專利名稱：用于從廢水中除去重金屬的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于從水溶液例如廢水中除去重金屬的方法和體系。更確切地說(shuō)，本發(fā)明提供一種從廢水中除去重金屬的改進(jìn)方法和體系，其中采用用聚合試劑的預(yù)處理以助于重金屬的除去。
背景技術(shù)：
包括采礦、金屬電鍍、金屬精整和半導(dǎo)體制造的許多工業(yè)中需嚴(yán)格調(diào)節(jié)它們排放的廢水中的污染物特別是有機(jī)材料和重金屬水平。對(duì)被認(rèn)為有害于人類和水生有機(jī)體的重金屬污染物已經(jīng)采用了嚴(yán)格的排放限制。這樣的重金屬污染物包括但不限于鎘、鉻、銅、鉛、汞、鎳、鋅和半金屬例如砷和硒。因此已提出各種不同的金屬除去方法來(lái)降低工業(yè)廢水中重金屬含量以滿足越來(lái)越嚴(yán)格的排放限制。
重金屬污染物一般通過(guò)作為金屬氧化物和氫氧化物沉淀而大量除去。然后通過(guò)沉降、凝結(jié)和在一些情況下通過(guò)過(guò)濾除去該沉淀。以這種方式可容易地沉淀大多數(shù)過(guò)渡金屬離子，但是可以獲得的最低濃度受該沉淀物的溶解度限制。當(dāng)排放極限變得更嚴(yán)格時(shí)，則需要進(jìn)一步的除去。為了除去殘余的可溶金屬污染物，可以用金屬清除或除去劑處理來(lái)自該沉淀過(guò)程的廢液以除去殘余的金屬污染物，并因此滿足排放規(guī)定。這些金屬清除劑可以是沉淀劑、吸收劑或金屬專用的離子交換樹(shù)脂。金屬沉淀劑包括硫化物類、硫代碳酸鹽類、二硫代氨基甲酸烷基酯類、硫醇類和改性的天然產(chǎn)物。半金屬例如硒和砷不太易于作為氫氧化物沉淀出或通過(guò)沉淀劑金屬清除劑來(lái)沉淀，但是可以通過(guò)包括鋁或鐵基凝結(jié)劑的凝結(jié)和吸附方法來(lái)除去。
最常用的金屬清除劑是有局限性的。在與金屬污染物反應(yīng)之后，由金屬清除劑硫代碳酸鹽類、硫化物類、硫醇類和硫代氨基甲酸酯類衍生的金屬配合物形成細(xì)粉末狀沉淀物。該細(xì)粉末狀沉淀物不容易沉降或過(guò)濾。通常需要加入凝結(jié)劑或絮凝劑來(lái)有效地除去這些懸浮的固體。此外，許多清除劑是劇毒的，必須謹(jǐn)慎使用以確保排放的廢水中不存在這些清除劑。
通過(guò)常規(guī)金屬沉淀劑例如硫化物類、硫代碳酸鹽類、二硫代氨基甲酸烷基酯類、硫醇類和改性的天然產(chǎn)物形成的細(xì)粉末狀顆粒易于堵塞并甚至可能穿過(guò)大部分過(guò)濾體系中使用的膜。過(guò)濾體系的實(shí)例描述在US專利號(hào)5,871,648和5,904,853中，其用于以高的流速除去廢水中的污染物。在該體系中保持高的過(guò)濾效率需要存在與細(xì)粉末狀顆粒相反大的顆粒。
為了滿足對(duì)毒性低并可以形成大的、快速沉降的絮凝物的金屬清除劑的需求，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出高效金屬螯合聚合物。水溶性聚合物的實(shí)例已知為聚(二硫代氨基甲酸酯)并可有效地用于處理含重金屬的廢水，以使流出物滿足或超過(guò)對(duì)重金屬的排放要求。這些聚合物目前在市場(chǎng)上是由Betz-Dearborn Inc.和Nalco Inc.以各自的商標(biāo)名METCLEAR2405和NALMET銷(xiāo)售的。這些聚合金屬清除劑的用途和組成進(jìn)一步描述在US專利號(hào)5,500,133；5,523,002；5,658,487；5,164,095和5,510,040中。因此，雖然已經(jīng)進(jìn)行了一些改進(jìn)，但仍然需要研制進(jìn)一步改進(jìn)的用于除去廢水中的重金屬污染物的體系和方法，特別是用于以高流速除去污染物的方法。
發(fā)明概述相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的從廢水中除去重金屬污染物的體系和方法。
更特別地，本發(fā)明的目的是提供一種采用形成大顆粒的聚合試劑來(lái)從廢水中除去重金屬污染物的體系和方法，其中該大顆?？梢允褂酶吡魉俚倪^(guò)濾體系過(guò)濾。
