模擬工業(yè)重金屬銅廢水處理綜合處理.doc

模擬工業(yè)重金屬銅廢水處理綜合處理（辛淑芬、尹琪、李一鳴、余佳平、倪宸瑋、羅寬龍、鄒雪梅、洪艷、高瑞、120222班）摘要：本文通過模擬重金屬銅廢水進(jìn)行分析、預(yù)處理，使用實(shí)驗(yàn)室水處理設(shè)備設(shè)計(jì)工藝參數(shù)，主要對(duì)藥劑投加量、最佳 反應(yīng)時(shí)間、最佳攪拌速度與靜置時(shí)間等對(duì)處理效果的影響做了分析，最終制定可行的廢水處理方案，使重金屬銅廢水污水的排放達(dá)到國(guó)家允許排放的標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵字：水處理 重金屬銅 混凝沉淀 工業(yè)廢水1、 引言 水資源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)也是人們生活中不可缺少的一部分。但是隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)廢水大量排放，使得水體重金屬污染日益嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年產(chǎn)生400 億噸左右的工業(yè)廢水。其中重金屬廢水約占60%。這些廢水嚴(yán)重污染地表水與地下水，造成可利用水資源總量急劇下降。重金屬廢水一般來源于礦山開采、金屬冶煉與加工、電鍍、制革、農(nóng)藥、造紙、油漆、印染、核技術(shù)及石油化工等行業(yè)。重金屬銅難以生物降解且易被生物吸收富集，毒性具有持續(xù)性，是一類極具潛在危害的污染物，如不治理必將對(duì)生態(tài)環(huán)境及人體健康造成嚴(yán)重的威脅。然而，重金屬銅作為一類重要的寶貴的資源，又具有很高的使用價(jià)值。因此如何有效治理水體重金屬銅污染，保護(hù)人類健康和生態(tài)環(huán)境，同時(shí)回收利用重金屬銅，緩解我國(guó)資源和環(huán)境的壓力，是當(dāng)前不可忽略的問題。2、 廢水處理方案設(shè)計(jì)2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握含銅廢水處理的去除機(jī)理與過程2、 根據(jù)水處理設(shè)備設(shè)計(jì)水中重金屬的處理工藝3、 應(yīng)用水處理設(shè)備試驗(yàn)水處理設(shè)計(jì)工藝參數(shù)與效果4、 掌握濁度測(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法2.2實(shí)驗(yàn)原理廢水在強(qiáng)堿條件下投加酸進(jìn)行破絡(luò)反應(yīng),再與其他重金屬廢水混合處理。重金屬廢水設(shè)計(jì)采用氫氧化物沉淀法去除廢水中重金屬污染物,氫氧化物沉淀與PH值有很大的關(guān)系。 當(dāng)污水的PH值過高或污水中存在有害的離子配位體時(shí),能與金屬離子結(jié)合成可溶性絡(luò)合物,從而使重金屬會(huì) “反溶解” 到水中去。Cu 2+ +2OH - =Cu(OH) 2+最佳沉淀pH值8.0，最佳沉淀pH值910。2.3設(shè)計(jì)內(nèi)容一般酸性含銅廢水中經(jīng)調(diào)整PH值后，再經(jīng)沉淀、過濾，能達(dá)到出水含Cu2+0.5mg/L。又因銅絡(luò)合離子在酸性條件下易電解，因此將廢水先酸化PH等于2，再加堿中和調(diào)至PH為9，將Cu2+去除,能去除廢水中大部分的銅離子，且方法簡(jiǎn)單，工藝成本低、處理效果好。用離子交換法處理銅廢水：用強(qiáng)酸性陽離子樹脂交換廢水中的Cu2+，其反應(yīng)如下：2RNa+Cu2+=R2Cu+2Na+銅離子與離子交換樹脂發(fā)生交換，以達(dá)到富集銅離子、消除或降低廢水中銅離子的目的。離子交換法能有效地去除廢水中的銅離子，而且具有處理容量大、出水水質(zhì)好等特點(diǎn)。廢水中Cu2+濃度過高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行除銅預(yù)處理，否則樹脂易達(dá)到飽和。綜合沉淀池：調(diào)PH調(diào)PH為9.0，混凝沉淀池：中加聚合硫酸鐵（PFS），攪拌（快轉(zhuǎn)300r/min:1min,慢轉(zhuǎn)60r/min:5min；45r/min:5min；25r/min:5min）。（投加量的確定，觀看二沉池的水質(zhì)變化，或PH值穩(wěn)定不下降）斜板沉淀池：進(jìn)口（表面水利負(fù)荷q=Q/A; Q最大時(shí)污水流量，A沉淀池表面面積）一級(jí)中間調(diào)節(jié)池：用NaOH和HCl調(diào)節(jié)pH值為4.5-7.0石英砂過濾：有效的截留除去水中的懸浮物、有機(jī)物、膠質(zhì)顆粒、微生物、氯、嗅味及部分重金屬離子等，最終達(dá)到降低水濁度、凈化水質(zhì)效果（根據(jù)管的尺寸設(shè)定流速）活性炭過濾：打開過濾器進(jìn)水閥、排氣閥，待水充滿設(shè)備時(shí)關(guān)閉排氣閥，打開出水閥。當(dāng)運(yùn)行至進(jìn)出口壓差0.050.07Mpa時(shí)，運(yùn)行周期結(jié)束,設(shè)備需反洗。離子交換器：電滲析除去大部分金屬離子2.4效果及評(píng)價(jià)方法離子交換樹脂法可選擇性地回收水體中的重金屬，出水水質(zhì)含重金屬離子濃度遠(yuǎn)低于化學(xué)沉淀法處理后的水中重金屬離子的濃度，產(chǎn)生的污泥量較少。但是離子交換樹脂存在強(qiáng)度低、不耐高溫、吸附率低等缺點(diǎn)。