重金属废水处理技术工艺.docx
重金属废水处理技术工艺流程重金属废水常见于电镀、电子工业及冶金工业，特别是电镀、电子工业废水，其成分十分复杂，除含氰（CN-）废水、酸碱废水外，根据重金属废水中所含重金属元素可分为铬（Cr）废水、镍（Ni）废水、镉（Cd）废水、铜（Cu）废水、锌（Zn）废水、金（Au）废水、银（Ag）废水等。对于重金属废水，由于其对自然环境的危害极大，国内外普遍重视该类废水的处理，研究了多种处理技术。通过对其处理，可采取将有毒变为无毒、将有害变为无害、回收贵金属、将净化后的废水循环利用等措施，消除和减少重金属的排放。 随着电镀、电子行业的快速发展和对环境保护要求的不断提高，目前此类行业已逐步采用清洁生产工艺、总量控制和循环经济一体化阶段，资源回收利用、闭环循环是重金属废水处理发展的主流方向。1、处理特点及基本原理废水中的重金属不能被各种常用方法分解破坏，而只能转移到其所在位置并以物理化学形式转化。例如，经化学沉淀处理后，废水中的重金属由溶解的离子状态转化为不溶性化合物而沉淀下来，由水转移到污泥中；经离子交换处理后，废水中的金属离子转移到离子交换树脂中；经再生处理后，由离子交换树脂转移到再生废水中。
总之，重金属废水经处理后，形成两种产品，一种是基本去除了重金属的处理水，一种是重金属的浓缩产品。重金属浓度低于排放标准的处理水，可以排放；如果符合生产工艺用水的要求，最好回用。浓缩产品中的重金属，大部分都有利用价值，应尽量回收利用；没有回收价值的，应进行无害化处理。重金属废水的处理必须采取综合措施。首先，最根本的是改革生产工艺，不使用或少用毒性重金属；其次，在使用重金属的生产过程中，采用合理的工艺流程和完善的生产设备，实行科学的生产管理和操作，减少重金属的消耗和废水的流失；在此基础上，对量少、浓度低的废水进行有效的处理。重金属废水应在生产地就地处理，不得与其他废水混合，以免使处理复杂化。 不应未经处理直接排入城市下水道，与城市污水混合进入污水处理厂。如果将污泥和含重金属废水用作肥料、灌溉农田，会污染土壤，并使重金属在农作物中富集。在农作物中富集系数最高的重金属是镉、镍和锌，而在水生生物中富集系数最高的重金属是汞、锌等。2、重金属废水常见处理技术1化学沉淀化学沉淀是将废水中溶解的重金属转化为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉淀和硫化物沉淀。中和沉淀法是向含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属以不溶于水的氢氧化物沉淀形式分离出来。
中和沉淀是处理废水的常用方法。实践表明，运行中应注意以下几点：（1）中和沉淀后，如果废水中的pH值较高，需进行中和后才能排放；（2）废水中往往有多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时，pH值较高，可能有再溶解的趋势，因此必须严格控制pH值，实行分阶段沉淀；（3）废水中的某些阴离子，如卤素、氰化物、腐殖质等，可能与重金属形成络合物，因此在中和前必须进行预处理；（4）有些颗粒较小，不易沉淀，必须投加絮凝剂辅助沉淀。硫化物沉淀是通过投加硫化物沉淀剂，生成硫化物沉淀，去除废水中重金属离子的一种方法。 与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物的溶解度比其氢氧化物的溶解度低，反应时最佳pH值在7～9之间，处理后的废水不需要中和。硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀物本身残留在水中，遇酸生成硫化氢气体，造成二次污染。为了防止二次污染问题，英国学者开发了一种改进的硫化物沉淀法，即在待处理的废水中选择性地加入硫离子和另一种重金属离子（重金属的硫离子的平衡浓度高于待去除的重金属污染物的硫化物的平衡浓度）。 由于加入的重金属硫化物比废水中的重金属硫化物溶解性更强，使得废水中原有的重金属离子在加入的重金属离子之前就被分离出来，同时可以有效避免硫化氢的生成和硫离子残留的问题。
2氧化还原处理化学还原法电镀废水中的Cr主要以Cr6+离子形式存在，因此，在废水中加入还原剂将Cr6+还原为有微毒的Cr3+后，再加入石灰或NaOH生成Cr(OH)3沉淀进行分离去除。化学还原法处理电镀废水是最早采用的处理技术之一，在我国应用十分广泛，其处理原理简单，操作容易掌握，能承受大水量、高浓度废水的冲击。根据加入的还原剂不同，又可分为FeSO4法、硫酸法、铁屑法、SO2法等。用化学还原法处理含Cr废水时，一般采用石灰碱化，但废渣较多；采用NaOH或NaOH，污泥较少，但药剂成本高，处理费用较大，这是化学还原法的缺点。 铁氧体法铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。向含铬废水中加入过量的FeSO4，使Cr6+还原为Cr3+，Fe2+氧化为Fe3+。调节pH值到8左右，产生Fe离子和Cr离子的氢氧化物沉淀。用空气搅拌，加入氢氧化物，不断反应生成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法生成的污泥化学稳定性高，易于固液分离和脱水。铁氧体法除可处理含铬废水外，特别适用于含有较多重金属离子种类的电镀混合废水。我国已采用铁氧体法数十年，处理后的废水均能达标排放，在国内电镀行业得到广泛应用。