這些和其它目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)用于從廢水中除去重金屬污染物的本發(fā)明方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，本方法包括如下步驟提供包含一種或多種重金屬污染物的廢水；調(diào)節(jié)該廢水的pH值為約7或更高，以沉淀重金屬的氧化物和氫氧化物，而其中可溶性重金屬保留在廢水中；加入聚合金屬除去劑以基本上使保留的可溶性重金屬沉淀；以及從廢水中除去先前各步驟中形成的沉淀物，從而基本上除去重金屬污染物。
在本發(fā)明的另一方面中，提供一體系，其包括用于接納廢水的第一反應(yīng)罐，其中將廢水的pH調(diào)節(jié)為約7或更高；第一混合器，其與第一反應(yīng)罐連接，用于混合廢水以助于重金屬氧化物和氫氧化物的沉淀，并且其中可溶性金屬保留在廢水中；第二反應(yīng)罐，用于接納來(lái)自第一反應(yīng)罐的廢水；噴射裝置，其與第二反應(yīng)罐連接，用于將聚合金屬除去劑噴射到第二反應(yīng)罐中；第二混合器，其與第二反應(yīng)罐連接，用于混合廢水以便有助于保留的可溶性金屬的沉淀；以及用于接納來(lái)自第二反應(yīng)罐的廢水和沉淀物的過(guò)濾體系。該過(guò)濾體系包括一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾容器，該過(guò)濾器具有一個(gè)或多個(gè)布置在管式軟保護(hù)套(tubularsock)結(jié)構(gòu)中并放置在開(kāi)槽管上方的過(guò)濾膜和一個(gè)或多個(gè)沉降罐。
附圖簡(jiǎn)述借助于閱讀下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述和所附的權(quán)利要求書(shū)以及通過(guò)參照附圖，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚，其中附

圖1是根據(jù)本發(fā)明采用的體系的示意圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種新的用于從廢水中除去重金屬污染物的體系和方法，其采用聚合金屬除去劑以形成大的顆粒，然后利用高流速過(guò)濾體系除去該顆粒。該特別的體系和方法用于有效和相對(duì)快地除去重金屬，并且其有效地除去這樣的污染物至份每十億(ppb)濃度。
特別地，本發(fā)明的體系和方法使用聚合金屬除去劑，特別是聚-二硫代氨基甲酸酯以有效地清除金屬并形成大的穩(wěn)定的和易于過(guò)濾的顆粒(也被稱作沉淀物或絮凝物)。該顆粒可以使用微濾體系過(guò)濾，特別是例如描述在US5,871,648和5,904,853中的EnChemTM過(guò)濾體系的過(guò)濾體系。在此，全文引入U(xiǎn)S5,871,648和5,904,853以供參考。本發(fā)明的體系和方法在以高流速?gòu)膹U水中除去重金屬污染物方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。該EnChemTM體系利用大的可過(guò)濾顆粒的形成來(lái)保持過(guò)濾效率。
特別有利地，不同于現(xiàn)有技術(shù)中的方法，本發(fā)明可以在無(wú)需附加凝結(jié)劑的輔助下進(jìn)行。當(dāng)然如果需要也可以使用額外的凝結(jié)劑，但這不是必需的。這是因?yàn)樵谟谢驘o(wú)額外凝結(jié)劑時(shí)使用聚合金屬除去劑將提供大的顆粒，該顆?？梢杂行У赝ㄟ^(guò)高流速過(guò)濾體系例如EnChemTM裝置來(lái)過(guò)濾。
總之，本發(fā)明的一方面提供一種從廢水中除去重金屬污染物的方法，其中提供的廢水包括一種或多種重金屬污染物。該重金屬污染物可以包括但不限于鎘、鉻、銅、鉛、汞、鎳、鋅和半金屬例如硒、砷等。這些污染物以非常寬的初始濃度存在于廢水中，一般其濃度范圍是約1至599ppm。根據(jù)本發(fā)明，然后將廢水的pH調(diào)節(jié)至約7或更高，優(yōu)選是7至11，最優(yōu)選是8。提高pH值造成金屬氧化物和氫氧化物的大量沉淀。然而，可溶性重金屬仍然存在于廢水中。優(yōu)選通過(guò)重力沉降等從廢水中除去該大量的沉淀物，然而這是不需要的，在除去該大量沉淀物之前可以進(jìn)行下一步驟即加入聚合試劑。
