本发明涉及一种自行更新吸附材料处理含铅废水的方法，属于废水处理技术领域。
背景技术：
蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的层状矿物，名称来源于首先发现的产地。蒙脱石亚族属于蒙皂石族矿物之一，是重要的黏土矿物，一般为块状或土状。分子式(Al，Mg)2[Si4O10](OH)2·nH2O，中间为铝氧八面体，上下为硅氧四面体所组成的三层片状结构的黏土矿物，在晶体构造层间含水及一些交换阳离子，有较高的离子交换容量，具有较高的吸水膨胀能力。蒙脱石晶体属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。
铅是自然界分布很广的元素，也是工业中常使用的元素之一，在自然界中多以硫化物形式存在，仅少量为金属状态，并常与锌、铜等元素共存。铅及其化合物是一种不可降解的环境污染物，可通过废水、废气、废渣大量流入环境，通过食物链、土壤、水与空气直接或间接地进入人体，损害造血系统，引起贫血、神经系统末稍神经炎，还可随血液流入脑组织，损害小脑和大脑皮质细胞，干扰新陈代谢活动，引起脑损伤，而且铅毒性持久，半衰期长达10年，不易被人体排出，任何程度的铅污染都会对人体健康产生不利影响。废水中的总铅为第一类污染物，含铅废水如需排放，总铅在车间排放口必须达到第一类污染物最高允许浓度排放标准。
目前，处理废水中重金属铅离子，工业上一般采用化学沉淀法、离子交换法、电解法。化学沉淀法设备简单、操作方便、处理效果好，目前，对高浓度、大流量的含铅废水的处理应用较普遍，但费用高、处理量小、选择性差、污泥量大、污泥不易处理、易造成二次污染。离子交换法具有占地面积小、管理方便、铅离子脱除率高，而且处理得当可使再生液作为资源回收，不会对环境造成二次污染，但是一次性投资大，运行费用高，树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，再生问题也存在一定的困难。电解法工艺成熟，具有去除率高，无二次污染，所沉淀的重金属可回收利用，对废水水质变化适应性较强，反应时间短，但处理大量废水时能耗大，电极金属耗量大，不适合高浓度废水。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统的离子交换法处理含铅废水一次性投资大，运行费用高，处理材料易受污染或氧化失效，再生频繁，且再生问题也存在一定困难的问题，提供了一种自行更新吸附材料处理含铅废水的方法。该方法以具有较高离子交换容量的蒙脱石为原料，先经“冰劈作用”和阳离子季铵盐复合改性拓宽蒙脱石的层间距，再用自行发酵制备的腐殖质中的腐植酸类物质对其改性，增加蒙脱石与铅离子间的络合能力来吸附废水中的铅离子，且吸附饱和后能老化吸附材料表层，在废水冲击作用下，吸附表层会层层脱落，暴露出内部新的吸附层，继续对铅离子进行吸附，达到自行更新的目的，无需再生，简化了处理步骤，节约运行成本，具有广阔的应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按重量分数计称取20～25份小麦秸秆、30～55份干枯树叶、15～20份鸡粪、15～18份猪粪、8～10份河底淤泥和40～50份沼气液混合均匀后装入发酵罐中，密封罐口在30～35℃下保温发酵腐烂3～5周，得到腐烂发酵物，备用；
（2）称取800～900g蒙脱石浸入8～10L质量浓度为10%的十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液中，超声振荡浸渍2～3h后取出并放入冰箱在-20～-15℃下冷冻过夜，待冷冻后的蒙脱石恢复室温，得到无机改性蒙脱石；
