含鋅廢水處理方法
鋅(xin)(xin)是(shi)(shi)一種在地球(qiu)上儲量(liang)(liang)較(jiao)為(wei)(wei)豐富的重金屬資(zi)源。我(wo)國鋅(xin)(xin)礦資(zi)源儲量(liang)(liang)居世界第二位，鋅(xin)(xin)資(zi)源并(bing)廣(guang)泛(fan)應用(yong)于(yu)現代(dai)(dai)工業生(sheng)(sheng)產如(ru)(ru)冶(ye)煉、制藥及食品行業之中(zhong)(zhong)。鋅(xin)(xin)是(shi)(shi)人(ren)體(ti)健(jian)康(kang)不可缺少的元素(su)，它廣(guang)泛(fan)存在于(yu)人(ren)體(ti)肌(ji)肉及骨骼中(zhong)(zhong)，但(dan)是(shi)(shi)含量(liang)(liang)甚微，如(ru)(ru)果超(chao)量(liang)(liang)就會發生(sheng)(sheng)嚴(yan)重后果。含鋅(xin)(xin)廢(fei)水(shui)的排放對人(ren)體(ti)健(jian)康(kang)和工農業活(huo)動具(ju)有嚴(yan)重危害(hai)，具(ju)有持久性、毒性大(da)、污染(ran)嚴(yan)重等(deng)危害(hai)，一旦進入(ru)環境后不能被生(sheng)(sheng)物(wu)降(jiang)解，大(da)多數(shu)參與食物(wu)鏈循環，并(bing)最終在生(sheng)(sheng)物(wu)體(ti)內積(ji)累，破(po)壞生(sheng)(sheng)物(wu)體(ti)正常生(sheng)(sheng)理代(dai)(dai)謝(xie)活(huo)動，危害(hai)人(ren)體(ti)健(jian)康(kang)。在鋅(xin)(xin)酸(suan)(suan)鹽溶(rong)液中(zhong)(zhong)，加適量(liang)(liang)酸(suan)(suan)也可析(xi)出Zn(0H)2 白色沉淀，再加過量(liang)(liang)的酸(suan)(suan)、沉淀又復溶(rong)解。鋅(xin)(xin)的氫氧(yang)化(hua)合物(wu)為(wei)(wei)兩性化(hua)合物(wu)，pH 值過高或過低，均能使(shi)沉淀返溶(rong)而使(shi)出水(shui)超(chao)標。所以在用(yong)化(hua)學沉淀法處理含鋅(xin)(xin)廢(fei)水(shui)的過程中(zhong)(zhong)，要注(zhu)意pH 值的控制。
含鋅(xin)廢水處理方(fang)(fang)法(fa)有很多，本文介紹(shao)幾種常見(jian)的(de)處理方(fang)(fang)法(fa)。
2.1.1 混凝沉淀法(fa)
混(hun)凝(ning)沉(chen)淀(dian)法(fa)(fa)其原理(li)是在含(han)鋅廢水(shui)中(zhong)(zhong)加入混(hun)凝(ning)劑(石(shi)灰、鐵鹽、鋁鹽)，在pH=8～10 的弱堿性條件下，形成氫氧化物(wu)絮凝(ning)體(ti)，對(dui)鋅離(li)子(zi)有絮凝(ning)作用，而共沉(chen)淀(dian)析(xi)出。尹庚明等采用混(hun)凝(ning)沉(chen)淀(dian)法(fa)(fa)對(dui)江門(men)粉(fen)末(mo)冶金廠錳鋅鐵氧體(ti)生產廢水(shui)進行(xing)處(chu)理(li)，處(chu)理(li)規模為(wei)30-80m3/d。實(shi)驗室試驗和工廠實(shi)際(ji)運行(xing)結果(guo)(guo)表明，本法(fa)(fa)土建及(ji)設備(bei)投(tou)資少，工藝簡便，運行(xing)費用低，處(chu)理(li)效果(guo)(guo)好(hao)。懸浮(fu)物(wu)去除(chu)(chu)率(lv)可(ke)(ke)達99.9%，濁度(du)去除(chu)(chu)率(lv)可(ke)(ke)達99%，懸浮(fu)物(wu)由200-350mg/L 降為(wei)0.002-0.005mg/L ，濁度(du)由600-1200 度(du)降為(wei)6-8 度(du)，出水(shui)水(shui)質達到GB8978-1996 中(zhong)(zhong)的一級標準。且出水(shui)和廢水(shui)中(zhong)(zhong)的金屬(shu)氧化物(wu)均可(ke)(ke)回收利用。
2.1.2 硫化沉淀(dian)法
硫(liu)化(hua)沉淀(dian)法利用弱(ruo)堿性條件下Na2S、MgS 中的(de)(de)S2+與重(zhong)金屬離子(zi)之間有較強的(de)(de)親和力，生成溶(rong)度(du)積(ji)極小的(de)(de)硫(liu)化(hua)物沉淀(dian)而(er)(er)從溶(rong)液中除去(qu)。硫(liu)加入(ru)量(liang)(liang)按理(li)論計(ji)算過量(liang)(liang)50%～80%。過量(liang)(liang)太多不僅帶來硫(liu)的(de)(de)二次污染(ran)，而(er)(er)且過量(liang)(liang)的(de)(de)硫(liu)與某些(xie)重(zhong)金屬離子(zi)會(hui)生成溶(rong)于(yu)水(shui)的(de)(de)絡合離子(zi)而(er)(er)降(jiang)低(di)處理(li)效果，為避免這(zhe)一現象可加入(ru)亞鐵(tie)鹽(yan)。
