专利名称：中空纤维超滤膜强化超滤和泡沫气浮处理含镉废水的方法
技术领域：
本发明属于重金属废水的膜处理法，具体涉及一种利用中空纤维超滤膜强化超滤和泡沫气浮处理含镉废水的方法。
背景技术：
随着我国经济持续增长，钢铁、电力、水泥、电解等重工业投资规模增大，产品产量增加迅速，重金属类污染日趋严重。目前重金属废水的治理方法主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、生物法、膜分离法等。沉淀法工艺简单、操作方便、经济实用，在废水处理中应用广泛，但无法实现重金属的回收利用，沉渣的堆放也可能造成二次污染。吸附法处理重金属废水受吸附剂的种类、吸附剂的添加量、废水的成分、废水的浓度、pH值、吸附时间等多种因素控制，实际操作难度较大，而且选择性不高。离子交换法处理重金属废水，净化程度高，可以回收，无二次污染，但实际处理成本很高。生物法因为工艺中有许多问题有待解决，其应用并不广泛，耐负荷冲击性能不高。膜分离法处理重金属废水的方式主要有电渗析法、反渗透法、纳滤法等，具有污染物去除率高，能回收废水中的重金属盐，工艺简单的突出优点，但是由于电渗析膜、反渗透膜、纳滤膜本身的成本较高，所需操作压力较大，造成膜法处理重金属废水的投资、运行成本偏高，影响了其在大规模工业废水处理中的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种去除效果好、能耗低、操作简单、表面活性剂用量少、成本低的含镉废水处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为本发明的中空纤维超滤膜强化超滤和泡沫气浮处理含镉废水的方法，其工艺步骤为1)将阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)加入到含镉废水中，搅拌均匀静置反应，由蠕动泵送至超滤膜组件过滤，截留吸附了水中镉离子的表面活性剂，水和少量表面活性剂以及未被吸附的镉离子透过膜流入气浮柱；2)通过空气压缩机从气浮柱底端曝气头鼓入空气，将步骤1所产生的超滤后的出水从气浮柱中部流入，利用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠自身具有的表面活性剂起泡的性质，使残留的十二烷基硫酸钠形成有吸附功能的气泡，通过吸附作用吸附水中残留的低浓度镉离子；3)由步骤2所产生的携带镉离子的气泡上浮，从气浮柱的顶端泡沫出口流出，水从气浮柱底部出口排出，其中镉离子浓度达到《污水综合排放标准》(GB8978-96)要求(小于0.1mg/L)。
步骤1、2、3中(1)镉离子浓度为5～50mg/L；(2)SDS添加量为3.00～9.37×10-3mol/L；(3)膜操作压力值0.03Mpa～0.09Mpa；(4)静置反应时间0.5～10h；(5)泡沫气浮空气流量为60～140L/h；(6)废水流量为1～8L/h；(7)泡沫停留时间为2～20min；(8)曝气头孔径10μm～100μm。
所述超滤膜为聚砜或聚醚砜。
本发明的优点或者积极效果1、去除效果好，出水可以达标直接排放。中空纤维超滤膜强化超滤和泡沫气浮出水中镉离子的浓度小于0.1mg/L，镉离子的去除率大于99.80％。
2、能耗低、无相变。SDS胶团与镉离子的附着以及超滤分离、泡沫气浮分离过程均没有相变，能耗低。
3、通过增加对超滤出水的泡沫气浮处理过程，提高了强化超滤处理镉离子的去除率。
4、减少了阴离子表面活性剂SDS的使用量。由于镉离子去除率提高，使得阴离子表面活性剂SDS使用量减少，降低了成本，也降低了出水中阴离子表面活性剂SDS的含量。
具体实施例方式
实施例1测量得废水中镉离子浓度为50mg/L时，添加6.25×10-3mol/L的SDS，搅拌均匀，静置反应时间2h，由蠕动泵送至中空纤维超滤膜组件过滤，超滤膜出水流入气浮柱，通过空气压缩机从气浮柱底端曝气头鼓入空气，携带镉离子的气泡上浮，从气浮柱的顶端泡沫出口流出，水从气浮柱底部出口排出，其中镉离子浓度达到《污水综合排放标准》(GB8978-96)要求。超滤膜材质为聚醚砜，该膜截留分子量为6000～10000Dalton，膜操作压力0.07Mpa，废水流量为5L/s，气浮柱曝气头孔径20μm，空气流量为100L/h，泡沫停留15min。通过原子吸收分光光度仪测定气浮柱出水中镉离子的浓度，测定结果见表1。
表1利用中空纤维超滤膜强化超滤和泡沫气浮处理含镉废水(SDS添加量6.25×10-3mol/L)
实施例2测量得废水中镉离子浓度为50mg/L时，添加3×10-3mol/L的SDS，搅拌均匀，静置反应时间2h，由蠕动泵送至中空纤维超滤膜组件过滤，超滤膜出水流入气浮柱，通过空气压缩机从气浮柱底端曝气头鼓入空气，携带镉离子的气泡上浮，从气浮柱的顶端泡沫出口流出，水从气浮柱底部出口排出，其中镉离子浓度达到《污水综合排放标准》(GB8978-96)要求。超滤膜材质为聚醚砜，该膜截留分子量为6000～10000Dalton，膜操作压力0.07Mpa，废水流量为5L/s，气浮柱曝气头孔径20μm，空气流量为60L/h，泡沫停留15min。通过原子吸收分光光度仪测定气浮柱出水中镉离子的浓度，测定结果见表2。
表2利用中空纤维超滤膜强化超滤和泡沫气浮处理含镉废水(SDS添加量3×10-3mol/L)
