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重金属废水的处理方法

日期:2019-03-25浏览:241次

目前国内常用的重金属废水物理化学处理方法包括化学沉淀法、还原法、混凝法、吸附法、离子交换法、膜分离法、电化学法等。

一、化学沉淀法

化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物,使其从废水沉淀分离的方法,包括氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法等。化学沉淀法具有投资较少、处理成本较低、操作较简单等优点,适用于各类重金属废水的处理。但采用化学沉淀处理时需要不断地消耗化学药剂,并产生较多的化学污泥,处理出水难以回用。2008年执行《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)后,对重金属离子的排放要求越来越严格,往往采用单一的常规化学沉淀法已不能满足达标排放要求。但是,化学沉淀法仍然是重金属废水处理的基本方法之一。

(1)氢氧化物沉淀法  氢氧化物沉淀法是一种比较常用的处理方法,它是在含有重金属的废水中加入碱进行中和,使金属离子生成不溶于水的氢氧化物并以沉淀形式分离。金属离子与OH- 能否生成难溶的氢氧化物沉淀物,取决于废水中金属离子浓度和OH- 浓度,对金属离子浓度一定的废水来说,废水的pH是形成金属氢氧化物沉淀物最主要的条件。在实际水处理中,共存离子体系复杂,影响氢氧化物沉淀的因素很多,其中,最主要的是沉淀反应的pH

某些金属氢氧化物沉淀析出的最适宜pH范围如下表所示:

      
氢氧化物沉淀法是最常规的处理方法,但在实际应用中存在一些不足:
各种重金属离子沉淀析出都有一个最适宜pH范围,PH太高或太低都会影响处理效果,或者使其重新溶解,因此必须严格控制pH
有的金属氢氧化物沉淀后易于返溶,使处理过的废水又出现超标现象
当多种重金属离子共存时,因为各种重金属离子沉淀的最适宜pH都不同,所以要先对各股废水实行分流收集,再进行加碱沉淀
有些重金属离子用单独氢氧化物沉淀法处理难以使其达标排放,如Cd2+等。

当废水中存在CN-NH3EDTA等配位体时,能与废水中的重金属离子形成可溶性络合物,很难生成沉淀。

2)硫化物沉淀法  硫化物沉淀法是在重金属废水中加入硫化物,使废水中的重金属离子生成硫化物沉淀而除去的方法。与中和沉淀法相比较,硫化物沉淀法的优点是:重金属硫化物比其氢氧化物溶解度更低,反应pH79,处理后的废水一般不用中和,处理效果更好。但硫化物沉淀法的缺点是:硫化物沉淀颗粒小,易形成胶体,硫化物残留在沉淀水中,遇酸生成气体,可能造成二次污染
3)螯合沉淀法  鳌合沉淀法常用重金属离子捕捉剂,它是一种具有螯合官能团的能从含金属离子的溶液中选择捕集、分离、沉淀特定金属离子的有机物。

    如上所述,化学沉淀法处理含重金属离子废水时存在着一些问题。例如,不同的重金属离子生成氢氧化物沉淀的最适宜pH不同,某些重金属离子可能与溶液中的其他离子行程络合物而增加了它在水中的溶解度,以及重金属离子在碱性介质中生成的氢氧化物沉淀,部分会在排放中随着pH的下降而重新溶解于水中影响处理效果等。

    采用重金属捕捉剂可以解决这些问题

   目前应用较多的重金属捕捉剂主要有两类:黄原酸酯类和二硫代胺基甲酸盐类衍生物(DTC类),其中DTC类衍生物应用最为广泛。它的机理是:DTC类重金属捕捉剂为长链高分子物质,相对分子质量为1万~15万,含有大量的极性基(极性基中的硫原子半径较大,带负电,且易极化变形产生负电场),在常温下能与废水中的Hg2+Cd2+Cu2+Pb2+Mn2+Ni2+Zn2+Cr3+等多种重金属离子迅速反应。在生成不溶于水的鳌合盐后再加入少量有机或无机絮凝剂以形成絮状沉淀,从而达到集去除重金属离子的目的。

重金属离子捕捉剂具有如下特点

处理方法简单,只要添加药剂即可除去重金属离子,不增加设备费用
重金属离子捕捉剂能与重金属离子强力鳌合,去除效果好
重金属离子捕捉剂与重金属离子能生成良好的絮凝体,絮凝效果佳

生成污泥量少且易脱水,而采用传统的化学沉淀法和低分子捕集沉淀剂处理时,往往需投加大量的助沉剂而致使污泥量增多,且污泥不易脱水,甚至黏附在滤布或滤带上造成流道堵塞
pH适用范围广,在pH311范围内均有效
 

螯合沉淀法的缺点是:加药成本较高,更适合实验室类的小水量重金属废水处理。

二、还原法

还原法是向废水中投加还原剂,将高价剧毒重金属离子还原成微毒的低价重金属离子,再使其碱化沉淀去除的方法。工程上使用的还原剂包括硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、二氧化硫、铁屑等。其中亚硫酸钠法处理量大,综合利用方便,应用广泛还原法原理简单,操作易于掌握,对某些类型的重金属废水处理是行之有效的,但出水水质差,不能回用,当采用还原法处理混合废水时,易造成二次污染。目前还原法一般作为预处理方法使用。

三、铁氧体法

铁氧体法是根据生产铁氧体的原理发展起来的处理方法。铁氧体法处理,是向重金属废水中投加铁盐,通过控制pH、氧化、加热等条件,使废水中的重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体沉淀物而除去。该法处理重金属废水能一次脱除多种金属离子,形成的沉淀颗粒大,不返溶,不产生二次污染,尤其适用于混合重金属电镀废水的一次性处理。具有设备简单、投资少、操作方便等特点,形成的污泥有较高的化学稳定性,容易进行分离和脱水处理。此法在国内电镀行业中应用较广,但在形成铁氧体过程中需要加热(约70),能耗较高,处理后盐度高,不能处理含Hg和络合物的废水。
 

四、吸附法

吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种方法。可分为物理化学吸附法和生物吸附法
(1)物理化学吸附法  物理化学吸附法是通过吸附材料的高比表面积的蓬松结构,或者特殊官能团对水中的重金属离子进行物理吸附或化学吸附。传统吸附剂有活性炭、膨润土、沸石、粉煤灰等。实践证明,物理化学吸附法存在投资较大、运行费用高、污泥产生量大、处理后的水难以稳定达标排放等问题
(2)生物吸附法  生物吸附法是利用生物体的化学结构或成分特性对水中的重金属离子进行吸附。生物吸附剂主要包括菌体、藻类等。新型的吸附剂有聚糖树脂、双壳类软体动物贝壳等。同其他方法相比较,生物吸附法的优点是,处理效率高,运行费用低,pH和温度适应范围宽,易解析,可回收重金属
五、蒸发浓缩法
蒸发浓缩法是对重金属废水进行蒸发,使重金属废水得以浓缩,并加以回收利用的处理方法。一般适用于处理含铬、铜、银、镍等重金属废水

蒸发浓缩法处理电镀重金属废水,工艺成熟简单,不需要化学试剂,无二次污染,可回用水或有价值的重金属,有良好的环境效益,但因存在能耗大、操作费用高、杂质干扰等问题,是以应用受到限制。目前,一般将其作为其他方法的辅助处理方法。

 

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