專利名稱：一種用電子束照射處理含有有害物質(zhì)的廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有有害物質(zhì)的廢水的處理方法，尤其是一種用電子束照射廢水以去除有害物質(zhì)的廢水處理方法。
目前，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生的工業(yè)廢水嚴(yán)重影響自然環(huán)境。而且，由于工業(yè)廢水中的水污染嚴(yán)重威脅著人類的飲用水資源，因此產(chǎn)生了一個很大的社會問題，例如自然界中生態(tài)環(huán)境的破壞。
尤其是，工業(yè)廢水中含有的重金屬如鉛(Pb)，鎘(Cd)，六價鉻(Cr6+)和汞(Hg)以及氟離子超過了環(huán)境限定值。
這些有害物質(zhì)對人類特別有害，污染了水和土壤的質(zhì)量。
因此，去除這種有害物質(zhì)的各種方法都在研究之中。在眾所周知的去除有害重金屬的方法之中，有氫氧化物沉淀法，硫化物或碳酸鹽處理法，和使用沸石或珊瑚石作為吸附劑的方法。然而，在廢水處理過程中常用的化學(xué)物質(zhì)由于受到各種各樣的限制，這種傳統(tǒng)的方法有很多困難，在含有大量重金屬的廢水情況下，由于產(chǎn)生大量淤泥，那些傳統(tǒng)方法不能完全進(jìn)行。
尤其是，一種傳統(tǒng)的處理含Cr6+廢水的處理或去除方法，是把Cr6+還原成三價離子Cr3+，在堿性條件下，沉淀Cr3+，因而去除了Cr6+。在堿性條件下很穩(wěn)定的鉻酸根CrO42-使用還原劑亞硫酸鈉Na2SO3和硫酸亞鐵FeSO4處理而還原成Cr3+。然后，用氫氧化鈣或氫氧化鈉控制pH值在8.5，因而形成氫氧化鉻沉淀并過濾。在這種情況下，中和剩余的溶液和排放中和的溶液都需要附加工藝。因此，這種方法需要一種復(fù)雜多樣的處理工藝，并使用大量化學(xué)物質(zhì)，因此需要大量投資。
此外，一種傳統(tǒng)的處理含二價汞離子(Hg2+)的廢水處理方法是按照常用的重金屬離子去除方法。然而，這種通用的重金屬去除方法對去除Hg2+不是特別有效。
以上的重金屬去除方法需要多個化學(xué)處理步驟，因此就需要花費(fèi)很長的處理時間。這些方法使用大量的化學(xué)物質(zhì)，也導(dǎo)致工藝費(fèi)用升高。而且也不能完全除去有害重金屬。
此外，在傳統(tǒng)的廢水除氟方法中，有添加金屬鹽(一般是鈣的化合物)的方法，使用離子交換樹脂和活性氧化鋁的方法，使用稀土化合物作為氟離子的吸附劑的方法，以及使用稀土化合物和堿性化合物的溶液的方法。
添加鈣化合物的方法是使用鈣的化合物，例如Ca(OH)2和CaCl2，可單獨(dú)使用或結(jié)合使用，以沉淀并分離轉(zhuǎn)化成水不溶CaF2的氟離子。迄今這種方法最常用作含氟濃度很高的處理方法，但它需要很長時間的處理。同樣，在鈣的化合物與氟之間的反應(yīng)，被解釋為試劑與產(chǎn)品之間的酸堿化學(xué)平衡。從化學(xué)平衡常數(shù)來看，氟的去除率也可以提高到一個預(yù)期值(在最佳條件下10ppm，一般情況下15ppm)。這樣，為了降低濃度，就需要大量的化學(xué)藥品，而導(dǎo)致產(chǎn)生大量的淤泥。
使用離子交換樹脂和活性氧化鋁的方法，通過離子交換去除溶解的氟離子，這種方法由于離子交換樹脂的交換能力有限，在去除高濃度的氟時，存在困難。這種方法不能處理大量廢水，和去除陰離子，因此除氟效率較低。該處理方法的成本也很高。
