阅读说明：本技术 一种混凝-化学沉淀处理复合重金属废水的方法 (Method for treating composite heavy metal wastewater by coagulation-chemical precipitation ) 是由 袁蓉芳 周北海 许丹丹 邱丽佳 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及废水处理领域,提供了一种混凝-化学沉淀处理复合重金属废水的方法,包括以下步骤：(1)检测废水中重金属种类和浓度；(2)向废水中投加FeSO<Sub>4</Sub>,将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)；(3)调节pH值至最佳范围；(4)投加PFS进行第一阶段混凝-化学沉淀反应；(5)向上清液中投加Na<Sub>2</Sub>S,与Hg反应生成HgS沉淀；(6)再次调节pH值至最佳范围；(7)再次投加PFS,进行第二阶段混凝-化学沉淀反应。本发明的优点是：采用分段投加方式,使不同重金属在最佳pH条件下进行去除,处理效果好,水中多种重金属能同时达标,并且操作简便、成本低,无二次污染问题。(The invention relates to the field of wastewater treatment, and provides a method for treating composite heavy metal wastewater by coagulation-chemical precipitation, which comprises the following steps: (1) detecting the types and the concentrations of heavy metals in the wastewater; (2) FeSO is added into the waste water 4 Reducing Cr (VI) into Cr (III); (3) adjusting the pH value to an optimal range; (4) PFS is added to carry out a first-stage coagulation-chemical precipitation reaction; (5) adding Na into the supernatant 2 S, reacting with Hg to generate HgS precipitate; (6) adjusting pH again to the maximumThe optimal range; (7) and adding PFS again to carry out second-stage coagulation-chemical precipitation reaction. The invention has the advantages that: the method has the advantages that different heavy metals are removed under the condition of optimal pH by adopting a segmented feeding mode, the treatment effect is good, multiple heavy metals in water can reach the standard simultaneously, the operation is simple and convenient, the cost is low, and the problem of secondary pollution is avoided.)

一种混凝-化学沉淀处理复合重金属废水的方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体是一种混凝-化学沉淀处理复合重金属废水的方法。

背景技术

近年来，随着我国工业的快速发展，金属冶炼、机械加工、化工处理、矿山开采等行业在生产过程中产生的重金属废水日益增多，并且多数情况下废水中同时含有Pb、Cu、Zn、Cd、Hg、Cr(Ⅵ)等多种重金属，即为复合重金属废水。这些复合重金属废水如果不经处理就直接排放到水环境中，不仅会对水中的动植物产生直接危害，更会对人类健康乃至整个生态系统造成巨大的不良影响。因此，亟需对复合重金属废水进行净化处理，使其中多种重金属浓度同时降至国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定限值以下。

常见的复合重金属废水处理方法有物理化学法和生物法，其中生物法是利用微生物或微生物产生的代谢产物去除重金属，该方法筛选菌种周期较长，尚处于探索阶段。因此，目前主要采用物理化学法处理复合重金属废水。如公开号为CN109569530A的发明专利中提出一种吸附废水中重金属铅的复合吸附剂，通过改性海藻酸钙、活性炭、硅藻土、啤酒酵母泥和壳聚糖组合成的吸附剂去除水中的铅离子。虽然吸附方法对重金属的去除效果好，但吸附剂成本较高，且吸附饱和后需要另行处理。公开号为CN103936105A的发明专利中提出一种用于处理工业废水的电化学方法，该方法以镁或镁合金为阳极，在电化学作用下产生高活性氢氧化镁，能同时吸附去除废水中的Zn、Cd、Cu、As等重金属。虽然镁阳极电化学装置具有极板不易钝化、废渣量少的优点，但电化学方法耗电量大，成本较高，且我国发电主要依靠大量煤炭及其他化石燃料的火力发电方式，在发电过程中不可避免会造成一定的环境污染。因此，寻找一种能同时去除多种重金属、成本低廉、效果较好的复合重金属废水处理方法是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于处理复合重金属废水的混凝-化学沉淀方法。该方法能同时有效去除废水中的多种重金属，且操作简便、成本低，无二次污染问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种混凝-化学沉淀处理复合重金属废水的方法，具体步骤为：

