本发明属于污水处理领域，尤其是涉及一种利用粉煤灰高效处理重金属废水的工艺。
背景技术：
随着工业的迅速发展和城市人口的集中，重金属废水的排放量越来越大，然而重金属污染不能通过生物的降解而消除，因此给人类赖以生存的水环境造成了严重的威胁。常见的重金属去除的方法包括气浮法、沉淀法、电化学法、电渗析法、膜法、离心交换法、真空蒸馏法等。但这些方法均存在弊端，如预处理复杂、操作繁琐，特别是药剂投加量大，导致处理费用昂贵，给实施带来困难。
在现有采用吸附法处理重金属废水的工艺中，吸附剂与重金属废水同时进入反应器，吸附反应完成后，重新投加新的吸附剂，而旧吸附剂被视为废弃。故在该工艺中吸附剂的吸附容量利用率低，造成吸附剂的使用量大，生产成本增加。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提出一种利用粉煤灰高效处理重金属废水的工艺，该工艺突破了现有吸附工艺中吸附剂吸附容量利用率低的瓶颈，采用了新型高效吸附技术，提高了吸附剂吸附容量的利用率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种利用粉煤灰高效处理重金属废水的工艺，包括以下步骤：
(1)启动：向反应器中加入重金属废水和粉煤灰，搅拌使重金属废水与粉煤灰达到吸附平衡；
(2)加药：再向反应器中加入粉煤灰，搅拌使其达到吸附平衡得到出水，然后排出部分出水；
(3)进水：向步骤(2)排出部分出水的反应器中补充重金属废水，搅拌使其达到吸附平衡得到预处理水；
(4)将步骤(3)得到的预处理水再次重复步骤(2)和步骤(3)即可持续得到出水；
其中，所述步骤(2)反应器中排出的出水体积与步骤(1)向反应器中加入的重金属废水的体积比为R，所述R的取值范围为0＜R＜1；所述步骤(2)中加入的粉煤灰的质量与步骤(1)中加入粉煤灰的质量比为R。
进一步的，所述步骤(3)中补充的重金属废水的体积与步骤(1)中加入重金属废水的体积比为R。
进一步的，所述步骤(2)中出水通过沉淀分离法从反应器中排出。
进一步的，所述步骤(2)和步骤(3)中的吸附过程的温度为10-40℃。
进一步的，所述粉煤灰包括如下重量百分比的组分：SiO2：52.87％；Al2O3：24.19％；Fe2O3：8.33％；CaO：3.67％；K2O：1.45％；MgO：1.03％；SO3：0.77％；TiO2：0.74％；杂质：6.95％。
进一步的，所述重金属废水的pH值为3.0-6.9。
本发明相对于现有技术的有益效果为：
应用本发明所述的技术方案，与现有处理工艺相比，在达到相同的重金属处理效果时，粉煤灰用量可减少20％以上，进而可节约处理药剂成本20％以上。同时，该工艺简单、操作方便，便于推广和实施。
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1、实施例2和对比例中使用的粉煤灰由如下重量百分比的组分组成：SiO2：52.87％；Al2O3：24.19％；Fe2O3：8.33％；CaO：3.67％；K2O：1.45％；MgO：1.03％；SO3：0.77％；TiO2：0.74％；杂质：6.95％。
实施例1
一种利用粉煤灰高效处理重金属废水的工艺，包括以下步骤：
(1)启动：先向反应器中加入pH值为6.2、体积为1L、镍的浓度为10.07mg/L的重金属废水和质量为4g的粉煤灰，搅拌使其吸附达到平衡；
(2)加药：向反应器中加入质量为1.6g的粉煤灰后，搅拌使其达到吸附达到平衡，得到镍的浓度为0.47mg/L的出水，然后通过沉淀分离法从反应器中排出体积为0.4L的出水；
(3)进水：向反应器中补充体积为0.4L、镍的浓度为10.07mg/L的重金属废水，此时反应器内镍的浓度为4.31mg/L，继续与步骤(2)中投加的粉煤灰进行吸附反应，达到吸附平衡后得到镍的浓度为1.2mg/L的预处理水；
(4)将步骤(3)得到的镍的浓度为1.2mg/L的预处理水再次重复步骤(2)和步骤(3)即可持续得到镍的浓度为0.47mg/L的出水。
其中，所述步骤(2)和步骤(3)中的吸附反应的温度为25℃。