使用稀土化合物作為氟離子吸附劑的方法，通過稀土氫氧化物中含有的氫氧離子(OH)-與溶液中的氟離子交換來吸附氟離子。這種方法與其它方法相比，去除氟離子效率高可達(dá)幾個ppm左右。然而，稀土氫氧化物的生產(chǎn)成本高，氫氧離子(OH)-的當(dāng)量比所加的稀土氫氧化物的當(dāng)量低，與要處理的氟離子相比，需要大量的化學(xué)物質(zhì)。而且，由于交換功能僅僅在酸性溶液中進(jìn)行，堿性廢水的pH值需加酸調(diào)節(jié)。
添加稀土化合物組成的可溶性物質(zhì)并且使氟離子轉(zhuǎn)化為不溶性物質(zhì)并分離出來，這種方法不僅使所用的化學(xué)物質(zhì)的量和剩余污泥量都小，而且去除氟離子效果很好。然而，化學(xué)物質(zhì)價格昂貴，懸浮沉淀的顆粒尺寸很小，需要花長時間才能沉淀下來。
以上幾種采用化學(xué)過程去除氟離子的方法需要很長的處理時間，而且由于需要大量化學(xué)物質(zhì)而造成處理成本高，并且產(chǎn)生大量淤污。要處置產(chǎn)生的淤泥也很困難。因此，上述的幾種方法對降低氟離子含量比到較低濃度(幾個ppm)是無效的。因此，這些傳統(tǒng)的化學(xué)處理方法不適合于環(huán)境管理。最后，如果采用這些傳統(tǒng)的化學(xué)處理方法，就需要大量的水來稀釋不夠低的氟離子濃度，以便排放含有氟離子的廢水。
為了解決以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新的廢水處理方法，它能經(jīng)濟(jì)和高效的去除有害物質(zhì)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，這種廢水處理方法包括以下幾個步驟在含有有害物質(zhì)的廢水中添加一種能與有害物質(zhì)起反應(yīng)的作為配位物的吸附劑；在加有該吸附劑的廢水上用電子束照射以加速該吸附劑與有害物質(zhì)之間的反應(yīng)；并沉淀和去除在照射時所形成的濃縮顆粒。
這種廢水處理方法最好還包括在添加步驟和沉淀去除步驟之間，設(shè)一個使廢水鼓泡步驟，它通過將選自空氣、氮?dú)夂蜌鍤獾臍怏w注射進(jìn)入廢水中，以使電子束有效照射。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，也提供了一種處理含Cr6+廢水的處理方法，這種廢水處理方法包括以下步驟在廢水上用電子束照射，以使Cr6+轉(zhuǎn)化為Cr3+，并通過注射選自空氣、氮?dú)夂蜌鍤獾臍怏w進(jìn)入廢水中使廢水鼓泡，以使電子束有效的照射。
下面結(jié)合附圖對最佳實(shí)施方案作一些說明

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案的廢水處理工藝流程圖；圖2是圖1實(shí)施方案的廢水處理裝置示意圖；圖3是表示Pb2+濃度隨電子束照射量變化的曲線圖；圖4是表示Cd2+濃度隨電子束照射量變化的曲線圖；圖5是表示谷粉(吸附劑)的沉淀速度隨電子束照射量變化的曲線圖；圖6是表示根據(jù)吸附劑類型Cr6+的去除效率隨電子束照射量變化的曲線圖；圖7是表示根據(jù)鼓泡氣體的類型Cr6+的濃度隨電子束照射量變化的曲線圖；圖8是表示汞離子(Hg2+)的去除率隨電子束照射量變化的曲線圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)實(shí)施方案的一種廢水處理工藝流程圖；圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施方案的一種廢水處理工藝流程圖；圖11是表示按照圖10的實(shí)施方案，電子束照射量與Cr6+濃度之間變化關(guān)系的曲線圖；圖12是表示當(dāng)重金屬廢水的pH值彼此不同時，電子束照射量與Cr6+濃度之間的關(guān)系的曲線圖。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案作具體說明。