（3）用纱布将上述无机改性后的蒙脱石包裹住后放入备用的腐烂发酵物中，继续在30～35℃的温室中发酵改性10～12天，取出纱布包裹的无机改性蒙脱石，并用去离子水冲洗20～30min后烘干得到自行更新吸附材料；
（3）将上述自行更新吸附材料铺设在面积为20m2，总共3～5层的吸附塔中，其中每层铺设厚度为30～50cm，每层之间的空隙高度为80～100cm，铺设完成后将含铅废水从吸附塔顶部通入，在塔底出水流出，其中进水流速控制为10～15m3/h，废水在每层的停留时间为20～30min；
（4）在含铅废水的冲击作用下，自行再生吸附材料表面对铅离子的吸附量达到饱和后，饱和老化的吸附材料表面会层层脱落，暴露出内部新的吸附层，继续对铅离子进行吸附，达到自行更新的目的，处理完毕后的废水即可达标排放。
本发明的原理是：本发明以具有较高离子交换容量的蒙脱石为原料，先经“冰劈作用”拓宽蒙脱石的层间距，增加离子交换容量，可以和水中铅离子进行交换吸附，再用自行发酵制备的腐殖质中的腐植酸类物质对其改性，增加蒙脱石与铅离子间的络合能力来吸附废水中的铅离子，且吸附饱和后能老化吸附材料表层，在废水冲击作用下，吸附表层会层层脱落，暴露出内部新的吸附层，继续对铅离子进行吸附，达到自行更新的目的，无需再生，简化了处理步骤，节约运行成本。
本发明的有益效果是：
（1）本发明处理含铅废水的方法，处理设备简单，占地面积小，运行成本低，处理步骤简便；
（2）本发明处理含铅废水的方法，吸附材料无需再生，可以自行更新，经检测，经本发明处理过的含铅废水，铅离子浓度由进水时的500mg/L下降到了0.6mg/L以下，铅离子去除率达到了99.88%以上。
具体实施方式
按重量分数计称取20～25份小麦秸秆、30～55份干枯树叶、15～20份鸡粪、15～18份猪粪、8～10份河底淤泥和40～50份沼气液混合均匀后装入发酵罐中，密封罐口在30～35℃下保温发酵腐烂3～5周，得到腐烂发酵物，备用；称取800～900g蒙脱石浸入8～10L质量浓度为10%的十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液中，超声振荡浸渍2～3h后取出并放入冰箱在-20～-15℃下冷冻过夜，待冷冻后的蒙脱石恢复室温，得到无机改性蒙脱石；用纱布将上述无机改性后的蒙脱石包裹住后放入备用的腐烂发酵物中，继续在30～35℃的温室中发酵改性10～12天，取出纱布包裹的无机改性蒙脱石，并用去离子水冲洗20～30min后烘干得到自行更新吸附材料；将上述自行更新吸附材料铺设在面积为20m2，总共3～5层的吸附塔中，其中每层铺设厚度为30～50cm，每层之间的空隙高度为80～100cm，铺设完成后将含铅废水从吸附塔顶部通入，在塔底出水流出，其中进水流速控制为10～15m3/h，废水在每层的停留时间为20～30min；在含铅废水的冲击作用下，自行再生吸附材料表面对铅离子的吸附量达到饱和后，饱和老化的吸附材料表面会层层脱落，暴露出内部新的吸附层，继续对铅离子进行吸附，达到自行更新的目的，处理完毕后的废水即可达标排放。
实例1
