本發(fā)明的目標(biāo)在于用于處理含金屬的液體排放物、尤其是含鹽水的新方法。
背景技術(shù)：
在全球范圍內(nèi)，廢水處理構(gòu)成了公共健康的主要挑戰(zhàn)。
廢水是既來源于人群也來源于商業(yè)和工業(yè)活動的所有含有不同元素的水，并且其能夠污染其將被排放到其中的環(huán)境。為此，為了對這些不同的環(huán)境友好，這些排放物在被排放到自然環(huán)境或者凈化網(wǎng)絡(luò)中之前要進(jìn)行處理。
在需要進(jìn)行處理的元素當(dāng)中，可以提及諸如鋅、鎳、鉻、銅、鉈、砷、鉛、汞和鎘的重金屬，它們是生態(tài)體系和食物鏈的重要污染物。
已經(jīng)以不同方法的形式提出眾多解決方案用于處理重金屬，它們均具有以下缺陷：
-物理化學(xué)方法在希望達(dá)到高技術(shù)性能時導(dǎo)致與試劑成本相關(guān)的高運(yùn)營費(fèi)用(OPEX)。而且，這些方法使用含硫化學(xué)產(chǎn)品如硫化鈉(Na2S)或者三硫醇，它們對環(huán)境具有負(fù)面影響并且在濃度峰值的情況下并不是有效的，
-使用能夠選擇性固定重金屬的螯合樹脂的離子交換方法也產(chǎn)生與樹脂再生成本相關(guān)或者與它們的更新成本相關(guān)的高運(yùn)營費(fèi)用(OPEX)，這種成本在處理含金屬的排放物時眾所周知是高的。另外必須要管理被認(rèn)為是危險(xiǎn)固體廢料的廢樹脂并且要管理本身被認(rèn)為是危險(xiǎn)液體的洗出液，
-使用超濾、納濾或反滲透膜的膜技術(shù)，其由于對于含鹽排放物來說轉(zhuǎn)化率常常小于50％而產(chǎn)生高運(yùn)營費(fèi)用(OPEX)(管理和去除濃縮物)。而且，當(dāng)水具有非常高的鹽含量(尤其是鈣以及硫酸鹽的含量)時，這些技術(shù)由于快速且不可逆的堵塞而被證明是不可用的，以及
-蒸發(fā)濃縮或蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)產(chǎn)生由于蒸發(fā)所需的能量而導(dǎo)致的高運(yùn)營費(fèi)用(OPEX)，以及高資本投資費(fèi)用(CAPEX)。另外還需要管理鹽水，這通過將它們?nèi)コ蛘咴鲋道脕磉M(jìn)行。
因而需要獲得一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)使得能夠同時優(yōu)化OPEX(尤其是通過減少所用試劑的量)以及技術(shù)性能水平，尤其是：限制/消除危險(xiǎn)物質(zhì)(汞、鎘、鉛、鋅等)的排放，更好的純化收率，較低甚至為零的金屬排放水平，控制排放峰值而不需化學(xué)產(chǎn)品過劑量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
而本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，通過組合兩種方法：物理化學(xué)方法和離子交換方法，則可以獲得一種解決了以上所指出的所有問題的處理含鹽排放物中的金屬的方法。
因而，本發(fā)明的目標(biāo)在于含鹽液體排放物、尤其是含鹽水中存在的重金屬的處理方法，所述方法包括以下步驟：
a.在pH為5-6下利用中和劑處理可包含重金屬的液體排放物，所述中和劑從尤其包含氫氧化鈉、石灰乳、鎂乳(lait de magnésie)的組中選擇，
b.凝結(jié)在步驟a)中處理的排放物，在此期間將一定劑量的凝結(jié)劑注入到所述排放物中，
c.在pH為9-10下利用中和劑沉淀在步驟b)中獲得的混合物，所述中和劑從尤其包含氫氧化鈉、石灰乳、鎂乳的組中選擇，