实施例2
一种利用粉煤灰高效处理重金属废水的工艺，包括以下步骤：
(1)启动：先向反应器中加入pH值为6.2、体积为1L、镍的浓度为10.07mg/L的重金属废水和质量为3.6g的粉煤灰，搅拌使其吸附达到平衡；
(2)加药：向反应器中加入质量为2.52g的粉煤灰后，搅拌使其达到吸附达到平衡，得到镍的浓度为0.48mg/L的出水，然后通过沉淀分离法从反应器中排出体积为0.7L的出水；
(3)进水：向反应器中补充体积为0.7L、镍的浓度为10.07mg/L的重金属废水，此时反应器内镍的浓度为7.19mg/L，继续与步骤(2)中投加的粉煤灰发生吸附反应，达到吸附平衡后得到镍的浓度为1.5mg/L的预处理水；
(4)将步骤(3)得到的镍的浓度为1.5mg/L的预处理水再次重复步骤(2)和步骤(3)即可持续得到镍的浓度为0.48mg/L的出水。
其中，所述步骤(2)和步骤(3)中的吸附反应的温度为25℃。
实施例3
一种利用粉煤灰高效处理重金属废水的工艺，包括以下步骤：
(1)启动：先向反应器中加入pH值为6.0、体积为1L、铜的浓度为10.01mg/L的重金属废水和质量为3.9g的粉煤灰，搅拌使其吸附达到平衡；
(2)加药：向反应器中加入质量为1.95g的粉煤灰后，搅拌使其达到吸附达到平衡，得到铜的浓度为0.45mg/L的出水，然后通过沉淀分离法从反应器中排出体积为0.5L的出水；
(3)进水：向反应器中补充体积为0.5L、铜的浓度为10.01mg/L的废水，此时反应器内铜的浓度为5.23mg/L，继续与步骤(2)中投加的粉煤灰进行吸附反应，达到吸附平衡后得到铜的浓度为1.5mg/L的预处理水；
(4)将步骤(3)得到的铜的浓度为1.5mg/L的预处理水再次重复步骤(2)和步骤(3)即可持续得到铜的浓度为0.45mg/L的出水。
其中，所述步骤(2)和步骤(3)中的吸附反应的温度为25℃。
实施例4
一种利用粉煤灰高效处理重金属废水的工艺，包括以下步骤：
(1)启动：先向反应器中加入pH值为6.0、体积为1L、铜的浓度为10.01mg/L的重金属废水和质量为3.5g的粉煤灰，搅拌使其吸附达到平衡；
(2)加药：向反应器中加入质量为2.8g的粉煤灰后，搅拌使其达到吸附达到平衡，得到铜的浓度为0.46mg/L的出水，然后通过沉淀分离法从反应器中排出体积为0.8L的出水；
(3)进水：向反应器中补充体积为0.8L、铜的浓度为10.01mg/L的重金属废水，此时反应器内铜的浓度为8.1mg/L，继续与步骤(2)中投加的粉煤灰发生吸附反应，达到吸附平衡后得到铜的浓度为1.7mg/L的预处理水；
(4)将步骤(3)得到的铜的浓度为1.7mg/L的预处理水再次重复步骤(2)和步骤(3)即可持续得到铜的浓度为0.46mg/L的出水。
其中，所述步骤(2)和步骤(3)中的吸附反应的温度为25℃。
对比例1
一种利用粉煤灰处理重金属废水的工艺，包括以下步骤：向反应器中加入pH值为6.2、体积为1L、镍的浓度为10.07mg/L的重金属废水和质量为5g的粉煤灰，搅拌使其吸附达到平衡后得到镍的浓度为0.48mg/L的出水。
对比例2
一种利用粉煤灰处理重金属废水的工艺，包括以下步骤：向反应器中加入pH值为6.0、体积为1L、铜的浓度为10.01mg/L的重金属废水和质量为5g的粉煤灰，搅拌使其吸附达到平衡后得到铜的浓度为0.45mg/L的出水。
通过实施例1、2和对比例1可见，含镍重金属废水浓度相同，采用本发明的工艺，当粉煤灰的投加量分别为4g/L和3.6g/L时，可达到与采用现有处理工艺粉煤灰投加量为5g/L时的处理效果，粉煤灰用量分别节省20％和28％。
通过实施例3、4和对比例2可见，含铜重金属废水浓度相同，采用本发明的工艺，当粉煤灰的投加量分别为3.9g/L和3.5g/L时，可达到与采用现有处理工艺粉煤灰投加量为5g/L时的处理效果，粉煤灰用量分别节省22％和30％。
通过实施例1、2、3、4可见，采用本发明的工艺可比现有工艺节省20％～30％的粉煤灰。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。