吉豐介紹冶煉行業(yè)重金屬?gòu)U水處理方法比較

【資料簡(jiǎn)介】

  冶煉行業(yè)產(chǎn)生的廢水多為強(qiáng)酸性(pH = 2. 5 左右)和Pb2 + 、Cd2 +、Cu2 + 和Zn2 + 等含量高的重金屬?gòu)U水。傳統(tǒng)的處理方法主要是化學(xué)沉淀法和吸附法。研究表明，采用生物處理和其他物理化學(xué)方法(如電化學(xué)、膜分離、離子交換等)由于成本高、反應(yīng)條件要求苛刻等原因，實(shí)際上難以得到推廣應(yīng)用。本文針對(duì)某冶煉廠重金屬?gòu)U水，著重對(duì)硫化物沉淀法、石灰中和沉淀法和鐵氧體法等3 種化學(xué)處理方法進(jìn)行比較討論。

  1 工藝概況

  1.1 中和沉淀法：中和沉淀法是在含有重金屬的廢水中加入堿進(jìn)行中和反應(yīng)使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀形式加以分離。實(shí)際廢水處理中應(yīng)注意以下3 方面問題：!重金屬?gòu)U水經(jīng)中和沉淀處理后廢水pH值較高，需經(jīng)過處理才能排放;"實(shí)際廢水中重金屬離子幾乎不能單存在，常常是多種重金屬離子共存，當(dāng)廢水中含有鋅、鉛、鉻、錫、鋁等兩性金屬時(shí)，在高pH 值時(shí)有再溶解傾向，處理操作時(shí)必須嚴(yán)格控制pH值，實(shí)行分段沉淀法;#溶液中共存的鹵素、氰根、腐植酸、腐植質(zhì)等可以和重金屬離子形成絡(luò)和物，對(duì)中和法有較大影響，有時(shí)甚至不形成沉淀，中和之前要進(jìn)行預(yù)處理;$有些沉淀顆粒細(xì)小，不易沉降，時(shí)常需加入絮凝劑協(xié)助沉淀生成，在實(shí)際操作中也應(yīng)用晶種循環(huán)法使沉淀晶體結(jié)實(shí)粒大，便于沉降。

  1.2 硫化物沉淀法：硫化物沉淀法(亦稱硫化法)的沉淀機(jī)理是：廢水中的重金屬離子與S2 - 結(jié)合生成溶解度很小的鹽，在水中以沉淀形式出現(xiàn)。硫化物沉淀的溶度積常數(shù)一般比氫氧化物沉淀的溶度積大幾個(gè)數(shù)量，因此硫化物沉淀操作中只需加入少量的沉淀劑即可使廢水中重金屬離子達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。硫化物沉淀法操作中應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：!硫化物沉淀一般比較細(xì)小，易形成膠體，為便于分離應(yīng)加入高分子絮凝劑協(xié)助沉淀沉降;"硫化物沉淀中沉淀劑會(huì)在水中部分殘留，殘留沉淀劑也是一種污染物，會(huì)產(chǎn)生惡臭等，而且S2 - 遇到酸性環(huán)境時(shí)產(chǎn)生有害氣體H2S，將會(huì)形成二次污染。

  1.3 鐵氧體法：鐵氧體是由鐵離子、氧離子及其他金屬離子組成的復(fù)合氧化物，是一種磁性半導(dǎo)體。在化學(xué)沉淀法處理廢水中，鐵氧體沉淀法是使廢水中的各種金屬離子形成鐵氧體晶粒一起沉淀析出，從而使廢水得到凈化，表1 列出了鐵氧體法對(duì)重金屬離子的去除效果。利用鐵氧體法處理重金屬?gòu)U水，其反應(yīng)可由下式表示：

  鐵氧體法工藝流程技術(shù)關(guān)鍵在于：1)Fe3 + I Fe2 + = 2 I 1，因此，F(xiàn)e2 + 的加入量，應(yīng)是廢水中除鐵以外各種重金屬離子當(dāng)量數(shù)的2 倍或2 倍以上;2)NaOH 或其堿的投入量應(yīng)等于廢水中所含酸根的0. 9 ~ 1. 2倍濃度;#堿化后應(yīng)立即通蒸汽加熱，加熱至60 ~ 70 C或更高溫度;$在一定溫度下，通入空氣氧化并進(jìn)行攪拌，待氧化完成后再分離出鐵氧體。