d.絮凝在凝結(jié)步驟b)的過程中獲得的混合物或者在利用中和劑的處理步驟c)的過程中獲得的混合物，在此期間進(jìn)行絮凝劑向所述混合物中的注入，以便以絮狀物(flocs)的形式使懸浮粒子聚集，
e.去除在步驟d)形成的絮狀物并且回收液體，
f.通過過濾處理在步驟e)中的殘余懸浮物質(zhì)，
g.使在步驟f)中回收的液體與能夠吸附一種或多種重金屬的離子交換樹脂接觸，或者相繼與其中每種樹脂能夠吸附一種或多種重金屬的多種離子交換樹脂接觸，以降低在所述液體中存在的重金屬的濃度，
h.回收無重金屬的液體。
術(shù)語“無重金屬”被理解為是指其重金屬濃度符合向自然環(huán)境排放的值即小于0.01mg/l的液體。
根據(jù)本發(fā)明，步驟a)可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何技術(shù)來進(jìn)行，尤其是通過將石灰乳形式的熟石灰與待處理排放物混合來進(jìn)行。pH值利用任何已知的酸、尤其是33％的鹽酸調(diào)節(jié)到5.5-8.5的范圍。
根據(jù)本發(fā)明，凝結(jié)步驟b)可通過添加凝結(jié)劑來進(jìn)行。這個步驟可與步驟a)分開地或者與步驟a)同時地進(jìn)行。在這兩種實(shí)施方案中，凝結(jié)的混合物經(jīng)歷絮凝步驟d)。
沉淀步驟c)是任選的，即步驟d)可直接在步驟b)之后進(jìn)行。
在步驟d)結(jié)束時，絮狀物根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)例如通過沉降(步驟e)而被去除，并且經(jīng)沉降的液體在與離子交換樹脂接觸(步驟g)之前例如在砂濾器上進(jìn)行過濾(步驟f)。
凝結(jié)和絮凝步驟使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)來進(jìn)行，例如在由Degrémont Suez出版的“Mémento Technique de l’eau(水技術(shù)概要)”中所述的技術(shù)，第十版，第1卷，第3章，第185頁及之后內(nèi)容。該凝結(jié)在于添加凝結(jié)劑如三價(jià)陽離子，尤其是鐵鹽或鋁鹽，使得水中存在的膠體粒子不穩(wěn)定并且中和這些粒子的所有負(fù)電荷。在此步驟過程中，經(jīng)中和的粒子通過機(jī)械攪拌開始聚集，以形成微絮狀物。這些微絮狀物太小而無法被去除(尤其是通過沉降)。因而需要絮凝步驟來增大這些絮狀物。
根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)沉降(步驟e)和過濾(步驟f)的液體可與能夠捕獲多種重金屬的單一樹脂接觸或者與其中每種樹脂能夠固定一種或多種重金屬的一組樹脂接觸。作為樹脂的實(shí)例，可以提及Lanxess Monoplus TP207、Amberlite IRC 748、Lanxess Monoplus TP 214、Ambersep GT 74。
在步驟g)結(jié)束時，回收無重金屬的液體，所述液體因而可被排放到自然環(huán)境中或者排放到凈化網(wǎng)絡(luò)中。
根據(jù)本發(fā)明的方法借助于物理化學(xué)處理還使得能夠降低氟濃度，一直到滿足向自然環(huán)境中排放的極限值的數(shù)值，該向自然環(huán)境中排放的極限值在法國是15mg/l，甚至低于檢測閾值。
根據(jù)本發(fā)明，該方法使得能夠通過沉淀(借助于中和劑或不溶化試劑)以及在樹脂上的吸附來處理在水中存在的重金屬如鋅、鎳、鉻、銅、鉈、砷、鉛、汞和鎘。根據(jù)本發(fā)明，可根據(jù)所用的樹脂類型去除這些金屬中的一種或多種。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)它們的常識將能夠選擇和組合合適類型的樹脂。
