北京某研發(fā)中心重金屬廢水分質(zhì)處理試驗

宋文濤　許　永

(北京礦冶研究總院)

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北京某研發(fā)中心重金屬廢水分質(zhì)處理試驗

宋文濤許永

(北京礦冶研究總院)

摘要北京某研發(fā)中心日常試驗過程中會產(chǎn)生大量成分復(fù)雜且具有污染性的重金屬廢水，直接排放會對環(huán)境產(chǎn)生影響，為此進行了廢水的分質(zhì)收集、分別處理試驗。結(jié)果表明，采用先處理高濃度重金屬廢水，處理后的出水同其他實驗室產(chǎn)生的低濃度重金屬廢水混合，混合后的出水采用中和沉淀(以NaOH為中和劑)工藝進一步處理，出水通過過濾(砂濾)，進一步去除微量的懸浮物，最后進入除砷吸附工序進行深度處理，出水水質(zhì)滿足北京市水污染綜合排放標準要求，可以達標排放。并在實驗室試驗的基礎(chǔ)上，提出了適合該研發(fā)中心重金屬廢水處理的工藝路線。

關(guān)鍵詞環(huán)境工程重金屬廢水分質(zhì)處理

北京某研發(fā)中心下屬采礦、選礦、冶金、礦產(chǎn)資源、分析測試、電池材料等實驗室。各實驗室在日常試驗過程中會產(chǎn)生大量成分復(fù)雜且具有污染性的重金屬廢水[1-2]。根據(jù)實驗室廢水產(chǎn)生具有間歇性、水質(zhì)波動大等特點[3]，本研究對重金屬廢水進行了分質(zhì)收集、分濃度分別處理試驗。

1　廢水分類和樣品收集

由于研發(fā)中心各實驗室的專業(yè)方向不同，經(jīng)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)冶金實驗室在進行濕法冶金小試或中試過程中，會產(chǎn)生一定量的高濃度重金屬廢水[4]；測試實驗室在進行日常金屬礦樣檢測過程中，會產(chǎn)生一定量的高濃度重金屬廢水；另外，冶金、測試及其他實驗室在日常試驗過程會產(chǎn)生大量的低濃度重金屬廢水[5]。根據(jù)調(diào)研情況，本研究將研發(fā)中心各實驗室產(chǎn)生的廢水分成高濃度重金屬廢水和低濃度重金屬廢水兩大類，見表1。

表1　研發(fā)中心廢水分類及特點

2　高濃度重金屬廢水處理試驗

2.1高濃度重金屬廢水原水水質(zhì)

將冶金實驗室產(chǎn)生的高濃度重金屬廢水與測試實驗室產(chǎn)生的高濃度金屬廢水按體積比為1∶1混合(由水量調(diào)研結(jié)果確定)，作為試驗用高濃度重金屬廢水原水(pH=0.53)，原水水質(zhì)成分分析結(jié)果見表2。

表2　高濃度重金屬廢水原水成分分析結(jié)果 mg/L

2.2試驗方法

(1)石灰中和法。取高濃度重金屬廢水水樣1 L，向水樣中投加10%的石灰乳，調(diào)pH至8.2，30 min后加入0.1%的絮凝劑溶液5 mL，攪拌5 min，靜置2 h。取上清液進行水質(zhì)檢測。

(2)氫氧化鈉中和法。取高濃度重金屬廢水水樣1 L，向水樣中投加5%的NaOH，調(diào)pH至8.2，30 min后加入0.1%的絮凝劑溶液5 mL，攪拌5 min，靜置2 h。取上清液進行水質(zhì)檢測。

2.3試驗結(jié)果與討論

處理后的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果見表3(石灰中和法和氫氧化鈉中和法處理后水樣pH值均為8.2，北京市地方標準要求排放水樣pH值為6～9)。

表3　高濃度重金屬廢水處理后水質(zhì)分析結(jié)果 mg/L

從表3可以看出：采用石灰中和法和氫氧化鈉中和法處理高濃度重金屬廢水均無法做到直接處理達標(無法達到北京市地方標準DB11/307—2013要求)；采用石灰中和法處理時，Pb、As、Cd含量超標；采用氫氧化鈉中和法處理時，As、Cd含量超標；采用石灰中和法的除砷效果優(yōu)于氫氧化鈉中和法，可能與石灰中和過程中夾帶、共沉等因素有關(guān)；石灰中和法產(chǎn)生的泥層厚度比氫氧化鈉中和法產(chǎn)生的泥層薄約20%～30%，說明石灰中和法的沉降效果優(yōu)于氫氧化鈉中和法；石灰中和法處理產(chǎn)生干渣量為 36 g/L，氫氧化鈉中和法處理產(chǎn)生干渣量為13.4 g/L，說明氫氧化鈉中和法產(chǎn)渣量遠遠低于石灰中和法。石灰中和法、氫氧化鈉中和法處理高濃度重金屬廢水均無法做到達標排放，主要是As、Cd容易出現(xiàn)超標，因此處理后出水必須進行再處理。

考慮到研發(fā)中心要求環(huán)境較為清潔，氫氧化鈉中和法具有藥劑配置清潔，產(chǎn)渣量低等優(yōu)點，因此選用該方法進行處理。

3　低濃度重金屬廢水處理試驗

3.1低濃度重金屬廢水原水水質(zhì)

