一种常温铁氧体循环处理重金属污水的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种常温铁氧体循环处理重金属污水的方法及装置，属于重金属污水 处理领域。
【背景技术】
[0002] 我国水体重金属污染问题十分突出，已经由环境问题发展为社会问题。随着环境 要求提高，国家对于重金属污水排放标准越来越严格，电镀、半导体、矿山行业的排水要求 也越来越高，因此需要开发新的工艺，满足日益提高的环保标准。
[0003] 目前常用的重金属污水处理方式有：化学沉淀法、反渗透法、离子交换法和吸附法 等。其中，化学沉淀法最为简单成熟，但是沉淀去除效率容易受到多方面因素的影响，效果 不稳定；传统的铁氧体循环处理法操作温度在70°c，能耗比较高，同时出水标准较低，且产 生大量的污泥，污泥需要深度处理。反渗透处理法需要进行严格的预处理，处理效果较好， 但成本较高。离子交换法是重金属离子与离子交换剂进行交换，达到去除废水中重金属离 子的方法，处理容量大，出水水质好，可回收重金属资源，对环境无二次污染，但离子交换剂 易氧化失效，再生频繁，操作费用高。吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离 子的一种有效方法，工艺的关键是吸附剂，吸附剂的种类很多，常用的有活性炭，但活性炭 价格高，使用寿命短，需再生，操作费用高。因此当前急需一种新的重金属污水处理技术来 解决上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，提供一种常温铁氧体循环处理重金属污水的方法及装置，它 可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是传统的铁氧体循环处理法操作温度在70°c， 能耗比较高，同时出水标准较低，且产生大量的污泥需要进行深度处理的问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种常温铁氧体循环处理重 金属污水的方法，包括以下步骤：
[0006] S1，在污水中先加入七水合硫酸亚铁，常温下有氧搅拌均匀（时间不超过2分钟， 搅拌均匀即可）；再加入氢氧化钠，隔绝空气搅拌15~30min ;
[0007] S2,然后将污水进行自然沉降，沉降后，进行固液分离；
[0008] S3,固液分离后，上层清液排出，下层污泥取出备用；
[0009] S4,在所述的污泥中加入氢氧化钠，并在空气中搅拌15min，得磁性污泥；
[0010] S5,将该磁性污泥与步骤Sl中的七水合硫酸亚铁一同加入污水中。
[0011] 优选的，步骤Sl中，加入氢氧化钠，隔绝空气搅拌30min，从而可以更有效的去除 污水中的重金属。
[0012] 优选的，步骤Sl中，污水中总重金属质量：七水合硫酸亚铁质量=1:12~25,利 用该配比并根据水中重金属离子总量来确定药品的添加量，不仅污水处理效果最好，而且 生产成本较低。
[0013] 优选的，步骤SI中，对污水进行第一次处理时，加入的氢氧化钠的质量是七水合 硫酸亚铁质量的6~7倍，按照该限定条件确定氢氧化钠的投药量，从而可以达到较好的污 水处理效果，有效去除污水中的多种重金属离子，同时处理效率较高。
[0014] 更优选的，步骤Sl中，对污水进行第一次处理时，加入的氢氧化钠的质量是七水 合硫酸亚铁质量的6. 4倍，从而可以达到更好的污水处理效果，有效去除污水中的多种重 金属离子，同时处理效率更高。
[0015] 本发明的步骤S4中，加入的氢氧化钠的质量为步骤Sl中加入的氢氧化钠质量的 70%~80%，按照该条件确定后期污水处理过程中氢氧化钠的投药量，从而可以达到较好 的污水处理效果。
[0016] 优选的，当连续循环处理第N次时，步骤Sl中加入的七水合硫酸亚铁的质量为第 N-I次时的80 %~90 %，加入的氢氧化钠的质量为第N-I次时的70 %~80 %，其中，N彡2， 从而可以一次性有效去除污水中的多种重金属离子，同时反应时间更短，处理效率更高，且 成本更低。
[0017] 本发明的步骤S2中，将污水进行自然沉降24h，在条件允许的情况下，自然沉降可 以节省人工或机器分离的能源消耗；当然为了提高生产效率，也可以采用磁鼓分离机或其 他离心设备进行处理。
[0018] 前述的常温铁氧体循环处理重金属污水的方法中，还包括：S0,常温条件下，在污 水中加入消石灰进行中和预处理，使得污水的PH值为5~8,从而可以减少处理后期氢氧化 钠的添加量，采用价格相对较低的消石灰，能节省一部分开支；另外，还有一定的杀菌消毒 作用；此外，还可以对废水的胶体微粒起到助凝的作用，并作为颗粒核增重剂，有助于不溶 物的分离。
[0019] 上述方法中，所述的污水为含有Cu、Zn、Cr、Ni、Cd或Pb中的一种或几种离子的污 水。
[0020] 实现前述方法的常温铁氧体循环处理重金属污水的装置，包括：反应装置、沉淀 装置、过滤装置和脱水装置，所述的反应装置中设有反应槽和混合槽，沉淀装置中设有沉淀 槽，过滤装置中设有过滤槽，所述的反应槽分别与混合槽和沉淀槽连接，沉淀槽分别与过滤 槽、混合槽和脱水装置连接。
