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电池生产中重金属废水的治理试验研究

来源：塑胶五金网发布时间：2014-08-15 12:42:04点击率：

　　广州电池厂东厂生产过程中由于使用含汞、锌、锰和淀粉等原料，在电液配料、糊化、洗碳棒头等生产过程中排出的废水含汞0.79mg/L、锌315mg/L、锰73mg/L，对环境造成严重污染。由于废水中含有多种重金属污染物，国内尚未见到能同时把全部污染物都治理达标的设备和设施。所以目前国内的电池厂(含糊式电池)生产废水的治理还是一个难题。

　　针对重金属离子容易被吸附的特性，我们利用pH=8-9时生成的Zn(OH)2絮凝沉淀物在EWP高效污水净化器内形成吸附过滤流化床，并添加其它对重金属离子有吸附作用的药剂，对汞和其它重金属污染物进行吸附过滤，达到同时治理几种重金属污染物的目的。

　　1 原处理工艺

　　广州电池厂东厂原采用斜管沉淀工艺治理生产废水，工艺流程如图1，总投资为130万元，处理量为100t/d，处理后水的重金属指标锌、锰去除率较低，未能达标，且运行费用高，约2元/t废水。

　　2 新处理方案

　　2.1 工艺流程

　　工艺流程如图2所示，废水从调节池用泵抽入自吸器中，在自吸器的入口与出口处分别加入3组药剂，经与药剂混合生成Zn(OH)2，再用污水泵泵入净化器内处理，处理后的清水从顶部流出，污泥从底部排入污泥浓缩罐内浓缩后脱水运走。

　　2.2 EWP设备原理

　　很多废水(如电池的含锌废水)经絮凝反应后能分离出大量的污泥，这些絮状污泥有一定的吸附能力。以往的沉淀或气浮工艺，只把这些固形物固液分离，而没有再充分发挥这些污泥的吸附过滤作用。EWP高效污水净化器可以利用这些絮凝反应后生成的絮凝沉淀物在净化器内形成一个稳定的、可连续自动更新的吸附过滤流化床，既起混凝沉淀作用，又起吸附过滤作用，比普通的气浮或沉淀工艺的去除率高10%-20%，是集废水絮凝反应、沉淀、吸附过滤、污泥初步浓缩等功能于一体的设备[2]。设备原理图见图3，废水从EWP净化器的中下部进入，经混凝反应及污泥流化床的吸附和过滤处理，清水从设备顶部流出，污泥从设备底部排出。

　　2.3 试验装置

　　试验分别采用了EWP—0.3型高效污水净化器，其设计处理能力为0.03m3/h和EWP-2型高效污水净化器，设计处理量为2m3/h。

　　2.4 试验过程及结果

　　2.4.1 阶段：实验室的试验

　　在实验室做了近200多种方案， 筛选出效果好、价格低的 药剂组合。试验结果见表1：

表1　实验室试验检测结果（电池厂化验室检测）
mg·L-1

方案1

方案2

方案3

方案4

方案5

方案6

名称

石灰

名称

聚铁 石灰

名称

Na2S 聚铁 石灰

名称

NaOH

名称

FeCl3 NaOH

名称

Na2S 石灰 阳离子吸附剂

Hg2+

0.00875

Hg2+

0.0033

Hg2+

0.000375

Hg2+

0.00875

Hg2+

0.0056

Hg2+

0.000125

Zn2+

15.087

Zn2+

7.775

Zn2+

5.063

Zn2+

16.825

Zn2+

12.488

Zn2+

3.325

Mn2+

10.15

Mn2+

5.125

Mn2+

3.125

Mn2+

10.50

Mn2+

8.25

Mn2+

1.625

　　注：原水水质：Hg2+0.0615mg/L、Zn2+312.25mg/L、Mn2+21.0mg/L。

　　2.4.2 第二阶段：0.3m3/h样机试验

　　采用EWP-0.3型高效污水净化器进行现场试验。试验时将Na2S加入1号加药罐内，将石灰与阳离子吸附剂1的混合剂加人2号加药罐内。并试验了两种药剂添加顺序对处理效果的影响。

　　①先添加石灰与阳离子吸附剂1，再添加Na2S。

　　②先添加Na2S，再添加石灰与阳离子吸附剂1。

　　结果发现先添加Na2S对汞的去除效果较好，但对锌、锰的去除效果影响不大。当 处理量达0.81m3/h时，泥床相当稳定。检测结果证实：汞、锰的处理效果都达到广州市一级新扩改排放标准，锌的处理达到了广州市二级新扩改排放标准。详见表2。

表2　第二试验阶段检测结果

  

时间

样品名称

检测项目/(mg·L-1)

 

Hg2+

Zn2+

Mn2+

 

98.12.1

原水

0.0731

134.8

18.0

 

东厂废水站出水

0.0059

25.5

14.0

 

净化器出水

0.0061

5.3

0.92

 

98.12.2

原水

0.0460

32.6

16.5

 

净化器出水

0.0073

1.03

0.66

 

98.12.4

原水

0.0464

53.7

17.5

 