提高交換樹脂的吸附容量、吸附選擇性、交換速度以及再生利用性能及機(jī)械強(qiáng)度是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。3實(shí)驗(yàn)部分3.1實(shí)驗(yàn)儀器與試劑儀器：水處理綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備、火焰原子吸收試劑：稱25gPAC（此處用FeCl3），溶于500ml水中，配成5%的溶液。稱25gNaOH,溶于500ml水中，配成5%的溶液。2ppm 的銅標(biāo)準(zhǔn)溶液原水：用氯化銅模擬銅離子配成100mg/L3.3原水水質(zhì) 來源：本實(shí)驗(yàn)?zāi)M電鍍生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含銅廢水中的污染物，銅離子質(zhì)量濃度為100mg/L 配制過程：根據(jù)進(jìn)水?dāng)嚢铏C(jī)尺寸（直徑710，高1390，頂部有攪拌設(shè)備）計(jì)算出攪拌機(jī)放滿時(shí)，配成100mg/L所需CuCl2的質(zhì)量為19.2g,用天平稱取19.2g CuCl2溶于燒杯中而后放進(jìn)儲(chǔ)滿水的進(jìn)水調(diào)節(jié)池中34水處理實(shí)驗(yàn)34.1水處理工藝及其控制參數(shù)確定方法生成的沉淀物易于沉降，能夠適應(yīng)多種攪拌方式。操作控制簡(jiǎn)單污泥量小，有利于脫泥及后續(xù)處理出水水質(zhì)好，可以回收利用來自進(jìn)水調(diào)節(jié)池的酸性污水先進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池及混凝沉淀池，當(dāng)水量達(dá)到預(yù)定液位時(shí)，由自動(dòng)開關(guān)關(guān)閉進(jìn)水閥，停止進(jìn)水。開啟綜合調(diào)節(jié)池的攪拌器及藥泵，按照污水中銅離子的含量，定量向調(diào)節(jié)池投加NaOH及混凝劑FeCl3，達(dá)到一定的反應(yīng)時(shí)間及有一定的混凝效果后，加藥和攪拌停止，靜置使污泥沉降。攪拌時(shí)間為25分鐘，加藥、攪拌、靜置、排水、排泥的綜合時(shí)間為75分鐘。分析試驗(yàn)根據(jù)確定的此次試驗(yàn)藥劑投加量以銅100mg/L為基準(zhǔn)條件來確定基準(zhǔn)加藥量。實(shí)驗(yàn)用500ml燒杯，裝入400ml原水，分別加入藥劑量0.5ml至5ml，得出當(dāng)藥劑投加量在1ml到2ml時(shí)，沉淀量提升最快，在實(shí)驗(yàn)室確定400ml原水樣的最佳藥劑量為1.5ml.以此加藥比例確定反應(yīng)罐中的加藥量為0.72L。最佳混凝劑投加量確定。實(shí)驗(yàn)用500ml燒杯，裝入400ml原水，分別加入藥劑量0.5ml至5ml，得出當(dāng)藥劑投加量在0.5ml到1ml時(shí)，沉淀量提升最快，在實(shí)驗(yàn)室確定400ml原水樣的最佳藥劑量為1ml.以此加藥比例確定反應(yīng)罐中的加藥量為0.48。最佳反應(yīng)時(shí)間的確定與采用相同原水樣進(jìn)行試驗(yàn)，銅100mg/L。由實(shí)驗(yàn)得出最佳的攪拌反應(yīng)時(shí)間為25分鐘。同理，用同樣的試驗(yàn)確定最佳攪拌速度與靜置沉降時(shí)間為60轉(zhuǎn)/分，沉淀時(shí)間為20分鐘。3.4.2處理后水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法 用原子吸收分光光度法測(cè)定處理后銅離子濃度4結(jié)果討論4.1原水原水外觀呈藍(lán)色，污染物含量為100mg/L配制的廢水與實(shí)際電鍍廢水相比，銅離子往往以絡(luò)合形態(tài)存在，處理前需要進(jìn)行絡(luò)合預(yù)處理，4.2水處理工藝確定記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)原子吸收分光光度法測(cè)定處理后銅離子濃度為0.1223mg/L，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一級(jí)反應(yīng)沉淀池靜置25分鐘后有明顯絮凝現(xiàn)象 反應(yīng)速度與PH、加藥量關(guān)系數(shù)據(jù)表混凝劑投加量量絮凝沉淀 PH579110.5ml無少量 大量少量1ml無少量大量少量2ml無少量部分少量3ml無少量部分少量由表可知，酸性條件下幾乎不反應(yīng),隨著PH的增加Cu+逐漸生成沉淀，PH為9時(shí)沉淀最多：分別加入藥劑量0.5ml至3ml，得出當(dāng)藥劑投加量在0.5ml到1ml時(shí)，沉淀量提升最快，在實(shí)驗(yàn)室確定400ml原水樣的最佳藥劑量為1ml.以此加藥比例確定反應(yīng)罐中的加藥量為0.48。另外發(fā)現(xiàn)在25min時(shí)大部分沉淀析出。綜上所述，廢水處理工藝條件與PH、混凝劑投加量、轉(zhuǎn)速等有關(guān)。最佳水處理工藝及條件為PH等于9，混凝劑投加量0.5ml為佳。5、 結(jié)論： 采用閉路循環(huán)工藝流程，投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，可節(jié)約用水，盡可能達(dá)到廢水零排放。 采用聚合氯化鐵定期處理堿性含銅廢水，快捷，方便，處理后水質(zhì)清澈，低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。離子交換樹