无相变重金属废水处理及回用技术 4页

化工进展
!∀
#∃∀%&∋()∗+#%&%,∀%∗∀%,−∗.,∗((/001年第/2卷增刊无相变重金属废水处理及回用技术黄益平,叶易春,古共伟,夏伟,450/0063西南化工研究设计院中荷分离技术中心四川成都摘7,,要重金属废水是污染性很强的一类废水重金属废水的治理与人类生存环境的保护和企业的持续性发展息息相关。针对重金属废水,本文研究了一套以组合分离膜为主的无相变废水处理技术,通过预处理、组合膜分离和深度处理及金属盐回收,达到了重金属废水的处理及回收利用,实现了废水零排放。该项膜技术的应用必将对回收利用带来巨大的前景,必将促进环保工作的进程。我国贵重金属的关键788回用8词重金属废水膜技术零排放,重金属废水是污染性很强的一类废水微量浓∃<生物法。,度即可产生毒性重金属能被土壤作物吸收并通过近年来研究者利用微生物或植物体的生理特根系进,,。入植物体导致作物生长发育受阻发生减性来处理重金属废水生物法处理重金属废水效率产甚至死亡。耕地因重金属高、二次污染少。但微生物培养和驯化时间长,大而造成污染的面积接近,。。,/000万公顷约占耕地面积的59:重金属离子可多具有选择性目前此法多处于实验室研究阶段,。以通过饮用水和食物链逐级累积最终对人体造成实现工业化还有待进一步研究。严重危害日本的“锡米”引起的骨痛病事件就属∃?化学处理法。、、于典型的粮食作物重金属污染事件我国每年因重化学处理法主要有化学沉淀法氧化还原法。500万吨,气浮法和电解法等金属污染导致的粮食减产超过被重金属,,污染的粮食多达5/0万吨合计经济损失至少/0化学沉淀法是目前发展时间较长工艺比较成。亿元。熟的一种方法其原理是在含重金属废水中加入化学物质,重金属废水处理技术是控制环境污染的最重要进行中和反应使呈溶解状态的重金属转变,、,课题之一国内外学者们对此进行了长期大量的为不溶于水的化合物沉淀形式而去除包括中和沉研究;<一/=。重金属离子性质稳定、不易降解,无论采淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法等。中和沉淀,。,用何种处理方法都不能被降解只能改变其状态;>=法和硫化物沉淀法容易造成二次污染铁氧体沉淀这给废水的治理带来一定难度。法能一次脱除多种金属离子,形成的沉淀是一种优。7西南化工研究设计院中荷分离技术中心一直良的半导体材料不足在于操作过程中需加热到。,,、致力于重金属废水的处理研究中心以分离做环约≅0℃并通入空气是一种处理效率低耗能保,在。这一领域有着十分成熟的工艺技术和处理设高的方法。,备中心以自己雄厚的技术力量和中欧4家公司数氧化还原法即在废水中加入氧化剂或还原剂十乃至上百年的研发、应用技术积累为依托,始终通过氧化还原反应使废水中重金属离子更易生成沉,。致力于生产环节和终端污染治理的技术开发和服淀或毒性较小的价态转换然后再沉淀去除不足,,。8务为不同的客户提供量身订制的技术解决方案之处在于占地面积大产生废渣量大并且中心拥有目前国内环保分离设备最完善、处理气浮法即在含重金属废水中加入具有和它相反,,能力最大的中试基地几乎囊括了当今世界最先进的电荷扑集剂生成络合物或沉淀物使其附着在气的物理、化学、生物和膜等分离设备。