污水处理技术工艺

工业污水处理之重金属废水处理工艺汇总

发布日期:2019-03-26 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

水资源在国民经济发展和社会生产中发挥着重要作用,也是人民生活不可或缺的组成部分。但随着工农业的迅速发展,工业废水大量排放,使水体重金属污染日益严重。据统计,中国每年生产约400亿吨工业废水。其中,重金属废水占60%左右。这些污水严重污染地表和地下水,导致可用水资源总量急剧下降。重金属废水一般来自采矿、金属冶炼加工、电镀、制革、农药、造纸、油漆、印染、核技术和石化工业。重金属难以进行生物降解,容易被生物吸收和富集,其毒性具有持久性。它们是一类潜在的有害污染物。如果不对它们进行治疗,它们将对生态环境和人类健康构成严重威胁。然而,重金属作为一种重要的、有价值的资源,具有很高的使用价值。因此,如何有效控制水体重金属污染,保护人类健康和生态环境,回收利用重金属,减轻资源和环境的压力,是我国面临的一个重要问题。

目前处理重金属废水的方法主要有三种:第一种是化学法,通过化学反应去除重金属离子,包括化学沉淀法、化学还原法、电化学和高分子重金属捕收法等。第二种物理方法,在不改变重金属离子化学形态的情况下,通过吸附、浓缩和分离的方法,包括吸附、溶剂萃取、蒸发和混凝、离子交换和膜分离等。第三类是生物法,主要借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等方法去除重金属,包括生物絮凝、植物修复和生物吸附。本文介绍了上述方法在重金属废水处理中的应用及研究进展,以期为水体重金属污染的治理提供理论参考。

1化学法

1.1化学沉淀法

化学沉淀法是一种广泛应用于工业重金属废水处理的有效方法。它是一种在水中加入化学物质,以氢氧化物沉淀为主的沉淀反应去除重金属离子的方法。硫化物沉淀-氧化铁法。

氢氧化物沉淀法技术成熟,投资少,加工成本低,管理方便。 MirbagherzSA和其他碱性试剂如石灰和氢氧化钠用于处理含铜 - 铬废水。在pH值为12和8.7时,Cu2 +和Cr3 +完全沉淀,废水达到标准排放。唱歌Heming等。用氢氧化钠溶液逐渐调节电镀废水的pH值,并在各种pH值的电镀废水中沉淀铜,铬,锌和镍,以最小化废水中的重金属含量。虽然氢氧化物沉淀法可以实现从废水中分离重金属离子,但氢氧化物沉淀法也有缺点:对于两性氢氧化物,如果pH值没有得到适当控制,重金属离子会再次溶解;中,重金属的去除效果不好;沉降量大,含水量高,过滤困难。目前,这种方法很少用于重金属废水的处理。

硫化物沉淀反应速度快,沉淀溶解度低。它可以选择性地处理重金属离子,通过熔炼实现重金属离子的回收。李静文“采用硫化钠沉淀法处理模拟含铅废水。在20分钟反应时间、硫化钠用量与铅离子的比例为5:1、初始pH值为8的条件下,废水中铅离子的去除率为99.72%。出水达到国家污水综合排放标准。用硫化物处理重金属废水时,沉淀剂本身仍留在水中,易形成水溶性多硫化物,遇酸形成硫化氢气体,造成二次污染。

目前,铁氧法得到了广泛的应用。指在重金属废水中加入硫酸亚铁。通过控制ph值和加热条件,使废水中的重金属离子和铁盐产生稳定的铁氧体共沉淀。研究了铁酸盐法处理含镍、铬、锌、铜的废水。处理后出水水质指标符合国家污水排放标准。但处理时间较长,温度要求较高,约70℃,不适用于大规模重金属废水的处理。目前,氧化铁法常与其它废水处理方法相结合。陈梦君等铁氧体结合硫化沉淀处理电镀废水,Cu,Cr和Ni的去除率分别达到94.51%,97.78%和96.94%,达到电镀污染物排放标准。

