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納米零價鐵技術在重金屬工業污水處理中的應用效果如何?

文章出處:未知發表時間:2021-12-20 13:27:52


 

圖片1 

 

  某產業園位于國內知名有色金屬產業基地。該產業園是在環境倒逼機制推進產業轉型晉級形勢下應運而生,以樹立標準產業集聚區和完好的有色金屬生態工業和循環經濟體系為目的,企圖完成資源整合,推進涉重金屬企業上范圍、上程度,完成中心城區周邊冶煉企業野退城入園冶。

 

  該產業園污水處置廠效勞于整個產業園,處置污水來自于入園涉重企業的外排污水。其北側緊鄰當地主要地表水系,依據環境影響評價報告及其批復,園區工業污水處廠外排規范執行《城鎮污水處置廠污染物排放規范》(GB189182002)一級A標后排入該水系。

 

  用于重金屬污水處置的傳統工藝有硫化法、石灰鐵鹽法、電化學法、膜法等,但要滿足《城鎮污水處置廠污染物排放規范》(GB189182002)一級A類規范實行高規范排放,且投資運轉本錢經濟的成熟技術少之又少,無相似工程能夠自創。為此,經過技術調研與比選、現場實驗考證等,最終選擇納米零價鐵工藝應用于該園區污水處置廠的工程施行。

 

  一、納米零價鐵的特性及重金屬污水去除的機理

 

  納米零價鐵具有強復原性、比外表積大,反響活性高的特性,其比外表積剖析(BET)結果約35m2/g。納米零價鐵具有核殼雙重構造,呈金屬鐵體立方晶體的外擴散環構造,四周包裹一層較薄的氧化殼。大多顆粒尺寸在50~100nm之間,中心是堅固的零價鐵。

 

  納米零價鐵對重金屬的去除作用與重金屬的規范氧化電勢有關。ZnCd的規范氧化復原電勢E0十分接近或低于Fe2+/Fe(-0.44V),納米零價鐵對它們的作用主要為吸附及構成外表復合物。CuCrAgHg規范氧化復原電勢E0遠大于Fe2+/Fe,其去除機理主要是被Fe0復原。而關于規范氧化復原電勢E0稍大于Fe2+/FeNiPb,納米零價鐵經過吸附和復原雙重作用將NiPb固定在納米粒子外表。砷元素在水中以亞砷酸鹽(三價砷)和砷酸鹽(五價砷)形態存在,納米零價鐵能以較快速度將五價砷復原成三價砷和零價砷,納米零價鐵與三價砷反響是吸附和氧化復原的過程,既能將三價砷復原成零價砷,又能將其氧化為五價砷。

 

  二、處置工藝的初步比選

 

  目前,重金屬污水處置工藝有納米零價鐵、電化學法、石灰鐵鹽法、膜法、硫化法等。幾種工藝的比選,詳見表1

 

圖片13 

  園區污水處置廠效勞于整個產業園,處置后的出水排入地表水系。因而,依據表1的比擬,能夠發現納米零價鐵工處置效果穩定、二次污染污染物少,且處置辦法和技術簡易,是最適用的工藝。

 

  三、實驗考證

 

  3.1目的

 

  經過考證實驗條件使污水中的重金屬經處置到達最高允許排放濃度,為污水處置工程建立提供設計根據。

 

  3.2水質

 

  實驗污水水質,詳見表2

 

圖片14 

  3.3工藝流程

 

  實驗工藝采用曝氣攪拌反響階段+混凝沉淀處置。工藝流程見圖1

 

圖片15 

  3.4實驗內容

 

  3.4.1堿液投加量對重金屬去除效果的影響

 

  未經處置的混合污水pH值在1.9左右,具有很強的酸性和刺激性氣息。為了可以有效去除水中污染物,需求對原水實行pH值調理,將原水pH值從1.9調至8~9

 

圖片16 

  由表3可知,將1L原水的pH值調至8~9需求燒堿量在0.1~1g。污水中含有大量的緩沖劑,調理pH值到8時,銅、鋅等重金屬局部會以氫氧化物的方式沉淀到泥渣中。

 

  3.4.2曝氣對重金屬去除效果的影響

 

  運用鼓風機對實驗原水分別實行1h3h5h的曝氣,曝氣量與重金屬去除效果的影響見表4

 

圖片17 

  如表4可知,曝氣量越大對砷的去除效果越好,這是由于經過曝氣會將原水中大量的As()氧化為As(),進而經過納米零價鐵試劑中產生的Fe(OH)3絮凝沉淀得以去除。納米零價鐵試劑對COD的去除功用主要靠重生成的Fe(OH)3的多相絮凝功用,對污水中的COD產生凝聚而使COD降低,反響過程中將耗費一定量的試劑。

 