將冶金、測試、電池材料、礦產(chǎn)資源和采礦各實驗室產(chǎn)生的低濃度重金屬廢水按體積比為1∶1∶0.1∶0.05∶0.2混合(由水量調(diào)研結(jié)果確定)；將經(jīng)氫氧化鈉處理后的高濃度重金屬廢水出水和各實驗室混合后的低濃度重金屬廢水按比例1∶5混合(由水量調(diào)研結(jié)果確定)，作為試驗用低濃度廢水水樣(pH=1.34)。水質(zhì)指標監(jiān)測結(jié)果見表4。

表4　低濃度重金屬廢水原水水質(zhì)分析結(jié)果 mg/L

3.2試驗方法

(1)石灰中和法。取低濃度重金屬廢水水樣100 mL作為處理水樣，向水樣中投加10%的石灰乳1.5 mL，調(diào)pH至8.2，30 min后加入0.1%的絮凝劑溶液5 mL，攪拌5 min，靜置1.5 h。取上清液進行水質(zhì)檢測。

(2)氫氧化鈉中和法。取低濃度重金屬廢水水樣100 mL作為處理水樣，向水樣中投加5%的NaOH溶液7 mL，調(diào)pH至8.2，30 min后加入0.1%的絮凝劑溶液5 mL，攪拌5 min，靜置1.5 h。取上清液進行水質(zhì)檢測。

3.3試驗結(jié)果與討論

處理后的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果見表5(石灰中和法和氫氧化鈉中和法處理后水樣pH值均為8.2，北京市地方標準要求排放水樣pH值為6～9)。

由表5可以看出，不論是石灰法還是NaOH法，都有良好的處理效果，但不能滿足北京市地方標準DB11/307—2013對砷的處理要求，因此，需要采取進一步降低出水中砷的深度處理措施。采用投加石灰方法中和產(chǎn)生的廢水沉淀密實，泥層厚度比投NaOH中和產(chǎn)生的廢水薄20%～30%；從渣的產(chǎn)生量來講，氫氧化鈉中和法遠遠少于石灰中和法，考慮到該渣為危險廢物，渣量小可有效降低固體廢物的處理成本。因此，實驗室產(chǎn)生的低濃度重金屬廢水治理建議選用NaOH作為中和劑。

表5　低濃度重金屬廢水處理后水質(zhì)分析結(jié)果mg/L

4　除砷試驗研究

4.1試驗方案

將低濃度重金屬廢水經(jīng)氫氧化鈉中和法處理的水樣作為除砷試驗原水，先采用濾紙過濾，進一步去除出水的微量懸浮物，然后進入除砷吸附材料過濾柱，除砷吸附材料采用北京礦冶研究總院自行開發(fā)的ky201號。

4.2試驗結(jié)果與討論

對經(jīng)過除砷吸附材料處理后出水進行水質(zhì)監(jiān)測，結(jié)果見表6。

表6　經(jīng)除砷處理后出水砷含量mg/L

由表6可以看出，經(jīng)過氫氧化鈉中和法處理的出水經(jīng)過除砷吸附材料處理后，出水水質(zhì)遠遠低于北京市地方標準DB11/307—2013要求，可以做到達標排放。

5　工藝路線的確定

根據(jù)條件試驗結(jié)果，提出了該研發(fā)中心廢水處理的工藝路線(見圖1)。將研發(fā)中心產(chǎn)生的高濃度重金屬廢水單獨收集，采用中和沉淀(以NaOH為中和劑)工藝處理，處理后水樣與低濃度重金屬廢水混合，混合后的水樣采用中和沉淀(以NaOH為中和劑)工藝進一步處理，出水通過過濾(砂濾)進一步去除微量的懸浮物，最后進入除砷吸附工序進行深度處理，最終做到穩(wěn)定達標排放。

6　結(jié)　語

采用NaOH中和沉淀法先處理高濃度重金屬廢水，處理后出水同其他實驗室產(chǎn)生的低濃度重金屬廢水混合，混合后的出水采用中和

圖1　研發(fā)中心重金屬廢水處理工藝路線

沉淀(以NaOH為中和劑)工藝進一步處理，出水通過過濾(砂濾)，進一步去除微量的懸浮物，最后進入除砷吸附工序進行深度處理，最終出水可以達標排放。

參考文獻

[1]袁增偉，孫水裕，趙永斌，等.選礦廢水凈化處理及回用試驗研究[J].水處理技術(shù),2002,28(4)：2-3.

[2]劉曉燕. 化學(xué)實驗室常見廢液的處理[J].綿陽師范高等專科學(xué)校學(xué)報，2000，19(12): 46-49.

[3]李延秀，劉學(xué)文，馬國立.實驗室廢水處理裝置研究與設(shè)計[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(15)：216-217.

[4]張景來，王劍波，常冠欽，等.冶金工業(yè)污水處理技術(shù)及工程實例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[5]李寶磊，朱天菊，劉光全，等.實驗室重金屬廢水處理研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014,39(1)：75-77.

(收稿日期2016-05-05)

宋文濤(1978—)，男，高級工程師，100160 北京市豐臺區(qū)南四環(huán)路188號。