1.2电化学法

电化学法是近年来发展起来的一种有竞争力的水处理方法。利用电解原理,通过电极反应和溶液中重金属离子的迁移,对废水进行净化。随着科学技术的发展、传统电化学处理工艺的改进和新型电化学反应器的发展,电化学方法在重金属废水处理领域的应用越来越有效和广泛。

(1)电絮凝法

电凝作为一种成熟的废水处理工艺,得到了广泛的应用。丁春生等考察了初始ph值、电解时间、电流强度、nacl输入、离子共存和气体曝露对电凝法处理含cr 6+和cu 2+废水的影响。研究表明,在一定ph值下,目前4a的强度能在短时间内达到相对稳定的去除效果;同时,金属离子的共存促进了重金属废水的处理,适当的曝气会提高重金属的去除率。该凝固方法不应长时间连续运行,否则电极表面易形成致密的粘膜并形成钝化。

近年来,脉冲电凝法代替直流电凝法能有效地减少浓差极化,防止钝化。采用脉冲电凝法处理电镀含铬废水。铬离子去除率保持在99.5%以上,达到排放标准。与直流混凝法相比,能效比更高,处理时间更短。电凝法的最新研究方向是周期性换向脉冲信号电凝法,它既具有高压脉冲电凝法的优点,又可溶于两极,更有利于金属离子与胶体之间的絮凝,防止电极钝化。

(2)微电解

微电解是以电极表面为基础,在电解槽中加入一定量的活性填料,以重金属废水为电解液的化学反应。活性填料在填料表面形成原始电池。在低压直流作用下,流动在数千个小型微型电池中的电流进行电化学反应和絮凝,可以有效地去除水中的重金属离子。

在微电解过程中,常用的填料填料是石墨或用于铁屑的碳颗粒(铸铁屑或钢屑)。周杰等采用铁炭微电解法处理含铬废水。研究了六价铬在废水中的去除效果。结果表明,与传统的焦亚硫酸钠还原工艺相比,铁、碳微电解法能较好地去除cr(vi),且cr(vi)的含量小于0.1毫克/升。铁碳微电解处理含铬废水可节约75吨以上的成本。微电解与其他工艺的结合可以提高废水的处理效果。在黄树杰中,采用微电解-碱中和沉淀法处理低浓度的Cr6和Cu2电镀废水.处理后的废水中Cr6、Cu2含量均达到GB8978-96“污水综合排放标准”一级排放标准。电解 - 微电解联合电解技术是微电解的发展方向之一。复合微电解技术的反应机理和工艺动力学是该领域研究的重点。

(3)电还原法

电还原法,又称阴极还原法,是根据水中重金属离子在静电重力作用下迁移到阴极,通过还原反应从阴极表面沉淀而成的原理。该方法不仅可以去除水中的重金属离子,而且可以回收高纯度的重金属。但对于低浓度重金属废水,传统的二维电极电解具有电流密度低、电解效率低、能耗高等特点。电化学反应实质上是发生在固液界面的电子转移反应。因此,固液界面的传质问题已成为一个难以解决的问题,各种高效传质反应器已成为研究的热点。

在工程中,常用作三维电极反应器。这种反应器传质快,运行成本低,面积小,去除效率高。在几分钟内,重金属浓度可以从100毫克/升降低到0.1毫克/升。张少锋等人采用三维电极法处理低浓度酸性含铅工业模拟废水。在其它条件相同的情况下,以泡沫铜为阴极材料的三维电极对Pb2+的去除率可达85%。明显优于以不锈钢板为阴极的二维电极的34%。陈武采用小双极矩形填料床作为三维电极反应器处理含锌废水。在最佳工艺条件下,三维电极对模拟废水中Zn2的去除率可达95.7%。符合国家污水排放标准GB8978-88II级要求.