铁氧体法具有设备简单、投资少、操作容易、无二次污染等优点，但在铁氧体形成过程中需加热（70oC左右），能耗大，处理后含盐量高，且存在不能处理含Hg及络合物废水的缺点。电解法处理含Cr废水的电解法在我国已有20多年的历史，具有去除率高、无二次污染、析出的重金属可回收利用等优点，废水溶液中可电沉积的金属离子约有30种。电解法是比较成熟的处理技术，可减少污泥产生量，并可回收Cu、Ag、Cd等金属，已应用于废水处理。但电解法成本较高，一般浓缩后电解的经济效益较好。近年来，电解法发展较快，对铁屑电解法进行了深入研究。 利用铁屑电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。另外，高压脉冲电凝聚系统是当今世界上新一代电化学水处理设备，对表面处理、涂装废水、电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的处理效果。高压脉冲电凝聚法比传统电解法提高电流效率20%～30%；电解时间缩短30%～40%；节能达30%～40%；污泥产量少；重金属去除率可达96%～99%。3溶剂萃取分离溶剂萃取是物质分离纯化的常用方法，由于液液接触，可连续操作，分离效果好。
采用该方法时，必须选择选择性较高的萃取剂。废水中的重金属一般以阳离子或阴离子的形式存在，如在酸性条件下，它们与萃取剂反应生成络合物，从水相萃取到有机相中，然后在碱性条件下反萃取到水相中，使溶剂再生循环使用。这就要求在萃取操作时注意水相酸度的选择。萃取法虽然具有很大的优点，但萃取过程中溶剂的损失和再生过程中较大的能耗使得该方法具有一定的局限性，其应用受到很大的限制。4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有效方法。 吸附法处理电镀重金属废水所用的吸附剂有活性炭、腐殖酸、海泡石、多糖树脂等。活性炭设备简单，在废水处理中应用广泛，但活性炭再生效率低，难以满足处理水质的回用要求，一般用于电镀废水的预处理。腐殖酸类物质是比较廉价的吸附剂，有将腐殖酸制成腐殖酸树脂处理含Cr、含Ni废水的成功经验。相关研究表明，壳聚糖及其衍生物对重金属离子是良好的吸附剂，壳聚糖树脂经交联后可重复使用10次，吸附容量无明显下降。改性海泡石在重金属废水处理中对Pb2+、Hg2+、Cd2+有良好的吸附能力，处理后的废水中重金属含量明显低于污水综合排放标准。 另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂，酸性条件下铝锆柱撑蒙脱石对Cr6+的去除率达99%，出水中Cr6+含量低于国家排放标准，具有实际应用潜力。
5 膜分离法膜分离法是利用聚合物的选择性分离物质的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取、超滤等。电渗析用于处理电镀工业废水，处理后废水成分不变，有利于返回池内。含有Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属离子的废水适合用电渗析处理，且有成套设备。反渗透在Zn、Ni、Cr电镀漂洗水及混合重金属废水的处理中已得到广泛的应用。电镀废水采用反渗透处理，处理后的水可回用，实现闭环循环。液膜法处理电镀废水的研究报道较多，在一些领域液膜法已从基础理论研究进入初步的工业应用阶段，如我国和奥地利均采用乳化液膜技术处理含Zn废水。 此外，还用于镀金废水的处理。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术，该技术在金属提取方面取得了很大的进展。6离子交换法离子交换处理是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法。所用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者有选择性，而后者制造复杂，价格昂贵，再生剂消耗量大，应用受到很大限制。离子交换是靠交换器本身携带的可自由移动的离子与被处理溶液中的离子进行交换来实现的。离子交换的驱动力是离子间的浓度差和交换器上功能团对离子的亲和力。多数情况下，离子先被吸附，再被交换。离子交换器兼有吸附和交换的双重功能。
