有色重金屬?gòu)U水處理與回用研究

譚愛(ài)華

（株洲火炬有色工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 湖南株洲 412000）

有色重金屬?gòu)U水處理與回用研究

譚愛(ài)華

（株洲火炬有色工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 湖南株洲 412000）

近年來(lái)，人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)日漸加強(qiáng)，對(duì)水資源的危機(jī)意識(shí)逐漸形成；對(duì)質(zhì)量型缺水問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，有色重金屬?gòu)U水循環(huán)利用的研究一直是水資源保護(hù)的重大課題。本文主要對(duì)有色重金屬?gòu)U水的處理方法進(jìn)行概述，并對(duì)有色重金屬?gòu)U水石灰中和沉淀法進(jìn)行研究，為有色重金屬?gòu)U水循環(huán)利用提供相應(yīng)的技術(shù)方案。

有色金屬；廢水處理；循環(huán)利用

我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，人均淡水資源僅為世界平均水平的1/4。水資源已成為我國(guó)的戰(zhàn)略性資源；水資源短缺已經(jīng)成為了嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。目前我國(guó)工業(yè)用水循環(huán)利用率普遍不高，加大其循環(huán)利用，提高其回用率已經(jīng)刻不容緩。

1 有色重金屬?gòu)U水處理方法概述

有色重金屬?gòu)U水的處理方法大體可分為化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法，分別簡(jiǎn)述如下：

1.1 化學(xué)法

作為有色重金屬?gòu)U水處理的重要處理方法，化學(xué)法主要采用氫氧化物中和沉淀法，此方法是在有色金屬?gòu)U水中投加中和劑（石灰、石灰石、碳酸鈉等），金屬離子與氫氧根反應(yīng)，生成的難溶的金屬氫氧化物沉淀，再加以分離除去。利用石灰或石灰石作為中和劑在實(shí)際應(yīng)用中最為普遍。其他的化學(xué)法還有硫化物沉淀法、鐵氧化沉淀法及鋇鹽沉淀法等。

1.2 物理化學(xué)法

物理化學(xué)法主要有離子交換法、吸附法、溶劑萃取法、反滲透和電滲析法。其中離子交換法作為最基本的物理方法，是重金屬離子和離子交換發(fā)生樹(shù)脂交換的過(guò)程，樹(shù)脂性能對(duì)于重金屬去除有較大影響。

1.3 生物法

很早以前，人們發(fā)現(xiàn)藻類和水生動(dòng)物在凈化水體方面具有十分奇特的作用，它對(duì)于重金屬具有很強(qiáng)的富集能力。人們逐漸意識(shí)到新生物材料作為積累重金屬的生物吸附材料，值得重視的是目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于重金屬?gòu)U水處理已經(jīng)獲得了初步成功。通過(guò)微生物和重金屬離子之間相互作用來(lái)達(dá)到循環(huán)處理效果，其主要理論是根據(jù)生物對(duì)于重金屬的自然吸附、生物蛋白與重金屬結(jié)合以及生物代謝產(chǎn)物對(duì)于金屬沉淀作用[1]。根據(jù)生物去除重金屬離子的機(jī)理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法以及植物修復(fù)法等。

2 有色重金屬?gòu)U水循環(huán)利用研究

要解決重金屬?gòu)U水造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題，必須提高水的回用率，實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)利用。

2.1 典型有色冶煉重金屬?gòu)U水的特點(diǎn)分析

目前對(duì)于有色金屬鉛鋅的冶煉通常都采用的是電解精煉與濕法冶金相結(jié)合的辦法，雖然該方法對(duì)冶煉的效率較高，但是在冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高濃度重金屬?gòu)U水。其主要特點(diǎn)如下：重金屬離子種類多、濃度高、波動(dòng)范圍大，使得有色重金屬?gòu)U水的處理存在著很大的困難。

2.2 有色冶煉重金屬?gòu)U水循環(huán)利用研究

目前的有色重金屬?gòu)U水大多采用石灰中和沉淀法處理，此方法處理過(guò)程簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但存在反應(yīng)速度較慢，沉渣量大，含水率高，脫水困難，出水硬度高等缺點(diǎn)。

有色重金屬?gòu)U水經(jīng)傳統(tǒng)石灰中和法處理后凈化水的PH值及鈣離子濃度較高，是制約處理后凈化水回用的關(guān)鍵因素。要實(shí)現(xiàn)有色重金屬?gòu)U水循環(huán)利用的目的，就必須對(duì)傳統(tǒng)的石灰中和工藝進(jìn)行改進(jìn)或創(chuàng)新，以降低和穩(wěn)定凈化水中鈣離子濃度，解決凈化水在循環(huán)利用過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題。鑒于此，應(yīng)該重點(diǎn)將凈化水中的Ca2+作為研究對(duì)象，又由于改進(jìn)和創(chuàng)新的方法又必須要滿足實(shí)踐化和工業(yè)化，所以總體的研究基礎(chǔ)應(yīng)該是利用原水處理工藝沉淀中的OH-，其提供了沉降晶種，就可以在石灰中和渣回流中降低石灰乳的用量，從而降低凈化水中的Ca2+濃度[2]。該方法的技術(shù)思路是在沉降底泥中加入適量的聚丙烯酸，然后將泥漿泵中的混合底泥直接送入到石灰乳投放池中，并對(duì)石灰乳進(jìn)行攪拌，以充分的讓它們發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使金屬離子以沉淀的形式呈現(xiàn)，形成的底泥可以再加入適量的聚丙烯酸等聚合物后就開(kāi)始了新一輪的循環(huán)，從而使有色重金屬?gòu)U水重復(fù)利用。采用石灰乳中和-配合-回流沉降工藝處理多種重金屬離子廢水。改進(jìn)后的流程見(jiàn)圖1。

圖1 改進(jìn)后的石灰中和沉淀法流程

該方法主要產(chǎn)生的反應(yīng)有中和反應(yīng)、水解反應(yīng)和砷與石灰中和反應(yīng)。

中和反應(yīng)：H2SO4+Ca(OH)2→2H2O+CaSO4↓

水解反應(yīng)：Zn2++2OH-→Zn(OH)2↓

Pb2++2OH-→Pb(OH)2↓

Cu2++2OH-→Cu(OH)2↓

Cd2++2OH-→Cd(OH)2↓

砷和石灰中和反應(yīng)為Ca2++2AsO2→Ca(AsO2)2↓

3 結(jié)語(yǔ)

采用石灰乳中和-配合-中和渣方法進(jìn)行有色重金屬?gòu)U水處理可以解決傳統(tǒng)石灰中和沉淀法處理的瓶頸。本文主要對(duì)有色重金屬?gòu)U水處理方法進(jìn)行概述，并對(duì)有色重金屬?gòu)U水循環(huán)利用進(jìn)行研究，為廢水循環(huán)處理提供相應(yīng)的借鑒。

[1]鄒丹慧.鉻鞣廢水的處理及資源化利用技術(shù)研究[D].天津科技大學(xué),2011.

[2]羅勝聯(lián).有色重金屬?gòu)U水處理與循環(huán)利用研究[D].中南大學(xué), 2011.