净化器出水

0.0031

1.03

2.34

 

平均数

原水

0.0552

73.7

17.3

 

净化器出水

0.0055

2.45

1.31

 

去除率

 

90.04%

96.67%

92.43%

 

　　注：数据由广州市环境保护科学研究所检测

　　2.4.3 第三阶段：50m3/h样机试验

　　采用EWP-2型高效污水净化器进行样机试验，试验条件仍按照第二阶段不变。在试验过程中，发现药剂阳离子吸附剂2对重金属离子具有较注：数据由广州市环境保护科学研究所检测强的离子交换性能，经过几十次的试验， 决定Na2S与石灰不变，而将阳离子吸附剂1改为阳离子吸附剂2(药剂费仅为0.70元/t)。试验检测结果表明此组合效果良好。EWP-2型连续运行了3个多月，运行正常，出水水质稳定。结果见表3。

表3　第三试验阶段试验结果

  

时间

原水/(mg·L-1)

净化器出水/(mg·L-1)

污泥罐出水/(mg·L-1)

 

Hg2+

Zn2+

Mn2+

Hg2+

Zn2+

Mn2+

Hg2+

Zn2+

Mn2+

 

99.4.27

0.785

179.8

19.40

0.0150

2.99

0.29

0.0320

7.21

1.80

 

99.4.28

0.508

275.2

17.90

0.0136

3.57

0.77

0.0224

4.24

1.08

 

99.4.29

0.0932

124.8

11.34

0.0018

3.12

0.11

0.0190

1.54

0.57

 

平均数

0.462

193.27

16.21

0.0101

3.22

0.39

0.0245

4.33

1.16

 

排放标准

 

 

 

0.0500

3.00

2.0

 

 

 

 

去除率/%

 

 

 

97.8

98.3

97.6

 

 

 

 

　　注：数据由广州环保科学研究所检测

　　3 污泥处理

　　3.1 重金属在污泥中的稳定性

　　电池废水处理后所产生的污泥包含了所去除的所有重金属，若处理不当，必会造成严重的二次污染。从理论上讲，重金属经与CO32-、OH-反应后产生碳酸盐或氢氧化物沉淀物，重金属不再以离子形式存在于污泥中。由于EWP高效污水净化器之所以能做到高效率、运行费低，就是靠其内部的由重金属沉淀物产生的吸附过滤污泥床。所添加的药剂量仅够与部分重金属反应，仍有少部分的重金属靠泥床的吸附作用去除，但这种吸附性是较微弱的，一旦将这些污泥排入自然界，它们极有可能因受外因的作用而又以离子的形式进入土壤，对环境造成污染。

　　对于这个问题，由于阳离子吸附剂2对重金属离子具有较强的阳离子交换作用，该吸附剂含有Na基，遇到重金属离子时，Na+离子与重金属离子交换，金属离子与阳离子吸附剂2产生络合物沉淀。

　　经对污泥脱水机排出的水样进行重金属离子检测，验证了经EWP净化器产生的污泥不会或极少产生二次污染。检测结果见表4。结果表明，污泥所含水份中重金属的指标基本达到排放标准，即重金属污染物已转化为稳定的化合物存在于污泥中。

表4　污泥经脱水排出的水的检测数据

  

时间

检测项目/(mg·L-1)

 

Hg2+

Zn2+

Mn2+

 

99.5.6

0.0050

3.080

0.540

 

0.0050

3.060

0.570

 

0.0045

2.094

0.458

 

0.0052

2.008

0.348

 

99.5.7

0.0066

1.433

0.130

 

0.0116

3.705

0.712

 

0.0104

2.754

0.382

 

0.0101

2.028

0.348

 

平均数

0.0073

2.520

0.436

 

　　3.2 污泥脱水

　　重金属污泥脱水采用了离心脱水机。即将污泥加入改装后的洗衣机内的毛毯袋中，进行脱水。脱水后污泥含水量为80.7%。

　　4 结论

　　4.1 试验证明，废水中无论含有几种重金属污染物，只要其中有一种重金属能生成絮凝沉淀物，就能在EWP高效污水净化器内产生泥床，而此泥床对其它重金属产生良好的吸附过滤作用，因而达到同时处理几种污染物的效果。

　　4.2 由于添加了两种重金属离子吸附剂，使处理效果不但不受废水污染物浓度的影响，且所形成的吸附滤床因含有重金属离子吸附剂，吸附效果更好。

　　4.3 经检测，处理后的废水中的Hg2+、Mn2+的平均指标低于广州市一级新扩改标准( 严格的)，Zn2+低于广州市二级新扩改标准达到试验要求。

　　4.4 处理吨水所需的药剂费用约为0.70元，为原工艺的三分之一，而处理效果优于原处理工艺。

　　4.5 由于添加的石灰与锌所产生的Zn(OH)2比重大，且另添加了两种重金属离子吸附剂， 使所产生的絮凝沉淀物的比重更大，所产生的污泥浓度高，污泥少，有利于污泥的干化，且可大大降低污泥的处理和运输费用。

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