一種含銅廢水處理過(guò)程中提高污泥沉降性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含銅廢水處理過(guò)程中提高污泥沉降 性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)沉淀法由于具有方法簡(jiǎn)單、操作方便、工藝技術(shù)成熟等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于處 理含銅廢水處理過(guò)程中。但是由于沉淀反應(yīng)速度快，生成的顆粒比較細(xì)小或?yàn)闊o(wú)定形的沉 淀，大量細(xì)小顆粒懸浮于溶液中，難以快速高效分離，導(dǎo)致處理后的廢水難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。為 了解決這一問(wèn)題，在化學(xué)沉淀處理含銅廢水的過(guò)程中利用反應(yīng)結(jié)晶法，形成化學(xué)沉淀顆粒 污泥，可使污泥沉降性能大幅度提高。
[0003] 由于廢水處理后沉淀物的固液分離主要依賴(lài)于重力作用，因而其最終沉降速度取 決于沉淀物的形狀、粒徑、密度等。因此，在化學(xué)沉淀顆粒污泥的形成過(guò)程中，控制成核、晶 體長(zhǎng)大、附聚等結(jié)晶過(guò)程，使顆粒長(zhǎng)大十分重要。過(guò)飽和度是推進(jìn)結(jié)晶過(guò)程的唯一動(dòng)力，過(guò) 飽和度的大小直接影響著晶核的形成和結(jié)晶成長(zhǎng)過(guò)程的快慢，這兩個(gè)過(guò)程同時(shí)也影響著沉 淀物的粒度分布。在反應(yīng)結(jié)晶法處理含銅廢水過(guò)程中會(huì)存在局部過(guò)飽和度高，初級(jí)成核速 率快及廢水中重金屬離子濃度低、沉淀懸浮密度小、不利于顆粒長(zhǎng)大等問(wèn)題。為了避免初級(jí) 成核，使析出的溶質(zhì)能夠在晶種表面生長(zhǎng)，從而得到較大的晶體粒度，保證固液分離效果， 可以通過(guò)在反應(yīng)結(jié)晶過(guò)程的初期加入晶種誘導(dǎo)成核，同時(shí)利用并流加料連續(xù)操作的方式， 將溶液的過(guò)飽和度控制在介穩(wěn)區(qū)，其中的關(guān)鍵步驟是控制溶液的過(guò)飽和程度。通過(guò)調(diào)節(jié)反 應(yīng)物的進(jìn)樣速率能夠有效地控制溶液中的過(guò)飽和程度，使其處于介穩(wěn)區(qū)，獲得較大的顆粒， 提高污泥的沉降性能，促進(jìn)泥水分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)含銅廢水處理過(guò)程中污泥難以固液分離的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種在含銅廢水 (銅離子濃度2 l〇〇〇mg/L)處理過(guò)程中提高污泥沉降性能的方法。該方法操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行周 期短，能夠有效提尚污泥的沉降性能。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種含銅廢水處理過(guò)程中提高污泥沉降性能的方法，其特征在于，在100-300mL水 中加入氧化銅晶種，使得固體濃度為2.5~3. Og/L;控制攪拌速度200~300rpm、溫度15-25 °C條件下分別滴加含銅廢水和0.03~0.05mol/L的氫氧化鈉水溶液，含銅廢水和氫氧化鈉 的進(jìn)樣速率控制在〇 . 2~0.5mL/min，控制含銅廢水和氫氧化鈉的進(jìn)樣速率一樣;并用氫氧 化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值11-12,反應(yīng)lh后，停止加樣，向反應(yīng)后的懸浮溶液體系中投加聚丙烯酰 胺絮凝劑，攪拌后靜置一段時(shí)間，使污泥穩(wěn)定并完全沉降，所述的含銅廢水的銅離子濃度2 1000mg/L〇
[0007] 所述的方法中加入的晶種物質(zhì)包括不同形貌、尺寸的氧化銅中的一種或多種。
