一種含鎘重金屬廢水處理方法
【專利摘要】本發明屬于廢水處理【技術領域】，特別涉及一種含鎘重金屬廢水處理方法。本發明采用混凝—沉淀—混凝—除色的步驟，具有所用原料經濟易得，未向體系中添加任何含有害元素；工藝簡單，去除效果好，出水Cd濃度在0.003左右mg/L；運行簡單且成本低，是現有工藝的一半。
【專利說明】一種含鎘重金屬廢水處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于廢水處理【技術領域】，特別涉及一種含鎘重金屬廢水處理方法。
【背景技術】
[0002]水體鎘污染受到世界各界的關注。隨著水體鎘污染爆發頻次升高和污染日益嚴重，重點流域及水環境敏感地區的地方部門對生產企業鎘的排放限值執行《地表水環境質量標準》(GB3838-2002) II類標準(Cd < 0.005mg/L)。工業廢水的排放是水體重金屬鎘污染的主要原因，其中采礦、選礦、冶金行業造成的重金屬污染尤其嚴重。在自然界，Cd多以硫鎘礦存在，并常與Zn、Pb、Mn共存，因此采礦、選礦、冶金行業造成的含鎘重金屬污染常伴隨有大量的有害金屬離子Zn、Pb、Mn。含鎘廢水的處理方法較多，根據鎘含量及鎘存在形態的不同，所采用的處理方法也不同。目前除鎘方法主要有物理法、化學法、物理化學法和生物法，其中主要是以化學法為主，包括化學吸附法、化學沉淀法(氫氧化物沉淀法和硫化物沉淀法)、電化學氧化還原法、鐵氧化法、混凝沉淀法、螯合沉淀法、泡沫分離法等。化學沉淀法和混凝過濾方法可使大部分重金屬得到去除，重金屬離子濃度在0.lmg/L以下，離《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002) II類標準(Cd < 0.005mg/L)距離甚遠。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種含鎘重金屬廢水處理方法，使重點流域及水環境敏感地區生產企業(如采礦、選礦、冶金行業)鎘的排放限值達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002) II 類標準(Cd 彡 0.005mg/L)的要求。
[0004]本發明的技術方案:一種含鎘重金屬廢水處理方法，采用混凝一沉淀一混凝一除色的步驟，具體步驟如下:
[0005]A、一級混凝:先在含有多種重金屬和二價鎘的廢水中加入混凝劑(氯化鐵或硫酸亞鐵)，鐵試劑的用量為含鐵10 — 20mg/L，然后滴加質量濃度1%。的百里酚酞90%乙醇溶液指示劑3 —10滴/L，攪拌轉速600r/min，時間I一 1min進行反應，然后攪拌調速為150—300r/min加氫氧化媽或氧化媽，加入量以使溶液由無色轉變成藍色即可，溶液的pH值彡 9.4 ;中速 80— 130r/min 攪拌 I一 lOmin，慢速 20—60r/min 攪拌 5—20min，靜置 20—60分鐘，固液分離，固體送干化處理，液體送沉淀反應處理；
[0006]B、沉淀反應:向一級混凝處理后液體中加入沉淀劑碳酸鹽(碳酸鈉或碳酸氫鈉)5—50mg/L攪拌轉速600r/min，時間I一1min進行反應；
[0007]C、二級混凝:沉淀反應后攪拌調速150— 300r/min的同時加入混凝劑鐵試劑(氯化鐵或硫酸亞鐵)，溶液由藍色轉變成無色，即pH < 9.4，此時在溶液中滴加質量濃度
0.5%。的酚酞90%乙醇溶液指示劑3 —10滴/L，溶液呈鮮紅色，繼續攪拌的同時加入混凝劑鐵試劑使溶液由鮮紅色變成淡紅色，即控制PH彡8，中速80— 130r/min攪拌I一1min^g速20— 60r/min攪拌5 — 20min，靜置20— 60min，沉降并離心除去含鎘沉淀物；