本文主要介泡上,形成浮渣而去除。用此法处理低浓度废水时,、。绍中荷分离技术中心的无相变重金属废水处理及具有独特优点如设备简单运转费用低但出水。,回收利用技术的盐分和油脂含量高浮渣和净化水回用问题有待解决。5重金属废水处理方法电解法是利用电极与重金属离子发生电化学作,、,7用而消除其毒性的方法设备简单易于操作但目前处理金属废水常用的方法分为>类生物处理法、化学处理法和物理化学处理法。耗能高、处理水量小,限制了其实现工业化。\n7增刊黄益平等无相变重金属废水处理及回用技术,∃>物理化学法首先对重金属废水进行预处理包括去除杂质、吸附法和膜分离和降解有机物以及调整废水。物化法主要有离子交换法ϑ值等合适的预处技术。理技术不仅能有效提高后续膜的渗透通量和延长膜的寿命,。离子交换法是电镀废水治理中常用的治理方而且是废水处理工艺技术成功的保障如,,,,法处理容量大出水水质好可回收重金属资源废水ϑ值对膜分离技术中分离不同的离子有举足。,。,无二次污染;Α=但树脂易受污染或氧化失效再生轻重的作用根据分离提取目标调节不同的ϑ,,。。,频繁反应周期长操作费用高值接着经过预处理后的废水再通过&(()
膜,,吸附法常用活性炭来吸附多种重金属但价格处理系统的分离把废水中不同价态的金属离子分,,。8昂贵使用寿命短且重金属吸附饱和后再生困难离开来需要处理的部分再进过∗.膜进行深度处难以回收重金属资源。理,∗.膜出水回用于合适的工段,∗.膜浓液再经,,。膜分离过程则在常温下进行不发生相变无多效蒸发后结晶出金属盐根据实际需求设计处理,。,,须加化学试剂不会造成二次污染和其它方法比工艺不仅废水处理后可以回用而且还可以回收,。能耗较低是一项新型的节能水处理技术;:=膜分,做到废水中有用的金属了经济效益和环境效益的,,。离设备紧凑小巧处理效率高可用于回收有用物有机统一质,,和水容易实现操作自动化可以频繁启动或停。重金属预处理&(()
二价止工作、回用废水3::−6膜分离金属7、常见的几种处理废水的膜技术是微滤3!Β6、、。超滤3ΧΒ6纳滤3%Β6反渗透3∗Δ6等;4=微,滤3!Β6过程是一种压力驱动的膜分离过程所分,、离的组分直径为0Ε0>Φ巧娜主要去除微粒亚。!结晶回收多效蒸发微粒和细粒物质Β是膜技术中应用最广的多用。于半导体及电子工业超纯水的终端处理超滤3∋Β6图5无相变重金属废水处理工艺流程图,,过程也是一种压力驱动的膜分离过程操作压力低。7是根据分子的大小和形态而进行分离的分离范围西南化工研究设计院中荷分离技术中心利用对、,,相对分子质量在:0Φ:00分子大小为∀ΓΗΦ膜的分离及流变性提出了新的膜分离机制采用。、0Ε0:卿在国内主要应用于纺织废水机械工业废>层以上多种纳米涂敷制备了专用物料分离膜、。,,水石油化工废水及其它工业废水纳滤3%Β6适&(()
最高耐受温度达≅:℃以上可以对一价、。合于分离相对分子质量在/0Ι9ΗΔ<以上分子大和多价金属离子进行分离为了更好地运用&(()
。,小为∀ΓΗ的溶解组分纳滤膜的一个特点是具有膜对预处理对膜的影响和膜对不同金属离子的截,。7流率进行了实验研究离子选择性膜上或膜中有负的或正的带电基团,,它们通过静电相互作用阻碍多价阴3或阳6离子在同一操作压力条件下废水中悬浮物含量的。一。,,的渗透纳滤膜的传质机理属于溶解扩散模型国不同将引起&(()
