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        江苏铭盛环境

        纳米零价铁技术在重金属工业污水处理中的应用效果如何?

        文章出处:未知发表时间:2021-12-20 13:27:52


         

        图片1 

         

          某产业园位于国内知名有色金属产业基地。该产业园是在环境倒逼机制推进产业转型晋级形势下应运而生,以树立标准产业集聚区和完好的有色金属生态工业和循环经济体系为目的,企图完成资源整合,推进涉重金属企业上范围、上程度,完成中心城区周边冶炼企业野退城入园冶。

         

          该产业园污水处置厂效劳于整个产业园,处置污水来自于入园涉重企业的外排污水。其北侧紧邻当地主要地表水系,依据环境影响评价报告及其批复,园区工业污水处厂外排规范执行《城镇污水处置厂污染物排放规范》(GB189182002)一级A标后排入该水系。

         

          用于重金属污水处置的传统工艺有硫化法、石灰铁盐法、电化学法、膜法等,但要满足《城镇污水处置厂污染物排放规范》(GB189182002)一级A类规范实行高规范排放,且投资运转本钱经济的成熟技术少之又少,无相似工程能够自创。为此,经过技术调研与比选、现场实验考证等,最终选择纳米零价铁工艺应用于该园区污水处置厂的工程施行。

         

          一、纳米零价铁的特性及重金属污水去除的机理

         

          纳米零价铁具有强复原性、比外表积大,反响活性高的特性,其比外表积剖析(BET)结果约35m2/g。纳米零价铁具有核壳双重构造,呈金属铁体立方晶体的外扩散环构造,四周包裹一层较薄的氧化壳。大多颗粒尺寸在50~100nm之间,中心是坚固的零价铁。

         

          纳米零价铁对重金属的去除作用与重金属的规范氧化电势有关。ZnCd的规范氧化复原电势E0十分接近或低于Fe2+/Fe(-0.44V),纳米零价铁对它们的作用主要为吸附及构成外表复合物。CuCrAgHg规范氧化复原电势E0远大于Fe2+/Fe,其去除机理主要是被Fe0复原。而关于规范氧化复原电势E0稍大于Fe2+/FeNiPb,纳米零价铁经过吸附和复原双重作用将NiPb固定在纳米粒子外表。砷元素在水中以亚砷酸盐(三价砷)和砷酸盐(五价砷)形态存在,纳米零价铁能以较快速度将五价砷复原成三价砷和零价砷,纳米零价铁与三价砷反响是吸附和氧化复原的过程,既能将三价砷复原成零价砷,又能将其氧化为五价砷。

         

          二、处置工艺的初步比选

         

          目前,重金属污水处置工艺有纳米零价铁、电化学法、石灰铁盐法、膜法、硫化法等。几种工艺的比选,详见表1

         

        图片13 

          园区污水处置厂效劳于整个产业园,处置后的出水排入地表水系。因而,依据表1的比拟,能够发现纳米零价铁工处置效果稳定、二次污染污染物少,且处置办法和技术简易,是最适用的工艺。

         

          三、实验考证

         

          3.1目的

         

          经过考证实验条件使污水中的重金属经处置到达最高允许排放浓度,为污水处置工程建立提供设计根据。

         

          3.2水质

         

          实验污水水质,详见表2

         

        图片14 

          3.3工艺流程

         

          实验工艺采用曝气搅拌反响阶段+混凝沉淀处置。工艺流程见图1

         

        图片15 

          3.4实验内容

         

          3.4.1碱液投加量对重金属去除效果的影响

         

          未经处置的混合污水pH值在1.9左右,具有很强的酸性和刺激性气息。为了可以有效去除水中污染物,需求对原水实行pH值调理,将原水pH值从1.9调至8~9

         

        图片16 

          由表3可知,将1L原水的pH值调至8~9需求烧碱量在0.1~1g。污水中含有大量的缓冲剂,调理pH值到8时,铜、锌等重金属局部会以氢氧化物的方式沉淀到泥渣中。

         

          3.4.2曝气对重金属去除效果的影响

         

          运用鼓风机对实验原水分别实行1h3h5h的曝气,曝气量与重金属去除效果的影响见表4

         

        图片17 

          如表4可知,曝气量越大对砷的去除效果越好,这是由于经过曝气会将原水中大量的As()氧化为As(),进而经过纳米零价铁试剂中产生的Fe(OH)3絮凝沉淀得以去除。纳米零价铁试剂对COD的去除功用主要靠重生成的Fe(OH)3的多相絮凝功用,对污水中的COD产生凝聚而使COD降低,反响过程中将耗费一定量的试剂。

         