為了除去保留的可溶性重金屬，在該廢水中加入聚合金屬除去劑。該聚合金屬除去劑是聚合的二硫代氨基甲酸酯材料。適合于在本發(fā)明中使用的聚合的二硫代氨基甲酸酯材料是水溶性的并優(yōu)選包括Nalmet和MetClear 2405。優(yōu)選在加入該聚合試劑和該聚合試劑反應(yīng)期間保持pH為約5至11。使該反應(yīng)進(jìn)行足夠的時(shí)間以使保留的可溶性重金屬沉淀，并且一般將進(jìn)行約1至60分鐘。將該聚合的二硫代氨基甲酸酯材料以約2至300ppm的濃度加入廢水中，最優(yōu)選是約20ppm。
特別有利地，該聚合的二硫代氨基甲酸酯材料形成相對(duì)大的可以過(guò)濾的顆粒，而不會(huì)發(fā)生在過(guò)濾小的、粉狀顆粒時(shí)碰到的堵塞問(wèn)題。該相對(duì)大的顆粒優(yōu)選的尺寸范圍是直徑為約10至500微米。在不受任何特別的理論約束下，本發(fā)明人認(rèn)為該方法中除去劑的聚合特性和大的延伸的大分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致形成大的顆粒。
優(yōu)選的是，雖然不需要，但可以任選地加入凝結(jié)劑和/或絮凝劑以助于固體的沉淀。如果進(jìn)行該步驟，那么優(yōu)選在加入聚合金屬除去劑之后加入該凝結(jié)劑和/或絮凝劑。適合的凝結(jié)劑和絮凝劑是有機(jī)物或無(wú)機(jī)物或它們的組合，并且可是分子量為約5000至500000的聚合物，其是陽(yáng)離子或陰離子的。無(wú)機(jī)凝結(jié)劑和絮凝劑的具體實(shí)例包括但不限于鋁酸鈉、三水合鋁和三氯化鐵。聚合有機(jī)凝結(jié)劑和絮凝劑的具體實(shí)例包括但不限于EPI-DMA、DADMAC和DADMAC-聚丙烯酰胺。
本發(fā)明的方法可以在任何適合的過(guò)濾體系中進(jìn)行。然而，優(yōu)選該方法在附圖1所示的本發(fā)明的體系中進(jìn)行。附圖1表示本發(fā)明的重金屬除去體系10，其通常包括一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)罐、相連的混合器和過(guò)濾體系。具體地說(shuō)，將含重金屬污染物的廢水輸送到第一反應(yīng)罐12中。將該第一反應(yīng)罐12中的廢水的pH通過(guò)常規(guī)方法調(diào)節(jié)至約pH為7或更高，并優(yōu)選pH范圍為7-11，最優(yōu)選pH為8。用混合器13攪拌該廢水，金屬氧化物和氫氧化物開(kāi)始從溶液中沉淀出。第一反應(yīng)罐中的沉淀反應(yīng)進(jìn)行約2至60分鐘，更優(yōu)選進(jìn)行約5至15分鐘。
如果需要，此時(shí)可以除去該沉淀的固體。該固體通常通過(guò)重力沉降或過(guò)濾除去。然后通過(guò)輸送管線14將該有或無(wú)沉淀的固體的廢水輸送到第二反應(yīng)罐15。該廢水包含不溶性的在第一反應(yīng)罐12中不能沉淀出的重金屬。為了沉淀這些剩余的可溶性重金屬，在第二反應(yīng)罐15中加入聚合金屬除去劑。該聚合金屬除去劑為液態(tài)形式，并可以稀釋至所需的濃度。優(yōu)選的是，加入廢水中的該聚合金屬除去劑的濃度范圍是約2至300ppm，其中20ppm是最優(yōu)選的。雖然未示出，但也可以選擇通過(guò)放置在輸送管線14中的在線混合器在線加入該聚合金屬除去劑。優(yōu)選通過(guò)常規(guī)pH調(diào)節(jié)方式將第二反應(yīng)罐15中的廢水pH范圍調(diào)節(jié)為約5至11。將混合器16連接到第二反應(yīng)罐15上以確保廢水和該聚合試劑的充分混合。
借助于加入該聚合試劑，在上述pH范圍內(nèi)，剩余的可溶性重金屬開(kāi)始從該溶液中沉淀出并形成大的顆粒。該反應(yīng)進(jìn)行一段充分的時(shí)間以基本上沉淀所有剩余的可溶性重金屬污染物，并將根據(jù)第二反應(yīng)罐15的尺寸和污染物的濃度變化，但是該反應(yīng)通常進(jìn)行約1至60分鐘，優(yōu)選約5至30分鐘。