2.1.3 鐵氧體法
鐵(tie)(tie)(tie)(tie)氧(yang)體(ti)(ti)(ti)即為鐵(tie)(tie)(tie)(tie)離子與其它金屬離子組成(cheng)的(de)(de)(de)氧(yang)化物(wu)固溶體(ti)(ti)(ti)，該工(gong)藝最初由日(ri)本電(dian)氣(qi)公司(NEC)研(yan)制成(cheng)功(gong)。根據形(xing)成(cheng)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)氧(yang)體(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)工(gong)藝條(tiao)件(jian)(jian)，可(ke)(ke)分為氧(yang)化法(fa)和中和法(fa)，氧(yang)化法(fa)需要加(jia)熱和通(tong)氣(qi)氧(yang)化，要求添加(jia)新的(de)(de)(de)設備(bei)，而中和法(fa)可(ke)(ke)以通(tong)過適當控制加(jia)入廢(fei)(fei)(fei)水中亞鐵(tie)(tie)(tie)(tie)離子和鐵(tie)(tie)(tie)(tie)離子的(de)(de)(de)濃度等(deng)條(tiao)件(jian)(jian)形(xing)成(cheng)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)氧(yang)體(ti)(ti)(ti)，可(ke)(ke)以不必增加(jia)設備(bei)，投資費用(yong)(yong)較低。在(zai)(zai)(zai)形(xing)成(cheng)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)氧(yang)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)過程中，鋅離子通(tong)過包裹、夾帶作用(yong)(yong)，填充在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)氧(yang)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)晶格中，并緊密(mi)結合(he)，形(xing)成(cheng)穩定的(de)(de)(de)固溶物(wu)。湯兵等(deng)人研(yan)究了鐵(tie)(tie)(tie)(tie)氧(yang)體(ti)(ti)(ti)法(fa)處理含鋅、鎳混合(he)廢(fei)(fei)(fei)水的(de)(de)(de)工(gong)藝條(tiao)件(jian)(jian)。在(zai)(zai)(zai)pH=8.0-10.0， 2=Fe2+:M2+=8(M2+以廢(fei)(fei)(fei)水中總離子含量計(ji))，外加(jia)磁場強度為200T 的(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)，鋅、鎳離子能(neng)夠(gou)同時去除，其去除率(lv)可(ke)(ke)達99%以上(shang)，沉(chen)渣沉(chen)降時間可(ke)(ke)縮短(duan)為10min。
2.1.4 電解法
電解(jie)法(fa)(fa)(fa)是(shi)利用(yong)金(jin)屬(shu)的(de)(de)電化學性質，在直(zhi)流電作用(yong)的(de)(de)下，鋅(II)的(de)(de)化合(he)物在陽極離(li)(li)解(jie)成(cheng)金(jin)屬(shu)離(li)(li)子(zi)，在陰(yin)極還原成(cheng)金(jin)屬(shu)，而(er)除去廢(fei)水(shui)中(zhong)的(de)(de)廢(fei)水(shui)中(zhong)的(de)(de)鋅離(li)(li)子(zi)。該方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)是(shi)處(chu)(chu)理(li)含(han)有高(gao)濃(nong)度(du)(du)含(han)鋅廢(fei)水(shui)的(de)(de)一(yi)種(zhong)有效方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，處(chu)(chu)理(li)效率高(gao)并(bing)便于回收利用(yong)。但(dan)這種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)缺點是(shi)水(shui)中(zhong)的(de)(de)鋅離(li)(li)子(zi)濃(nong)度(du)(du)不(bu)能(neng)降得很低。所以，電解(jie)法(fa)(fa)(fa)不(bu)適用(yong)于處(chu)(chu)理(li)含(han)較(jiao)低濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)含(han)鋅廢(fei)水(shui)，并(bing)且(qie)此種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)電耗大，投資成(cheng)本(ben)高(gao)。