  因而,在采用納米零價鐵試劑除砷前應對污水實行曝氣氧化去除COD,這樣既能夠節約試劑耗費量,又能保證砷的穩定達標。

 

  3.4.3納米零價鐵試劑投加量對重金屬去除率的影響

 

  為了有效地去除污水中的鉛、砷、鉈、銻等重金屬元素,需求將pH值調理到8~9范圍內投加適量的納米零價鐵試劑。實驗結果標明,納米零價鐵藥劑投加量越大,重金屬去除效果越好,但思索四處理本錢,有必要肯定一個最佳投加量。由于原水水質成分復雜,選用具有代表性的兩類金屬(砷、鉛)來表征投加量與去除率之間的關系。

 

  實驗原水水質分為兩種,即未處置的原水和曾經處置的原水,故其加藥量也有兩種。納米零價鐵試劑的投加量是按處置每升污水所需求納米零價鐵試劑的質量表示。

 

  1)關于未處置的原水,其納米零價鐵加藥量與重金屬去除率的關系見圖2

 

圖片18 

  從圖2中能夠看出,關于金屬鉛來說,納米零價鐵藥劑投加量為1g/L(稀釋后)左右時,鉛的去除率接近100%,而關于砷來說,投加量在1.5g/L(稀釋后)時,其去除率才接近100%。結果標明,關于不同種重金屬,所需加藥量也是不同的。為了可以很好地去除重金屬,所選加藥量控制在1.5~2g/L(稀釋后)

 

  2)關于曾經處置的原水,其納米零價鐵加藥量與重金屬去除率的關系見圖3

 

圖片19 

  曾經處置的原水是污水經外排企業處置過的出水,其所含重金屬含量很低,因此藥劑投加量也相對較低。在投加量為1g/L(稀釋后)時,一切重金屬的去除率均接近100%。在運轉經濟性和出水水質穩定達標雙重指標下,選用投加量1g/L(稀釋后)是最佳的。

 

  3.5小結

 

  1)納米零價鐵工藝反響時間短,能完成高效率處置重金屬污水。

 

  2)經過調整實驗條件,剖析實驗數據可得出本次的污水經預處置和反響處置后均能到達《城鎮污水處置廠污染物排放規范》(GB18918-2002),達標率100%

 

  四、工程應用

 

  該產業園污水處置廠項目處置范圍3000m3/d,其進出水水質見表5

 

圖片20 

  4.1工藝流程

 

圖片21 

  詳細工藝流程(見圖4)如下院廢水從調理池經泵保送進入納米零價鐵處置系統,并參加納米零價鐵和堿在納米反響沉淀池內實行復原、吸附、共沉淀等反響,對污水中的重金屬等污染物實行有效地去除。經過納米零價鐵處置后的廢水進入氧化絮凝池,參加PFSPAM等藥劑實行催化耦合絮凝反響,并沉淀別離,沉淀出水進入濾池,去除微量的懸浮物,最后進入出水池達標排放。系統產生的污泥進入污泥濃縮池降低污泥含水率、減少污泥體積后再經供泥泵提升至板框壓濾機實行污泥脫水,壓濾后的脫水污泥外運處置。上清液和濾液進入調理池實行再處置。

 

  4.2主要設備

 

  1)調理池。設計參數:1座,設計調理時間為8h有效容積1000m3。用于工業污水的水質水量調理,采用空氣攪拌。設備選型院污水保送泵2(11)Q=130m3/hH=22mN=30k宰。

 

  2)處置系統。由納米鐵反響沉淀池和氧化絮凝池兩段組成,用于重金屬和砷的去除。納米鐵反響沉淀池員座,處置才能為125m3/h,外形尺寸為15500×8000×6000。鋼筋混凝土現澆構造(反響段FRP防腐,沉淀段煤瀝青防腐),配套設備為攪拌器、斜板等1套。氧化絮凝沉淀池1座,處置才能為125m3/h,外形尺寸為19500×8000×5500。鋼筋混凝土現澆構造(煤瀝青防腐),配套設備為羅茨風機、攪拌器、斜板等1套。

 

  3)過濾器車間。過濾器車間設計處置才能為125m3/h,用于氧化絮凝池出水懸浮物的進一步去除。主要設備包括院(1)多介質過濾器,準=3000mm,單臺處置才能70m3/h,共3臺。(2)過濾器進水泵,2臺,11備,Q=130m3/hH=32mN=22kW(3)過濾器反洗泵院2臺,11備,Q=300m3/hH=22mN=30kW(4)反洗風機,1臺,Q=6.3Nm3/minH=6mN=11kW

 

  五、結論

 

  納米零價鐵工藝具有處置效果穩定,無二次污染介質產生,運轉本錢經濟低等優勢,選用其處置重金屬污水高規范排放是最適用的,也是可行的。實驗考證調理pH值到8時,藥劑量在1.0~2g/L,合理控制曝氣時間可確保處置效果。

 


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