申請日20200601
公開(公告)日20200828
IPC分類號C02F9/14; C02F101/10; C02F101/20
摘要
本發明公開了一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，涉及污水治理領域。所述的方法包括對廢水進行酸化預處理，破除廢水中的緩沖體系;采用生物制劑深度處理，根據廢水中重金屬的濃度，按照生物制劑與重金屬質量比為0.1‑2:1的比例加入生物制劑，配合反應15‑30分鐘，使廢水中的重金屬與生物制劑形成配合物，然后再加入堿中和，使重金屬與生物制劑形成的配合物發生水解，以難溶化合物的形式沉淀出來;向生物制劑配合水解的上清液中通入酸化預處理的產物，實現鈣的深度脫除。本發明可實現重金屬砷、鎳及鈣離子的同步脫除，該方法抗沖擊負荷強，凈化高效，運行穩定，水解渣比中和法少，運行費用低廉，設施均為常規設施，改造費用低，具有較好的應用前景。
權利要求書
1.一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟一、酸化預處理
向碳酸鹽體系廢水中加入酸調節pH<4，并向所述廢水中通入曝氣，反應，同時收集反應過程中產生的二氧化碳，
步驟二、生物制劑配合水解
向步驟一中經酸化預處理的廢水中加入生物制劑，于攪拌下進行配合反應，然后再加入堿調節pH至8-9;進行水解反應，再加入絮凝劑，沉淀分離，獲得廢渣及上清液，
步驟三、二氧化碳脫鈣
在步驟二中所到的上清液中通入步驟一中所收集的二氧化碳進行脫鈣，獲得凈化水。
2.根據權利要求1所述的一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，其特征在于：步驟一中，所述酸選自硝酸、鹽酸、硫酸中的至少一種，通入曝氣，反應15-30min。
3.根據權利要求1所述的一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，其特征在于：步驟二中，所述生物制劑與廢水中重金屬的質量比為0.1-2:1。
4.根據權利要求1所述的一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，其特征在于：
步驟二中，所述生物制劑的制備方法為：
1)將氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌復合菌群在9K培養基中培養，每升中加入FeSO4·7H2O 10-150g，培養過程控制溫度20-40℃，pH值1.5-2.5;
2)由步驟(1)培養得到的菌液與鐵源混合，于20-40℃攪拌反應1-7h，得到質量體積濃度為100-160g/L的生物制劑溶液，所述鐵源與菌液的質量體積比為10-85g：100mL;所述鐵源選自氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵、聚合硫酸鐵、氯化鐵、硝酸亞鐵、硝酸鐵、醋酸亞鐵、草酸鐵、高氯酸亞鐵中的至少一種;
3)將步驟(2)得到的生物制劑溶液進行固液分離，固相在100-200℃條件下進行干燥，得生物制劑。
5.根據權利要求1所述的一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，其特征在于：
步驟二中，所述攪拌的轉速為100-400轉/分鐘。
6.根據權利要求1所述的一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，其特征在于：
步驟二中，所述配合反應的時間為15-30min。
7.根據權利要求1所述的一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，其特征在于：
步驟二中，所述堿選自碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氧化鈣、電石渣中的至少一種。
8.根據權利要求1所述的一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，其特征在于：
步驟二中，水解反應的時間為10-20min。
9.根據權利要求1所述的一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，其特征在于：
步驟二中，所述絮凝劑與經酸化預處理的廢水的固液質量體積比為2-70g:1m3。
