專(zhuān)利名稱(chēng)：含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域水污染防治方向，涉及水中懸浮物分 離和重金屬離子去除的工藝.
背景技術(shù)：
重金屬是指比重大于5的金屬，如銅(Cu)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、 鈷(Co)、鎳(Ni)、釩(V)、汞(Hg)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，重金屬工業(yè) 廢水的排放量日益增加。排放重金屬?gòu)U水的行業(yè)除了傳統(tǒng)的采礦、天然氣、 造紙、電鍍、制革、金屬表面處理和氯堿工業(yè)外，還有與目前IT產(chǎn)業(yè)密 切相關(guān)的微電子工業(yè)，以及環(huán)保行業(yè)，如煙氣脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的脫硫廢水。 因此，許多國(guó)家都執(zhí)行了嚴(yán)格的水中重金屬離子排放標(biāo)準(zhǔn)，以保護(hù)水資源 免受重金屬污染。為了滿(mǎn)足嚴(yán)格的環(huán)保需要，各方面都特別注重重金屬污 染的防治。
目前處理重金屬?gòu)U水常用方法有化學(xué)沉淀法、吸附法、膜過(guò)濾和離子 交換法等。盡管上述方法各有特點(diǎn)，化學(xué)沉淀法無(wú)論在投資成本還是在運(yùn) 行費(fèi)用方面都有明顯的竟?fàn)巸?yōu)勢(shì)。在化學(xué)沉淀法中以氫氧化物沉淀和硫化 物沉淀最為常見(jiàn)，但這兩種方法都有其局限性，污泥量大，沉淀分離困難。 鑒于上述情況，近十年來(lái)國(guó)內(nèi)外研發(fā)了多種新型重金屬?gòu)U水處理劑，如 1993年美國(guó)Degussa公司開(kāi)發(fā)的重金屬沉淀劑TMT-55, 1999年Adderon 研發(fā)的HMP-2000，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL 200410051386.5 />開(kāi)的一種N，N-二 二硫代哌，秦曱酸鈉的重金屬沉淀劑等。但這些重金屬處理劑來(lái)源受限，未 能與氫氧化物和碌"匕物沉淀法一樣普及。
針對(duì)于含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水，上述處理劑的利用率會(huì)有所下 降，因而目前均采用先澄清去除懸浮物，后沉淀處理重金屬，需要二次沉 降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種以殼聚糖為重金屬處理劑，去除和固定重金屬離子的 方法。該方法的主要處理劑殼聚糖來(lái)源廣，具有酸溶解性，能與重金屬離 子螯合，并且溶解性的殼聚糖溶液同時(shí)具有對(duì)懸浮物的絮凝作用。
本發(fā)明的重金屬處理方法，基于金屬螯合、顆粒物絮凝、離子吸附等 機(jī)制，用于金屬螯合和顆粒物絮凝的重金屬處理劑為酸性殼聚糖溶液，用
于重金屬離子吸附的處理劑為細(xì)顆粒狀殼聚糖。包括如下步驟
(1) 將殼聚糖與酸化劑反應(yīng)，形成質(zhì)量百分濃度為1-10°/。的殼聚糖 溶液；廢水中加入殼聚糖溶液，使廢水與殼聚糖溶液發(fā)生金屬螯合和絮凝 反應(yīng)；
(2) 經(jīng)過(guò)步驟(1)反應(yīng)后的廢水再與中和劑發(fā)生中和反應(yīng)后沉淀；
(3) 沉淀后的污泥濃縮處理，上清液經(jīng)過(guò)吸附處理后排;改，吸附所 采用的吸附劑為顆粒狀殼聚糖。
廢水中加入殼聚糖的量與廢水中懸浮顆粒物之間質(zhì)量比應(yīng)當(dāng)在0.01 以上，因?yàn)槿芤褐械臍ぞ厶桥c重金屬離子形成的螯合物在顆粒物存在條件 下，可以與其發(fā)生共沉淀。但溶液中的殼聚糖對(duì)顆粒物的絮凝作用優(yōu)先于 對(duì)重金屬離子的螯合作用，因此，只有當(dāng)顆粒物充分絮凝后，殼聚糖與重 金屬離子形成的螯合物才能與顆粒物絮凝體發(fā)生共沉淀，從而從廢水中去 除重金屬離子。