一旦剩余的重金屬污染物沉淀完全，便通過(guò)輸送管線17將該廢水和沉淀物輸送到第三反應(yīng)罐18或過(guò)濾體系19這二者之一。在將廢水輸送到具有混合器20的第三反應(yīng)罐18中的實(shí)施方案中，優(yōu)選將凝結(jié)劑和/或絮凝劑加入廢水中以進(jìn)一步使該顆粒凝結(jié)，以便為過(guò)濾作準(zhǔn)備。該廢水溶液的pH在該步驟期間保持在約6至8的范圍中。該凝結(jié)劑和/或絮凝劑以約2至200ppm的濃度范圍加入。該反應(yīng)進(jìn)行至少10分鐘，優(yōu)選進(jìn)行約10至60分鐘。
一旦反應(yīng)完全，通過(guò)經(jīng)輸送管線21將廢水輸送到過(guò)濾體系19來(lái)過(guò)濾該含沉淀物的廢水。在過(guò)濾之前，可以通過(guò)重力沉降等除去一些沉淀物。例如，可以在過(guò)濾步驟之前以這種方式除去金屬氧化物和氫氧化物。
在另一可供選擇的實(shí)施方案中，將廢水和沉淀物經(jīng)輸送管線17直接輸送到過(guò)濾體系19中，并且不通過(guò)第三反應(yīng)罐。因此，在該實(shí)施方案中，不使用凝結(jié)劑和/或絮凝劑。然而，如上所述，在過(guò)濾之前可以通過(guò)重力沉降等除去一些沉淀物。
可以使用任何過(guò)濾體系19；然而，該過(guò)濾體系19優(yōu)選是高流速、低壓、微濾體系，例如商業(yè)上以EnChemTM體系獲得的和在US5,871,648和5,904,853中描述的，它們整個(gè)的公開(kāi)內(nèi)容在此引入以供參考。
再次參照附圖1，圖示了根據(jù)本發(fā)明體系的優(yōu)選過(guò)濾體系19。
在該實(shí)施例中，過(guò)濾體系19通常包括一種或多個(gè)過(guò)濾器罐或容器22和沉降或淤泥存儲(chǔ)罐23。可以使用回洗罐24，并優(yōu)選放置在過(guò)濾器罐22之前。該過(guò)濾器罐22以二種方式操作；也就是過(guò)濾器罐操作方式和過(guò)濾罐回洗方式。過(guò)濾器罐22通常包括在管狀“軟保護(hù)套”結(jié)構(gòu)中的過(guò)濾膜。將該膜的保護(hù)套放置在開(kāi)槽管上方以防止該保護(hù)套在使用期間斷裂。該膜的材料在商業(yè)上可由各種來(lái)源獲得，優(yōu)選其具有0.5至10微米的孔尺寸，其中1微米的孔尺寸是最優(yōu)選的。
在操作方式期間，將該顆粒脫水并從廢水中過(guò)濾出。從過(guò)濾容器22泵送該廢水通過(guò)所述膜，并且在該廢水通過(guò)該膜時(shí)，顆粒不通過(guò)，而相反聚集在膜表面的外側(cè)。將過(guò)濾的廢水從過(guò)濾器罐22泵送至回洗罐24。該過(guò)濾的廢水基本上是無(wú)重金屬的，并且其包含的重金屬的濃度等于或低于100ppb，更優(yōu)選等于或低于50ppb。
更確切地，該過(guò)濾罐優(yōu)選配備一排微濾膜26。優(yōu)選使在管狀“軟保護(hù)套”結(jié)構(gòu)中使用的微濾膜的表面積最大化。將該膜的保護(hù)套放置在開(kāi)槽的支承管上以防止該保護(hù)套在使用期間斷裂。為了獲得高的流速和通量值，使用許多膜或膜組件，其各自包含許多獨(dú)立的過(guò)濾保護(hù)套。該微濾膜優(yōu)選的孔尺寸是0.5微米至10微米，優(yōu)選是0.5至1.0微米。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)處理的廢水通過(guò)0.5至1微米微濾膜的流速是200至1500GFD。
