有色重金屬?gòu)U水處理與循環(huán)利用研究.pdf

1、我國(guó)存在嚴(yán)重的水資源危機(jī)，尤其是重金屬質(zhì)量型缺水。重金屬?gòu)U水排放一方面造成資源浪費(fèi)，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?gòu)U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?gòu)U水處理與循環(huán)利用技術(shù)研究對(duì)解決水資源危機(jī)、促進(jìn)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?gòu)U水的特點(diǎn)與重復(fù)利用，結(jié)合實(shí)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?gòu)U水可解決傳統(tǒng)石灰法處理在高pH值時(shí)才能達(dá)標(biāo)排放的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)控制pH值為8.5左右達(dá)標(biāo)排放的目標(biāo)，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(qiáng)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(duì)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(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行，出水重金屬鋅、鉛、銅、鎘、砷離子及pH值均達(dá)到了國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)。 依據(jù)構(gòu)效關(guān)系、協(xié)同效應(yīng)設(shè)計(jì)開發(fā)了阻垢緩蝕性能達(dá)到相關(guān)優(yōu)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的YJ水質(zhì)穩(wěn)定劑。采用靜態(tài)快速阻垢實(shí)驗(yàn)、動(dòng)態(tài)阻垢實(shí)驗(yàn)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(cè)試手段對(duì)垢層進(jìn)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(jī)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(diǎn)上，使晶體在生長(zhǎng)過程中受到阻礙或產(chǎn)生畸變，破壞其成垢過程而達(dá)到阻垢緩蝕的目的。現(xiàn)場(chǎng)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(shì)明顯減弱，回用水的動(dòng)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(xiàng)指標(biāo)可滿足循環(huán)用水指標(biāo)的要求。 采用電化學(xué)極化、Tafel曲線及交流阻抗法、恒電勢(shì)法等研究了凈化水回用對(duì)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(xué)極化，起到了細(xì)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(yīng)(析氫)的進(jìn)行，有利于提高電解鋅的電流效率。 針對(duì)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(duì)其進(jìn)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?gòu)U水的工藝條件，復(fù)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(duì)低濃度的銅、鋅、鎘離子具有較好的吸附能力，去除率分別達(dá)到96.47％，80％，90％，對(duì)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(kuò)試工藝條件，并進(jìn)行了連續(xù)試驗(yàn)，深度凈化水后出水重金屬銅、鉛、鋅、鎘、砷、鎘離子濃度完全達(dá)到了《生活飲用水水源

7、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ3020-93)，可實(shí)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(yùn)行費(fèi)用0.84 元/m<'3>，1000m<'3>/h石灰中和凈化水深度處理的運(yùn)行費(fèi)用0.53元/m<'3>。 建立了生物制劑B對(duì)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(duì)銅、鋅、鎘三種重金屬離子的吸附符合Freundlich模型。采用Zeta電勢(shì)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(shí)，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(cè)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(jī)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(qiáng)度和