第一實(shí)施方案如圖1所示，按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的廢水處理方法基本包括以下步驟吸附劑添加，電子束照射和沉淀物去除步驟。
吸附劑添加步驟是向含有有害物質(zhì)如Pb、Cd、Cr、Hg和F2的廢水中添加一種能電離有害物質(zhì)的吸附劑。該吸附劑是在廢水供入電子束反應(yīng)槽23中之前通過一個注射器21而加入廢水中。
這種吸附劑的類型將在下面描述。
電子束照射步驟是把由電子束加速器24產(chǎn)生的電子束照射到混合有該吸附劑的廢水上?；旌嫌形絼┣液杏泻ξ镔|(zhì)的廢水流進(jìn)電子束反應(yīng)槽23，并且通過安裝在距廢水表面預(yù)定距離的電子束加速器24產(chǎn)生的電子束進(jìn)行照射。在電子束照射期間，從反應(yīng)槽23的底部吹入鼓泡氣體，使反應(yīng)槽23內(nèi)的廢水與吸附劑混合。該受到電子束照射的吸附劑和該有害物質(zhì)彼此進(jìn)行積極反應(yīng)，因而降低有害物質(zhì)。
沉淀去除步驟是通過電子束照射，沉淀并去除吸附有害物質(zhì)的凝聚顆粒，它是在沉淀池25中完成。然后，如必要，加熱器26能加熱該廢水。
同樣，如圖1和圖2所示，在吸附劑添加與沉淀物去除這兩步驟之間，可以加入通過注射鼓泡氣體而使廢水鼓泡的步驟。因此，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案可以改進(jìn)，以使改進(jìn)的發(fā)明包括吸附劑添加、鼓泡、電子束照射和沉淀去除步驟。
鼓泡步驟是，從吸附劑添加步驟到電子束照射步驟，通過安裝在電子束反應(yīng)池23底部的鼓泡裝置22，從電子束反應(yīng)池23的底部，把鼓泡氣體吹入含有重金屬的廢水中。注射到含有重金屬的廢水中的鼓泡氣體，形成氣泡，以使含重金屬的廢水能和吸附劑完全混合，該電子束能照射到含有重金屬的廢水深處，因此，重金屬離子和吸附劑的反應(yīng)效率也大大提高。
在鼓泡步驟中，空氣、氮?dú)饣驓鍤舛伎捎米鞴呐輾怏w。最好使用氮?dú)饣蚨栊詺怏w氬氣。
在下文，將更詳細(xì)說明在多種有害物質(zhì)和廢水處理方法中所用的吸附劑類型。
含鉛和(或)鎘的廢水處理首先，說明一種含鉛和(或)鎘有害物質(zhì)的廢水的處理方法。為了去除有害物質(zhì)如Pb2+和Cd2+離子，要盡量破壞阻礙Pb2+和Cd2+離子還原的氫氧根。
因此，按照本發(fā)明的廢水處理方法，向含有有害物質(zhì)的廢水添加甲酸鹽作為吸附劑。這里，甲酸鹽的濃度約為10-4-10-1M。甲酸鹽最好用甲酸鈉。
加有甲酸鹽的重金屬廢水流入反應(yīng)池23中。
電子束加速器24安裝在反應(yīng)池23的上部，以使電子束能有效地照射到含有重金屬的廢水中。因電子束照射所產(chǎn)生的OH基通過重金屬廢水中所含有的甲酸鹽而進(jìn)行破壞。溶于重金屬廢水中的Pb2+和Cd2+被還原并以金屬形式沉積，并從廢水中去除。
同時，在反應(yīng)槽23的底部，安裝鼓泡裝置22，把鼓泡氣體注射入廢水中，以使電子束均勻地照射入重金屬廢水中。鼓泡氣體在廢水中形成氣泡，因此提高重金屬離子和吸附劑之間的反應(yīng)效率?？諝?、氮?dú)夂蜌鍤舛伎捎米鞴呐輾怏w，最好使用氮?dú)夂投栊詺怏w氬氣。
由電子束照射的廢水流進(jìn)沉淀池25，并由加熱器26加熱。通過加熱器26的加熱，廢水中的鉛和鎘有效地沉積。在沉淀池25中，沉積的鉛和鎘沉淀并去除。最后，去除鉛和鎘的廢水，可以排放。在此，廢水在約60-90℃下，加熱20-30分鐘是合適的。最好是把廢水在約90℃下加熱30分鐘。如果加熱時間超過30分鐘，重金屬離子會再還原并溶入廢水中。
