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预处理-催化吸附处理废水中重金属离子试验(2)
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2022-02-07 16:56:23 浏览次数:
             2. 1. 2 预处理药剂 KLY-03 的处理效果
             电镀行业的含 Cr 废水( 主要为 Cr6+ ) 废水经预处 理药剂 KLY-01 处理后,其去除效果有限。而 KLY-03型预处理药剂是专门针对高价态重金属离子而特殊 研制的试剂,其对电镀 Cr6+ 废水的处理效果见图 4, 考察药剂添加量对 Cr6+的去除效果,其中药剂添加量 为 KLY-03 与 Cr6+的质量比。废水的进水 Cr6+含量见 表 1 电镀废水。
             由图 3 可知: 废水中 Cr6+的浓度随着预处理药剂KLY-03 添加量的增加而逐渐降低,当其质量比为2 ∶ 1时,其 Cr6+ 含量降低到 3. 38 mg /L,去除率为99. 7%,继续增大药剂添加量,其去除率增大不明显。 出水总 Cr 含量可降低至 1 mg /L 左右。KLY-03 对于Cr6+的去除效果较 KLY-01 明显增强。因 KLY-03 型 预处理药剂针对高价态的重金属离子,添加了还原性 亚铁和亚锰离子,其与含 Cr6+废水接触后,可高效快 速地将 Cr6+还原为 Cr3+,其中亚铁和亚锰离子被氧化 为高价态的离子,并通过水解作用,产生相应的氢氧 化物,协同聚合硫酸/氯化铁铝吸附 Cr3+后共沉。
            2. 2 催化吸附除重金属离子效果
             2. 2. 1 含 As、Mo、Pb 废水 
            在预处理药剂 KLY-01 添加量为 2 g /L 的条件下,处理后的废水中,有色冶金废水 As = 1. 23 mg /L, 稀土废水 Pb = 1. 26 mg /L,钨钼废水 Mo = 3. 99 mg /L, 仍无法满足污水综合排放标准,我司研发了催化吸附 除重金属技术,用于工业废水中重金属的深度处理。 其去除效果如图 5 所示。可知: As 和 Pb 的处理量为100 L / h 的中试规模,Mo 的处理量为 1 m3 / h 的中试规模。
            由图 5 可知: 经预处理后,3 类废水中的 As、Pb、Mo 均得到有效去除。其中,有色冶金含 As 废水,出 水 As 含量稳定维持在 0. 5 mg /L 以下,满足其< 0. 5mg /L 的排放标准。稀土含 Pb 废水,经处理后出水Pb 含量稳定维持在 0. 1 mg /L 以下,满足 GB 26451—2011《稀土工业污染物排放标准》排放要求。钨钼含Mo 废水,经处理满足 GB 31573—2015《无机化学工业污染物排放标准》中要求 Mo < 0. 5 mg /L 的限值 要求。
            2. 2. 2 电镀含 Cr6+废水
            经上述预处理药剂 KLY-03 处理后的含 Cr6+废水 中,Cr6+ = 3. 37 mg /L,无法满足出水 Cr <0. 1 mg /L 的 企业要求。使用 KLM 吸附材料,按图 1 所示的工艺流程,进行两级催化吸附,一级催化吸附出水进入第 2 个吸附柱,并协同加入 KLH 活化剂,二级吸附出水 外排。其 中,一 级 和 二 级 催 化 吸 附 的 流 量 均 为5 BV / h,其催化吸附深度处理效果见图 6。
             由图 6 可知: 经预处理后的含 Cr 废水,经一级催 化吸附后,出水总 Cr 含量仍含有 1 ~ 2 mg /L,无法满 足外排要求。对一级催化吸附出水进行二级催化吸 附,经两级催化吸附后,出水总 Cr 含量可保证< 0. 1mg /L。但是两级吸附所用设备多,工艺长,会增加投 资成本。
             2. 2. 3 模拟含 Cr 废水
              参数优化 由图 4—7 可知: 催化吸附深度除重金属技术,对有色冶金、稀土和钨钼行业的 As、Pb、Mo 废水经一级 催化吸附后,均可达到外排标准。但电镀含 Cr6+废水 因其高价态的特殊性,需要经过两级催化吸附才能达 到<0. 1 mg /L 的外排要求。为了降低含 Cr 废水处理 难度,简化工艺流程,使含 Cr 废水经一级催化吸附 ( KLM) 深度去除后即可满足排放要求,以模拟含 Cr废水考察其进水 Cr 含量及活化剂添加量对 Cr6+去除 效果的影响。见图 7。