[0008] 所述的方法，向反應(yīng)后的懸浮溶液體系中投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的聚丙烯酰胺絮 凝劑，使其在體系中的濃度為15mg/L;然后400~800rpm攪拌0.5~lmin，再在25~lOOrpm攪 拌10~15min，靜置30min，使顆粒污泥穩(wěn)定并完全沉降。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0010] 1、本發(fā)明方法專(zhuān)門(mén)用于處理銅離子濃度2 1000mg/L的含銅廢水。
[0011] 2、流程簡(jiǎn)單，主要涉及了銅的沉淀反應(yīng)和顆粒物的絮凝反應(yīng);操作成本低，設(shè)備簡(jiǎn) 單。
[0012] 3、本發(fā)明應(yīng)用反應(yīng)結(jié)晶法，引入晶種，采用并流加料連續(xù)操作的方式，通過(guò)控制反 應(yīng)物的進(jìn)樣速率，調(diào)節(jié)溶液的過(guò)飽和度，以及同時(shí)調(diào)控晶種固體濃度、攪拌速度、沉淀劑的 濃度、沉淀劑滴加速率、反應(yīng)pH值等條件以期找到最優(yōu)方案，促進(jìn)形成顆粒污泥，使污泥的 沉降速率較絮狀污泥提高了7~8倍，同時(shí)還使污泥的含水率從絮狀污泥的99%降到了 71%，體積減少了96.5%。
[0013] 4、本發(fā)明是含銅廢水處理過(guò)程中提高污泥沉降性能的方法，為解決含銅廢水處理 過(guò)程中固液分離的難題提供了新方式。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1:對(duì)比例中所得顆粒污泥的圖片；
[0015]圖2:實(shí)施例1中所得顆粒污泥的圖片；
[0016]圖3:實(shí)施例2中所得顆粒污泥的圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限定。
[0018] 對(duì)比例1:
[0019] 采用201310216148.4的專(zhuān)利申請(qǐng)中實(shí)施例3的條件和方法處理本發(fā)明銅離子含量 大于1000mg/L的含銅廢水。
[0020] 將一個(gè)1000mL反應(yīng)燒杯置于恒溫磁力攪拌裝置上，控制溫度為25 ±1°C，調(diào)節(jié)磁力 攪拌子的轉(zhuǎn)速為500rpm。向反應(yīng)燒杯中加入100mL含晶種物質(zhì)納米CuO的懸浮液，其固體濃 度為1.5g/L。然后向燒杯中同時(shí)分別滴加氫氧化鈉溶液(0.01m 〇l/L)和含銅重金屬?gòu)U水 (CCu(II) = 1100mg/L)，控制重金屬?gòu)U水的滴加速率為2mL/min，通過(guò)調(diào)節(jié)沉淀劑氫氧化鈉溶 液的滴加速率，控制反應(yīng)pH為9.0 ± 0.2，反應(yīng)lh。在上述反應(yīng)后的懸浮溶液體系中投加濃度 為0.1%的聚丙烯酰胺(PAM)絮凝劑，使其反應(yīng)濃度為10mg/L。然后快速(500rpm)攪拌30s， 再慢速(l〇〇rpm)攪拌15min。靜置30min，使污泥穩(wěn)定并完全沉降。通過(guò)對(duì)其沉降性能的分析 計(jì)算可知，其沉降速率為1 · 92cm/s，高于一般的絮狀污泥(0 · 17-0 · 42cm/s) 〇
[0021] 然后針對(duì)以上出現(xiàn)的含銅廢水的進(jìn)樣速率、晶種固體濃度、攪拌速度、沉淀劑的濃 度、沉淀劑滴加速率、反應(yīng)pH值等條件進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以選取最優(yōu)條件，結(jié)果如表1。
[0022] 表 1
[0023]
[0025] 將上述單因素試驗(yàn)得到的最優(yōu)條件組合運(yùn)用到如下實(shí)施例中取得很好的效果。
[0026] 實(shí)施例1
[0027]將一個(gè)反應(yīng)燒杯置于恒溫磁力攪拌器上，向其中加入100mL含晶種CuO的懸浮液中 (固體濃度為2.5g/L)?？刂品磻?yīng)溫度為25°C，調(diào)節(jié)磁力攪拌子的轉(zhuǎn)速為300rpm。然后向燒杯 中同時(shí)分別滴加氫氧化鈉溶液(〇.〇3mol/L)和含銅廢水(銅離子濃度1100mg/L)，控制含銅 廢水和氫氧化鈉溶液的進(jìn)樣速率為〇.5mL/min，通過(guò)滴加氫氧化鈉溶液控制反應(yīng)pH為11.0 ±0.2,反應(yīng)1小時(shí)。然后向沉淀反應(yīng)完成后的懸浮液中投加質(zhì)量濃度為lg/L的聚丙烯酰胺 絮凝劑，使其在體系中的濃度為15mg/L;然后600rpm攪拌15s，再在lOOrpm攪拌15min，靜置 30min，使顆粒污泥穩(wěn)定并完全沉降，沉降速率為8.75cm/s。此外，對(duì)反應(yīng)前后水中的銅濃度 的分析可知，其去除率達(dá)到了99%以上1同時(shí)還使污泥的含水率從絮狀污泥的99%降到了 71%，體積減少了96.5%。
