CN110627154A

CN110627154A - 一种含第一类污染物的废水处理***及工艺

Info

Publication number: CN110627154A
Application number: CN201810552488.7A
Authority: CN
Inventors: 黄付根; 张磊
Original assignee: Wison Engineering Ltd
Current assignee: Wison Engineering Ltd
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2019-12-31

Abstract

本发明提供了一种含第一类污染物的废水处理***及工艺，所述处理工艺包括如下步骤：在连续曝气和pH为7~10的含第一类污染物的废水中，硫化亚铁反应并吸附处理所述含第一类污染物的废水。本发明的废水处理***及工艺简单，设备制造和运营成本低，利用硫化亚铁溶解处理含第一类污染物的废水，FeS迅速发生氧化溶解，能在短时间内高效去除废水中第一类污染物，处理10min时污染物As(V)去除率高达92.3%~98.7%，Pb²⁺去除率高达95.7%~99.8%，Ni²⁺去除率高达96.0%~99.8%；1h后可将污染物完全去除，去除污染物高效稳定。

Description

一种含第一类污染物的废水处理***及工艺

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种含第一类污染物的废水处理***及工艺，利用硫化亚铁(FeS)溶解处理各类工厂车间排放含第一类污染物(主要为总As、总Pb、总Ni等)的废水。

背景技术

目前多数工厂车间生产运营过程中会产生含砷、铅及镍等污染物的污水，国家污水综合排放标准(GB 8978-1996)将其归为第一类污染物范畴。砷、铅及镍等属于有毒重金属或有毒非金属物质，具有严重的危害性，如果含有此类有毒物质的污水未经处理或者处理未达标排放至地表水或者地下水体中将对人体健康造成严重伤害，因此必须严格控制。污水综合排放标准(GB 8978-1996)对第一类污染物排放最高允许排放浓度具有明确的标准，同时要求具有此类有害污染物的废水，不分行业和污水排放方式，也不分受纳水体的功能类别，一律在车间或者车间处理设施排出口进行处理，并且只有在车间或车间处理设施排放口达标后才能够与其他不含第一类污染物的生产废水、生活废水一并进入污水厂(或站)进行处理。现阶段环保要求越来越高的环境下，这对废水中第一类污染物处理工艺有了更高的要求。

目前国内外各类车间处理含有第一类污染物污水的工艺并不多，目前采用较多的处理工艺是微孔曝气与高效絮凝相结合的方法。该方法是利用车间废水中原含有一定的铁盐，通过工艺条件的控制，使废水中多种重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体沉淀物。调节废水pH至碱性时，废水中As、Pb、Ni等与Fe²⁺、Fe³⁺发生共沉淀，由此达到去除废水污染物的目的。该法具有成本低、方法简单、易于操作、投资少等特点，但由于污水中含铁盐量少限制，污染物去除率普遍不高、停留时间长的特点。此外，用Fe(II)盐曝气条件下氧化絮凝除Pb、As、Ni等，过程中即使加入pH缓冲剂后，随着氧化反应的进行pH值仍迅速下降，废水中的Fe(II)盐未能被完全利用，进一步使得污染物去除率不高。即使在处理过程中外环境加入Fe(II)盐也难以提高去除率，却将造成资源浪费。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含第一类污染物的废水处理***及工艺，所述处理工艺包括如下步骤：在连续曝气和pH为7～10的含第一类污染物的废水中，硫化亚铁反应并吸附处理所述含第一类污染物的废水。自然界缺氧或厌氧环境中广泛存在硫化亚铁，在有氧环境时将发生氧化溶解反应，形成的次生铁矿物具有高吸附点位，能够对废水中第一类污染物产生高效吸附。本发明的废水处理***及工艺简单，设备制造和运营成本低，利用硫化亚铁溶解处理含第一类污染物的废水，FeS迅速发生氧化溶解，能在短时间内高效去除废水中第一类污染物，处理10min时污染物As(V)去除率高达92.3％～98.7％，Pb²⁺去除率高达95.7％～99.8％，Ni²⁺去除率高达96.0％～99.8％；1h后可将污染物完全去除，去除污染物高效稳定。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种含第一类污染物的废水处理工艺，包括如下步骤：在连续曝气和pH为7～10的含第一类污染物的废水中，硫化亚铁反应并吸附处理所述含第一类污染物的废水。

