模拟工业重金属铜废水处理综合处理 6页

模拟工业重金属铜废水处理综合处理（辛淑芬、尹琪、李一鸣、余佳平、倪宸玮、罗宽龙、邹雪梅、洪艳、高瑞、120222班）摘要：本文通过模拟重金属铜废水进行分析、预处理，使用实验室水处理设备设计工艺参数，主要对药剂投加量、最佳反应时间、最佳搅拌速度与静置时间等对处理效果的影响做了分析，最终制定可行的废水处理方案，使重金属铜废水污水的排放达到国家允许排放的标准。关键字：水处理重金属铜混凝沉淀工业废水1、引言水资源在国民经济发展和社会生产中发挥着重要的作用，同时也是人们生活中不可缺少的一部分。但是随着工农业的迅速发展，工业废水大量排放，使得水体重金属污染日益严重。据统计，我国每年产生400亿吨左右的工业废水。其中重金属废水约占60%。这些废水严重污染地表水与地下水，造成可利用水资源总量急剧下降。重金属废水一般来源于矿山开采、金属冶炼与加工、电镀、制革、农药、造纸、油漆、印染、核技术及石油化工等行业。重金属铜难以生物降解且易被生物吸收富集，毒性具有持续性，是一类极具潜在危害的污染物，如不治理必将对生态环境及人体健康造成严重的威胁。然而，重金属铜作为一类重要的宝贵的资源，又具有很高的使用价值。因此如何有效治理水体重金属铜污染，保护人类健康和生态环境，同时回收利用重金属铜，缓解我国资源和环境的压力，是当前不可忽略的问题。2、废水处理方案设计2.1实验目的1、掌握含铜废水处理的去除机理与过程2、根据水处理设备设计水中重金属的处理工艺3、应用水处理设备试验水处理设计工艺参数与效果4、掌握浊度测量方法和实验数据处理方法2.2实验原理n废水在强碱条件下投加酸进行破络反应,再与其他重金属废水混合处理。重金属废水设计采用氢氧化物沉淀法去除废水中重金属污染物,氢氧化物沉淀与PH值有很大的关系。当污水的PH值过高或污水中存在有害的离子配位体时,能与金属离子结合成可溶性络合物,从而使重金属会“反溶解”到水中去。Cu2++2OH-=Cu(OH)2+最佳沉淀pH值>8.0，最佳沉淀pH值9～10。2.3设计内容一般酸性含铜废水中经调整PH值后，再经沉淀、过滤，能达到出水含Cu2+<0.5mg/L。又因铜络合离子在酸性条件下易电解，因此将废水先酸化PH等于2，再加碱中和调至PH为9，将Cu2+去除,能去除废水中大部分的铜离子，且方法简单，工艺成本低、处理效果好。用离子交换法处理铜废水：用强酸性阳离子树脂交换废水中的Cu2+，其反应如下：2RNa+Cu2+=R2Cu+2Na+铜离子与离子交换树脂发生交换，以达到富集铜离子、消除或降低废水中铜离子的目的。离子交换法能有效地去除废水中的铜离子，而且具有处理容量大、出水水质好等特点。废水中Cu2+浓度过高时，应进行除铜预处理，否则树脂易达到饱和。综合沉淀池：调PH调PH为9.0，n混凝沉淀池：中加聚合硫酸铁（PFS），搅拌（快转300r/min:1min,慢转60r/min:5min；45r/min:5min；25r/min:5min）。（投加量的确定，观看二沉池的水质变化，或PH值稳定不下降）斜板沉淀池：进口（表面水利负荷q=Q/A;Q———最大时污水流量，A———沉淀池表面面积）一级中间调节池：用NaOH和HCl调节pH值为4.5-7.0石英砂过滤：有效的截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子等，最终达到降低水浊度、净化水质效果（根据管的尺寸设定流速）活性炭过滤：打开过滤器进水阀、排气阀，待水充满设备时关闭排气阀，打开出水阀。当运行至进出口压差≥0.05～0.07Mpa时，运行周期结束,设备需反洗。离子交换器：电渗析除去大部分金属离子2.4效果及评价方法离子交换树脂法可选择性地回收水体中的重金属，出水水质含重金属离子浓度远低于化学沉淀法处理后的水中重金属离子的浓度，产生的污泥量较少。但是离子交换树脂存在强度低、不耐高温、吸附率低等缺点。提高交换树脂的吸附容量、吸附选择性、交换速度以及再生利用性能及机械强度是实验的关键。