按重量分数计称取20份小麦秸秆、30份干枯树叶、15份鸡粪、15份猪粪、8份河底淤泥和40份沼气液混合均匀后装入发酵罐中，密封罐口在30℃下保温发酵腐烂3周，得到腐烂发酵物，备用；称取800g蒙脱石浸入8L质量浓度为10%的十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液中，超声振荡浸渍2h后取出并放入冰箱在-20℃下冷冻过夜，待冷冻后的蒙脱石恢复室温，得到无机改性蒙脱石；用纱布将上述无机改性后的蒙脱石包裹住后放入备用的腐烂发酵物中，继续在30℃的温室中发酵改性10天，取出纱布包裹的无机改性蒙脱石，并用去离子水冲洗20min后烘干得到自行更新吸附材料；将上述自行更新吸附材料铺设在面积为20m2，总共3层的吸附塔中，其中每层铺设厚度为30cm，每层之间的空隙高度为80cm，铺设完成后将含铅废水从吸附塔顶部通入，在塔底出水流出，其中进水流速控制为10m3/h，废水在每层的停留时间为20min；在含铅废水的冲击作用下，自行再生吸附材料表面对铅离子的吸附量达到饱和后，饱和老化的吸附材料表面会层层脱落，暴露出内部新的吸附层，继续对铅离子进行吸附，达到自行更新的目的，处理完毕后的废水即可达标排放。
经检测，经本发明处理过的含铅废水，铅离子浓度由进水时的500mg/L下降到了0.5mg/L，铅离子去除率达到了99.9%。
实例2
按重量分数计称取23份小麦秸秆、45份干枯树叶、18份鸡粪、17份猪粪、9份河底淤泥和45份沼气液混合均匀后装入发酵罐中，密封罐口在33℃下保温发酵腐烂4周，得到腐烂发酵物，备用；称取850g蒙脱石浸入9L质量浓度为10%的十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液中，超声振荡浸渍2h后取出并放入冰箱在-18℃下冷冻过夜，待冷冻后的蒙脱石恢复室温，得到无机改性蒙脱石；用纱布将上述无机改性后的蒙脱石包裹住后放入备用的腐烂发酵物中，继续在33℃的温室中发酵改性11天，取出纱布包裹的无机改性蒙脱石，并用去离子水冲洗25min后烘干得到自行更新吸附材料；将上述自行更新吸附材料铺设在面积为20m2，总共4层的吸附塔中，其中每层铺设厚度为40cm，每层之间的空隙高度为90cm，铺设完成后将含铅废水从吸附塔顶部通入，在塔底出水流出，其中进水流速控制为13m3/h，废水在每层的停留时间为25min；在含铅废水的冲击作用下，自行再生吸附材料表面对铅离子的吸附量达到饱和后，饱和老化的吸附材料表面会层层脱落，暴露出内部新的吸附层，继续对铅离子进行吸附，达到自行更新的目的，处理完毕后的废水即可达标排放。
经检测，经本发明处理过的含铅废水，铅离子浓度由进水时的500mg/L下降到了0.45mg/L，铅离子去除率达到了99.91%。
实例3
按重量分数计称取25份小麦秸秆、55份干枯树叶、20份鸡粪、18份猪粪、10份河底淤泥和50份沼气液混合均匀后装入发酵罐中，密封罐口在35℃下保温发酵腐烂5周，得到腐烂发酵物，备用；称取900g蒙脱石浸入10L质量浓度为10%的十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液中，超声振荡浸渍3h后取出并放入冰箱在-15℃下冷冻过夜，待冷冻后的蒙脱石恢复室温，得到无机改性蒙脱石；用纱布将上述无机改性后的蒙脱石包裹住后放入备用的腐烂发酵物中，继续在35℃的温室中发酵改性12天，取出纱布包裹的无机改性蒙脱石，并用去离子水冲洗30min后烘干得到自行更新吸附材料；将上述自行更新吸附材料铺设在面积为20m2，总共5层的吸附塔中，其中每层铺设厚度为50cm，每层之间的空隙高度为100cm，铺设完成后将含铅废水从吸附塔顶部通入，在塔底出水流出，其中进水流速控制为15m3/h，废水在每层的停留时间为30min；在含铅废水的冲击作用下，自行再生吸附材料表面对铅离子的吸附量达到饱和后，饱和老化的吸附材料表面会层层脱落，暴露出内部新的吸附层，继续对铅离子进行吸附，达到自行更新的目的，处理完毕后的废水即可达标排放。
经检测，经本发明处理过的含铅废水，铅离子浓度由进水时的500mg/L下降到了0.3mg/L，铅离子去除率达到了99.94%。