[0028] 實(shí)施例2
[0029]將一個(gè)反應(yīng)燒杯置于恒溫磁力攪拌器上，向其中加入100mL含晶種CuO的懸浮液中 (固體濃度為2.5g/L)。控制反應(yīng)溫度為25°C，調(diào)節(jié)磁力攪拌子的轉(zhuǎn)速為300rpm。然后向燒杯 中同時(shí)分別滴加氫氧化鈉溶液(〇.〇3mol/L)和含銅廢水(銅離子濃度1100mg/L)，控制含銅 廢水和氫氧化鈉溶液的進(jìn)樣速率為4mL/min，通過(guò)滴加氫氧化鈉溶液控制反應(yīng)pH為11 土 0.2,反應(yīng)1小時(shí)。然后向沉淀反應(yīng)完成后的懸浮液中投加質(zhì)量濃度為lg/L的聚丙烯酰胺絮 凝劑，使其在體系中的濃度為l〇mg/L;然后600rpm攪拌15s，再在lOOrpm攪拌15min，靜置 30min，使顆粒污泥穩(wěn)定并完全沉降，測(cè)其沉降速率為4.7cm/s。此外，對(duì)反應(yīng)前后水中的銅 濃度的分析可知，其去除率達(dá)到了99%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含銅廢水處理過(guò)程中提高污泥沉降性能的方法，其特征在于，在100-300mL水中 加入氧化銅晶種，使得固體濃度為2.5~3. Og/L;控制攪拌速度200~300rpm、溫度15-25°C 條件下分別滴加含銅廢水和〇. 03~0.05mol/L的氫氧化鈉水溶液，含銅廢水和氫氧化鈉的 進(jìn)樣速率控制在0.2~0.5mL/min，控制含銅廢水和氫氧化鈉的進(jìn)樣速率一樣;并用氫氧化 鈉溶液調(diào)節(jié)pH值11-12,反應(yīng)lh后，停止加樣，向反應(yīng)后的懸浮溶液體系中投加聚丙烯酰胺 絮凝劑，攪拌后靜置一段時(shí)間，使污泥穩(wěn)定并完全沉降，所述的含銅廢水的銅離子濃度2 1000mg/L〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，加入的晶種物質(zhì)包括不同形貌、尺寸的氧 化銅中的一種或多種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，向反應(yīng)后的懸浮溶液體系中投加質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為0.1 %的聚丙烯酰胺絮凝劑，使其在體系中的濃度為15mg/L;然后400~800rpm攪拌0.25 ~lmin，再在25~lOOrpm攪拌10~15min，靜置30min，使顆粒污泥穩(wěn)定并完全沉降。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種含銅廢水處理過(guò)程中提高污泥沉降性能的方法，屬于環(huán)境工程領(lǐng)域。在含銅廢水化學(xué)沉淀處理過(guò)程中，生成的污泥一般為絮狀污泥，其穩(wěn)定性、沉降性和脫水性較差，嚴(yán)重影響了出水水質(zhì)和工藝運(yùn)行效率。本發(fā)明應(yīng)用反應(yīng)結(jié)晶法，引入晶種，采用并流加料連續(xù)操作的方式，通過(guò)控制反應(yīng)物的進(jìn)樣速率，調(diào)節(jié)溶液的過(guò)飽和度，以及同時(shí)調(diào)控晶種固體濃度、攪拌速度、沉淀劑的濃度、沉淀劑滴加速率、反應(yīng)pH值等條件促進(jìn)形成顆粒污泥，使污泥的沉降速率較絮狀污泥提高了7～8倍，同時(shí)還使污泥的含水率從絮狀污泥的99％降到了71％，體積減少了96.5％。本發(fā)明為解決含銅廢水處理過(guò)程中固液分離的難題提供了新方法。
【IPC分類(lèi)】C02F1/66, C02F1/56
【公開(kāi)號(hào)】CN105523621
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610064558
【發(fā)明人】李青竹, 柴立元, 葉麗君, 顏旭, 王慶偉, 閔小波, 王海鷹
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日