[0008]D、除色:在二級混凝后沉降并離心除去含鎘沉淀物溶液中加酸(鹽酸或硫酸)使溶液由淡紅色變成無色，即pH < 8.0可排放。
[0009]本發明的特點是采用混凝一沉淀一混凝一除色步驟，根據混凝劑鐵試劑發生的水解聚合過程，實際上是消耗廢水中堿度的過程和氫氧化鈣或氧化鈣既可以作為混凝劑又可作為助凝劑特性，利用酸堿指示劑百里酚酞指示劑和酚酞指示劑有效的控制適宜的PH值，避免了使用PH試紙有顯色誤差或pH計的有系統誤差不能獲得準確pH值。一級混凝過程中先加入混凝劑鐵試劑和百里酚酞指示劑，然后通過追加氫氧化鈣或氧化鈣保證廢水足夠的堿度滿足混凝劑鐵試劑發生的水解聚合過程的需要，且追加量以利用廢水中加百里酚酞指示劑顏色變化即由無色變成藍色控制，百里酚酞變色范圍PH值9.4-10.6，百里酚酞指示劑由無色變成藍色，變化明顯易觀察，能很好的指示溶液PH的真實值在即9.4-10.6，溶液的pH值多9.4確保了大量的包括鎘在內的重金屬離子形成氫氧化物沉淀混凝除去；溶液的pH值< 10.6確保了一些金屬離子不與氫氧基絡合返回溶液，如Pb ;向一級混凝處理后液中加入沉淀劑碳酸鹽有利于溶液中剩余的鎘和其它重金屬形成碳酸沉淀物；然后加入鐵試劑進行二級混凝過程，利用鐵試劑很好的混凝作用將鎘的沉淀物混凝沉淀除去，但由于鐵試劑發生的水解聚合過程要消耗廢水中堿度，即使PH值下降同時碳酸鎘的溶解沉淀平衡濃度與 pH 值的有關(pH = 7.8 時，Cd = 0.0051mg/L ；pH 彡 8.0 時，Cd 彡 0.0032mg/L。)，因此混凝過程采用沉淀反應后攪拌調速150—300r/min的同時加入混凝劑鐵試劑，溶液由藍色轉變成無色即PH < 9.4，此時在溶液中滴加酚酞指示劑溶液呈鮮紅色，繼續攪拌的同時加入混凝劑鐵試劑使溶液由鮮紅色變成淡紅色即控制pH ^ 8，在混凝后沉降并離心除去混凝沉淀物，基本上除去溶液中的鎘和其它重金屬；此溶液中加酸使溶液pH < 8.0即溶液由淡紅色變成無色除去了顏色即可排放。
[0010]本發明具有所用原料經濟易得，未向體系中添加任何含有害元素；工藝簡單；去除效果好，出水Cd濃度在0.003左右mg/L ;運行簡單且成本低，是現有工藝的一半；基建和設備費用低，二級混凝后不需增加離子交換或膜分離等設備。處理后的水溶液滿足重點流域及水環境敏感地區的地方部門對生產企業鎘的排放限值執行《地表水環境質量標準》(GB3838-2002) II類標準(GB 5749-2005) (Cd ^ 0.005mg/L)的要求；是一種環境友好型處理工藝，可廣泛應用于選礦、冶金、金屬加工業、電鍍業、制革業和紡織業等領域所排放的含鎘的重金屬廢水的處理。
【具體實施方式】
[0011]實施例1:量取含Cd、Zn、Pb、Mn金屬離子濃度各為50mg/L的水溶液1L，加入混凝劑氯化鐵30mg，然后滴加質量濃度1%。的百里酚酞90%乙醇溶液指示劑3滴，攪拌轉速600r/min，時間Imin進行反應，然后攪拌調速300r/min加氫氧化媽，加入量以使溶液由無色轉變成藍色即可，溶液的pH值彡9.4 ;中速130r/min攪拌lmin，慢速60r/min攪拌5min，靜置60分鐘，固液分離，固體送干化處理，液體送沉淀反應處理；向一級混凝處理后液中加入沉淀劑碳酸鈉50mg/L攪拌轉速600r/min，時間1min進行反應；沉淀反應后攪拌調速300r/min的同時加入混凝劑氯化鐵，溶液由藍色轉變成無色，即pH < 9.4，此時在溶液中滴加質量濃度0.5%。