含第一类污染物的废水在pH为7～10和连续曝气的条件下，硫化亚铁将迅速发生固相表面氧化和液相氧化过程，液相中转化形成的次生铁矿物(如水合铁矿物和Lepidocrocite)将提供大量的吸附位点，对砷离子、铅离子和镍离子等污染物产生强有力地吸附作用，从而达到高效去除污水中第一类污染物的目的。

优选地，所述第一类污染物选自砷离子、铅离子和镍离子中的一种或多种。

优选地，硫化亚铁与含第一类污染物的废水的比值为1～3g：1L，如1～2g：1L或2～3g：1L。

优选地，在含第一类污染物的废水中加入pH调节剂调整pH为7～10。pH调节剂为常用的调节pH值的溶液，例如：MOPS、硼酸钠等等。

优选地，还包括：将吸附处理后得到的水体进行固液分离，分别得到上清液和下层沉淀物。上清液第一类污染物达标后排出车间去污水处理厂(或站)。

更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)检测吸附处理后得到的水体，根据检测结果确定吸附结束，然后再进行固液分离；

2)固液分离后得到的下层沉淀物进行污泥干化。

本发明第二方面提供一种含第一类污染物的废水处理***，包括污水反应器、用于向含第一类污染物的废水中连续曝气的鼓风机、pH调节剂储罐、供硫化亚铁单元和供含第一类污染物的废水单元，所述鼓风机、pH调节剂储罐、供硫化亚铁单元和供含第一类污染物的废水单元分别与所述污水反应器流体连通。

优选地，还包括与所述污水反应器流体连通的固液分离单元。

更优选地，所述固液分离单元为污水沉淀池。

更优选地，还包括干化池，所述固液分离单元设有固相出口，固液分离单元的固相出口与所述干化池流体连通。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果之一：

(1)硫化亚铁广泛存在于自然界，获得渠道多，且人工制备不难，污水处理工艺简单，设备制造和运营成本低；

(2)本发明含第一类污染物的废水处理工艺处理10min时污染物As(V)去除率高达92.3％～98.7％，Pb²⁺去除率高达95.7％～99.8％，Ni²⁺去除率高达96.0％～99.8％；1h后可将污染物完全去除，去除污染物高效稳定，降低人工时，耗电等多项成本；

(3)处理后的污泥含有Pb、As、Ni等等危险物质，可以转交于具有相应资质的单位进行处理，可实现重金属回收或者其他用途功能。

附图说明

图1是含第一类污染物的废水处理***。

图2是在不同初始As(V)浓度下，利用FeS处理废水过程中As(V)含量变化趋势图。

(a)pH 7.0；(b)pH 9.8。

附图标记：

1-污水反应器；

2-鼓风机；

3-pH调节剂储罐；

4-供硫化亚铁单元；

5-供含第一类污染物的废水单元；

6-固液分离单元；

7-干化池。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如图1所示，一种含第一类污染物的废水处理***，包括污水反应器1、用于向含第一类污染物的废水中连续曝气的鼓风机2、pH调节剂储罐3、供硫化亚铁单元4和供含第一类污染物的废水单元5，所述鼓风机2、pH调节剂储罐3、供硫化亚铁单元4和供含第一类污染物的废水单元5分别与所述污水反应器1流体连通。