膜出水流量的变化如图/、、。,,外很多研究者用纳滤膜对酱油染料木材制浆等所示由图可知随着时间的增长不同::的废,,。进行脱色已有工业化装置但运行费用比较高
∗#%#&#∀#∋#(#)#,具体解决某一具体分离目标时往往需要综合几个,,。膜分离过程使其各尽所长取得最佳的经济效益一<7咧编月
日集成膜技术是近年来膜分离技术发展中出现的又一,。新技术发展前景十分广阔一::Κ<含量Ε:量月含/重金属废水处理与回用技术‘::含量Κ:Λ::Κ<含量!∀#西南化工研究设计院中荷环保分离技术中心含量#∃叭,+经过多年来的研究和工业实践形成了一整套针对(+#(&∋+#。时间厄重金属废水的处理方法和技术其处理工艺流程图(&&,−−./。图废水中含量对膜的影响如图<所示\n化工进展/001年第/2卷8水出水流量都会逐渐降低但废水中::含量蕊/0二价金属,,Η留∃时膜的出水流量降幅较低而废水中::含盐溶液。量Μ/0Η叭时膜的出水流量降幅较高实验结果三次打∗.膜,,浆水说明为了&(()
膜的使用效果预处理应将废。一价金属水中的悬浮物降低至/0Η叭以下盐溶液&(()
膜对不同价态的金属离子截流率截然,。,不同如表5所示对于二价及其以上的金属离子,,而对于一价金属离子Ε∗.膜的截流率很高膜的截流丝晶含硝酸钠透反膜渗·纯水回多效蒸发浓液,。率却很低大部分都可以透过膜膜的这一性质说回收明&(()
膜完全可以分离开一价和多价金属离图>铜系催化剂生产废水处理工艺图子。当与金属离子共存的阴离子分别为硫酸根和氯离,,纯水部分可以提供给生产线上循环使用3一部分作子时膜对金属离子的截流率明显不同阴离子,一部分作为生产过程的为二价金属回用的稀释水为氯离子时的膜截流率低于阴离子为硫酸根时的,。冲洗水及打浆水6含硝酸钠溶液的浓液则返回到膜截流率这说明不同的阴离子会影响&(()
膜,,∗.膜部分经过/次的∗.膜浓缩后其浓度约为对金属离子的截流即影响一价金属和多价金属的。,分离效。2Ν考察硝酸钠的溶解曲线3图Α6可知其在常果,温下/:℃时的溶解度为10留5001而经过∗Δ膜后,表5&(()
膜对不同价态金属离子的截流率效果只能得到约2Ν浓度因此只有对其进行多效蒸发。7单位Ν结晶ΠΠ,乙‘Ε5,人Ε%%Ρ?

5工Ε0204Α加24Α/金属离子ΟΠΘΠΧΤΠ尸·一Ι∃<原水含量加/5054≅阴离子为硫酸根时膜的截流率90Δ12Ε/≅11,:>硝酸侧跳姚妙阴离子为
Σ时膜的截流率9Ν1:Ε2412Ε02>具体应用案例,以某年产/00Υ铜系催化剂生产废水为例说。050/0>0Α0:040≅02010500明重金属废水具体处理方案铜系催化剂在浸渍生温度9℃,产过程中会排出大量的无机盐和金属离子直接排。图Α硝酸钠的溶解曲线放将造成对周围环境的严重污染本方案对催化剂,,生产中排出的混合废水集中收集处理分离回收其蒸发结晶采用外循环二效蒸发器3非膜型6具,,、、、中的金属离子做到水和金属离子的循环使用以有动力消耗低不易结疤清洗简单便于操作的。,,,特顺流操作稀溶液首先进一效蒸发器经蒸期能够达到废水零排放的目标最终实现经济效益点。,的最大化。发后进二效蒸发器盐在二效蒸发器中结晶晶体。铜系催化剂废水处理工艺如图>所示。排入到离心机分离离心分离后母液重新回蒸发器从生产车间排放出的废水首先进行去::等预进行蒸发浓缩。,,处理将三次打浆后的废水回流后经过一个∗.反通过无相变重金属废水处理回用技术整个催,,,,渗透膜对其进行浓缩然后加入过滤后的母液混化剂生产无废水排放实现了系统全循环并且可,。合后进入&(()