这种材料应用越来越广泛，如膨润土，它是一种以蒙脱石为主要成分的黏土，吸水性好，膨胀性好，比表面积大，有较强的吸附能力和离子交换能力，如果加以改进，其吸附和离子交换能力会更强。但再生比较困难。天然沸石在重金属废水处理方面比膨润土有更大的优势：沸石是一种具有网格结构的铝硅酸盐矿物，内部多孔，比表面积大，具有独特的吸附和离子交换能力。研究表明，沸石去除废水中重金属离子的机理，多数情况下是吸附和离子交换的双重作用，随着流速的增大，离子交换将取代吸附而占据主导地位。如果用NaCl对天然沸石进行预处理，可以提高吸附和离子交换能力，通过吸附和离子交换再生过程，废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍。 沸石除铜。在NaCl再生过程中，去除率达97%以上。可多次吸附交换，再生循环，铜的去除率不下降。3、生物处理技术由于传统处理方法存在成本高、操作复杂、难于处理大流量、低浓度有害污染等缺点，经过多年的探索和研究，生物处理技术日益受到重视。随着重金属抗性微生物研究的进展，利用生物技术处理电镀重金属废水呈现出蓬勃发展的势头。根据生物去除重金属离子的机理不同，可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法和植物修复法。1生物絮凝法生物絮凝是利用微生物或微生物产生的代谢产物进行絮凝沉淀的除污方法。
微生物絮凝剂是微生物产生并分泌到细胞外的一类具有絮凝活性的代谢产物，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子量物质组成，分子中含有多种能使水中胶体悬浮物凝聚沉淀的功能基团。到目前为止，对重金属有絮凝作用的品种约有十余种。生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的螯合物而沉淀。利用微生物絮凝法处理废水安全、方便、无毒、不产生二次污染、絮凝效果好、生长速度快、易于工业化。另外，微生物还可以进行遗传工程改造、驯化或构建成具有特殊功能的菌株。因此，微生物絮凝法具有广阔的应用前景。 2 生物吸附法 生物吸附是利用生物体本身的化学结构和组成特点，吸附溶解在水中的金属离子，再通过固液分离去除水溶液中金属离子的方法。利用胞外聚合物来分离金属离子，有些细菌在生长过程中释放蛋白质，能将溶液中可溶性重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低廉、吸附能力强、重金属易分离回收等特点，得到了广泛的应用。 3 生物化学法 生物化学法是指利用微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是典型的生物化学法。该方法是硫酸盐还原菌在厌氧条件下，通过异化硫酸盐还原将硫酸盐还原为H2S，废水中的重金属离子可以与生成的H2S发生反应，生成溶解度极低的金属硫化物沉淀而被去除。 同时H2SO4的还原作用，可使SO42-转化为S2-，从而提高废水的pH值。
由于许多重金属离子与氢氧化物的离子积很小,所以就沉淀下来。有关研究表明,对含Cr6+浓度为30～40mg/L的废水,用生化法去除率可达99.67%～99.97%。也有人利用禽畜粪便厌氧消化污泥处理矿山酸性废水中的重金属离子,研究结果表明,该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等利用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子,在铜质量浓度为246.8mg/L的溶液中,当pH为4.0时,去除率可达99.12%。4.植物修复植物修复是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用,降低受污染土壤或地表水中的重金属含量,从而达到污染防治和环境修复的目的。 植物修复是利用生态工程治理环境的有效方法，是生物技术处理企业废水的延伸。利用植物处理重金属主要包括三个部分：（1）利用金属富集植物或超富集植物吸收、沉淀或富集废水中的有毒金属；（2）利用金属富集植物或超富集植物降低有毒金属的活性，从而减少重金属向地下的浸出或通过空气载体的扩散；（3）利用金属富集植物或超富集植物从土壤或水中萃取重金属，富集并运输到植物根部和植物地上枝条等可收获部位。通过收获或去除已经富集和富集重金属的植物枝条，可以降低土壤或水中重金属的浓度。