在一个优选的实施例中，还包括与所述污水反应器1流体连通的固液分离单元6。

在一个优选的实施例中，所述固液分离单元6为污水沉淀池。

在一个优选的实施例中，还包括干化池7，所述固液分离单元6设有固相出口，固液分离单元6的固相出口与所述干化池7流体连通。

实施例1

本实施例以处理污水中As(V)情况为例，是对本发明进行进一步说明，但本发明并不局限于此。

1)配置两组含NaH₂AsO₄·7H₂O的NaCl溶液250mL，并置于污水反应器1内同时开启污水反应器搅拌器进行连续搅拌，开启鼓风机2向污水中连续均匀曝气(第一组：NaH₂AsO₄·7H₂O浓度分别为50、100、200mg L^-1；第二组：NaH₂AsO₄·7H₂O浓度分别为20、50mg L^-1)。

2)向污水反应器中加入FeS，根据污水反应器中污水体积计算其用量，最终使得污水反应器中FeS浓度为1g L^-1(即硫化亚铁与含第一类污染物的废水的比值为1g：1L)；在其他条件不变的情况下，改变污水溶液中FeS浓度为2(即硫化亚铁与含第一类污染物的废水的比值为2g：1L)、3g L^-1(即硫化亚铁与含第一类污染物的废水的比值为3g：1L)，进行处理。

3)开启pH调节剂储罐3，加入MOPS和硼酸钠缓冲液调节污水溶液pH，使得两组溶液pH分别为7.0和9.8并且稳定时关闭pH调节剂储罐的阀门；

4)在FeS氧化溶解处理污染物过程中，间隔一定时间从污水反应器中取样分析污水中主要第一类物质As(V)含量变化。

5)反应10min后，对于第一组As(V)初始浓度为50、100和200mg L^-1的溶液，FeS浓度为1g L^-1时，As(V)去除率分别为92.3％，93.4％和96.6％；FeS浓度为2g L^-1时，As(V)去除率分别为94.8％，95.8％和97.6％；FeS浓度为3g L^-1时，As(V)去除率分别为96.9％，97.8％和98.7％；1h后污染物完全被去除，且后续无释放现象，说明效果好且稳定。反应10min后，对于第二组As(V)初始浓度为20、50mg L^-1的溶液，FeS浓度为1g L^-1时，As(V)去除率分别为93.1％和96.0％；FeS浓度为2g L^-1时，As(V)去除率分别为94.5％和96.6％；FeS浓度为3gL^-1时，As(V)去除率分别为95.7％和97.8％；1h后污染物完全被去除，且后续无释放现象，说明效果好且稳定。

6)反应结束后将处理后污水排至固液分离单元6如斜板沉淀池中进行分离，上清液第一类污染物达标后排出车间去污水处理厂(或站)，下层沉淀污泥进入干化池7进行进一步处理。

实施例2

本实施例以处理污水中Pb²⁺情况为例，是对本发明进行进一步说明，但本发明并不局限于此。

1)配置两组含Pb²⁺的NaCl溶液250mL，并置于污水反应器1内同时开启污水反应器搅拌器进行连续搅拌，开启鼓风机2向污水中连续均匀曝气(第一组：Pb²⁺浓度分别为50、100、200mg L^-1；第二组：Pb²⁺浓度分别为20、50mg L^-1)。

2)向污水反应器中加入FeS，根据污水反应器中污水体积计算其用量，最终使得污水反应器中FeS浓度为1g L^-1；在其他条件不变的情况下，改变污水溶液中FeS浓度为2、3gL^-1，进行处理。

4)在FeS氧化溶解处理污染物过程中，间隔一定时间从污水反应器中取样分析污水中主要第一类物质Pb²⁺含量变化。

5)反应10min后，对于第一组Pb²⁺初始浓度为50、100、200mg L^-1的溶液，FeS浓度为1g L^-1时，Pb²⁺去除率分别为95.7％、96.1％、97.9％；FeS浓度为2g L^-1时，Pb²⁺去除率分别为97.2％、98.3％、99.1％；FeS浓度为3g L^-1时，Pb²⁺去除率分别为97.9％，98.7％、99.5％；1h后污染物完全被去除，且后续无释放现象，说明效果好且稳定。反应10min后，第二组Pb²⁺初始浓度为20、50mg L^-1的溶液，FeS浓度为1g L^-1时，Pb²⁺去除率分别为98.1％、99.5％；FeS浓度为2g L^-1时，Pb²⁺去除率分别为99.1％、99.8％；FeS浓度为3g L^-1时，Pb²⁺去除率分别为99.3％、99.8％。1h后污染物完全被去除，且后续无释放现象，说明效果好且稳定。