2物理法

2.1离子交换法

离子交换法是这样一种方法,其中离子交换树脂与水体中的重金属离子进行离子交换,以降低水体中重金属离子的浓度,从而净化废水。功率是离子浓度的差异和离子交换器上官能团的亲和力。离子交换树脂通常具有阳离子交换树脂,阴离子交换树脂,螯合树脂和腐殖酸树脂。在工业废水处理中,离子交换树脂主要用于回收重金属,贵金属和稀有金属。 RengarajS等。使用IRN77和SKN1阳离子交换树脂从核电站冷却废水中去除和回收Cr3 +。 魏健等使用所选择的离子交换树脂来处理含Mn 2+的废水。该方法具有交换容量大,出水水质稳定,实现锰回收的优点。李等人。使用螯合离子交换树脂Chelex100和IRC748从溶液中置换Cu2 +和Zn2 +。平衡时,Cu2 +的最大交换量分别为0.88mol / kg和1.10mol / kg。

离子交换树脂法可以选择性地回收水中的重金属。污水中重金属离子浓度远低于化学沉淀法处理后的污水,污泥量少。但离子交换树脂存在强度低、耐高温、吸附速率低等缺点。提高交换树脂的吸附能力、选择性、交换率、再生性能和机械强度是目前乃至未来的重要发展方向。

2.2膜分离法

膜分离技术作为一种新型的分离技术,不仅能有效地净化废水,而且能回收一些有用的物质。同时具有节能、无相变、设备简单、操作方便等特点。因此,它在废水处理中得到了广泛的应用,具有广阔的发展前景。其原理是在外能的推动下,通过半透膜的选择性传递分离溶液中的溶质和溶剂,达到分离纯化的目的。在重金属废水处理中常用的膜分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等。

由于重金属离子粒径较小,单一的膜分离工艺不能很好地去除重金属离子,通常采用膜组合工艺。采用中和/微滤工艺处理含Zn2和Pb2的废水。结果表明,Zn2 +和Pb2 +的去除率分别为90.92%和76.55%。加入絮凝剂后,去除率分别为99.92%和99.77%。邱运仁等采用络合-超滤偶联工艺,以聚丙烯酸钠为复合剂,用芳香聚酰胺超滤膜处理cu 2+废水。结果表明,当pH值为6,P-≤-M为22:00时,Cu~(2+)的保留率可达97%以上。与微滤和超滤相比,纳滤是一种具有较高颗粒截留精度的膜工艺,对二价和多价金属离子具有较高的截留率。Mehiguene等。通过纳滤技术研究了废水中Cu2 +和Cd2 +的分离。结果表明,当溶液加入HNO3时,Cd2 +的截留率为35.2%,Cu2 +的截留率为76.5%。实现了铜离子和镉离子的有效分离。然而,纳滤过程中的浓度极化会导致水通量和脱盐率的显著降低,并导致一些不溶性盐如CaSO4在膜上沉淀。因此,在实际应用中应注意集成工艺的发展和工艺的优化。

膜分离技术具有效率高、节能、无二次污染的优点,在废水处理领域具有巨大的发展潜力。然而,工业废水的复杂组成和恶劣的处理条件使得膜材料必须具有良好的分离性能和较长的使用寿命。从这一观点出发,研制具有优异抗污染性能的高性能膜具有重要的战略意义。

2.3吸附法

吸附是利用多孔物质作为吸附剂去除废水中重金属离子的一种方法。活性炭是应用最早、应用最广泛的吸附剂,具有比表面积大、处理率高等优点,但其价格昂贵,难以脱附,限制了其在污水处理领域的发展。因此,寻找吸附性能好、价格低廉的吸附剂成为近年来的研究热点。目前,矿物材料、工业废物、农业和林业废物等廉价材料经常被用作吸附剂。沸石是最早用于处理重金属废水的多孔矿物。其骨架结构使其具有较大的比表面积和较强的吸附性能。JonRKiser等人用Fe(Ⅱ)改性沸石处理含Cr(Ⅵ)废水。改性后沸石对Cr(Ⅵ)的吸附容量达到0.3mmoL/g,吸附能力明显提高。近年来,一些工农业和林业废弃物因其来源丰富、价格低廉而被广泛应用于重金属废水的处理。Marisa等人采用水热法对粉煤灰进行预处理,并对改性粉煤灰的吸附性能进行了研究。结果表明,废水中Cu~(2+)和Mn~(2+)的去除率分别为99%和85%。RosangelaA等人以未处理的西番莲壳为吸附剂,在水溶液中处理Cr3+和Pb2+,最大吸附量分别为85.1 mg/g和151.6 mg/g。DahiyaS等人用处理后的蟹壳和槟榔壳吸附含Pb2+和Cu2+的水溶液。平衡时槟榔壳对Pb2+和Cu2+的最大吸附量分别为18.33 mg/g±0.44 mg/g和17.64 mg/g±0.31 mg/g。