圖3表明了Pb2+濃度隨電子束照射量變化的情況。圖3表明當(dāng)廢水中甲酸鈉的濃度為10-2M時，廢水中的鉛離子的濃度(縱坐標(biāo))相對于電子束照射量(橫坐標(biāo))的關(guān)系。從圖3可以看到，當(dāng)電子束照射量超過0.7kGy時，鉛離子的濃度成為最小，最有效的電子束照射量為0.6-0.8kGy。這時，鉛離子的去除率約為86％。
圖4表明了Cd2+濃度隨電子束照射量變化的情況。圖4表明當(dāng)廢水中甲酸鈉的濃度為10-2M時，廢水中的鎘離子的濃度(縱坐標(biāo))相對于電子束照射量(橫坐標(biāo))的關(guān)系。從圖4可以看到，鎘離子的濃度連續(xù)地下降，直到電子束照射量達(dá)到2.5-3.5kGy，這時，鎘離子去除率接近95％。而且，當(dāng)電子束照射量為3.5kGy時，鎘離子去除率高達(dá)95％。
從以上實(shí)施方案可以看到，含有重金屬如鉛和(或)鎘的廢水，通過向廢水中添加甲酸鹽并且用電子束向水中照射，就很容易處理。
含鉻和(或)汞的廢水處理首先，詳細(xì)說明一種含Cr6+和(或)Hg2+的廢水的處理方法，該方法與結(jié)合圖1和圖2所描述的處理方法相同。在這個實(shí)施方案中，只說明所使用的吸附劑和電子束照射量以去除有害物質(zhì)。這里，對含有Cr6+和(或Hg2+離子的廢水，一般用能吸附該重金屬離子的無機(jī)或有無物作為吸附劑。在其中，主要使用天然有機(jī)植物，即纖維素、羧甲基纖維素、淀粉、谷粉或谷蛋白作為植物蛋白質(zhì)配位物使用。在廢水中，添加含有許多有多肽組合物結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)成份的天然有機(jī)植物如天然植物中的谷粉和谷蛋白，吸附效率會更好的。由于Cr6+和(或)Hg2+離子的去除效率高，因而該方法是優(yōu)選的。特別是，使用自然界易得的谷粉，因此也是經(jīng)濟(jì)的。
在下文，通過試驗例將更詳細(xì)地說明這個實(shí)施方案。
試驗例1圖5表明了谷粉(吸附劑)的沉降速度隨電子束照射量變化的情況。在這個試驗中，谷粉用作吸附劑，電子束照射量從0kGy變化到6kGy。
結(jié)果，如圖5所示，當(dāng)沒有電子束照射時，需要90秒使谷粉沉淀，沉降速度隨著電子束的照射迅速升高，其中，當(dāng)電子束照射量約為3kGy時，沉降時間約為5秒或5秒以下。
由此可以看到，如果吸附重金屬的吸附劑受到電子束的照射而使用，則沉淀會更容易而迅速地完成，這樣既縮短了處理時間，而且在相當(dāng)?shù)囊?guī)模上減小了沉淀池的尺寸。
試驗例2圖6表明了根據(jù)吸附劑的類型Cr6+的去除率隨電子束照射量變化的情況。
在這個試驗中，要處理的重金屬對象是最初濃度為5mg/l的Cr6+。如圖6所示，添加六種吸附劑，并且注入氬氣以在其中形成氣泡。電子束照射量在0-6kGy之間。
結(jié)果，添加約250mg/l的谷粉和約60mg/l的谷蛋白的每一種情況，即使用較少量的電子束照射，都表明產(chǎn)生良好效果，Cr6+的去除效率達(dá)約99％或99％以上。尤其可以看到的是添加約250mg/l的谷粉，與添加約60mg/l谷蛋白，在最初濃度相同下，即使用少量的電子束照射，它們產(chǎn)生的效果相同。原因是，谷蛋白中蛋白質(zhì)含量以重量計約為90％，而谷粉中蛋白質(zhì)含量以重量計約為20％，其中蛋白質(zhì)具有多肽組合物結(jié)構(gòu)。
因此，使用含蛋白質(zhì)成份量較多的谷粉或谷蛋白作為吸附劑是優(yōu)選的。尤其是，考慮到成本，谷粉更為經(jīng)濟(jì)?？梢钥吹?，當(dāng)Cr6+最初濃度較高，即超過10ppm時，使用谷蛋白更為有效。
