有色重金屬廢水處理與循環(huán)利用研究.pdf

1、我國存在嚴重的水資源危機，尤其是重金屬質(zhì)量型缺水。重金屬廢水排放一方面造成資源浪費，另一方面影響居民的飲用水安全，其治理一直是世界環(huán)保領(lǐng)域的重大課題。目前，有色行業(yè)重金屬廢水的排放已成為飲用水源最大的安全隱患之一，開展有色重金屬廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)研究對解決水資源危機、促進有色行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 基于有色行業(yè)重金屬廢水的特點與重復利用，結(jié)合實際生產(chǎn)過程，提出了“石灰中和—配合—回流”新工藝。采用該工藝技術(shù)處理有色重

2、金屬廢水可解決傳統(tǒng)石灰法處理在高pH值時才能達標排放的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)控制pH值為8.5左右達標排放的目標，且凈化水中鈣離子濃度下降到400mg/L左右。開發(fā)了具有很強絮凝作用的新型水處理活性因子PMB，中和渣的回流比控制在5％以下即可滿足水處理過程對回流渣量的要求，濃縮后渣的含水率平均為77.29％，比傳統(tǒng)石灰中和渣的含水率(97.98％)下降了20.69％。新工藝得到的渣中金屬含量由原來的25％-27％提高到31％-33％，有利于重金

3、屬的回收。新工藝經(jīng)4個月的穩(wěn)定運行，出水重金屬鋅、鉛、銅、鎘、砷離子及pH值均達到了國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)。 依據(jù)構(gòu)效關(guān)系、協(xié)同效應設計開發(fā)了阻垢緩蝕性能達到相關(guān)優(yōu)級標準的YJ水質(zhì)穩(wěn)定劑。采用靜態(tài)快速阻垢實驗、動態(tài)阻垢實驗研究了所開發(fā)的水質(zhì)穩(wěn)定劑的阻垢性能，采用SEM、XRD等現(xiàn)代測試手段對垢層進行物相結(jié)構(gòu)及顯微分析，以探討水質(zhì)穩(wěn)定劑阻止或延緩碳酸鈣、硫酸鈣垢生成的機理。水質(zhì)穩(wěn)定劑吸附在生成的碳酸鈣、

4、硫酸鈣等晶體的晶面或晶格點上，使晶體在生長過程中受到阻礙或產(chǎn)生畸變，破壞其成垢過程而達到阻垢緩蝕的目的。現(xiàn)場中試研究表明，向系統(tǒng)中投加YJ水質(zhì)穩(wěn)定劑后循環(huán)水的結(jié)垢與腐蝕趨勢明顯減弱，回用水的動態(tài)污垢熱阻小于1×10<'-4> m<'2>·h·c/keal，污垢附著速度小于15mg/cm<'2>·mon，廢水的各項指標可滿足循環(huán)用水指標的要求。 采用電化學極化、Tafel曲線及交流阻抗法、恒電勢法等研究了凈化水回用對電解鋅的影響。

5、水質(zhì)穩(wěn)定劑吸附在電極/溶液界面從而增大金屬鋅離子還原過程的電化學極化，起到了細化晶粒，平滑鋅沉積層的作用。水質(zhì)穩(wěn)定劑在一定程度上抑制了陰極副反應(析氫)的進行，有利于提高電解鋅的電流效率。 針對石灰中和凈化水的深度凈化問題研制了新型生物制劑B，提出并開發(fā)了“生物吸附—脫鈣”深度處理新工藝。以城市生活污水廠的剩余活性污泥為主體，根據(jù)石灰中和凈化水中金屬離子的特性，通過添加調(diào)整因子H對其進行改性、調(diào)整，使其富含高效特異功能菌群，制得

6、生物制劑B。優(yōu)化了生物制劑B處理重金屬廢水的工藝條件，復配了深度凈化-可控脫鈣的生物制劑B和碳酸鈉體系。生物制劑B對低濃度的銅、鋅、鎘離子具有較好的吸附能力，去除率分別達到96.47％，80％，90％，對銅離子表現(xiàn)出優(yōu)先吸附。優(yōu)化了生物制劑B脫除低濃度重金屬離子及K<,2>CO<,3>廢液和Na<,2>CO<,3>廢液深度脫鈣的擴試工藝條件，并進行了連續(xù)試驗，深度凈化水后出水重金屬銅、鉛、鋅、鎘、砷、鎘離子濃度完全達到了《生活飲用水水源

7、水質(zhì)標準》(CJ3020-93)，可實現(xiàn)100％回用或“零排放”。32m<'3>/h石灰中和凈化水深度處理的運行費用0.84 元/m<'3>，1000m<'3>/h石灰中和凈化水深度處理的運行費用0.53元/m<'3>。 建立了生物制劑B對重金屬離子的吸附模型。在單一重金屬體系中，生物制劑B對銅、鋅、鎘三種重金屬離子的吸附符合Freundlich模型。采用Zeta電勢表征了渣的沉降過程，生物制劑B和K<,2>CO<,3>廢液體系

8、處理石灰中和凈化水時，加入PAM有助于渣的沉降，而生物制劑B和Na<,2>CO<,3>廢液體系則無需加入PAM亦具同樣好的沉降效果。采用XRD、IR 等現(xiàn)代測試手段分析了生物制劑B處理重金屬離子及深度脫鈣的機理。在廢水中分別投加兩種廢液后沉降的主要晶體物質(zhì)都是CaCO<,3>，生物制劑B中存在有-C=O、-NH<,2>、C=C或苯環(huán)雙健，CH<,3>-、CH<,2>-及-C-O-鍵，由于吸附重金屬離子以及廢水堿性環(huán)境的作用，吸收峰強度和