(1)检测复合重金属废水中的重金属种类和浓度；

(2)向废水中投加FeSO₄，将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)；

(3)检测废水pH值，投加无机酸或碱调节pH值至最佳范围内；

(4)向废水中投加混凝剂PFS进行第一阶段混凝-化学沉淀反应，用于去除水中的Pb、Cu、Zn、Cr(Ⅵ)重金属，沉淀后排出的沉渣进行一定的安全处置；

(5)向沉淀后的上清液中投加Na₂S，与水中的Hg反应生成HgS沉淀；

(6)向废水中投加无机碱，调节pH值至最佳范围内；

(7)向废水中投加混凝剂PFS进行第二阶段混凝-化学沉淀反应，用于去除水中的Cd、Hg重金属，沉淀后的沉渣进行一定的安全处置，上清液满足重金属排放标准，能够达标排放。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中，重金属主要以Pb、Cu、Zn、Cd、Hg、Cr(Ⅵ)为典型代表，其为工业废水中常见的重金属种类。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中，按照FeSO₄与Cr(Ⅵ)质量比为14:1的份量来投加FeSO₄。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中，将pH值调节至7。其具体原因如下：通过试验研究得出，混凝-化学沉淀法去除重金属的最佳pH值范围是：Pb、Cu的最佳pH值范围均为6～7，Zn、Cr(Ⅵ)的最佳pH值范围均为7～8，Cd的最佳pH值范围为9～10，Hg的最佳pH值为9。因此，该步骤中将pH值调至7，用于去除废水中的Pb、Cu、Zn、Cr(Ⅵ)重金属。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(4)中，选择混凝剂PFS的原因为：通过重金属混凝-化学沉淀处理试验研究得出，PFS为最佳混凝剂种类。该技术方案中所投加PFS的浓度由重金属浓度确定，第一阶段PFS投加量公式为：

ρ(PFS)＝(0.3±0.05)×ρ(Pb)+(0.12±0.02)×ρ(Cu)+(1±0.02)×ρ(Zn)+(0.8±0.15)×ρ(Cr)

其中，浓度ρ的单位是mg/L。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(4)中，投加混凝剂PFS后的搅拌速度为200～300r/min，混凝时间为20～30min，沉淀时间为30～40min。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(5)中，按照Na₂S与Hg质量比为16:5的份量来投加Na₂S。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(6)中，将pH值调节至9，其为混凝-化学沉淀法去除Cd、Hg重金属的最佳pH值。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(7)中，PFS的投加量依旧由重金属浓度确定，第二阶段PFS投加量公式为：

ρ(PFS)＝(6±1)ρ(Cd)+(44±7)ρ(Hg)

其中，浓度ρ的单位是mg/L。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(7)中的搅拌速度、混凝时间与沉淀时间和步骤(4)基本一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明选择了效果最优的混凝剂种类，并且根据重金属浓度，确定了最佳混凝剂投加量，不仅能达到较好的重金属去除效果，还能降低药剂用量，节省运行成本。

2.本发明提供了混凝剂投加量公式，可以根据水体不同重金属种类和浓度，迅速得出所需混凝剂量，适用于处理多种重金属污染废水，对水厂调控运行具有一定的指导意义。

3.本发明采用分段投加混凝剂方式，通过在不同阶段调节水体pH值，使不同重金属分别在其最佳pH条件下进行去除，从而提高处理速率，增强处理效果。

4.本发明能同时去除多种重金属，出水完全满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定限值要求。

5.本发明操作简便、成本低廉，无二次污染问题，易于工程应用。

附图说明

图1为混凝-化学沉淀方法处理复合重金属废水的流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

实施例1

天津某工业带重金属事故废水中含有多种重金属，为使处理出水满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定限值要求，现采取混凝-化学沉淀处理方法，其具体步骤如下：