目前,吸附主要是非选择性吸附,因此对重金属污染物的去除不具有选择性,因此不可能从特殊废水中去除特定的重金属离子。在许多实际废水中,一、两种主要的重金属污染物是主要污染物。因此,从环境保护和资源回收的角度出发,利用吸附剂对重金属废水进行选择性吸附处理具有重要意义。

3生物法

生物学方法是利用生物材料的化学结构和组成特性来吸附水中的重金属离子的方法,包括植物修复,生物絮凝和生物吸附。生物法作为一种重要的净化方法,设备简单,无二次污染,原料来源广泛,价格低廉,成本高,效率高。它是一种具有巨大发展潜力的重金属废水处理方法,具有广阔的应用前景。

3.1植物修复

植物修复是指利用植物的吸收、沉淀和富集来达到处理重金属废水的目的。在植物修复技术中,常用的植物是大型水生高等植物,如高等藻类、水葫芦等水生维管植物。RAI等人。Dwivedi等人发现水虫是一种很好的重金属积累植物。铜、钼、铬、镉和砷的最大累积量分别为62、5、13、11和0.05ug/g。索尔坦等。研究了水葫芦对含铅、锌、铜等重金属离子废水的吸附性能。机理分析表明,水葫芦植物细胞中氨基酸的羧基和羟基与重金属离子发生螯合作用。

植物修复技术不仅消除了次生污染,而且有利于生态环境的改善。在控制污染的同时也能获得一定的经济效益,但废水浓度、ph值等因素对植物恢复的影响还有待深入研究。

3.2生物絮凝法

生物絮凝是一种利用微生物或微生物代谢产物对重金属进行絮凝和沉淀的方法。微生物对重金属的吸附取决于两个方面:一是微生物吸附剂本身的特性,二是微生物对重金属的亲和力。目前已发展出细菌、霉菌、放线菌、酵母菌等17种具有絮凝作用的微生物。微生物絮凝剂作为一种新型的水处理技术,在重金属废水处理中得到了广泛的应用。

Chatterjee等人处理了含Cr3、CO2和Cu2+的模拟废水,去除率分别为80.8%、79.71%和57.14%。Cu2和Cd2的最大吸附容量分别为221、73.7、63.3mg·kg~(-1)。

与传统絮凝剂相比,微生物絮凝剂在处理重金属废水方面具有独特的优势,如高效,无毒,易生物降解,广泛絮凝,使用后无二次污染。但是,生活絮凝剂的保存,生产成本高,工业生产困难仍然存在问题。未来,应深入研究絮凝机理和絮凝动力学,以指导新型超级絮凝剂的发展。利用基因工程和发酵工程,生产高效絮凝剂产生菌,提高絮凝活性,减少絮凝剂用量,降低生产成本。

3.3生物吸附法

生物吸附法是一种处理水中重金属污染的新方法。由于其高效、低成本的潜在优势,越来越受到人们的重视。生物吸附是利用某些生物体的化学结构和组成特点,吸收水中重金属离子,然后通过固液两相分离去除重金属离子的方法。适用于处理大体积、低浓度重金属废水。吸附机理包括络合、螯合、离子交换和静电吸附。

目前,人们研究了各种重金属吸附生物材料,包括细菌、真菌、酵母、藻类、农林生物废弃物等。这些材料能不同程度地吸附各种重金属,具有良好的吸附性能。如"范瑞梅"等研究发现,Bacillus Croce能在水溶液中有效吸附zn2+。在ph值为4.5时,吸附能力为57.5mg/g,吸附平衡时间约为30分钟。