  2 處理方案的要求

  廢水處理工藝流程是指對(duì)廢水處理所采用的一系列處理單元的組合形式。其zui主要的依據(jù)是原廢水的水質(zhì)，處理應(yīng)達(dá)到的程度與其他自然條件等。一般來說，廢水處理工藝流程的選擇應(yīng)當(dāng)主要考慮以下條件：

  (1)原廢水水質(zhì)：廢水的酸堿性、重金屬含量的大小以及重金屬的種類都會(huì)對(duì)廢水處理時(shí)發(fā)生的反應(yīng)造成影響。

  (2)廢水的處理程度：確定處理程度是比較復(fù)雜的，要考慮的因素很多。主要是受 納水體的功能、水環(huán)境質(zhì)量要求，污染狀況與自凈能力，以及處理后的廢水是否回用等。

  (3)對(duì)特定的廢水，有可能采用多種工藝流程使其滿足應(yīng)達(dá)到的處理程度。這時(shí)處理系統(tǒng)的工程造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用的高低就成為工藝流程選擇的重要因素。一般來說，應(yīng)以原廢水水質(zhì)、水量與其他自然條件作為原始條件，以要求的處理水水質(zhì)作為約束條件，以處理系統(tǒng)zui低的費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)，力求基建費(fèi)用zui低、能耗zui省、運(yùn)行成本zui低為目標(biāo)。

  (4)二次污染與雜質(zhì)引入，也是影響廢水處理工藝流程選擇的重要因素之一。

  (5)廢水水量及其變化動(dòng)態(tài)除了廢水水質(zhì)外，廢水水量變化幅度的大小也是工藝流程選擇應(yīng)考慮的問題，尤其是在選擇外處理構(gòu)筑物類型應(yīng)予以充分注意。此外，資金籌措情況、可利用的地區(qū)面積、當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，特別是污泥處理與利用問題等，也是工藝流程選擇不可忽視的因素。

  3. 方案比較

  冶煉廢水多為強(qiáng)酸性廢水，且重金屬含量高，因此在廢水處理過程中，pH 控制條件都較為嚴(yán)格。若采用硫化物沉淀法，S2 - 能有效除去金屬離子，但水解產(chǎn)生H2S，在一定pH條件下會(huì)揮發(fā)逸出，惡臭難聞且二次污染嚴(yán)重。近10 年發(fā)展起來的鐵氧體法是一種新型處理污水的方法。它的處理流程簡(jiǎn)單，可以回收鐵氧體;但它需要很大的能量消耗，的價(jià)格又貴，且它的設(shè)備大都是國(guó)外進(jìn)口，對(duì)于設(shè)備的安裝、調(diào)試、運(yùn)行管理都需要大量的人力物力，從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮是較難接受的。另一種方案石灰中和沉淀法，生石灰投入水中形成Ca(OH)2，能夠使水中的Cu、Pb、Zn 沉淀，但引入的Ca2 + 可能引起水質(zhì)硬化，且在多種金屬共存的情況下沉淀作用可能會(huì)因彼此相互作用而削弱。對(duì)3 種方法綜合比較(表2)可以看出：只要嚴(yán)格控制pH，防止水質(zhì)硬化，同時(shí)注意共沉劑的使用，阻止沉淀削弱，實(shí)現(xiàn)共沉淀，則石灰中和沉淀法不失為一種操作性較強(qiáng)的處理方法。

  4. 結(jié)論

  通過對(duì)3 種方法的比較，可以看出，目前采用石灰中和沉淀法是一種經(jīng)濟(jì)可行的方法。該工藝流程具有工藝成熟，處理效果好，中和沉淀劑(石灰)的來源廣泛，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，出水水質(zhì)能達(dá)到國(guó)家三排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過進(jìn)一步的水質(zhì)水量調(diào)節(jié)后，可以使處理后的凈化水達(dá)到工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)凈化水回用，降低對(duì)用水量的需求。該方法能有效地去除Pb2 + 、Cd2 + 、Cu2 + 、Zn2 + 等重金屬離子，可以較大程度地減少附近河流的重金屬污染，環(huán)境效益顯著。