的酚酞90%乙醇溶液指示劑10滴，溶液呈鮮紅色，繼續攪拌的同時加入混凝劑氯化鐵使溶液由鮮紅色變成淡紅色，即控制pH彡8，中速80r/min攪拌lOmin，慢速20r/min攪拌20min，靜置20分鐘，沉降并離心除去混凝沉淀物，在此混凝后沉降并離心除去混凝沉淀物溶液中加硫酸進行調pH值使溶液淡紅色變成無色，即pH < 8.0除色排放，出水 Cd、Zn、Pb、Mn 濃度分別為 0.0031mg/L、0.0083mg/L、0.0048mg/L、0.0300mg/L，達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002) II類標準(Cd ( 0.005mg/L、Zn ( 1.0mg/L、Pb 0.01mg/L、Mn 0.lmg/L。)的要求。
[0012]實施例2:量取含Cd、Zn、Pb、Mn金屬離子濃度各為50mg/L的水溶液1L，加入混凝劑硫酸亞鐵43mg，然后滴加質量濃度1%。的百里酚酞90%乙醇溶液指示劑10滴，攪拌轉速600r/min，時間1min進行反應，然后攪拌調速150加氧化鈣，加入量以使溶液由無色轉變成藍色即可，溶液的pH值彡9.4 ;中速80r/min攪拌lOmin，慢速20r/min攪拌20min，靜置20分鐘，固液分離，固體送干化處理，液體送沉淀反應過程處理。向一級混凝處理后液中加入沉淀劑碳酸氫鈉5mg/L攪拌轉速600r/min，時間Imin進行反應；沉淀反應后攪拌調速150r/min的同時加入混凝劑硫酸亞鐵，溶液由藍色轉變成無色，即pH < 9.4，此時在溶液中滴加質量濃度0.5%。的酚酞90%乙醇溶液指示劑6滴，溶液呈鮮紅色，繼續攪拌的同時加入混凝劑氯化鐵使溶液由鮮紅色變成淡紅色，即控制pH彡8，中速130r/min攪拌Imin^g速60r/min攪拌5min，靜置60min，沉降并離心除去混凝沉淀物。在此混凝后沉降并離心除去混凝沉淀物溶液中加硫酸進行調PH值使溶液淡紅色變成無色即pH < 8.0除色排放，出水 Cd、Zn、Pb、Mn 濃度分別為 0.0032mg/L、0.0142mg/L、0.0076mg/L、0.0900mg/L，達到《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002) II 類標準(Cd ( 0.005mg/L、Zn ( 1.0mg/L,Pb ( 0.0lmg/L、Mn 0.lmg/L。)的要求。
[0013]實施例3:量取含Cd、Zn、Pb、Mn金屬離子濃度各為50mg/L的水溶液1L，加入混凝劑氯化鐵58mg，然后滴加質量濃度1%。的百里酚酞90%乙醇溶液指示劑6滴，攪拌轉速600r/min，時間5min進行反應，然后攪拌調速220r/min加氫氧化媽，加入量以使溶液由無色轉變成藍色即可，溶液的pH值彡9.4 ;中速110r/min攪拌5min，慢速40r/min攪拌lOmin，靜置40分鐘，固液分離，固體送干化處理，液體送沉淀反應過程處理。向一級混凝處理后液中加入沉淀劑碳酸鈉25mg/L，攪拌轉速600r/min，時間5min進行反應；沉淀反應后攪拌調速220r/min的同時加入混凝劑鐵試劑氯化鐵，溶液由藍色轉變成無色，即pH< 9.4，此時在溶液中滴加質量濃度0.5%。的酚酞90 %乙醇溶液指示劑3滴，溶液呈鮮紅色，繼續攪拌的同時加入混凝劑氯化鐵使溶液由鮮紅色變成淡紅色，即控制pH ^ 8，中速110r/min攪拌5min，慢速40r/min攪拌lOmin，靜置40min，沉降并離心除去含鎘沉淀物。在此混凝后沉降并離心除去含鎘沉淀物溶液中加鹽酸進行調PH值使溶液淡紅色變成無色即 pH < 8.0 除色排放，出水 Cd,Zn,Pb,Mn 濃度分別為 0.0028mg/L、0.0037mg/L、0.003lmg/L、0.0210mg/L，達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002) II類標準(Cd ( 0.005mg/L、Zn 1.0mg/L、Pb 0.01mg/L、Mn 0.lmg/L。)的要求。