10.根據權利要求1或9所述的一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，其特征在于：步驟二中，所述絮凝劑為聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺;且先加入聚合氯化鋁，然后再加入聚丙烯酰胺，其中聚合氯化鋁與經酸化預處理的廢水的固液質量體積比為40-60g:1m3，聚丙烯酰胺與經酸化預處理的廢水的固液質量體積比為3-8g:1m3。
說明書
一種碳酸鹽體系廢水的處理方法
技術領域
本發明屬于污水治理領域，具體涉及一種碳酸鹽體系廢水的處理方法。
背景技術
水污染是我國面臨的主要環境問題之一。隨著我國工業的快速發展，工業廢水的排放量也是日益增加，達不到排放標準的工業廢水在排入水體后，會污染地表水和地下水。水體一旦受到污染，要想在短時間內恢復到原來的狀態是不容易的。水體受到污染后，不僅會使其水質不符合飲用水、漁業用水的標準，還會使地下水中的化學有害物質和硬度增加，影響地下水的利用。
水體重金屬污染已經成為當今世界最嚴重的環境問題之一，重金屬污染在自然界中無法自行的分解，只能通過生物體相互轉移，逐漸的在生物體中富集，最終危害到人類的健康。
鈣離子作為一項重要的水質指標，除了在飲用水中受到重視外，在工業廢水中也受到了廣泛的關注。鈣離子過高會引起工業用水過程中的諸多問題，當工業水鈣離子過高，在回用過程中會容易結垢，堵塞設備及管道，嚴重影響了企業日常生產活動。而且鈣離子高的廢水如果未經處理直接排放，會造成水體和土壤的鹽堿化，危害自然環境。
目前重金屬廢水處理常用的技術有：
1、化學法：化學沉淀法，氧化還原法，溶劑萃取分離;
2、物理化學法：離子交換法，吸附法，膜分離技術;
3、生物法：植物修復法，生物絮凝法，生物吸附法;
目前用于水的軟化脫鈣技術主要有：化學沉淀法、高分子螯合藥劑法、膜分離法以及離子交換法，但都存在各自的缺點，且處理成本較高，很難實現低成本脫鈣。
中國專利申請公開說明書CN 110078282 A公布了一種重金屬廢水處理工藝，該工藝通過陽離子交換樹脂，吸附陽離子，陰離子吸附樹脂吸附陰離子，上清液達標排放或回用，該工藝處理重金屬廢水，離子交換樹脂價格昂貴，其再生費用也比較高，所以，在廢水處理中使用很少。
中國專利申請公開說明書CN 105668856 A公布了一種含重金屬廢水的處理方法，該方法采用了特定的吸附劑一級絡合劑，并采用陽離子交換法以及反滲透膜過濾法等多種技術，能夠顯著的降低廢水中目標重金屬的含量，去除率均達90%以上，能夠顯著提高水質。但該方法反應條件需加熱，反應時間長達2個小時以上，而且運行成本高，應用到工業上改造費用高。
中國專利申請公開說明書CN101428933公布了鎳氨廢水生物制劑配合水解-吹脫處理方法，利用加質子反應破壞含鎳廢水中的鎳氨配合物，再采用生物制劑配合水解去除鎳，得到脫鎳后的含氨廢水，進入氨的吹脫工藝，吹脫后的凈化水達標排放，而氨氣則進入吸收防止二次污染，含鎳渣進行鎳的回收，達到去除鎳氨廢水中的鎳和氨以及回收鎳的目的。雖然實現了清潔、高效的處理，但該方法存在出水硬度高，吹脫時間長，處理成本高等缺點。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種碳酸鹽體系廢水的處理方法。通過酸化預處理、生物制劑配合水解、二氧化碳脫鈣三種處理工藝協同，去除廢水中的重金屬砷、鎳及鈣離子。本發明方法對砷、鎳的去除率可以達到99%以上，出水硬度小于100mg/L。并且該方法抗沖擊負荷強，凈化高效，運行穩定，水解渣比中和法少，運行費用低廉，設施均為常規設施，改造費用低，具有較好的應用前景。
為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，包括如下步驟：
步驟一、酸化預處理
向碳酸鹽體系廢水中加入酸調節pH<4，并向所述廢水中通入曝氣，反應，同時收集反應過程中產生的二氧化碳，
步驟二、生物制劑配合水解
向步驟一中經酸化預處理的廢水中加入生物制劑，于攪拌下進行配合反應，然后再加入堿調節pH至8-9;進行水解反應，再加入絮凝劑，沉淀分離，獲得廢渣及上清液，
步驟三、二氧化碳脫鈣
在步驟二中所到的上清液中通入步驟一中所收集的二氧化碳進行脫鈣，獲得凈化水。
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，步驟一中，通入曝氣反應15-30分鐘。