可用于植物修复技术的植物有藻类、草本植物、木本植物等。藻类净化重金属废水的能力主要体现在其对重金属有较强的吸附能力，利用藻类去除重金属离子已有大量报道，褐藻对Au的吸收量达400mg/g，绿藻在一定条件下对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率为80%～90%。马尾藻和鼠尾草对重金属的吸附作用虽然不如绿海藻，但仍有较好的去除能力。应用草本植物净化重金属废水已有很多报道，水葫芦是国际上公认的、常用的污染控制水生浮性植物。 它具有生长迅速，耐低温、耐高温等特点，能快速大量富集废水中的Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等重金属。相关研究发现，水葫芦对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。此外，还有许多草本植物具有净化作用，如莲子草、水龙、苦草、浮萍、印度芥菜等。木本植物具有处理容量大、净化效果好、受气候影响小、不易造成二次污染等优势，受到了广泛的关注，同时对土壤中的Cd、Hg等有很强的吸附和富集作用，胡焕斌等人的实验结果表明，芦苇、池柏对重金属Pb、Cd有较强的富集能力。 3、重金属废水处理工程（一）低浓度重金属废水清洗工艺废水经提升泵进入混凝池，在泵前加入混凝剂，叶轮高速旋转，使废水与混凝剂充分混合。然后在混凝池前端加入氢氧化钠或氢氧化钙，调节pH值到8~9之间，生成大颗粒矾花，利用矾花网对大部分铜离子等重金属进行捕集和共沉淀。废水进入辐流沉淀池进行泥水分离，污泥进入污泥浓缩池，经压滤机脱水后由有资质的供应商回收。出水加入重金属收集器后进入虹吸滤池，除去细小悬浮颗粒。最后在中和池加入硫酸调节pH值后达标排放。
该工艺与其它工艺相比，具有以下优点：（1）固液分离采用辐流沉淀池，该沉淀池造价相对较低，配水均匀，污泥含水率低，排泥简单，排水效果好，机械维护方便，可克服斜板沉淀池斜板易积泥，排泥不畅，需定期更换斜板，运行费用及维护费用高等一系列缺点。有些PCB废水处理采用微滤作为固液分离设备，同样存在一系列缺点，微滤管气水反冲再生劳动强度大，化学再生工作环境差，管道阀门易腐蚀，维护费用相当高，排水能力衰减快。（2）采用虹吸滤池去除悬浮物，配以重金属清除剂，确保废水中重金属达标。 虹吸过滤器实现气水自动反冲，不仅减轻了工人的劳动强度，而且减少了反冲废水量。采用布水布气性能优越的长柄滤头滤板，反冲更充分、更均匀，反冲废水量少。 （二）重金属废水的微生物处理 1.主要技术内容 （1）基本原理 利用从电镀污泥中获得的SR系列复合功能菌，高效将六价铬还原为三价铬。菌体富集三价铬、锌、铜、镍、镉等二价金属离子，再通过固液分离净化废水。然后再用微生物或化学方法回收污泥中的金属，固液分离上清液可重复使用。 （2）技术关键该技术的关键是菌种的培养和“菌废比”的合理调控，是保证处理后水质达标排放或回用的重要条件。一般采用厌氧技术培养菌种，培养基可以是生活污水、粪便、高浓度有机废水，也可以人工配制。
采用中温发酵技术。“菌废比”根据废水中金属离子浓度和培养菌浓度确定，根据具体情况确定。 （3）工艺流程 微生物处理电镀废水工艺流程如图9-24所示。 2、主要技术指标 （1）净化能力 该技术对废水成分变化适应性强，各金属离子浓度范围为：铬1mg/L～/L、锌1mg/L～/L、铜1mg/L～/L、镍1mg/L～500mg/L、镉1mg/L～500mg/L。该技术不仅能处理单一金属废水，还能处理混合金属废水，废水pH值可在4～8范围内变化，日处理废水量可达1m3～以上。 （2）特点 利用微生物高效、快速地还原六价铬，不产生二次污染，并能回收菌泥中的金属。因此，使用寿命长，管理方便。若能利用生活污水、食品加工废水等培养微生物，则可实现废水处理。 （3）出水经处理后，外排水中六价铬、总铬、锌、铜、镍、镉等金属均低于国家1996年污水综合排放标准，见表9-15。 3、主要设备微生物处理电镀废水技术主要设备有培养池、生物反应器、调节池、泵房、沉淀池、消毒池、主控室、实验室等。2、硫酸盐生物还原法处理含锌废水硫酸盐生物还原法处理含锌废水的原理是利用硫酸盐还原菌SRB在厌氧条件下产生硫化氢，硫化氢与废水中的重金属发生反应生成金属硫化物沉淀去除重金属离子。
1、废水处理工艺流程见图9-25。2、工艺描述用微生物方法处理重金属废水时，由于废水中往往缺少微生物生长所需的营养物质，包括有机物、氮、磷等，因此需要向废水中添加缺少的营养物质。生物反应器是一种厌氧反应系统，微生物在厌氧条件下分解有机物，还原硫酸盐生成硫化氢，硫化氢与废水中的锌离子反应生成不溶性的硫化锌。生物反应器的类型可以是上流式厌氧污泥床、厌氧接触反应器等。反应生成的硫化锌沉淀物与厌氧污泥混合，当其浓度达到一定程度时，为保证生物反应器的正常运行，必须将一部分污泥排出。由于污泥中锌含量较高，可以回收利用。 同时，您可以在中国废水处理网络上查看更多的技术文档，尽管锌离子的去除率很高，但废水仍然含有相对较高的铜和硫化物。在生产过程中使用汞，锰和淀粉的原材料是650/d。环境。
由于废水含有几种重金属污染物，因此决定彻底治疗电池废水。这些反应。