生物制劑對重金屬廢水處理效果的影響

生物制劑對重金屬廢水處理效果的影響

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，大量有毒有害的重金屬廢水以各種形式排放，嚴(yán)重危害人類健康。我國大部分企業(yè)廢水處理方法主要以石灰中和法為主,由于氫氧根離子與重金屬離子結(jié)合的溶解度有差異,很難達(dá)到多復(fù)雜離子同時一步去除的效果,為了更好地治理工業(yè)廢水污染,控制重金屬廢水的排放,急需開拓新的重金屬廢水處理方法。本文以湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司第六冶煉廠(以下簡稱水口山六廠)與中南大學(xué)開發(fā)的“重金屬廢水生物制劑直接深度處理新工藝”對含有鉛、鋅、砷、鎘、銅等復(fù)雜重金屬廢水的處理有明顯的效果。在優(yōu)化工藝條件下可使Zn2+、Cu2+脫除到0.5mg/L以下,Cd2+、Pb2+脫除到0.01mg/L、0.05mg/L以下。1實驗2011年8月～9月1日在水口山六廠現(xiàn)有設(shè)施上進(jìn)一步連續(xù)工業(yè)化運(yùn)行調(diào)試,運(yùn)行期間,廢水流量為400m3/d。1.1生物配合物的制備工業(yè)運(yùn)行期間,金、銀、銻、鉍等車間產(chǎn)生的廢水匯入3號池(有效容積300m3),其它車間酸性廢渣首先進(jìn)入一次中和池后加入石灰將廢水渣pH值調(diào)至10混合一段時間,經(jīng)廢渣泵打入壓濾機(jī)壓濾,濾液也流入3號池。生物制劑法直接處理3號池廢水采用批次反應(yīng)池處理。廢水打入批次反應(yīng)池(有效容積40m3)后,每池廢水加入硫化鈉1.5kg,待水滿后攪拌15min。再于每池加入生物制劑0.023～0.046m3,絡(luò)合反應(yīng)誘導(dǎo)生成生物配合物,絡(luò)合20min之后,使用石灰乳調(diào)節(jié)pH值至10～10.5,使得形成的生物配體膠團(tuán)絮凝長大,攪拌30min后加入PAM。直接將處理后的水經(jīng)提升泵打入斜管沉淀池沉淀渣液分離,上清液可直接排出,渣則進(jìn)入板框壓濾機(jī)壓濾渣外運(yùn)利用處置。具體的流程如圖1所示。1.2氧原子表面元素工業(yè)試驗使用的是由中南大學(xué)環(huán)境工程研究所提供的生物制劑,該藥劑是一種富含羥基的膠態(tài)粒子,羥基中氧原子的電子結(jié)構(gòu)是1s22s22px22py′2pz′,氧原子外層的電子為sp3雜化狀態(tài),其中有兩個未共用的電子對占據(jù)兩個sp3雜化軌道,可與重金屬離子成鍵形成生物配合物。生物制劑在pH值3～4時開始水解,誘導(dǎo)生物配位體形成的“膠團(tuán)”長大,并形成溶度積非常小的、含有多種元素(如Be、Mn、Si、Mg、Al、O、S、Pb、Cd、Ca、Fe、C、Cu、Zn)的非晶態(tài)的化合物,從而使重金屬離子高效脫除。1.3設(shè)備連接圖工業(yè)試驗設(shè)備連接圖如圖2所示。2分析的效果2.1原水鋅含量測定生物制劑法處理對鋅離子的脫除效果如圖3。運(yùn)行期間,廢水中鋅離子濃度波動范圍較大,且無規(guī)律,從5.24mg/L到0.13mg/L不等,均值為1.94mg/L,原水鋅含量如圖中所示。由圖3中可以明顯看出工業(yè)試調(diào)試過程中生物制劑的加入量能適應(yīng)廢水中鋅離子濃度的波動,經(jīng)生物制劑處理后廢水中鋅離子得到深度脫除,凈化水中鋅離子的濃度樣品分析數(shù)據(jù)均低于1.0mg/L,其中均值為0.201mg/L,滿足《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466-2010),鋅≤1.5mg/L。2.2廢水中鉛離子的去除效果運(yùn)行期間,廢水中鉛離子濃度波動范圍較大,且無規(guī)律,廢水中鉛離子的濃度變化范圍為1.621mg/L到0.08mg/L,均值為0.3mg/L,原水鉛含量如圖4所示。生物制劑法對鉛離子的脫除效果如圖4所示。