Melgar等研究表明,姬松茸对水溶液中Zn~(2+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)有较好的吸附作用。对Zn~(2+)、Cu~(2+)、Hg~(2+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)的最大去除率分别为84%、96%、85%、84%和89%。人们发现藻类能吸附一种或多种金属离子。

通过Romera等人研究了6种海藻对Cd2、Ni2、Zn2+、Pb2的吸附性能,结果表明,当藻类的浓度为0.5g/L时,重金属离子的吸附效果最好。吸附顺序为:Pb>Cd;Cu>Zn>Ni;除细菌、真菌和藻类外,低成本的农林废弃物在经济和实用性方面更有意义。由于其孔隙率高、比表面积大,农林废弃物可物理吸附金属离子。同时,农林废弃物中含有更多的活性物质,有利于重金属的吸附。

王国惠处理板栗壳含Cr(VI)废水。当pH值为2时,温度为30℃,板栗壳量为0.4g,Cr(VI)的去除率可达99%以上。在初始浓度范围内,栗壳对Cr(VI)具有显着的去除效果。蒋小丽等改性玉米秸秆作为吸附剂处理含Cu2+模拟废水。结果表明,玉米秸秆对cu 2+的最大去除率可达90+。Ghimirea等人制备了负载Fe(Ⅲ)的磷酸化橙汁残渣,并研究了其对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附性能。对砷的吸附量为1.21 mmol/g。

目前,生物吸附法处理重金属废水的研究尚处于实验室阶段,对吸附机理的研究尚不深入。针对生物吸附研究和应用中存在的问题,今后应充分了解植物材料的吸附机理和生产中所需的最佳吸附条件,掌握重金属的解吸回收技术等。研究了适合植物材料吸附重金属离子的机械设备和经济有效的处理工艺,使植物吸附剂可大规模应用于工业废水的处理。

4结语

化学沉淀法是一种应用广泛,成熟的水处理方法,适用于高浓度重金属废水的处理,易产生大量污泥;膜分离作为一种高效的水处理技术受到了广泛的关注,但成本高,操作复杂;离子交换法选择性高,可去除各种重金属,但树脂价格高,再生成本高;生物法经济,高效,易于管理,无二次污染,具有较广阔的发展前景。 。总之,有许多处理重金属废水的方法,这两种方法都有优点和缺点。因此,结合实际情况,选择合适的方法或结合几种方法,以达到更好的处理效果。此外,重金属也是一种具有高使用价值的宝贵资源。研究人员应重视重金属资源回收技术的研究。

工业污水处理之重金属废水处理工艺汇总

优质文章推荐

更专业的污水处理工程设计、工程总包服务

鸿淳环保公司成立以来一直专注于为企业提供更专业的污水处理方案,切实解决客户的污水处理难题。运用我们自主研发的多项专利技术和专利设备已成功为全国各地的众多企业提供了专业的污水处理方案,尤其是在两广地区,已有超过30个不同行业不同污水类型的成功案例并系统正常运行稳定出水达标。雄厚的技术实例、专业产品和高效服务水平,一定能成为您值得信赖的污水处理解决专家。

foto
鸿淳环保运用自主研发的污水处理专利技术,针对客户实际情况,一站式轻松解决污水处理困扰
  • 更节省成本的污水处理方案
  • 占地更少的系统规划
  • 有效降低污水处理成本
  • 博士级专家免费提供技术方案
  • 多行业领域丰富成功实例经验
  • 完善的售后服务确保出水达标

公司一直与国内著名专业设计院紧密合作,拥有一批具有丰富理论知识和时间经验的水处理专家,经长期的技术研发和经验积累,成功研发出多项污水处理的专利技术,在实际的运用中取得良好的效果和口碑。我们的团队拥有更专业的污水处理工程设计、方案定制能力,设备的采购、安装调试及运行管理一站式解决客户污水处理难题。