所述的酸化劑可采用鹽酸、硫酸、乙酸、硝酸等酸，酸化后的殼聚糖 溶液pH值為2-3，以達(dá)到顆粒狀殼聚糖完全溶解的目的。
所述的中和劑為石灰乳、生石灰、氬氧化鉤、氫氧化鈉、碳酸鈉等堿 性物質(zhì)，中和反應(yīng)的pH值范圍為7-9有利于快速分離懸浮物，產(chǎn)生沉淀。
所述的吸附劑為20-80目的顆粒狀殼聚糖，^_于吸附柱的裝填和顆粒 狀殼聚糖后續(xù)的酸溶解。
將吸附飽和后的吸附劑與酸化劑反應(yīng)溶解，根據(jù)需要添加殼聚糖后， 重新形成質(zhì)量百分濃度為1-10%的殼聚糖溶液，循環(huán)至步驟(1)使用。
本發(fā)明利用殼聚糖物質(zhì)具有吸附痕量重金屬的特性，確保出水中重金 屬離子濃度達(dá)標(biāo)；利用可溶性殼聚糖溶液既有顆粒物絮凝又有重金屬捕集 的特性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)顆粒物分離和重金屬離子濃度控制，在吸附前段控制重 金屬離子濃度在一定水平，降低吸附段負(fù)荷；同時(shí)利用殼聚糖的酸溶性， 避免了吸附處理劑的再生問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
處理含懸浮物SS=50g/L、 Mn2+=50mg/L、 Cu2+=50mg/L的廢水。 采用鹽酸作為酸化劑，將鹽酸和顆粒狀殼聚糖在酸化槽中酸化反應(yīng)形 成5%的可溶性殼聚糖溶液，溶液pH值為3.0。廢水進(jìn)入絮凝反應(yīng)槽與酸 化槽流出的殼聚糖溶液發(fā)生金屬螯合和絮凝反應(yīng)，殼聚糖用量為0.5g/L廢 水(其中直接添加殼聚糖0.3g/L廢水，來(lái)自吸附飽和的殼聚糖0.2g/L廢水)。 采用石灰乳作為中和劑，在上述反應(yīng)后的廢水加入中和劑，中和后pH 值為7.0左右，而后廢水進(jìn)入沉淀槽進(jìn)行澄清和污泥濃縮，上清液送至吸 附柱。
吸附柱內(nèi)裝填20目細(xì)顆粒狀殼聚糖。吸附劑達(dá)到飽和后更換吸附柱， 并將飽和的吸附劑放入酸化槽后添加新的吸附劑。吸附劑用量為0.2g/L廢 水。吸附飽和的吸附劑進(jìn)入上述酸化槽內(nèi)與酸化劑反應(yīng)。
處理后出水SS〈30mg/L、 Mn2+<1.0mg/L、 Cu2+<0.5mg/L。
實(shí)施例2
處理含懸浮物SS=20g/L、 Mn2+=50mg/L、 Zn2+=50mg/L的廢水。 采用硫酸作為酸化劑，將硫酸和顆粒狀殼聚糖在酸化槽中酸化反應(yīng)形 成1%的可溶性殼聚糖溶液，溶液pH值為2.5。廢水進(jìn)入絮凝反應(yīng)槽與酸 化槽流出的殼聚糖溶液發(fā)生金屬螯合和絮凝反應(yīng)，殼聚糖用量為0.8g/L廢 水(其中直接添加殼聚糖0.4g/L廢水，來(lái)自吸附飽和的殼聚糖0.4g/L廢水)。 采用石灰乳作為中和劑，在上述反應(yīng)后的廢水加入中和劑，中和后pH 值為8.0左右，而后廢水進(jìn)入沉淀槽進(jìn)行澄清和污泥濃縮，上清液送至吸 附柱。
吸附柱內(nèi)裝填60目細(xì)顆粒狀殼聚糖。吸附劑達(dá)到飽和后更換吸附柱， 并將飽和的吸附劑放入酸化槽后添加新的吸附劑。吸附劑用量為0.4g/L廢 水。吸附飽和的吸附劑進(jìn)入上述酸化槽內(nèi)與酸化劑反應(yīng)。
處理后出水SS〈30mg/L、 Mn2+<1.0mg/L、 Zn 2+<1.5mg/L。 實(shí)施例3
處理含懸浮物SS=10g/L、 Mn2+=54mg/L、 Zn2+=55mg/L、 Cd2+=25mg/L、 Ni2+=10mg/L的煙氣脫硫廢水。
采用乙酸作為酸化劑，將乙酸和顆粒狀殼聚糖在酸化槽中酸化反應(yīng)形 成10%的可溶性殼聚糖溶液，溶液pH值為2.0。廢水進(jìn)入絮凝反應(yīng)槽與 酸化槽流出的殼聚糖溶液發(fā)生金屬螯合和絮凝反應(yīng)，殼聚糖用量為0.6g/L 廢水(其中直接添加殼聚糖0.2g/L廢水，來(lái)自吸附飽和的殼聚糖0.4g/L 廢水)。