3．实验部分3.1实验仪器与试剂仪器：水处理综合实验设备、火焰原子吸收试剂：称25gPAC（此处用FeCl3），溶于500ml水中，配成5%的溶液。称25gNaOH,溶于500ml水中，配成5%的溶液。2ppm的铜标准溶液原水：用氯化铜模拟铜离子配成100mg/L3.3原水水质来源：本实验模拟电镀生产过程中产生的含铜废水中的污染物，铜离子质量浓度为100mg/L配制过程：n根据进水搅拌机尺寸（直径710，高1390，顶部有搅拌设备）计算出搅拌机放满时，配成100mg/L所需CuCl2的质量为19.2g,用天平称取19.2gCuCl2溶于烧杯中而后放进储满水的进水调节池中3．4水处理实验3．4.1水处理工艺及其控制参数确定方法①生成的沉淀物易于沉降，能够适应多种搅拌方式。操作控制简单②污泥量小，有利于脱泥及后续处理③出水水质好，可以回收利用来自进水调节池的酸性污水先进入综合调节池及混凝沉淀池，当水量达到预定液位时，由自动开关关闭进水阀，停止进水。开启综合调节池的搅拌器及药泵，按照污水中铜离子的含量，定量向调节池投加NaOH及混凝剂FeCl3，达到一定的反应时间及有一定的混凝效果后，加药和搅拌停止，静置使污泥沉降。搅拌时间为25分钟，加药、搅拌、静置、排水、排泥的综合时间为75分钟。分析试验根据确定的此次试验药剂投加量以铜100mg/L为基准条件来确定基准加药量。实验用500ml烧杯，装入400ml原水，分别加入药剂量0.5ml至5ml，得出当药剂投加量在1ml到2ml时，沉淀量提升最快，在实验室确定400ml原水样的最佳药剂量为1.5ml.以此加药比例确定反应罐中的加药量为0.72L。最佳混凝剂投加量确定。实验用500ml烧杯，装入400ml原水，分别加入药剂量0.5ml至5ml，得出当药剂投加量在0.5ml到1·ml时，沉淀量提升最快，在实验室确定400ml原水样的最佳药剂量为1ml.以此加药比例确定反应罐中的加药量为0.48。最佳反应时间的确定与采用相同原水样进行试验，铜100mg/L。由实验得出最佳的搅拌反应时间为25分钟。同理，用同样的试验确定最佳搅拌速度与静置沉降时间为60转/分，沉淀时间为20分钟。3.4.2处理后水质监测方法用原子吸收分光光度法测定处理后铜离子浓度n4结果讨论4.1原水①原水外观呈蓝色，污染物含量为100mg/L②配制的废水与实际电镀废水相比，铜离子往往以络合形态存在，处理前需要进行络合预处理，4.2水处理工艺确定①记录实验数据原子吸收分光光度法测定处理后铜离子浓度为0.1223mg/L，达到国家标准0.5mg/L实验现象一级反应沉淀池静置25分钟后有明显絮凝现象②反应速度与PH、加药量关系数据表混凝剂投加量量絮凝沉淀PH579110.5ml无少量大量少量1ml无少量大量少量2ml无少量部分少量3ml无少量部分少量n由表可知，酸性条件下几乎不反应,随着PH的增加Cu+逐渐生成沉淀，PH为9时沉淀最多：分别加入药剂量0.5ml至3ml，得出当药剂投加量在0.5ml到1ml时，沉淀量提升最快，在实验室确定400ml原水样的最佳药剂量为1ml.以此加药比例确定反应罐中的加药量为0.48。另外发现在25min时大部分沉淀析出。③综上所述，废水处理工艺条件与PH、混凝剂投加量、转速等有关。④最佳水处理工艺及条件为PH等于9，混凝剂投加量0.5ml为佳。1、结论：²采用闭路循环工艺流程，投资少、运行费用低，可节约用水，尽可能达到废水零排放。²采用聚合氯化铁定期处理碱性含铜废水，快捷，方便，处理后水质清澈，低于国家排放标准。离子交换树脂法可选择性地回收水体中的重金属，出水水质含重金属离子浓度远低于化学沉淀法处理后的水中重金属离子的浓度，产生的污泥量较少。但是离子交换树脂存在强度低、不耐高温、吸附率低等缺点。提高交换树脂的吸附容量、吸附选择性、交换速度以及再生利用性能及机械强度是实验的关键。²总的来说本次实验是成功的，可以应用于对Cu离子浓度要求高的工业生产中。