從這個試驗中可以看到去除Cr6+的優(yōu)選條件。在一般情況下，如果作為吸附劑添加谷粉約為500mg/l或500mg/l以下而電子束照射量為2.0kGy或2.0kGy以下，是比較經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)Cr6+的最初濃度較高時，則在相同的條件下，添加谷蛋白約100mg/l或100mg/l以下作為吸附劑是比較有效的。具有最優(yōu)選的條件，一般情況下，添加約100-250mg/l的谷粉作為吸附劑，電子束照射量為1.5-2.0kGy是最經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)Cr6+的最初濃度較高時，在同樣條件下，添加約30-60mg/l的谷蛋白作為吸附劑，電子束照射量為1.0-2.0kGy，是更為有效。
試驗例3圖7表明了根據(jù)鼓泡氣體的類型Cr6+的濃度隨電子束照射量變化的情況。
在這個實(shí)驗中，要處理的重金屬對象是Cr6+離子。添加谷粉作為吸附劑，注入空氣和氬氣作為鼓泡氣體，以在廢水中形成氣泡。電子束照射量在0-4kGy之間。
結(jié)果，如圖7所示，使用惰性氣體的氬氣為鼓泡氣體時，用較少量的電子束照射，幾乎能完全去除Cr6+(超過99％)，比使用空氣為鼓泡氣體好的多。原因是空氣中的氧氣抑制重金屬的去除。因此，使用氮?dú)饣蚨栊詺怏w氬氣比使用含有氧氣的空氣更有效。
試驗例4圖8表明了Hg2+離子的去除率隨電子束照射量變化的情況。
在這個試驗中，要處理的重金屬對象是Hg2+離子。添加250mg/l的谷粉作為吸附劑，有兩種情況，Hg2+的最初濃度為1mg/l和10mg/l，注射氬氣作為鼓泡氣體以在其中形成氣泡。電子束照射量在0-2kGy之間變化。
結(jié)果，如圖8所示，當(dāng)電子束照射量為1.5kGy或1.5kGy以上時，以上兩種情況下都表明有極好的Hg2+離子去除率99％或99％以上。然而，如果Hg2+最初濃度較低的情況時，即在電子束照射量為1.5kGy或1.5kGy以下時，濃度為1mg/l的Hg2+去除率更高。
這樣，從這個試驗中可以看到去除Hg2+離子的優(yōu)選條件。也就是說，一般情況下，添加約500mg/l或500mg/l以下的谷粉作為吸附劑，電子束照射量為2.0kGy或2.0kGy以下，是比較經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)Hg2+離子的最初濃度高時，在同樣條件下，添加約100mg/l或更低的谷蛋白作為吸附劑是比較有效的。作為最優(yōu)選條件，一般情況下，添加約100-250mg/l的谷粉作為吸附劑，電子束照射量為1.5-2.0kGy，是較經(jīng)濟(jì)的。如果最初Hg2+離子濃度較高，在同樣條件下，添加約30-60mg/l的谷蛋白作為吸附劑，電子束照射量為1.0-2.0kGy是更有效的。
如上所述，上面的通過電子束照射去除廢水中Cr6+和Hg2+離子的方法，具有工藝簡單，并由于沉降迅速，而處理時間短。特別是，盡管使用植物吸附劑如便宜的谷粉，但能達(dá)到去除Cr6+和Hg2+的效率超過99％。
含氟廢水的處理自然界中的氟離子是極少的，而且在生態(tài)學(xué)上不影響人類。然而，當(dāng)氟聚集超過預(yù)定的濃度時，就影響人類生活，廢水中氟含量在每一個國家都嚴(yán)格控制。
含氟離子廢水的處理與結(jié)合圖1和圖2所示處理方法相同。在這個實(shí)施方案中，僅說明去除氟離子時，要使用的吸附劑和電子束照射量。
在向氟濃度高(10ppm或10ppm以上)的廢水中添加吸附劑之前，用于去除氟離子的最好的廢水處理方法還包括一個把氟離子濃度降到10-15ppm中等濃度這一化學(xué)處理步驟。