本发明涉及的去除重金属废水中镉离子方法的工艺中利用超滤出水中残存的SDS自身具有的表面活性剂起泡性质，通过鼓气实现泡沫气浮，使得残留的SDS形成气泡，通过气泡的吸附作用携带走废水中残留的低浓度镉离子，从而使得废水中的SDS与镉离子深度处理，增强了对含镉废水中镉离子的去除率。对比实验如下对比实验1测量得废水中镉离子浓度为50mg/L时，添加3×10-3mol/L的SDS，搅拌均匀，静置反应时间2h，由蠕动泵送至中空纤维超滤膜组件过滤，膜操作压力0.07Mpa，超滤膜材质为聚醚砜，该膜截留分子量为6000～10000Dalton，通过原子吸收分光光度仪测定出过滤后的水中残留镉离子的浓度，测定结果见表3。
表3利用中空纤维超滤膜超滤处理含镉废水(SDS添加量3×10-3mol/L)
当SDS用量与实施例2相同时(3×10-3mol/L)，如果只采用中空纤维超滤膜超滤，则超滤膜出水中镉离子浓度18mg/L，超滤膜出水中SDS的浓度为2.08×10-3mol/L；当增加泡沫气浮过程后，超滤膜出水中镉离子浓度为0.099mg/L，超滤膜出水中SDS的浓度为1.27×10-3mol/L，镉离子去除率高达99.80％，；可见当阴离子表面活性剂SDS用量相同时，增加了泡沫气浮过程后，不但镉离子去处率大幅提高，而且使得出水中SDS浓度也显著降低。
对比实验2测量得废水中镉离子浓度为50mg/L时，添加6.25×10-3mol/L的SDS，搅拌均匀，静置反应时间2h，由蠕动泵送至中空纤维超滤膜组件过滤，膜操作压力0.07Mpa，超滤膜材质为聚醚砜，该膜截留分子量为6000～10000Dalton，通过原子吸收分光光度仪测定出过滤后的水中残留镉离子的浓度，测定结果见表4。
表4利用中空纤维超滤膜超滤处理含镉废水(SDS添加量6.25×10-3mol/L)
当增加了泡沫气浮过程后，只需要用浓度为3×10-3mol/L的阴离子表面活性剂SDS溶液，就能使镉离子去除率达到99.80％，出水中阴离子表面活性剂SDS的浓度为1.27×10-3mol/L；而如果没有泡沫气浮过程，只利用中空纤维超滤膜超滤处理含镉废水，则即使是阴离子表面活性剂的浓度为6.25×10-3mol/L，镉离子去除率也只能达到95.95％，并且出水中阴离子表面活性剂SDS的浓度为4.23×10-3mol/L；可见增加了泡沫气浮过程后，阴离子表面活性剂的使用量明显减少了，而且出水中阴离子表面活性剂的含量也减少了。
利用中空纤维超滤膜强化超滤和泡沫气浮处理含镉废水的方法明显减少强化超滤过程中阴离子表面活性剂SDS的用量，提高镉离子去除率，降低出水中SDS浓度。
权利要求
1.一种中空纤维超滤膜强化超滤和泡沫气浮处理含镉废水的方法，其特征在于工艺步骤为1)将阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠加入到含镉废水中，搅拌均匀静置反应，由蠕动泵送至超滤膜组件过滤，截留吸附了水中镉离子的表面活性剂，水和少量表面活性剂以及未被吸附的镉离子透过膜流入气浮柱；2)通过空气压缩机从气浮柱底端曝气头鼓入空气，将步骤1所产生的超滤后的出水从气浮柱中部流入，利用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠自身具有的表面活性剂起泡的性质，使残留的十二烷基硫酸钠形成有吸附功能的气泡，通过吸附作用吸附水中残留的低浓度镉离子；3)由步骤2所产生的携带镉离子的气泡上浮，从气浮柱的顶端泡沫出口流出，水从气浮柱底部出口排出，其中镉离子浓度达到《污水综合排放标准》，步骤1、2、3中(1)镉离子浓度为5～50mg/L；(2)十二烷基硫酸钠添加量为3.00～9.37×10-3mol/L；(3)膜操作压力值0.03Mpa～0.09Mpa；(4)静置反应时间0.5～10h；(5)泡沫气浮空气流量为60～140L/h；(6)废水流量为1～8L/h；(7)泡沫停留时间为2～20min；(8)曝气头孔径10μm～100μm。
2.根据权利要求1所述的中空纤维超滤膜强化超滤和泡沫气浮处理含镉废水的方法，其特征在于所述超滤膜为聚砜或聚醚砜。
全文摘要
一种中空纤维超滤膜强化超滤和泡沫气浮处理含镉废水的方法，工艺步骤为1)将阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠加入到含镉废水中，搅拌均匀静置反应，由蠕动泵送至超滤膜组件过滤流入气浮柱；2)通过空气压缩机从气浮柱底端曝气头鼓入空气，将步骤1所产生的超滤后的出水从气浮柱中部流入，利用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠自身具有的表面活性剂起泡的性质，使残留的十二烷基硫酸钠形成有吸附功能的气泡，吸附水中残留的低浓度镉离子；3)由步骤2所产生的携带镉离子的气泡上浮，从气浮柱的顶端泡沫出口流出，水从气浮柱底部出口达标排出。本发明具有去除效果好、能耗低、操作简单、表面活性剂用量少、成本低等优点。
文档编号C02F1/28GK1843963SQ200610031599
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者曾光明, 黄瑾辉, 曲云欢, 许柯, 方瑶瑶, 张振 申请人:湖南大学