2.1.5 離(li)子交換法
與沉(chen)淀法(fa)(fa)和電(dian)解法(fa)(fa)相比(bi)，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)法(fa)(fa)在(zai)從溶(rong)液中(zhong)去除低濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)含鋅(xin)廢水(shui)(shui)(shui)方面(mian)具有一(yi)定的(de)(de)(de)優勢。離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)法(fa)(fa)在(zai)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)器(qi)中(zhong)進行，此(ci)方法(fa)(fa)借助離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)劑(ji)來完(wan)成。在(zai)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)其(qi)中(zhong)按要求裝(zhuang)有不同類型的(de)(de)(de)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)劑(ji)(離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)樹(shu)脂)，含鋅(xin)廢水(shui)(shui)(shui)通過(guo)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)劑(ji)時，交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)機上的(de)(de)(de)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)同水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)鋅(xin)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)進行交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)，達到去除水(shui)(shui)(shui)中(zhong)鋅(xin)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。這個過(guo)程是可(ke)逆的(de)(de)(de)，離(li)(li)(li)子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)樹(shu)脂可(ke)以再生，一(yi)般用在(zai)二級處理。陳文森等(deng)人利用靜態吸附方法(fa)(fa)，實驗結果表明，酸的(de)(de)(de)存在(zai)對樹(shu)脂吸附Zn2+影響很大(da)，酸度(du)(du)越大(da)吸附量越小，鹽(yan)的(de)(de)(de)存在(zai)在(zai)一(yi)定范(fan)圍內有利于Zn2+的(de)(de)(de)吸附，但超過(guo)一(yi)定濃(nong)度(du)(du)則(ze)不利于Zn2+的(de)(de)(de)吸附。
不(bu)溶性淀(dian)粉(fen)黃(huang)原酸醋，是一種優(you)良的(de)重金(jin)屬離(li)子脫除(chu)(chu)(chu)劑(ji)，受到各國廣(guang)泛的(de)重視(shi)。張淑(shu)媛(yuan)等人探討(tao)了(le)用不(bu)溶性淀(dian)粉(fen)黃(huang)原酸醋脫除(chu)(chu)(chu)廢水(shui)中鋅離(li)子的(de)方法(fa)(fa)和最佳條件，脫除(chu)(chu)(chu)效(xiao)果和影(ying)響因素，該法(fa)(fa)脫除(chu)(chu)(chu)率(lv)高，經一次處理(li)脫除(chu)(chu)(chu)率(lv)大(da)于98%，鋅離(li)子殘(can)(can)余濃度小(xiao)于0.2mg/L。反(fan)應迅速，適應范圍廣(guang)。殘(can)(can)渣穩(wen)定(ding)，無二次污染。
2.1.6 吸附法(fa)