圖9是一個流程圖，表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，一種含有氟離子的廢水處理方法。結(jié)合圖9，下面將詳細(xì)說明含有氟離子的廢水處理方法。
按照本發(fā)明的實(shí)施方案，該廢水處理方法基本包括以下步驟吸附劑添加，電子束照射和一個沉淀物去除步驟。另外，最好還包括一個鼓泡步驟。
由于上述這些步驟已經(jīng)結(jié)合圖1和圖2描述過，所以就不再詳細(xì)描述。在此，在吸附劑添加步驟中，使用一種有機(jī)化合物作為吸附劑。
使用丙烯酰胺，谷蛋白，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸酯，乙烯乙酸酯、苯乙烯單體等等作為有機(jī)化合物，其中，它們?nèi)恐灰猩倭康碾娮邮丈?，就能很容易進(jìn)行聚合。在它們之中，優(yōu)選使用含丙烯酰胺和谷蛋白的吸附劑，因為它們的吸附效果較好，而且在電子束照射后，沉降速度也更快。
此外，按照本發(fā)明的最佳實(shí)施方案，在吸附劑添加之前，還有一個化學(xué)處理步驟，用于將含氟廢水中的氟離子濃度如100ppm或100ppm以上的高濃度降低到中等濃度，如10-15ppm。結(jié)果，在下一步，通過電子束照射，氟離子濃度可有效的降到3ppm或3ppm以下。
因此，如圖9所示，本發(fā)明的最佳實(shí)施方案包括以下步驟化學(xué)處理，吸附劑添加，鼓泡，電子束照射和沉淀物去除步驟。
作為化學(xué)處理步驟，添加鈣的化合物法是優(yōu)選的，它是一種高氟濃度廢水的處理方法并且是幾種方法中最通用的方法，在含氟廢水中，添加Ca(OH)2和CaCl2，氟離子以難溶于水的CaF2形式從水中沉淀并分離。這樣，在這個化學(xué)處理步驟中，高濃度含氟廢水(100ppm或100ppm以上)被降低到中等濃度(10-15ppm)。
下面的吸附劑添加，鼓泡，電子束照射和沉淀物去除這些步驟都與上述的相同。
在吸附劑添加步驟中，添加注射濃度為1000-10000ppm的含有丙烯酰胺和谷蛋白的吸附劑是優(yōu)選的，更優(yōu)選的濃度在1500-3000ppm之間。
同樣地，在電子束照射步驟，適當(dāng)?shù)碾娮邮丈淞吭?-10kGy之間。
如果經(jīng)過上面所述的化學(xué)處理步驟和電子束照射步驟，濃度為100ppm或100ppm以上的高氟廢水(一般工業(yè)廢水，400-700ppm)，濃度可有效地降到3ppm或3ppm以下的低濃度。此外，該處理時間也比所使用的傳統(tǒng)化學(xué)處理法的情況為短。而且由于所使用的化學(xué)制劑量減少，產(chǎn)生的淤泥量也少，因此，處理成本就降低。
如上面所述，根據(jù)本發(fā)明，使用電子束照射處理含氟廢水的方法，與傳統(tǒng)的方法相比，它能在短時間內(nèi)除氟。提高了氟的去除效率，而且氟的濃度可降低到3ppm或3ppm以下的低濃度，提供了一種更經(jīng)濟(jì)的方法。
第二個實(shí)施方案圖10是按照本發(fā)明的另外一個優(yōu)選實(shí)施方案所表示的一種廢水處理工藝流程圖。
按照第二個實(shí)施方案，該廢水處理方法是把廢水中所含的Cr6+轉(zhuǎn)化為Cr3+。該Cr3+與Cr6+相比，不僅危害小，而且通過一般的沉淀法更易于沉淀。因此，按照本發(fā)明，在該方法中應(yīng)該將Cr6+轉(zhuǎn)化為Cr3+。在下文，將結(jié)合圖2和圖10描述這個實(shí)施方案。
首先，通過電子束照射，把Cr6+轉(zhuǎn)化為Cr3+，它需要調(diào)節(jié)重金屬廢水的pH值。從試驗中可以看出，廢水pH值調(diào)到4.5或4.5以下，比較合適。因此，當(dāng)含有重金屬的廢水的pH值為4.5或4.5以上時，則向廢水中加入酸，pH值要基本上降到4.5或4.5以上。當(dāng)pH在4.5或4.5以下時，則按照上述的本發(fā)明實(shí)施方案，以同樣方式處理該酸性廢水。