該微濾膜優(yōu)選以盒或組件或以含膜陣列的預(yù)制板提供。在任何情況下，這些膜方便地通過(guò)擰下套環(huán)配件自頂部安裝或卸下?；蛘?，可以將整個(gè)盒或板卸下進(jìn)行維修。該微濾膜在高恢復(fù)性的冒口過(guò)濾陣列中進(jìn)行強(qiáng)制顆粒分離。該冒口過(guò)濾在低壓(即約3psi至25psi，優(yōu)選5psi至10psi)和高流速下有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，使得一次性處理具有最高達(dá)所供應(yīng)的水的99.9％的排放量。最優(yōu)選地，該微濾體系19是在約10psi的最高壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)的。周期性地回洗過(guò)濾期間聚集在膜表面的固體使其自膜表面離開(kāi)(并重力沉降)，以確保持續(xù)干凈的過(guò)濾介質(zhì)。目前，對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)優(yōu)選的有效過(guò)濾保護(hù)套包括在聚丙烯或聚乙烯氈襯材料上的Teflon涂層。這樣的保護(hù)套可以從W.L.Gore獲得。另一目前優(yōu)選的由National Filter Media，Salt Lake City，Utah制備的過(guò)濾保護(hù)套由粘結(jié)到聚丙烯或聚乙烯氈襯的聚丙烯編織膜組成。因?yàn)檫@些膜是簡(jiǎn)單和廉價(jià)的，所以一些操作者認(rèn)為從成本上考慮更換該膜保護(hù)套比清理膜上的污染物更有效。然而，應(yīng)該注意這些膜是非常耐酸、堿、還原劑和一些氧化劑的化學(xué)侵蝕的。這些膜的去氧化皮是通過(guò)酸洗完成的，而生物附著物的除去可以通過(guò)用過(guò)氧化氫、稀釋的漂白劑或其它合適的試劑處理來(lái)完成。
為了從膜表面和過(guò)濾容器中除去重金屬沉淀物，將過(guò)濾器容器22設(shè)置為回洗模式。周期性地回洗這些膜以保持高流速通過(guò)該體系。優(yōu)選通過(guò)周期性回洗該微濾膜和排空這些膜位于其中的過(guò)濾容器來(lái)從膜表面除去固體。優(yōu)選地，當(dāng)膜上的壓力增加到約6psi時(shí)開(kāi)始回洗。周期的、短時(shí)的回洗從微濾膜保護(hù)套的壁上除去了堆積的任何污染物。完成回洗但不限于重力方法，即其中打開(kāi)一個(gè)閥，并且在過(guò)濾器陣列上的1至2英尺的水的預(yù)留空間提供拋棄濾餅的力。然后將過(guò)濾容器中除去的固體材料輸送到淤泥存儲(chǔ)罐中以便進(jìn)一步加工該固體。所述的微濾是完全自動(dòng)的，并且可以在來(lái)自操作者的最低輸入下運(yùn)轉(zhuǎn)24小時(shí)、一周七天。由于采用工藝邏輯控制(PLC)(其與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)(SCADA)連通)而使該體系完全自動(dòng)化。簡(jiǎn)單和堅(jiān)固的硬件連續(xù)監(jiān)測(cè)流入和流出特性，并根據(jù)需要調(diào)節(jié)化學(xué)物質(zhì)的進(jìn)料。自動(dòng)監(jiān)測(cè)的參數(shù)實(shí)例包括pH、濁度、氧化還原電位、顆粒的ζ電位和金屬污染物濃度。工藝進(jìn)程和微調(diào)可以通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)工藝參數(shù)并隨后的控制調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在回洗模式中，該體系反向流動(dòng)，其中來(lái)自該過(guò)濾器陣列上方預(yù)留空間的水朝相反方向流動(dòng)。這通過(guò)打開(kāi)過(guò)濾器罐上的閥來(lái)完成。顆?；蛴倌喑练e在過(guò)濾器容器22的底部，然后泵送或通過(guò)重力進(jìn)入淤泥容納罐23并除去。如果需要，可以使用壓濾機(jī)25使顆粒進(jìn)一步脫水。重要的是，雖然已經(jīng)描述了一種類型的處理體系，但本發(fā)明的方法可以在很多不同類型的處理體系中完成，例如重力沉積澄清和交叉流過(guò)濾系統(tǒng)等。因?yàn)槌恋砦锸谴罅康?，所以該過(guò)濾體系能夠以高的流速和低壓來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明中聚合除去劑使用的限制在于其在氧化環(huán)境中被破壞。將破壞該金屬清除劑的氧化化學(xué)添加劑包括漂白劑、氯、過(guò)氧化氫、高錳酸鹽和芬頓試劑，但不限于這些。