釆用石灰乳作為中和劑，在上述反應(yīng)后的廢水加入中和劑，中和后pH 值為9.0左右，而后廢水進(jìn)入沉淀槽進(jìn)行澄清和污泥濃縮，上清液送至吸 附柱。
吸附柱內(nèi)裝填80目細(xì)顆粒狀殼聚糖。吸附劑達(dá)到飽和后更換吸附柱， 并將飽和的吸附劑放入酸化槽后添加新的吸附劑。吸附劑用量為0.4g/L廢 水。吸附飽和的吸附劑進(jìn)入上述酸化槽內(nèi)與酸化劑反應(yīng)。
處理后出水 SS<20mg/L 、 Mn2+<1.4mg/L 、 Zn2+<1.0mg/L 、 Cd2+<0.05mg/L、 Ni2+<0.2mg/L。
權(quán)利要求
1.一種含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水處理方法，包括以下步驟(1)將殼聚糖與酸化劑反應(yīng)，形成質(zhì)量百分濃度為1-10％的殼聚糖溶液；廢水中加入殼聚糖溶液，發(fā)生金屬螯合和絮凝反應(yīng)；(2)經(jīng)過(guò)步驟(1)反應(yīng)后的廢水再與中和劑發(fā)生中和反應(yīng)后沉淀；(3)沉淀后的污泥濃縮處理，上清液經(jīng)過(guò)吸附處理后排放，吸附所采用的吸附劑為顆粒狀殼聚糖。
2、 如權(quán)利要求1所述的含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水處理方法，其 特征在于廢水中加入殼聚糖的量與廢水中懸浮顆粒物之間質(zhì)量比大于 0.01。
3、 如權(quán)利要求1所述的含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水處理方法，其 特征在于所述的酸化劑為鹽酸、硫酸、乙酸或硝酸。
4、 如權(quán)利要求1所述的含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水處理方法，其 特征在于所述的殼聚糖溶液pH值為2-3。
5、 如權(quán)利要求1所述的含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水處理方法，其 特征在于所述的中和劑為石灰乳、生石灰、氫氧化鈣、氫氧化鈉或-灰酸 鈉。
6、 如權(quán)利要求1所述的含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水處理方法，其 特征在于中和反應(yīng)的pH值范圍為7-9。
7、 如權(quán)利要求1所述的含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水處理方法，其 特征在于所述的吸附劑為20-80目的顆粒狀殼聚糖。
8、 如權(quán)利要求1-6任一所述的含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水處理方 法，其特征在于將吸附飽和后的吸附劑與酸化劑反應(yīng)溶解，添加殼聚糖 形成質(zhì)量百分濃度為1-10%的殼聚糖溶液，循環(huán)至步驟(1)使用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種含高濃度懸浮物的重金屬?gòu)U水處理方法，以殼聚糖酸性溶液作為重金屬絮凝劑，在pH值為7-9范圍內(nèi)沉淀，可快速分離懸浮物，并使得分離后的廢水中重金屬離子濃度下降，再經(jīng)細(xì)顆粒狀殼聚糖的吸附后，達(dá)標(biāo)排放。同時(shí)吸附飽和的殼聚糖，可經(jīng)過(guò)酸化作用補(bǔ)充作為重金屬絮凝劑。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作方便，吸附劑可以二次利用，避免再生。
文檔編號(hào)C02F9/04GK101367590SQ20081012041
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者倪偉敏, 吳忠標(biāo), 官寶紅, 王凱南, 王海強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué);浙江天藍(lán)脫硫除塵有限公司;吳忠標(biāo)