溶有Cr6+并pH已調(diào)到4.5或4.5以下的重金屬廢水流入反應(yīng)槽23中。
該電子束加速器24被安裝在反應(yīng)槽23的上部，以使電子束能有效地射入含有重金屬的廢水中。電子束照射量為0.8kGy。
同時，鼓泡裝置22注射鼓泡氣體進(jìn)入廢水中，以使電子束均勻地照射入反應(yīng)池內(nèi)所裝的重金屬廢水中。鼓泡氣體在廢水中形成氣泡。鼓泡氣體優(yōu)選使用空氣或惰性氣體如氬氣。最后，Cr6+通過電子束照射后轉(zhuǎn)化為Cr3+，并排放。有少量毒性，并簡單地升高重金屬廢水的pH值的Cr3+，能很容易地從廢水中去除。
圖11是根據(jù)圖10的實(shí)施方案，表明Cr6+濃度與電子束照射量之間的關(guān)系曲線圖。圖11的曲線表明，當(dāng)重金屬廢水pH值約為4.5時，廢水中Cr6+濃度(縱坐標(biāo))相對于電子束照射量(橫坐標(biāo))變化的情況。從圖11的曲線可以看出，Cr6+的濃度隨著電子束照射量連續(xù)降低，直到電子束照射量達(dá)到0.8kGy，當(dāng)電子束照射量超過0.8kGy時，Cr6+濃度開始升高。原因是當(dāng)電子照射量等于或超過0.8kGy時，Cr3+又轉(zhuǎn)化為Cr6+。這樣，可以看出，當(dāng)重金屬廢水的pH值約為4.5時，合適的電子束照射量約為0.6-1.5kGy，最佳量約為0.7-0.9kGy。
圖12是一個表明當(dāng)重金屬廢水的pH值不同時，Cr6+濃度與電子束照射量之間變化關(guān)系曲線圖。
圖12的曲線表明當(dāng)重金屬廢水的pH值約為6.1(第一種情況)和約為4.2(第2種情況)時，增加電子束照射量(橫坐標(biāo))高達(dá)0.8kGy時，廢水Cr6+濃度(縱坐標(biāo))變化的情況。從圖12的曲線可以看出，當(dāng)重金屬廢水的pH值約在4.5或4.5以下時，Cr6+可有效地轉(zhuǎn)化為Cr3+。
如上所述，本發(fā)明可保持重金屬廢水的pH值，同時要用適當(dāng)?shù)碾娮邮空丈淦渲校允笴r6+易于轉(zhuǎn)化為Cr3+。
在此只是具體地說明了本發(fā)明的幾個實(shí)施方案，顯然，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以進(jìn)行許多修改。
權(quán)利要求
1.一種廢水處理方法，它包括以下步驟在含有有害物質(zhì)的廢水中，添加一種吸附劑用作能與有害物質(zhì)反應(yīng)的配位物；用電子束向添加有吸附劑的廢水上照射，以加速該吸附劑和該有害物質(zhì)之間的反應(yīng)；以及沉淀并去除在照射過程中所形成的凝聚顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的廢水處理方法，它還包括在所述添加步驟和所述沉淀去除步驟之間，設(shè)一個使廢水鼓泡步驟，通過將選自空氣、氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N氣體注射入廢水中，以使電子束有效地進(jìn)行照射。
3.如權(quán)利要求1所述的廢水處理方法，其中有害物質(zhì)是鉛(Pb))和(或)鎘(Cd)。
4.如權(quán)利要求3所述的廢水處理方法，其中，所述吸附劑是濃度為10-4-10-1M的甲酸鈉(HCOONa)。
5.如權(quán)利要求4所述的廢水處理方法，其中，在電子束照射量約為2.5-4.0kGy時鎘的去除率為最佳。