實(shí)施例下面的具體實(shí)施例僅用于說(shuō)明的目的，并不意味著對(duì)本發(fā)明的任何限定。
來(lái)自制造半導(dǎo)體裝置的廢水包括化學(xué)機(jī)械拋光工藝(CMP)的洗脫液。由于增溶劑例如氨水和其它金屬配合劑的存在，來(lái)自銅CMP的廢水一般包含2至5ppm的二價(jià)銅離子，即使在高pH水平下。該含銅和其它溶解的重金屬的CMP廢水可具有超過(guò)100加侖/分鐘(gpm)的流速，因此需要在這些高流速下有效地除去懸浮的固體和溶解的重金屬。
為了實(shí)施本發(fā)明的方法和體系，優(yōu)選在大型的以250gpm排放銅CMP廢水的半導(dǎo)體制造設(shè)備上安裝EnChemTM微濾體系。優(yōu)選安裝400gpmEnChemTM體系，因?yàn)槠涓叩牧魉倌芰?00GFD(加侖/平方英尺·天)的高流量和小的占地面積(30英尺×75英尺)。為了以這樣高的流速和高的流量除去銅和懸浮的固體，如下進(jìn)行該方法將含懸浮二氧化硅和氧化鋁以及5ppm可溶性二價(jià)銅離子的CMP廢水(pH4)收集在容積是2500加侖的第一反應(yīng)罐中。然后將該pH調(diào)節(jié)至7至11，優(yōu)選是8。該pH調(diào)節(jié)用于將金屬作為氧化物和氫氧化物沉淀出。
在將該廢水泵送至第二反應(yīng)罐(5000加侖)之前，在線噴射聚合金屬除去劑Metclear2405(Betz-Dearborn)，以使該聚合物在廢水中的濃度是20至300ppm，其中優(yōu)選20ppm?；蛘邔⒃摼酆衔镏苯訃娚涞降诙磻?yīng)罐中。平緩地?cái)嚢柙摶旌衔镆孕纬纱蟮念w粒，同時(shí)所述除去金屬的聚合物通過(guò)絮凝除去了溶解的銅和其它重金屬。通過(guò)該聚合物產(chǎn)生的大顆粒(直徑10至500微米)對(duì)于最后的微濾步驟是必須的。
在將該廢水輸送到第三反應(yīng)罐(2500加侖)之前，在線噴射鋁凝結(jié)劑鋁酸鈉，以使其在廢水中的濃度為10至500ppm，優(yōu)選是200ppm。在該凝結(jié)劑的稍下游共噴射分子量是約250000的陽(yáng)離子聚合物(EPI-DMA)，使其濃度是1至50ppm，優(yōu)選是5ppm。平緩地?cái)嚢柙摲磻?yīng)混合物，以便不干擾含聚集的懸浮固體和銅的大顆粒。
將來(lái)自該第三反應(yīng)罐的復(fù)合混合物經(jīng)重力輸送到平行的二個(gè)EnChemTM過(guò)濾罐中。采用該微濾體系以平均250gpm的流速有效地過(guò)濾這些大顆粒。在15分鐘內(nèi)將過(guò)濾器壓力升高至5psi的最大值，在這段時(shí)間之后啟動(dòng)回洗程序。在回洗之后，將壓力降低至0.5psi，并且使該循環(huán)繼續(xù)而不中斷，并且完全自動(dòng)地24小時(shí)進(jìn)行，一周7天地進(jìn)行6個(gè)月。處理廢水的每日數(shù)據(jù)分析的結(jié)果是濁度值為0.1NTU和殘余銅濃度＜0.050ppm(借助于電感耦合等離子體光譜)。
正如本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員所認(rèn)識(shí)的一樣，本發(fā)明具有許多優(yōu)勢(shì)。例如本發(fā)明使用具有低毒性的聚合試劑。該體系和方法能夠除去重金屬污染物，使其濃度降低至非常低的水平，并對(duì)大多數(shù)有毒金屬是有效的。較大顆粒的沉淀導(dǎo)致淤泥體積降低以及排放成本降低。
正如上文的描述和實(shí)施例的教導(dǎo)一樣，本發(fā)明已經(jīng)提供了一種改善的從廢水中除去重金屬污染物的方法。上文中本發(fā)明具體實(shí)施方案和實(shí)施例的描述僅用于說(shuō)明和描述的目的，并且雖然已經(jīng)通過(guò)某些上述實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但并不能因此認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。它們不是意味著對(duì)本發(fā)明的窮舉或者用于將本發(fā)明限定為公開(kāi)的具體形式，并且顯然根據(jù)上述教導(dǎo)可以進(jìn)行許多改進(jìn)、具體化和改變。本發(fā)明的范圍包括這里公開(kāi)的以及通過(guò)這里所附的權(quán)利要求和它們的等價(jià)物限定的一般性范圍。