吸(xi)(xi)附(fu)(fu)法是(shi)應用(yong)多孔(kong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)材料吸(xi)(xi)附(fu)(fu)處理含(han)鋅(xin)(xin)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)的一種方法，傳統吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑是(shi)活性炭及磺(huang)化(hua)煤(mei)等，近年來人(ren)們逐漸開(kai)發(fa)出(chu)具有(you)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力的吸(xi)(xi)附(fu)(fu)材料，這些(xie)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)材料包括陶粒、硅藻(zao)土、浮(fu)石、泥煤(mei)等及其各種該性材料，目(mu)前(qian)，有(you)些(xie)已經(jing)應用(yong)到工業生產中去(qu)。王士龍等人(ren)對(dui)陶粒處理含(han)鋅(xin)(xin)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)進(jin)行了試驗研(yan)究，探討了陶粒用(yong)量、廢(fei)水(shui)(shui)(shui)酸度(du)、接觸時間、溫度(du)等因素對(dui)除(chu)(chu)鋅(xin)(xin)效果的影(ying)響。結(jie)果表明:在廢(fei)水(shui)(shui)(shui)pH4-10 、Zn2+濃度(du)為0 mg/L-200 mg/L 范圍內，按鋅(xin)(xin)與陶粒質量1:80 的比例(li)投加陶粒處理含(han)鋅(xin)(xin)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)，鋅(xin)(xin)的去(qu)除(chu)(chu)率達99%以上，處理后的含(han)鋅(xin)(xin)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)達排放標準。
通過對(dui)以上傳統(tong)的(de)物理(li)化學方法(fa)的(de)介(jie)紹可以看出，這些(xie)方法(fa)不同程度上存(cun)在(zai)投資(zi)大，運行費用高，治理(li)后的(de)水難以達(da)標，污(wu)泥產量大等問題。表1-1 是部分傳統(tong)電鍍廢水處理(li)方法(fa)與生物法(fa)及活性污(wu)泥法(fa)之間的(de)比較。
表1-1 電鍍廢水處理方(fang)法(fa)的比較(jiao)
通過表1-1 的(de)比較可以看(kan)出，生物法(fa)(fa)相(xiang)比傳統物理(li)化學法(fa)(fa)有投資(zi)小、運行(xing)費用低、無二次污染等優點，使得(de)越來越多的(de)研究人員開始對生物法(fa)(fa)進行(xing)研究。
2.2 生(sheng)物法
生物(wu)法(fa)是通過生物(wu)有(you)機體或其代謝(xie)產物(wu)與(yu)金(jin)屬離子之間的(de)相互作(zuo)用達到凈(jing)化廢水的(de)目的(de)，具有(you)低成(cheng)本、環境友好(hao)等優點，日趨成(cheng)為(wei)世界(jie)各國(guo)研究的(de)焦點。生物(wu)處理(li)(li)方(fang)法(fa)根據其原理(li)(li)不同(tong)大致可以分為(wei)兩類：生物(wu)吸附法(fa)和生物(wu)沉淀法(fa)。
2.2.1 生物吸附(fu)法
由于許多(duo)微生物(wu)具有一(yi)定的(de)(de)(de)線性(xing)結構，有的(de)(de)(de)表面(mian)具有較高(gao)的(de)(de)(de)電荷和(he)較強(qiang)的(de)(de)(de)親水性(xing)或(huo)疏(shu)水性(xing)，能與顆(ke)粒(li)通過各種作用(yong)(yong)(比如離子(zi)鍵、吸(xi)附等)相結合(he)(he)，如同高(gao)分子(zi)聚合(he)(he)物(wu)一(yi)樣起(qi)著吸(xi)附劑的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)。國內(nei)外關于用(yong)(yong)生物(wu)吸(xi)附技術(shu)處理含鋅廢水的(de)(de)(de)研究很多(duo)，主要集中(zhong)在純菌種的(de)(de)(de)分離提取、基(ji)因工程(cheng)菌的(de)(de)(de)構造、混合(he)(he)菌的(de)(de)(de)培養等方面(mian)。
2.2.2 生物沉淀法
以硫酸(suan)鹽還原菌為代(dai)表的(de)生物沉淀法處理(li)含(han)鋅廢水具有(you)處理(li)費用(yong)低、去除率高的(de)優點。在研究取得(de)進(jin)展的(de)同時，也暴露了營(ying)養(yang)源不能(neng)被生物充分利用(yong)，導致出水的(de)COD 值高; 金(jin)屬離子的(de)毒(du)害作用(yong)影(ying)響處理(li)效(xiao)果(guo)等缺陷。
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