由圖4可以看出,經(jīng)生物制劑處理后廢水中鉛離子去除效果很好,凈化水中鉛離子均值為0.0076mg/L,而且工業(yè)試調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)生物制劑的加入量能適應(yīng)廢水中鉛離子濃度的波動,處理后廢水鉛含量均低于《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466-2010),鉛≤0.5mg/L。說明生物制劑在優(yōu)化條件下對鉛離子具有比較理想的去除效果。2.3銅離子的含量運(yùn)行期間,廢水中銅含量波動范圍很大,從29.65mg/L到0.72mg/L不等,均值為5.35mg/L。且廢水中存在大量的氨氮導(dǎo)致廢水的pH值很難調(diào)整,對廢水的銅離子的脫除帶來一定的難度,生物制劑法處理對銅離子的脫除效果如圖5所示。由圖5可以看出工藝調(diào)整之前廢水出水含銅存在波動,通過幾天的調(diào)整發(fā)現(xiàn)廢水中銅離子殘余含量受出水水解終點pH值影響較大。8月23日穩(wěn)定運(yùn)行以來,反應(yīng)池出水控制廢水生物制劑水解終點pH值10.5～11.5之間所有批次反應(yīng)池出水銅離子濃度均在0.5mg/L以下,低于國家《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466-2010)銅離子含量≤0.5mg/L,通過這次連續(xù)化工業(yè)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)需要嚴(yán)格控制好每一槽廢水的pH值,防止整個沉淀池的水質(zhì)受到某一槽廢水的污染,才能保證4號清水池中銅離子的連續(xù)達(dá)標(biāo)排放。2.4生物制劑處理效果運(yùn)行期間,廢水中鎘離子的濃度波動范圍為2.08mg/L到0.018mg/L,均值為0.13mg/L,生物制劑直接深度處理對鎘離子的脫除效果如圖6所示,處理后廢水鎘含量均低于0.05mg/L,滿足《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466-2010)的限值要求。2.5新工藝處理后凈化水中砷濃度運(yùn)行期間,廢水中砷含量最高為5.44mg/L,原水砷含量及生物制劑直接深度處理新工藝處理后凈化水中砷濃度如圖7所示。由圖7可知凈化水中砷濃度均低于0.3mg/L,說明生物制劑新工藝對重金屬廢水中砷有較好的脫除效果,凈化水中砷濃度遠(yuǎn)低于《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466-2010),砷含量≤0.3mg/L。3廢水處理的現(xiàn)狀水口山六廠重金屬廢水生物制劑直接深度處理新工藝工業(yè)調(diào)試得到如下結(jié)論:1.抗重金屬沖擊負(fù)荷強(qiáng),凈化高效。生物制劑直接深度處理新工藝抗重金屬沖擊負(fù)荷強(qiáng),廢水中重金屬濃度波動很大,且無規(guī)律,銅0.72～29.65mg/L,鉛0.08～1.62mg/L,鎘0.018～2.08mg/L,砷0.07～5.44mg/L,鋅0.13～5.24mg/L。生物制劑直接深度處理新工藝對重金屬的凈化高效,8月20日至9月期間,所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示:凈化水中銅離子0.008～2.21mg/L,均值為0.248mg/L;鉛0.001～0.048mg/L,均值為0.0076mg/L;鎘0.001～0.045mg/L,均值為0.009mg/L;砷0.001～0.027mg/L,均值為0.0099mg/L;鋅0.001～0.897mg/L,均值為0.222mg/L;除個別樣品由于石灰供應(yīng)不足未將pH值調(diào)節(jié)到位導(dǎo)致數(shù)據(jù)波動外,所有樣品均遠(yuǎn)低于《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466-2010)。2.渣的資源化。根據(jù)試驗期間數(shù)據(jù)統(tǒng)計,處理400m3/d的廢水處理產(chǎn)生的渣每天約3.5t,主要是由無定形的重金屬離子生物配合體及碳酸鈣晶體組成,渣含水率56.3%,含鉛0.5%,