6.如權(quán)利要求4所述的廢水處理方法，其中，在電子束照射量約為0.6-0.8kGy時鉛的去除率為最佳。
7.如權(quán)利要求3所述的廢水處理方法，其中，所述的沉淀去除步驟包括在60-90℃時加熱廢水，其加熱時間優(yōu)選在30分鐘之內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的廢水處理方法，其中，所述的有害物質(zhì)是氟。
9.如權(quán)利要求8所述的廢水處理方法，其中，所述的吸附劑是一種不溶于水并且包括植物蛋白質(zhì)的有機(jī)化合物。
10.如權(quán)利要求9所述的廢水處理方法，其中，所述的有機(jī)化合物含有丙烯酰胺和谷蛋白。
11.如權(quán)利要求9所述的廢水處理方法，其中，所述的吸附劑的添加濃度是1000-10000ppm，優(yōu)選是1500-3000ppm。
12.如權(quán)利要求8所述的廢水處理方法，它還包括在所述添加步驟之前，設(shè)一個使高氟離子濃度降低到10-15ppm或以下的中等濃度的化學(xué)處理步驟；所述的化學(xué)處理步驟使用鈣的化合物，添加Ca(OH)2和CaCl2的方法，以分離轉(zhuǎn)化為不溶于水的氟化鈣的氟離子。
13.如權(quán)利要求8所述的廢水處理方法，其中，所述電子束照射量約為3-10kGy。
14.如權(quán)利要求1所述的廢水處理方法，其中，所述的有害物質(zhì)是Cr和(或)Hg。
15.如權(quán)利要求14所述的廢水處理方法，其中，所述的吸附劑是一種含有具有不溶于水的多肽結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)成份的一種物質(zhì)。
16.如權(quán)利要求15所述的廢水處理方法，其中，所述的吸附劑是谷粉，其添加濃度約為500mg/l或以下，較好為100-250mg/l。
17.如權(quán)利要求15所述的廢水處理方法，其中，所述的吸附劑是谷蛋白，其添加濃度約為100mg/l或以下，較好為30-60mg/l。
18.如權(quán)利要求16或17所述的廢水處理方法，其中，所述的電子束照射量約為2kGy或以下，較好是1.5-2.0kGy。
19.一種處理含Cr6+廢水的廢水處理方法，該廢水處理方法包括以下步驟將電子束照射到廢水表面上，以使Cr6+轉(zhuǎn)化為Cr3+；以及將選自空氣、氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N氣體注射入廢水中，使廢水鼓泡，以使電子束有效地照射。
20.如權(quán)利要求19所述的廢水處理方法，它還包括在所述的照射步驟之前，設(shè)一個使Cr6+濃度保持在pH值約為4.5的步驟。
21.如權(quán)利要求19或20所述的廢水處理方法，其中，所述的電子束照射量約為0.6-1.5kGy。
22.如權(quán)利要求21所述的廢水處理方法，其中，所述的電子束照射量優(yōu)選是0.7-0.9kGy。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含有有害物質(zhì)的廢水處理方法。該廢水處理方法通過用電子束向廢水中照射而去除有害物質(zhì)。該廢水處理方法,根據(jù)廢水中含有的有害物質(zhì)種類,向廢水中添加各種吸附劑。
文檔編號C02F1/30GK1180050SQ9711595
公開日1998年4月29日 申請日期1997年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月21日
發(fā)明者金德卿, 韓范洙, 金荽莉, 金美珠, 金英喜, A·K·皮卡夫, A·V·波諾馬里夫, I·E·馬可羅夫 申請人:三星重工業(yè)株式會社