[0021] 优选的，所述的反应装置采用型号为5000的不锈钢反应釜，沉淀装置采用型号为 LW-350的卧式螺旋卸料沉降离心机，过滤装置采用型号为XZS-450的过滤筛分机，不仅成 本低，而且污水中重金属离子的脱除速率更高。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0023] 1、可对电镀、矿山等行业产生的重金属污水进行处理，常温下即可一次性有效去 除污水中的多种重金属离子，有效克服了铁氧体氧化法处理过程中高能耗的问题，同时反 应时间短，占地面积小；
[0024] 2、随着循环次数的增加，污泥的沉降速率逐渐加快，处理效率逐步提高；
[0025] 3、沉降率低，污泥产量低；
[0026] 4、能有效去除污水中的重金属，排水水质高，处理后的污水PH、重金属含量均达标 (参考污水综合排放标准GB8978-1996)，去除率达94%以上；
[0027] 5、循环过程中的污泥存在磁性，且磁性污泥可回收利用，如用作催化剂等；
[0028] 6、本发明从污水处理过程中的PH、重金属离子含量和沉降效果出发，通过调节氢 氧化钠、七水合硫酸亚铁的用量以及调整搅拌时间，使磁性污泥的含水率、沉降速率、纯度、 可利用性能得到最大优化，从而最大效率的去除了污水中的重金属离子；
[0029] 7、本发明中的磁性污泥可以循环使用和再次利用，从而降低了污水处理成本；
[0030] 8、污水处理成本较低，且处理药剂来源广泛；
[0031] 9、本发明采用二价铁离子和部分三价，在碱性条件下生成铁氧体，将污水中的重 金属离子夹带脱除；采用沉降或磁性分离，将污泥再次用于污水处理，从而可以大大提高污 泥的沉降速率，进而提高污水中重金属离子的脱除速率。
【附图说明】
[0032] 图1为废水处理实验流程图；
[0033] 图2为实施例1的污泥沉淀物的X射线衍射物相分析；
[0034] 图3为实施例2的多次循环处理沉降速率示意图；
[0035] 图4为实施例2的沉降率的测定结果示意图；
[0036] 图5为本发明的装置连接示意图。
[0037] 附图标记：1-反应装置，2-沉淀装置，3-过滤装置，4-脱水装置，5-反应槽，6-混 合槽，7-沉淀槽，8-过滤槽。
[0038] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
【具体实施方式】
[0039] 实施例1 : 一种常温铁氧体循环处理重金属污水的方法，如图1所示，包括以下步 骤：
[0040] S1，将0· 75g七水合硫酸亚铁加入600mL、重金属总含量为50mg/L的污水（所述的 污水为含有Cu、Zn、Cr和Ni离子的污水）中，常温下有氧搅拌均匀（不超过2min);再加入 131. 25ml、摩尔浓度为lmol/L的氢氧化钠溶液，隔绝空气搅拌30min ;
[0041] S2,然后将污水进行自然沉降24h，沉降后，进行固液分离；
[0042] S3,固液分离后，上层清液（即污水）排出，将下层100mL的污泥取出备用；
[0043] S4,在所述的污泥中加入重金属离子含量为50mg/L的污水600ml (污水的量由 内含离子总量决定，但是，同样要求污水离子浓度不低于50mg/L)和91. 88ml、摩尔浓度为 lmol/L氢氧化钠溶液，并且有氧搅拌15min，得磁性污泥；
[0044] S5,将该磁性污泥与步骤Sl中的七水合硫酸亚铁一同加入污水中；（即开始第2 个循环处理，此时，步骤Sl中，需要在污水中加入0. 65g七水合硫酸亚铁，常温下有氧搅拌 均匀；再加入l〇5ml、摩尔浓度为lmol/L氢氧化钠溶液，隔绝空气搅拌30min ;然后将污水 进行自然沉降24h，沉降后，进行固液分离；上层清液（即污水）排出）此时的上层清液（即 污水）浓度达标，如下表1所示（其中，第二个循环开始时，部分处理合格的污水已经排除， 剩余的污水中（含污泥）重金属总含量已低于50mg/L;但是第二个循环中步骤Sl中的污 水相关参数不需要改变，此处忽略离子量稍稍降低对实施例的影响）。
[0045] 实现上述方法的常温铁氧体循环处理重金属污水的装置，如图5所示，包括：反应 装置1、沉淀装置2、过滤装置3和脱水装置4,所述的反应装置1中设有反应槽5和混合槽 6,沉淀装置2中设有沉淀槽7,过滤装置3中设有过滤槽8,所述的反应槽5分别与混合槽 6和沉淀槽7连接，沉淀槽7分别与过滤槽8、混合槽6和脱水装置4连接。所述的反应装 置1可采用型号为5000的不锈钢反应釜，沉淀装置2可采用型号为LW-350的卧式螺旋卸 料沉降离心机，过滤装置3可采用型号为XZS-450的过滤筛分机。
[0046] 表 1
[0047]
[0049] 此外，循环过程中的污泥确实存在磁性，其中，磁性物质Fe3O4的物相分析如图2所 不O
[0050] 实施例2 : -种常温铁氧体循环处理重金属污水的方法，如图1所示，包括以下步 骤：
[00