金属捕集池中投入10ppm重金属捕集剂DTCR并静置1h;
5)对经过重金属捕集的废水进行过滤;
6)上步所得的滤液进入人工湿地单元进行处理，处理时间为2天，水质即达标(即水质的标准符合《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)，下面的实施例所指的达标均是指达到这个标准)，即排入河道;所述的人工湿地为表面流人工湿地，湿地总面积为4096m2，分为8个湿地单元，其中每个湿地单元512 m2，长宽比为2:1，即长为32m，宽为16m。有效水深为50cm，表面水力负荷为0.1m3/(m2· d)，基质选用石灰石，所述石灰石粒径为3-5cm，所述基质厚度为50-70cm;植物主要采用香蒲，其占据的种植面积为60%，芦苇和蜈蚣草各占据种植面积的20%;所述的湿地植物的种植密度为25株/平方米。
实施例2：
一种酸性重金属废水的处理工艺，包括以下步骤：
1)将酸性重金属废水收集在废水收集池中;
2)收集的酸性重金属废水进入中和池，用计量泵投加入配置好的石灰乳，通过pH自动控制系统调节pH值至6-8之间，使重金属离子与OH-充分反应;
3)反应后得到的废水进入沉淀池中静置1.5h，产生沉淀，上清液流出进入重金属捕集池，并清除沉淀池内的污泥;
4)向重金属捕集池中投入10ppm重金属捕集剂DTCR并静置2h;
5)对经过重金属捕集的废水进行过滤;
6)上步所得的滤液进入人工湿地单元进行处理，处理时间为1天，水质即达标，即排入河道;所述的人工湿地为表面流人工湿地，湿地总面积为4096m2，分为8个湿地单元，其中每个湿地单元512 m2，长宽比为2:1，即长为32m，宽为16m。有效水深为50cm，表面水力负荷为0.5m3/(m2· d)，基质选用石灰石，所述石灰石粒径为3-5cm，所述基质厚度为50-70cm;植物主要采用香蒲，其占据的种植面积为70%，芦苇和蜈蚣草各占据种植面积的15%;所述的湿地植物的种植密度为50株/平方米。
实施例3：
一种酸性重金属废水的处理工艺，包括以下步骤：
1)将酸性重金属废水收集在废水收集池中;
2)收集的酸性重金属废水进入中和池，用计量泵投加入配置好的石灰乳，通过pH自动控制系统调节pH值至6-8之间，使重金属离子与OH-充分反应;
3)反应后得到的废水进入沉淀池中静置2h，产生沉淀，上清液流出进入重金属捕集池，并清除沉淀池内的污泥;
4)向重金属捕集池中投入12ppm重金属捕集剂DTCR并静置3h;
5)对经过重金属捕集的废水进行过滤;
6)上步所得的滤液进入人工湿地单元进行处理，处理时间为1天，水质即达标，即排入河道;所述的人工湿地为表面流人工湿地，湿地总面积为3072m2，分为6个湿地单元，其中每个湿地单元512 m2，长宽比为2:1，即长为32m，宽为16m。有效水深为50cm，表面水力负荷为0.3m3/(m2· d)，基质选用石灰石，所述石灰石粒径为3-5cm，所述基质厚度为50-70cm;植物主要采用香蒲，其占据的种植面积为80%，芦苇和蜈蚣草各占据种植面积的10%;所述的湿地植物的种植密度为100株/平方米。
用本发明的工艺对酸性重金属废水进行处理后，酸性重金属废水的pH值从原来的2-3.5上升到6-8，重金属Cu2+的浓度由原来1.80mg/L降到0.12mg/L以下，重金属Cd2+的浓度0.063mg/L降到0.005mg/L以下，重金属Pb2+的浓度1.45mg/L降到0.12mg/L以下，重金属Zn2+的浓度16.30mg/L降到1.24mg/L以下，其pH值及重金属浓度均达到《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)的排放要求。废水随着在人工湿地中水力停留时间的增长，废水中重金属浓度还有缓慢下降的趋势，到第7天时其重金属的去除率均达到95%以上。