【權利要求】
1.一種含鎘重金屬廢水處理方法，采用混凝一沉淀一混凝一除色的步驟，具體步驟如下: A、一級混凝:先在含有多種重金屬和二價鎘的廢水中加入氯化鐵或硫酸亞鐵混凝劑，鐵試劑的用量為含鐵10 — 20mg/L，然后滴加質量濃度1%。的百里酚酞90%乙醇溶液指示劑3 —10滴/L，攪拌轉速600r/min，時間I一 1min進行反應，然后攪拌調速為150—300r/min加氫氧化媽或氧化媽，加入量以使溶液由無色轉變成藍色即可，溶液的pH值多9.4 ;中速 80— 130r/min 攪拌 I一 1min,慢速 20— 60r/min 攪拌 5 — 20min，靜置 20— 60 分鐘，固液分離，固體送干化處理，液體送沉淀反應處理； B、沉淀反應:向一級混凝處理后液體中加入碳酸鈉或碳酸氫鈉沉淀劑5— 50mg/L攪拌轉速600r/min，時間I一 1min進行反應； C、二級混凝:沉淀反應后攪拌調速150—300r/min的同時加入氯化鐵或硫酸亞鐵混凝劑，溶液由藍色轉變成無色，即pH < 9.4，此時在溶液中滴加質量濃度0.5%。的酚酞90%乙醇溶液指示劑3 — 10滴/L，溶液呈鮮紅色，繼續攪拌的同時加入混凝劑鐵試劑使溶液由鮮紅色變成淡紅色，即控制pH彡8，中速80—130r/min攪拌I一 lOmin，慢速20—60r/min攪拌5 — 20min，靜置20— 60min，沉降并離心除去含鎘沉淀物； D、除色:在二級混凝后沉降并離心除去含鎘沉淀物溶液中加鹽酸或硫酸使溶液由淡紅色變成無色，即pH < 8.0可排放。
2.根據權利要求1所述的一種含鎘重金屬廢水處理方法，其特征是:優選方案為:量取含Cd、Zn、Pb、Mn金屬離子濃度各為50mg/L的水溶液1L，加入混凝劑氯化鐵30mg，然后滴加質量濃度1%。的百里酚酞90%乙醇溶液指示劑3滴，攪拌轉速600r/min，時間Imin進行反應，然后攪拌調速為300r/min加氫氧化媽，加入量以使溶液由無色轉變成藍色即可，溶液的pH值彡9.4 ;中速130r/min攪拌Imin，慢速60r/min攪拌5min，靜置60分鐘，固液分離，固體送干化處理，液體送沉淀反應處理；向一級混凝處理后液中加入沉淀劑碳酸鈉50mg/L攪拌轉速600r/min，時間1min進行反應；沉淀反應后攪拌調速為300r/min的同時加入混凝劑氯化鐵，溶液由藍色轉變成無色，即pH < 9.4，此時在溶液中滴加質量濃度0.5%。的酚酞90%乙醇溶液指示劑10滴，溶液呈鮮紅色，繼續攪拌的同時加入混凝劑氯化鐵使溶液由鮮紅色變成淡紅色，即控制pH彡8，中速80r/min攪拌lOmin，慢速20r/min攪拌20min，靜置20分鐘，沉降并離心除去混凝沉淀物，在此混凝后沉降并離心除去混凝沉淀物溶液中加硫酸進行調PH值使溶液淡紅色變成無色，即pH < 8.0除色排放，出水Cd、Zn、Pb、Mn濃度分別為 0.0031mg/L、0.0083mg/L、0.0048mg/L、0.0300mg/L，達到 GB 3838— 2002《地表水環境質量標準》II類標準:Cd ^ 0.005mg/L、Zn ^ 1.0mg/L、Pb ^ 0.01mg/L、Mn ^ 0.lmg/L 的要求。
【文檔編號】C02F9/04GK104496073SQ201410728233
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月4日 優先權日:2014年12月4日
【發明者】吳速英, 張大超, 肖隆文, 陳云嫩, 代振鵬, 朱清江 申請人:江西理工大學