重金属废水处理技术 43页

'给水与废水处理原理重金属废水处理技术报告人：朱小燕指导老师：孙越老师 内容重金属废水的研究背景重金属废水的处理技术的简介重金属废水处理技术的发展趋势小结 研究背景重金属废水的来源重金属废水的危害重金属废水的排放标准重金属废水来源于电镀、采矿、化工等部门，主要来自矿山坑内排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂洗酸水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水，以及电解、农药、医药、烟草、油漆、颜料等工业。废水中重金属种类、含量以及存在形态随不同生产种类而异，变化很大。过量摄入,会对人体产生重大危害；重金属酸洗废水影响鱼类和水生物生长,妨碍渔业生产；重金属废水排入土壤,植物体内重金属逐步积累,造成植物根部受抑制,叶片退绿发黄。重金属名称联邦德国美国中国印度英国排放口排入地表水排放口排放口排入地表水排入地表水排放口Cr6+0.50.50.090.50.10.1-铬总量4.02.01.6-0.6-5.0Cu及其化合物3.01.02.01.00.13.05.0Zn及其化合物5.03.01.55.01.05.010.0Ni及其化合物5.03.01.8-0.13.04.0总溶解铁-2.0--0.5-- 处理技术化学法物理化学法生物化学法通过发生化学反应除去废水中重金属离子的方法在不改变其化学形态的条件下去除废水中的重金属借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法 化学法生物化学法物理化学法化学法氧化还原法气浮法电解法高分子重金属捕集剂法 化学法生物化学法物理化学法中和沉淀法定义：投加碱中和剂，使废水中重金属离子形成溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而去除的方法特点：中和各种酸及其混合液优点：操作简单，来源广缺点：沉渣量大，含水率高，二次污染，某些离子难达到排放标准注意点：pH值，两性金属再溶，络合，细小颗粒 化学法生物化学法物理化学法硫化物沉淀法定义：加入硫化物沉淀剂使废水中的重金属离子生成硫化物沉淀除去的方法常用硫化剂：Na2SNaHSH2S优点：溶解度低，反应后的废水一般不用中和，沉渣含水率低缺点：颗粒小，易形成胶体，易产生二次污染注意点：应加入高分子絮凝剂，二次污染处理顺序：Cd>Hg>Ag>Ca>Bi>Cu>Sb>Sn>Pb>Zn>Ni>Co>Fe>As>Ti>Mn 化学法生物化学法物理化学法改进的硫化物沉淀法在需处理的废水中有选择性的加入硫化物离子和一种重金属离子,这种重金属离子与所加入的硫化物离子形成一种硫化物,该硫化物的离子平衡浓度比需除去的重金属污染物资的硫化物的平衡浓度要高。防止二次污染问题 化学法生物化学法物理化学法改进的硫化物沉淀法则加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属离子的硫化物更易溶解,这样废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来。这样操作中加入的重金属离子对于过量的硫化物就好比一个清道夫,同时也防止了产生有害气体H2S和硫化物离子的残留问题。防止二次污染问题 化学法生物化学法物理化学法铁氧化沉淀法定义：在废水中加入铁盐，使各种金属离子形成铁氧体晶粒一起沉淀析出，从而净化废水优点：去除多种离子，颗粒大，无二次污染，形成的沉淀是良好的半导体，分离方法简单缺点：需加热，通空气，速度慢，时间长，注意点：铁离子浓度，投加碱的量，蒸汽，通空气 化学法生物化学法物理化学法GT铁氧化沉淀法用于处理重金属离子浓度高的废水技术关键点：1.投加的Fe3+的摩尔浓度是所有重金属离子摩尔浓度的2倍或2倍以上2.投加的碱的摩尔数是所有阴离子的摩尔数的0.9~1.2倍3.把废水的1/2~1/4打入铁屑还原塔，反映5~15min，混合两部分废水，搅拌均匀即可形成铁氧体。克服铁氧化沉淀法的缺点 化学法生物化学法物理化学法钡盐沉淀法定义：投加钡盐能使含铬废水中的Cr6+形成铬酸钡沉淀常用钡盐：BaCO3和BaCl2两种钡盐对比：加入BaCO3是固液反应,反应慢,而且要使反应彻底,碳酸钡需过量,使铬酸钡渣中BaCO3量大大增加,不利于沉渣利用,但处理水中不含Cl-,因而可回用。