(1)检测重金属事故废水的重金属种类和浓度，结果见表1所示；

(2)根据水中Cr(Ⅵ)浓度，按照FeSO₄与Cr(Ⅵ)质量比为14:1的份量核算FeSO₄，即向水中投加350mg/L的FeSO₄，将水中的Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)；

(3)检测废水初始pH值为7.5，投加无机酸，将pH值调节至7；

(4)根据水中Pb、Cu、Zn、Cr(Ⅵ)浓度，按照PFS投加量公式：

ρ(PFS)＝(0.3±0.05)×ρ(Pb)+(0.12±0.02)×ρ(Cu)+(1±0.02)×ρ(Zn)+(0.8±0.15)×ρ(Cr)

计算得出第一阶段混凝-化学沉淀反应的最佳PFS投加量为138mg/L，投加混凝剂后的搅拌速度为250r/min，混凝时间为30min，沉淀时间为40min。沉淀后排出的沉渣进行一定的安全处置；

(5)根据水中Hg浓度，按照Na₂S与Hg质量比为16:5的份量核算Na₂S，即向沉淀后的上清液中投加8mg/L的Na₂S，与水中的Hg反应生成HgS沉淀；

(6)向废水中投加无机碱，调节pH值至9；

(7)根据水中Cd、Hg浓度，按照PFS投加量公式：

ρ(PFS)＝(6±1)ρ(Cd)+(44±7)ρ(Hg)

计算得出第二阶段混凝-化学沉淀反应的最佳PFS投加量为140mg/L，投加混凝剂后的搅拌速度为250r/min，混凝时间为30min，沉淀时间为40min。沉淀后排出的沉渣进行一定的安全处置，上清液中残留的重金属浓度见表1所示，满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，能够达标排放。

表1

实施例2

某重金属污染废水中同时含有Cu、Zn、Cr(Ⅵ)和Hg四种超标重金属，为使处理出水满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定限值要求，现采取混凝-化学沉淀处理方法，其具体步骤如下：

(1)检测废水中重金属种类和浓度，结果见表2所示；

(2)根据水中Cr(Ⅵ)浓度，按照FeSO₄与Cr(Ⅵ)质量比为14:1的份量核算FeSO₄，即向水中投加210mg/L的FeSO₄，将水中的Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)；

(3)检测废水初始pH值为7.3，投加无机酸，将pH值调节至7；

(4)根据水中Cu、Zn、Cr(Ⅵ)浓度，按照PFS投加量公式：

ρ(PFS)＝(0.3±0.05)×ρ(Pb)+(0.12±0.02)×ρ(Cu)+(1±0.02)×ρ(Zn)+(0.8±0.15)×ρ(Cr)

计算得出第一阶段混凝-化学沉淀反应的最佳PFS投加量为44.4mg/L，投加混凝剂后的搅拌速度为250r/min，混凝时间为30min，沉淀时间为40min。沉淀后排出的沉渣进行一定的安全处置；

(5)根据水中Hg浓度，按照Na₂S与Hg质量比为16:5的份量核算Na₂S，即向沉淀后的上清液中投加3.2mg/L的Na₂S，与水中的Hg反应生成HgS沉淀；

(6)向废水中投加无机碱，调节pH值至9；

(7)根据水中Hg浓度，按照PFS投加量公式：

ρ(PFS)＝(6±0.08)×ρ(Cd)+(44±0.25)×ρ(Hg)

计算得出第二阶段混凝-化学沉淀反应的最佳PFS投加量为44mg/L，投加混凝剂后的搅拌速度为250r/min，混凝时间为30min，沉淀时间为40min。沉淀后排出的沉渣进行一定的安全处置，上清液中残留的重金属浓度见表2所示，满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，能够达标排放。

表2

本发明的技术方案针对金属冶炼、机械加工、化工处理、矿山开采等不同行业产生的复合重金属废水，将重金属混凝-化学沉淀处理分成两个阶段，每个阶段内pH值均调节至最佳范围，并根据重金属浓度投加PFS最适剂量，从而将废水中的重金属全部去除，使出水达标排放。

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些也将视为本发明的保护范围。