              由于吸附材料适用的 pH 为 6 ~ 8,最佳为 7 ~ 8, 故固定进水 pH = 7. 21,配置 Cr6+ 含量为 2 ~ 12 mg /L的含 Cr 废水,活化剂添加量为 1 mL /L。考察初始进 水 Cr 浓度对吸附效果的影响。 由图 6 可知: 进水 Cr 浓度越高,其经催化吸附 后,出水的 Cr 浓度越高,因为在相同的活化剂添加量 的情况下,吸附材料释放出来的自由离子和还原性离 子有限,其可用于还原 Cr6+的离子有限,故其进水浓 度越高,则出水 Cr 含量越高。选取进水 Cr 浓度为9. 5 mg /L,pH = 7. 21,考察活化剂添加量对 Cr 去除效 果的影响,结果见图 8。 
              由图 7 可知: 随着活化剂添加量的增大,含 Cr 废水的去除效果整体变差,活化剂添加量为 0. 8 和1 mL /L时的去除效果相差不大,Cr 的去除率基本维持在 50%左右。而活化剂添加量为 0. 4 mL /L 时,Cr的去除效果最好,在前 16 h 其出水基本维持在 1 mg /L左右。当继续降低活化剂添加量至 0. 2 mL /L 时,其Cr 的去除效果没有继续优化,出水 Cr 浓度反而升 高。这是由于活化剂的加入,使吸附材料表层的活性自由基团打开,此活性自由基团具有一定的还原性, 当活化剂加入量较低时,还原性活性基团量少,无法 对 Cr6+起到很好的还原作用。故活化剂添加量为0. 2 mL /L 时的去除效果较 0. 4 mL /L 时差,当继续增 大活化剂添加量时,虽然其还原性活性基团的数量也增大,但由于活化剂本身的氧化作用会使被还原的Cr 再次被氧化,导致其去除效率降低。 为了避免活化剂本身的氧化性对 Cr3+的二次氧 化作用,考察不添加活化剂的情况下,Cr6+ 的去除效 果,使用改性后的吸附材料在 pH = 6 ~ 7 的条件下,可 自发释放还原性自由基,将 Cr6+还原为 Cr3+后再伴随 吸附剂剥落共沉。确定进水 pH = 6. 5,进水 Cr6+ =2 mg /L,考察改性吸附材料对 Cr6+的去除效果,结果 见图 9。
             由图 9 可知: 通过改性吸附材料,无需添加活化 剂,在进水 Cr 为 2 mg /L 时,经一级吸附,可保证连续运行 90 h 时出水 Cr 仍满足<0. 1 mg /L 的要求,Cr 的 还原吸附效果明显,该材料在含 Cr 废水深度处理的 应用上具有很明显的优势。 
            3 结 论
            1) 预处理药剂 KLY-01 在添加量为 2 g /L 的条件下,对有色冶金、稀土、钨钼行业废水中的 As、Cd、Te、Cu、Zn、Ni、Pb、Mo 的去除率均可达到 90%以上。其 中 Cd、Te、Cu、Zn、Ni 可达到 GB 8978—1996 污水综合排放标准,对电镀行业 Cr6+的去除效果非常有限, 为 30. 9%。以有色冶金和钨钼行业的含 As 和 Mo 废水为例,预处理药剂 KLY-01 的最佳添加量为 2 g /L。 经 KLY-01 处 理 后,大 部 分 重 金 属 含 量 可 降 低 至1 mg /L以下。
              2) 预处理药剂 KLY-03 在药剂和 Cr6+ 质量比为2 ∶ 1的条件下,可保证出水总 Cr 由 968. 6 mg /L 降低 至 3. 38 mg /L,去除率达到 99. 7%,继续增大含量比, 去除效果增加不明显。 
              3) 催化吸附深度除重技术在活化剂添加量为1 mL /L、流量为 5 BV / h 时、使用未改性吸附材料,对 经预处理药剂 KLY-01 处理后含 As、Pb、Mo 废水均具有很好的去除效果,一级吸附可保证出水 As < 0. 5mg /L,Pb<0. 1 mg /L,Mo<0. 5 mg /L,满足各行业污水 外排标准。对 KLY-03 处理后的电镀行业含 Cr6+ 废 水,使用未改性的吸附材料需经两级催化吸附才能满 足总 Cr<0. 1 mg /L 的要求,但两级吸附设备投资大, 工艺长。
             4) 改性吸附材料可在进水 pH = 6. 5 的条件下,不需添加活化剂,保证催化吸附过程连续运行 90 h出水总 Cr 含量稳定<0. 1 mg /L。 
             5) 预处理和催化吸附深度除重金属联用技术可用于多种行业高低浓度重金属废水的去除,保证出水满足多种外排标准。
              原标题:预处理-催化吸附处理废水中重金属离子试验
              原作者:李 雅,潘尹银,李许玲, 李志强,刘晨明