根據(jù)本發(fā)明的方法適合于任何液體介質(zhì)，尤其是任何水性排放物，尤其是來自非危險(xiǎn)廢料或危險(xiǎn)廢料梵燒設(shè)備的煙氣的洗滌排放物，非危險(xiǎn)廢料保存設(shè)備的瀝出液，來源于表面處理的排放物，采礦排放物，燃煤或燃?xì)獍l(fā)電站排放物。
根據(jù)本發(fā)明的處理方法使得能夠在該方法結(jié)束時獲得每種重金屬濃度小于0.01mg/l。
根據(jù)本發(fā)明，該方法還可包括在步驟g)之后的至少一個樹脂洗脫步驟，以解吸固定到所述樹脂上的重金屬，回收包含所述重金屬的洗脫液以及至少一個再生所述樹脂的步驟以將它們隨后用在新循環(huán)中。用于吸附汞的樹脂由于再生方法的復(fù)雜性而不能進(jìn)行再生。這些樹脂如廢樹脂(在數(shù)次生產(chǎn)/再生循環(huán)之后效率降低的樹脂)以傳統(tǒng)方式被去除。
包含高濃度重金屬的樹脂再生洗脫液可經(jīng)歷物理化學(xué)處理(在該方法上游再循環(huán))。實(shí)際上，樹脂是精處理(二級處理)并且物理化學(xué)是適合于處理具有高濃度金屬的排放物的初級處理。
根據(jù)本發(fā)明，排放水平可借助于用于連續(xù)在線監(jiān)測離子交換樹脂處理的入口處和出口處的金屬含量的工具來控制；根據(jù)金屬的泄漏，將可準(zhǔn)確地獲知樹脂的飽和狀態(tài)并且在需要時啟動樹脂再生。
仍然根據(jù)本發(fā)明，該運(yùn)營(exploitation)可通過如下方式優(yōu)化：安排進(jìn)程管理，以確保排放水平(經(jīng)處理的水的水質(zhì))，同時優(yōu)化/限制樹脂再生(以及因此的這個站(poste)的OPEX)：
-回收并處理分析儀的數(shù)據(jù)，然后預(yù)測計(jì)算滿足所希望水質(zhì)的剩余循環(huán)，
-顯示剩余循環(huán)的實(shí)時細(xì)目(décompte)，以便僅在樹脂上的金屬泄漏不滿足所希望的水質(zhì)時才進(jìn)行再生。
附圖說明
為了更好地理解作為本發(fā)明主題的方法，下面描述其一種實(shí)施方式。當(dāng)然要理解，這僅僅是無任何限制性的實(shí)施例。在此描述的過程中，將參考附圖的圖1，其是示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的各步驟的示意圖。
具體實(shí)施方式
在這個圖中，待處理排放物被引向配備有攪拌器的槽(1)，在控制pH值的同時向其中還添加石灰和凝結(jié)劑；如此處理的排放物被傳送到槽(2)并且在受控的pH下再次用石灰進(jìn)行處理，然后將混合物從槽(2)傳送到向其中添加了絮凝劑的槽(3)。在絮凝之后，經(jīng)絮凝的混合物從槽(3)傳送到層狀沉降器(4)并且絮狀物被去除。在砂濾器(R1)上過濾和沉降的液體然后在不同樹脂(R2＝樹脂1并且R3＝樹脂2)上經(jīng)過，這些樹脂中的每一個均能夠吸附希望從待處理排放物中去除的一種或多種重金屬。在這些樹脂上經(jīng)過之后，將無重金屬的液體排放到自然環(huán)境或者凈化網(wǎng)絡(luò)中。
與現(xiàn)有技術(shù)已知方法相比的本發(fā)明方法的性能在下表1中匯總。
表1
根據(jù)本發(fā)明的方法具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
-與單獨(dú)的物理化學(xué)體系相比，OPEX增益從25％到30％，
-由于減少甚至消除了傳統(tǒng)上用于沉淀金屬的含硫產(chǎn)品而獲得環(huán)境增益，以及
-與更好的金屬減少相關(guān)的技術(shù)增益。