污水中重金属的预脱除实验研究

发布时间：2020-03-20 22:51

【摘要】：水处理过程产生了大量的污泥,水中含有的重金属会进入污泥中,常常会造成污泥中重金属超标,使污泥成为危险废物,增大了污泥处理处置与资源化利用的难度。本文以降低污泥中重金属含量为目的,从污泥产生的源头——废水中对重金属预先脱除,避免大部分的重金属进入污泥体系,降低污泥中重金属隐患,在污水中对重金属进行硫化沉淀预脱除,考查了静态硫化沉淀、硫化沉淀浮选以及离子浮选对重金属的脱除效果,并以城市污泥为原料制备了一种污泥基吸附剂,应用到污水中重金属预脱除的实验中。论文的主要结论如下:(1)在未添加污泥基吸附剂的条件下,对静态硫化沉淀和硫化沉淀浮选实验进行了比较实验,静态硫化沉淀实验去除效率高,但因其沉淀不易分离,不适用于污水处理厂;硫化沉淀浮选操作简单,能有效将重金属硫化物与废水分离,但重金属的去除效率不高,对Cr~(3+)去除率仅为3.27%。实验表明,静态硫化沉淀法不适用于污水处理厂,而硫化沉淀浮选实验工艺简单,但存在去除效果不理想的缺点。考查了离子浮选对重金属的脱除效果,对常用的几种捕收剂进行了比较,实验表明,效果最好的捕收剂为丁铵黑药,当用量为3.5 mg/L,浮选时间240 s,搅拌强度110 r/min时,对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)的去除率分别为17.89%、16.24%和18.92%,对Cr~(3+)的去除率为3.09%。(2)以污泥为原料制备污泥基吸附剂,为改善传统污泥制备吸附剂孔隙较少,吸附效果较差,本实验添加板栗壳作为增碳剂,采用化学活化法,经过对比采用ZnCl_2为活化剂,通过单因素实验确定水平和因素,最后通过正交实验确定最佳反应条件,确定各因素的影响大小顺序为:活化温度板栗壳添加比活化剂浓度活化时间固液比,固液比的影响最小,且污泥与板栗壳制备污泥基吸附剂最优制备条件为活化时间60 min,活化温度650℃,氯化锌浓度3 mol/L,固液比1:3,板栗壳添加量20%,在此条件下制备出污泥基吸附剂,并进行表征与应用。(3)研究了硫化沉淀-吸附-浮选实验对污水中重金属预脱除的效果,即将制备的污泥基吸附剂作为载体加入浮选操作中。以一种COD、NH_3-N、TP分别为465 mg/L、55 mg/L、4.8 mg/L,主要重金属离子为Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+),浓度分别为0.513 mg/L、0.121 mg/L、0.072 mg/L、0.112 mg/L的城市污水水样为对象,在不同的工艺参数下进行了重金属脱除实验,结果表明,污泥基吸附剂用量为10 mg/L,硫化钙5 mg/L,搅拌2 min后,加入733氧化石蜡皂3 mg/L和丁铵黑药1 mg/L,搅拌1 min后再进行浮选,浮选时间2 min,重金属脱除后的出水中,COD、NH_3-N、TP分别为450 mg/L、47 mg/L、4.2 mg/L,主要重金属离子Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+),浓度分别为0.16 mg/L、0.04 mg/L、0.02 mg/L、0.05 mg/L,Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)的去除率分别为66.7%、68.6%、71.4%和50.3%,较好地实现了从污水中预先脱出重金属的目的。以一种铅锌冶炼废水为研究对象,对废水中几种主要的重金属离子Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)的脱除效果进行研究,实验结果表明,冶炼废水中Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)的去除率分别为80.23%、79.26%、89.08%、41.06%,通过浮选实验刮出的泡沫产品中重金属含量较高,是一种优质的金属矿产资源,可对泡沫产品进行回收,有效将冶炼废水中重金属资源化、无害化,在一定程度上可降低冶炼废水产生的污泥中重金属含量,降低其危害性。
【图文】：

只以污泥为原料，其他制备条件同 Y1，在此条件下制备的污泥基吸附代表在市面上购买的商业活性炭，对三种吸附剂进行碘吸附值的测定，的碘吸附值为 567.28mg/g，比表面积为 604.87 m2/g，Y2的碘吸附值为 /g, 比表面积为 287.32 m2/g，Y3的碘吸附值为 1084.76 mg/g，比表面12.50 m2/g ,Y3＞Y1＞Y2。这是由于 Y1较 Y2原材料中含碳量有所增加，而购买的活性炭是以优质椰子壳经系列生产工艺精加工而成，，含碳量丰富活性炭孔隙发达。.4.1 扫描电镜分析样品粉末抽滤与喷金处理后，在日立 S-3700N 型电子显微镜下对样品面形貌观察图 3-7 中 a 为 Y1污泥基吸附剂的电镜扫描图，由图可看出 Y的孔隙结构，以中孔为主，而 b 为 Y2的扫描电镜图，表面较平整，孔隙较图可知添加板栗壳的污泥基吸附剂比未添加板栗壳制备的污泥基吸附剂能较好，孔隙结构较丰富。因此，在污泥中加入增碳剂，可有效提高污泥剂的吸附性能。b

图 4-3 硫化钙用量的影响Figure 4-3 Effect of calcium sulfide dosage知，重金属去除率随硫化钙用量上升，当硫化钙趋于稳定，继续增大用量，重金属去除率增幅蜡皂用量的影响氧化石蜡皂，是由饱和脂肪酸、含氧酸、二物和未氧化的烃类组成，主要用于氧化矿浮选硫化钙用量为 5 mg/L，丁铵黑药 1 mg/L，搅拌 2 min 的条件下，考查 733 对污水中重金属去6070率(%)
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

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本文编号：2592316