实施例3

本实施例以处理污水中Ni²⁺情况为例，是对本发明进行进一步说明，但本发明并不局限于此。

1)配置两组含Ni²⁺的NaCl溶液250mL，并置于污水反应器1内同时开启污水反应器搅拌器进行连续搅拌，开启鼓风机2向污水中连续均匀曝气(第一组：Ni²⁺浓度分别为50、100、200mg L^-1；第二组：Ni²⁺浓度分别为20、50mg L^-1)。

4)在FeS氧化溶解处理污染物过程中，间隔一定时间从污水反应器中取样分析污水中主要第一类物质Ni²⁺含量变化。

5)反应10min后，对于第一组Ni²⁺初始浓度为50、100、200mg L^-1的溶液，FeS浓度为1g L^-1时，Ni²⁺去除率分别为96.0％，97.2％、98.4％；FeS浓度为2g L^-1时，Ni²⁺去除率分别为97.4％、98.9％、99.3％；FeS浓度为3g L^-1时，Ni²⁺去除率分别为98.1％、98.9％、99.6％。1h后污染物完全被去除，且后续无释放现象，说明效果好且稳定。反应10min后，第二组Ni²⁺初始浓度为20、50mg L^-1的溶液，FeS浓度为1g L^-1时，Ni²⁺去除率分别为98.1％、99.4％；FeS浓度为2g L^-1时，Ni²⁺去除率分别为99.2％、99.7％；FeS浓度为3g L^-1时，Ni²⁺去除率分别为99.5％、99.8％。1h后污染物完全被去除，且后续无释放现象，说明效果好且稳定。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种含第一类污染物的废水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：在连续曝气和pH为7～10的含第一类污染物的废水中，硫化亚铁反应并吸附处理所述含第一类污染物的废水。

2.如权利要求1所述的含第一类污染物的废水处理工艺，其特征在于，所述第一类污染物选自砷离子、铅离子和镍离子中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的含第一类污染物的废水处理工艺，其特征在于，硫化亚铁与含第一类污染物的废水的比值为1～3g：1L。

4.如权利要求1所述的含第一类污染物的废水处理工艺，其特征在于，在含第一类污染物的废水中加入pH调节剂调整pH为7～10。

5.如权利要求1所述的含第一类污染物的废水处理工艺，其特征在于，还包括：将吸附处理后得到的水体进行固液分离，分别得到上清液和下层沉淀物。

6.如权利要求5所述的含第一类污染物的废水处理工艺，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：

2)固液分离后得到的下层沉淀物进行污泥干化。

7.一种含第一类污染物的废水处理***，其特征在于，包括污水反应器(1)、用于向含第一类污染物的废水中连续曝气的鼓风机(2)、pH调节剂储罐(3)、供硫化亚铁单元(4)和供含第一类污染物的废水单元(5)，所述鼓风机(2)、pH调节剂储罐(3)、供硫化亚铁单元(4)和供含第一类污染物的废水单元(5)分别与所述污水反应器(1)流体连通。

8.如权利要求7所述的含第一类污染物的废水处理***，其特征在于，还包括与所述污水反应器(1)流体连通的固液分离单元(6)。

9.如权利要求8所述的含第一类污染物的废水处理***，其特征在于，所述固液分离单元(6)为污水沉淀池。

10.如权利要求8所述的含第一类污染物的废水处理***，其特征在于，还包括干化池(7)，所述固液分离单元(6)设有固相出口，固液分离单元(6)的固相出口与所述干化池(7)流体连通。