加入BaCl2则是液液反应,反应速度快,而且BaCl2无需过量,有利于沉渣利用,不过处理水含过高的Cl-,不能回用问题：澄清液中含有过高余钡,不宜排放 化学法生物化学法物理化学法氧化还原法用途：一般用于废水的预处理定义：在废水中加入氧化剂或还原剂，通过氧化还原反应使废水中的重金属离子向更易沉淀或毒性较小的价态转换，然后再沉淀去除常用还原剂：铁屑、铜屑、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、硼氢化钠等缺点：占地面积大，废渣量大常用氧化剂：液氯、空气、臭氧等升级：光催化氧化 化学法生物化学法物理化学法气浮法定义：在含重金属废水中加入具有和它相反的电荷的扑集剂生成络合物或沉淀物，使其附着在气泡上，形成浮渣而去除分类：离子气浮法、泡沫气浮法、沉淀气浮法、吸附胶体气浮法优点：设备简单，占地小，适于间歇操作，重金属残留低，生成的泥渣体积小且重金属含量高，运转费用低缺点：出水的盐分和油脂含量高，浮渣和净化水回用问题有待解决 化学法生物化学法物理化学法气浮法 化学法生物化学法物理化学法电解法定义：利用电极与重金属发生电化学作用消除其毒性，使废水中重金属离子通过电解过程在阳-阴两极上分别发生氧化和还原反应使重金属富集，然后进行处理分类：电解沉淀法、回收重金属电解法优点：设备简单，占地小，易于操作，能回收有价金属缺点：能耗高，出水水质差、水量小 化学法生物化学法物理化学法电解法 化学法生物化学法物理化学法高分子重金属捕集剂法高分子重金属捕集剂是水溶性高分子一种定义：高分子基体具有亲水性的螯合形成基，与水中的重金属离子选择性的反应生成不溶于水的金属络合物应用：电镀废水 化学法生物化学法物理化学法物理化学法 化学法生物化学法物理化学法离子交换法定义：是利用离子交换剂与废水中重金属离子发生交换作用，从而分离出重金属离子常用交换剂：离子交换树脂、沸石、膨润土优点：处理容量大，出水水质好，可回收重金属资源，无二次污染缺点：树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，反应周期长，操作费用高 化学法生物化学法物理化学法吸附法定义：是利用吸附剂活性表面吸附废水中的重金属离子常用的吸附剂：活性炭新型吸附剂：凹凸棒、浮石、整合树脂、麦饭石、蛇纹石、大洋多结核矿、硅藻土等 化学法生物化学法物理化学法吸附剂 化学法生物化学法物理化学法溶剂萃取法定义：是利用重金属离子在有机相和水中溶解度不同，使重金属浓缩于有机相常用的萃取剂：磷酸三丁酯,三辛基氧化磷,二甲庚基乙酰胺,三辛胺,伯胺,油酸和亚油酸等优点：设备简单，操作方便，萃取剂中重金属含量高，有利于进一步回收利用缺点：萃取剂价格昂贵，处理不当会产生二次污染 化学法生物化学法物理化学法溶剂萃取法 化学法生物化学法物理化学法定义：利用一种特殊的半透膜将溶液隔开，以压力为驱动力，废水流经膜面时，其中的污染物被截留，而水分子透过膜，废水得到净化优点：高效，无相变，节能，设备简单，操作方便，且能实现重金属的回收，不另加化学试剂，无二次污染缺点：膜组件价格昂贵，膜污染，通量下降膜分离技术反渗透法液膜法电渗析法 化学法生物化学法物理化学法液膜法组成：有机溶剂、表面活性剂、流动载体、内水相优点：设备简单，分离快，选择性高，能耗少，乳液可再生，重金属资源可回收液体膜分散于重金属废水时,流动载体在膜外相界面有选择地络合重金属离子,然后在液膜内扩散,在膜内相界面上解络,重金属离子进入膜内相得到富集,流动载体返回膜外相界面,如此过程不断进行,废水得到净化。富集的膜内相液膜破乳后可回收利用重金属。缺点：稳定性差用于小型电镀厂含Cr3+、Zn2+废水处理 化学法生物化学法物理化学法反渗透法原理：利用半透膜起作用反渗透作用：当废水一边施加的压力超过废水渗透压时,废水中的水分子就被压过膜而流到清水一边定义：通过反渗透,废水得到浓缩,而被压过膜的水得到了澄清 化学法生物化学法物理化学法电渗析法定义：阳离子膜只允许阳离子通过，阴离子膜只允许阴离子通过，在电流作用下，废水得到浓缩和淡化电渗析法和反渗透法在重金属废水处理中均具有技术可靠,操作费用低,占地面积小,不产生废渣的优点。但浓缩重金属离子浓度有一定限度,膜分离效率随时间衰退需定期更换,而且某些微粒不能完全除去。 