權(quán)利要求
1.一種從廢水中除去重金屬污染物的方法，其包括下列步驟提供包括一種或多種重金屬污染物的廢水；調(diào)節(jié)該廢水的pH值為約7或更高，以沉淀所述重金屬的氧化物和氫氧化物，而其中可溶性重金屬保留在廢水中；加入聚合金屬除去劑以基本上使剩余的可溶性重金屬沉淀；以及從廢水中除去先前步驟中形成的沉淀物，從而基本上除去重金屬污染物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中將廢水的pH調(diào)節(jié)為約7至11。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述的聚合金屬除去劑是聚合的二硫代氨基甲酸酯材料。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述聚合的二硫代氨基甲酸酯材料選自Nalmet和MetClear2405。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合金屬除去劑以2至300ppm的濃度范圍加入廢水中。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合金屬除去劑以約20ppm的濃度加入該廢水中。
7.權(quán)利要求1的方法，其中在加入該聚合材料期間將所述廢水的pH保持在約5至11。
8.權(quán)利要求1的方法，其中剩余的可溶性重金屬形成的沉淀物的顆粒直徑范圍是約10至500微米。
9.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在廢水中加入凝結(jié)劑和/或絮凝劑的步驟。
10.一種用于從廢水中除去重金屬污染物的體系，其包括用于接納廢水的第一反應(yīng)罐，其中將廢水的pH調(diào)節(jié)為約7或更高；第一混合器，其與第一反應(yīng)罐連接，用于混合廢水以有助于重金屬氧化物和氫氧化物的沉淀，并且其中可溶性金屬保留在廢水中；第二反應(yīng)罐，用于接納來(lái)自第一反應(yīng)罐的廢水；噴射裝置，其與第二反應(yīng)罐連接，用于將聚合金屬除去劑噴射到第二反應(yīng)罐中；第二混合器，其與第二反應(yīng)罐連接，用于混合廢水以有助于剩余的可溶性金屬的沉淀；用于接納來(lái)自第二反應(yīng)罐的廢水和沉淀物的過(guò)濾體系，該過(guò)濾體系包括一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾器容器，該過(guò)濾器容器具有一個(gè)或多個(gè)布置在管式軟保護(hù)套結(jié)構(gòu)中并放置在開(kāi)槽管上方的過(guò)濾膜和一個(gè)或多個(gè)沉降罐。
11.權(quán)利要求10的體系，其中所述的過(guò)濾體系能以最高達(dá)800加侖/平方英尺/天的流速過(guò)濾廢水。
12.權(quán)利要求10的體系，其中該過(guò)濾體系以約10psi的最大壓力運(yùn)轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種從廢水中除去重金屬的方法和體系，其中將該廢水用聚合金屬除去劑預(yù)處理以協(xié)助除去重金屬。該聚合金屬除去劑促進(jìn)大顆粒的沉淀，該顆粒然后可以通過(guò)具有高流速和低壓力的過(guò)濾體系過(guò)濾。
文檔編號(hào)C02F1/66GK1449362SQ01814862
公開(kāi)日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2001年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月7日
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