在有色冶炼行业,由于湿法工艺本身和生产管理因素,每年要向外排放大量的含重金属离子废水。如何治理重金属废水,引起了各国专业人事的普遍关注和高度重视。有关专家学者进行了大量的研究工作和工程实践,在重金属废水处理方面提出一些成熟的处理工艺。
(1)化学沉淀法
化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法,包括中和沉淀法和硫化物沉淀法等。
(2)离子交换处理法
离子交换处理法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法,应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等等,离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者有选择性,后者制造复杂、成本高、再生剂耗量大,因而在应用上受到很大限制。
(3)生物处理技术
根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。有一定的局限性,无论是植物还是微生物,一般都具有选择性,只吸取或吸附一种或几种金属,有的在重金属浓度较高时会导致中毒,从而限制其应用。
在有色冶炼行业中应用最古老、最有效、最经典含重金属离子废水处理工艺是化学沉淀法。化学沉淀法有一下有点:(1)简单、价廉;(2)可大批量处理;(3)通过重量核算产物准确。工程中主要使用的沉淀药剂是氢氧化物与硫化物。但使用氢氧化物沉淀剂存在如下问题:(1)处理后水pH值高,需要中和后才可排放;(2)废水中有些阴离子和有机物易与重金属形成络合物,中和之前需经预处理;(3)部分重金属离子的氢氧化物颗粒小,不易沉淀。使用硫化物沉淀剂亦存在如下问题:在处理过程中易生成硫化氢气体,造成环境污染。
1 金川公司含金属离子废水工程分析
金川集团公司属镍、铜、钴及铂族金属和多种盐类生产的特大型有色企业,生产过程中产生的废水成分复杂,水中含有镍、铜、钴等多种金属离子,而且还含有大量的有机萃取药剂。由于水中的镍铜钴含量较高,考虑回收利用非常有价值。
若采用传统和石灰中和-沉淀法处理,处理的渣中含有大量的硫酸钙,渣量比较大,同时不利于金属回收利用。采用氢氧化钠作为沉淀剂,形成的沉淀物颗粒粒径较小,很难沉淀。若大量投加氢氧化钠,工艺的运行成本将增大。采用硫化物作沉淀剂,为处理生产工艺中溢出的硫化氢,需增加大量的设备投资。
由于存在上述问题,初步确定采用中和-混凝-膜过滤的处理工艺,通过静态和动态试验筛选混凝药剂,确定固液分离的方法。
2 混凝药剂的筛选
为筛选合适的混凝药剂,公司委托中南大学进行相关试验。静态试验原水为二冶炼厂废水澄清后水,用原子吸收分光光度法分析结果如下。
表一 静态试验水样水质
项目
PH
Ni(mg/L)
Co(mg/L)
Cu(mg/L)
水质
8.5
13.3
0.37
0.29
2.1 试验水力条件
(1)混合阶段:药液注入原水,在极短的时间内与原水混合均匀。烧杯试验中快速(250~300r/min)搅拌30s。
(2)絮凝阶段:矾花形成并逐渐变大。烧杯试验先以150r/min搅拌6min,再以60r/min搅拌4min至悬浮状。
(3)沉降阶段:通过重力作用,把预测组分从共存组分分离出来。烧杯试验是在絮凝阶段完成后,再静置10min。