          因而,在采用纳米零价铁试剂除砷前应对污水实行曝气氧化去除COD,这样既能够节约试剂耗费量,又能保证砷的稳定达标。

         

          3.4.3纳米零价铁试剂投加量对重金属去除率的影响

         

          为了有效地去除污水中的铅、砷、铊、锑等重金属元素,需求将pH值调理到8~9范围内投加适量的纳米零价铁试剂。实验结果标明,纳米零价铁药剂投加量越大,重金属去除效果越好,但思索四处理本钱,有必要肯定一个最佳投加量。由于原水水质成分复杂,选用具有代表性的两类金属(砷、铅)来表征投加量与去除率之间的关系。

         

          实验原水水质分为两种,即未处置的原水和曾经处置的原水,故其加药量也有两种。纳米零价铁试剂的投加量是按处置每升污水所需求纳米零价铁试剂的质量表示。

         

          1)关于未处置的原水,其纳米零价铁加药量与重金属去除率的关系见图2

         

        图片18 

          从图2中能够看出,关于金属铅来说,纳米零价铁药剂投加量为1g/L(稀释后)左右时,铅的去除率接近100%,而关于砷来说,投加量在1.5g/L(稀释后)时,其去除率才接近100%。结果标明,关于不同种重金属,所需加药量也是不同的。为了可以很好地去除重金属,所选加药量控制在1.5~2g/L(稀释后)

         

          2)关于曾经处置的原水,其纳米零价铁加药量与重金属去除率的关系见图3

         

        图片19 

          曾经处置的原水是污水经外排企业处置过的出水,其所含重金属含量很低,因此药剂投加量也相对较低。在投加量为1g/L(稀释后)时,一切重金属的去除率均接近100%。在运转经济性和出水水质稳定达标双重指标下,选用投加量1g/L(稀释后)是最佳的。

         

          3.5小结

         

          1)纳米零价铁工艺反响时间短,能完成高效率处置重金属污水。

         

          2)经过调整实验条件,剖析实验数据可得出本次的污水经预处置和反响处置后均能到达《城镇污水处置厂污染物排放规范》(GB18918-2002),达标率100%

         

          四、工程应用

         

          该产业园污水处置厂项目处置范围3000m3/d,其进出水水质见表5

         

        图片20 

          4.1工艺流程

         

        图片21 

          详细工艺流程(见图4)如下院废水从调理池经泵保送进入纳米零价铁处置系统,并参加纳米零价铁和碱在纳米反响沉淀池内实行复原、吸附、共沉淀等反响,对污水中的重金属等污染物实行有效地去除。经过纳米零价铁处置后的废水进入氧化絮凝池,参加PFSPAM等药剂实行催化耦合絮凝反响,并沉淀别离,沉淀出水进入滤池,去除微量的悬浮物,最后进入出水池达标排放。系统产生的污泥进入污泥浓缩池降低污泥含水率、减少污泥体积后再经供泥泵提升至板框压滤机实行污泥脱水,压滤后的脱水污泥外运处置。上清液和滤液进入调理池实行再处置。

         

          4.2主要设备

         

          1)调理池。设计参数:1座,设计调理时间为8h有效容积1000m3。用于工业污水的水质水量调理,采用空气搅拌。设备选型院污水保送泵2(11)Q=130m3/hH=22mN=30k宰。

         

          2)处置系统。由纳米铁反响沉淀池和氧化絮凝池两段组成,用于重金属和砷的去除。纳米铁反响沉淀池员座,处置才能为125m3/h,外形尺寸为15500×8000×6000。钢筋混凝土现浇构造(反响段FRP防腐,沉淀段煤沥青防腐),配套设备为搅拌器、斜板等1套。氧化絮凝沉淀池1座,处置才能为125m3/h,外形尺寸为19500×8000×5500。钢筋混凝土现浇构造(煤沥青防腐),配套设备为罗茨风机、搅拌器、斜板等1套。

         

          3)过滤器车间。过滤器车间设计处置才能为125m3/h,用于氧化絮凝池出水悬浮物的进一步去除。主要设备包括院(1)多介质过滤器,准=3000mm,单台处置才能70m3/h,共3台。(2)过滤器进水泵,2台,11备,Q=130m3/hH=32mN=22kW(3)过滤器反洗泵院2台,11备,Q=300m3/hH=22mN=30kW(4)反洗风机,1台,Q=6.3Nm3/minH=6mN=11kW

         

          五、结论

         

          纳米零价铁工艺具有处置效果稳定,无二次污染介质产生,运转本钱经济低等优势,选用其处置重金属污水高规范排放是最适用的,也是可行的。实验考证调理pH值到8时,药剂量在1.0~2g/L,合理控制曝气时间可确保处置效果。

         


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