本發明中，向待處理的廢水中加入酸調節pH<4，將碳酸根緩沖體系破壞，而同時通入曝氣，可以大幅加快反應進程，將pH調整到4以下，結合曝氣，可以有效的將將碳酸根全部轉化成二氧化碳，而若pH未小于4或未結合曝氣，效果均會差很多，導致后續堿加入量變大，絮凝效果差。相應的二氧化碳含量也會減小，影響后續除鈣。
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，步驟一中，所述酸選自硝酸、鹽酸、硫酸中的至少一種。
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，步驟二中，所述生物制劑與廢水中重金屬的質量比為0.1-2:1，優選為0.26-0.64：1。
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，步驟二中，所述生物制劑的制備方法為：
1)將氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌復合菌群在9K培養基中培養，每升中加入FeSO4·7H2O 10-150g，培養過程控制溫度20-40℃，pH值1.5-2.5;
2)由步驟(1)培養得到的菌液與鐵源混合、于20-40℃攪拌反應1-7h，得到質量體積濃度為100-160g/L的生物制劑溶液，所述鐵源與菌液的質量體積比為10-85g：100mL;所述鐵源選自氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵、聚合硫酸鐵、氯化鐵、硝酸亞鐵、硝酸鐵、醋酸亞鐵、草酸鐵、高氯酸亞鐵中的至少一種;優選為硝酸亞鐵和硝酸鐵;
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，步驟二中，所述攪拌的轉速為100-400轉/分鐘，優選為250～350轉/分鐘.。在上述攪拌速度下，可以獲得最高效的反應速度。
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，步驟二中，所述配合反應的時間為15-30min。
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，步驟二中，所述堿選自碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣、氧化鈣、電石渣中的至少一種。
通過加入的堿有效控制水解過程的pH控制，若pH過高或過低都會影響步驟二中的絮凝效果以及步驟三中鈣的脫除效果。將pH控制在8-9范圍內，才能獲得最佳的處理效果。
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，步驟二中，水解反應的時間為10-20min。
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，步驟二中，所述絮凝劑與經酸化預處理的廢水的固液質量體積比為2-70g:1m3。
本發明一種碳酸鹽體系廢水的處理方法，步驟二中，所述絮凝劑為聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺;且先加入聚合氯化鋁，然后再加入聚丙烯酰胺，其中聚合氯化鋁與經酸化預處理的廢水的固液質量體積比為40-60g:1m3，聚丙烯酰胺與經酸化預處理的廢水的固液質量體積比為3-8g:1m3。
發明人發現，采用聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺的配合，絮凝沉淀效果最優。
與現有技術相比，本發明具有如下優勢：
本發明針對碳酸鹽體系廢水，先對碳酸鹽體系廢水通過調節pH與曝氣的協同作用下破除廢水中的碳酸鹽緩沖體系，然后利用生物制劑進行配合反應、使廢水中的重金屬與生物制劑形成配合物，再加入堿調節pH值，使重金屬與生物制劑形成的配合物發生水解，以難溶化合物的形式沉淀出來;最后利用酸化預處理過程中，所收集的二氧化碳對己去除重金屬的水體進行脫鈣，即獲得凈化水;可以看出，本發明所需加入藥劑少，資源循環利用。
本發明的工藝所用設備簡單，可在現有可在現有設施基礎上進行改造，整個工藝抗沖擊負荷強，凈化高效，運行穩定，水解渣比中和法少，運行費用低廉，設施均為常規設施，改造費用低，具有較好的應用前景。
2、本發明方法對砷、鎳的去除率可以達到99%以上，出水鈣離子小于100mg/L。（發明人高偉榮;黃弦;蔣國民;劉永豐;陶鎮;廖圓;毛春奎;孟云）