膜分离设备对废水中的不同价回收一价金属盐态金属盐离子进行分离。二价金属盐离子在经过二,,Α结论级分离后其金属离子浓度达到50Φ/0叭适合回用到母液中进行循环生产催化剂。一价金属盐溶无相变重金属废水处理技术以先进的组合膜分,。液部分则在分离后继续通过一个∗.反渗透膜对其离技术为主充分保证废水水质的达标回用要求,进行浓缩回收3二级∗.膜浓缩6∗.膜分离后的西南化工研究设计院中荷分离技术中心利用对膜的\n7增刊黄益平等无相变重金属废水处理及回用技术可口丁⋯⋯6一Ω会ς⋯Ω】ΩΩΩ一ΩςΩς⋯Ω会7犷止口止川⋯ςΩ会三扮图ς⋯⋯Ε,Ω∀七ςΩΩ川睽∀ΩΩ⋯川ΕΕ,8Ξς川酬川幽∀叫哨入、扩一七片ς<Ω进料泵预热器一效加热器一效分离器二效加热器强制二效分离出料泵冷凝器冷凝水泵真空泵循环泵结晶器图:硝酸钠溶液多效蒸发结晶工艺流程图,,分离及流变性提出了新的膜分离机制采用三层,参考文献以上多种纳米涂敷技术制备了专用物料分离膜最,,Ε,于萍任月明张密林处理重金属废水技术的研究进展〔Ψ=环境科高耐受温度达≅:℃以上可以对一价和多价金属离,7Ε/0043≅650>一50≅,。学与管理子进行分离并采用.!方式生产3德国生产6ΘΓΡ#ΖΔ[∴ΘΡ],Θ]]ΘΓ!ΔΧ]]ΘΕ∗⊥ΗΔ_Θ<Δ⎯α⊥ΘβχΗ⊥ΥΘ<]⎯ΣΔΗ该项膜技术的应用必将对我国贵重金属的回收利用ΕδΘ]Υ⊥εΘΥ⊥ΣΖχΗΖΣ⊥−ΣΔφ⊥]]⊥]7ΘφΔΗϑΘΣΘΥΡ_⊥]ΥΧ∴χΨΗ⊥ΘΓ【=,。带来巨大的前景也将促进环保工作的发展将先&曰口左月口了ΡΔΓ,/00Α,54Α3/6750:一550ΕΕ,黄,进的膜分离技术运用于含金属废水处理系统代表万抚徐洁反渗透法处理矿山含重金属离子废水的试验研究【几Ε矿业工程,/00:,Α3>67>4一>≅8了金属废水处理与回用的新方向可实现金属废水]Θ,,ΕΔ⊥ΘΡΟ<(Θχ∗Ρ∴&⊥Γ沈55#∴Ρ<Η_ΘΡΔ⎯αβχΥΘ<,Ο⊥⊥Γφ⊥Η_ΘΓ∗⊥Η⊥真正意义上的零排放或微排放浓缩液既可直接回ΡΔΓ]⎯ΣΔΗεΘΥ⊥Σ勿Χ]ΡΓΙϑΔ<χ3⊥Υαχ<⊥Γ⊥Ι<χ⊥Δ<∴ΡΗ⊥ΥαΘ⊥ε<ΘΥ⊥,一Ε,Ρ∴⊥Θ找移,”⊥ΣΧΘ237用生产用原材料不经任何化学处理膜分离系统的ΘφΣχ<ΘΗ6Ζ⊥∴];Ψ=Χ⊥ΘΓ−.<χ6Ψ.ΣΓ≅6透过液具有水质稳定并高于催化剂生产行业的工5ΑΑ>一5ΑΑ2ΕΕ,方夕辉,膜技术及其组合工艺在重金属废水中的,,钟常明许振良艺用水要求的特点可直接回用于催化剂生产构Ε应用闭Ε环境科学与技术,加023267ΑΑ1Ε,Ε7建了一种基于资源回收和环境保护的可持续发展胡小玲管萍化学分离原理与技术脚=北京化学,工业出版社。新模式/004Ε,,,。。一Ε。7514>6Θ⊥第一作者简介黄益平3一男教授级高级工程师博士研究生导师ΗΘΡ<邓αΧΘΓΙγΥΡΓηφΔΗ