化学法生物化学法物理化学法生物化学法原理：利用微生物或植物体的生理特性处理重金属废水优点：效率高，成本低，二次污染少，有利于生态环境的改善缺点：微生物培养和驯化时间长，不易控制，大多有选择性受到广泛关注进行广泛研究多处于实验阶段实现工业化还需探究 化学法生物化学法物理化学法生物化学法去除重金属离子的作用机理生物絮凝法生物吸附法植物修复法 化学法生物化学法物理化学法生物絮凝法定义：利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法絮凝剂是由微生物自身产生的、具有高效絮凝作用的天然高分子物质絮凝剂组成：糖蛋白、黏多糖、纤维素、蛋白质、核酸等微生物：细菌、霉菌、放线菌、酵母菌、藻类等12种 化学法生物化学法物理化学法生物絮凝法作用机理：架桥作用特点：安全方便无毒，不产生二次污染，絮凝范围广，絮凝活性高，生长快，絮凝作用条件粗放，大多不受离子强度、pH值及温度的影响，易于实现工业化可通过遗传工程，驯化或构造出具有特殊功能的菌株具有广阔的应用前景 化学法生物化学法物理化学法生物吸附法定义：生物体借助化学作用吸附重金属离子吸附作用：静电吸引、络合、离子交换、微沉淀、氧化还原反应等影响因素：pH值、温度、吸附时间、重金属离子初始浓度、化学预处理等 化学法生物化学法物理化学法生物吸附法优点：吸附剂来源广、价格低、吸附能力强，易于分离回收重金属问题：微生物细胞吸附重金属的机理构造特异微生物选择材料和技术完善吸附工艺 化学法生物化学法物理化学法植物修复法定义：利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量，以达到治理污染、修复环境的目的组成：1.吸取、沉淀或富集有毒金属2.降低有毒金属活性3.萃取重金属植物：藻类植物、草本植物、木本植物 化学法生物化学法物理化学法植物修复法——藻类植物对重金属有很强的吸附力褐藻对Au的吸收量达400mg/g绿藻对Cu、Pb、Cd、Hg等的去除率达80%~90%椭圆小球藻 化学法生物化学法物理化学法植物修复法——草本植物凤眼莲生长速度快，既能耐低温、又能耐高温，能迅速、大量地富集废水中的多种重金属香蒲长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊的结构以抵抗恶劣环境并能自我调节，以适应污染毒害莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等公认的和常用的治理污染的水生漂浮物 化学法生物化学法物理化学法植物修复法——木本植物净化效果好，处理量大，受气候影响小，不易造成二次污染木本植物池杉比草本植物芦苇具有更好的去除效果黄杨、海桐、杉木、香樟、冬青木本植物能切断有毒有害物质进入食物链，可以定向栽培，在治污同时，美化了环境 发展趋势对环境无影响药剂的代用品的开发和利用无毒无害新型水处理药剂的开发和应用物理处理新技术、生物处理新技术和计算机辅助应用技术的开发和应用功效好、成本低的水处理技术和药剂的开发生物法将成为主导方法几种水处理技术的集成应用 胶束强化超滤—电解法胶束强化超滤—电解法基本原理图胶束强化超滤-电解法就是利用超滤过程净化废水,电解过程回收重金属的方法,真正实现了废水回用和重金属回收的双重目的。 小结重金属废水是对环境和人类健康危害极大的污染物,随着人们对环保关注度的增加,对重金属废水处理的要求也日益严格高效、低耗地去除废水中重金属离子的同时,实现废水回用和重金属回收是今后重金属废水处理的发展方向虽然生物化学方法治理污染也有一定的局限性,但由于其显著优点,使其仍有广阔的应用前景加强各种水处理技术的综合应用,形成组合工艺,能扬长避短 参考文献：孙家乐.美国、加拿大的重金属废水处理技术.湖南有色金属.198705期张秋玲等.含重金属废水处理技术.环境保护与循环经济黄继国等.重金属废水处理技术综述.世界地质.1999.1204期张建梅.重金属废水处理技术研究进展（综述）.西安联合大学学报.2003.0402期刘有才等.重金属废水处理技术研究现状与发展趋势.广东化工.200504期徐灵等.重金属废水处理技术分析与优选.广州化工.200606期贾燕等.重金属废水处理技术的概述及前景展望.中国西部技术.2007.04杨伟东等.浅谈重金属废水处理技术及发展方向.黑龙江环境通报.2007.0602期李娜等.含重金属废水处理技术的研究进展概述.电力科学与工程.2008.0604期 谢谢大家！愿与大家共同进步！'