一種含銅廢水處理過程中提高污泥沉降性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含銅廢水處理過程中提高污泥沉降 性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學沉淀法由于具有方法簡單、操作方便、工藝技術(shù)成熟等優(yōu)勢，被廣泛應用于處 理含銅廢水處理過程中。但是由于沉淀反應速度快，生成的顆粒比較細小或為無定形的沉 淀，大量細小顆粒懸浮于溶液中，難以快速高效分離，導致處理后的廢水難以穩(wěn)定達標。為 了解決這一問題，在化學沉淀處理含銅廢水的過程中利用反應結(jié)晶法，形成化學沉淀顆粒 污泥，可使污泥沉降性能大幅度提高。
[0003] 由于廢水處理后沉淀物的固液分離主要依賴于重力作用，因而其最終沉降速度取 決于沉淀物的形狀、粒徑、密度等。因此，在化學沉淀顆粒污泥的形成過程中，控制成核、晶 體長大、附聚等結(jié)晶過程，使顆粒長大十分重要。過飽和度是推進結(jié)晶過程的唯一動力，過 飽和度的大小直接影響著晶核的形成和結(jié)晶成長過程的快慢，這兩個過程同時也影響著沉 淀物的粒度分布。在反應結(jié)晶法處理含銅廢水過程中會存在局部過飽和度高，初級成核速 率快及廢水中重金屬離子濃度低、沉淀懸浮密度小、不利于顆粒長大等問題。為了避免初級 成核，使析出的溶質(zhì)能夠在晶種表面生長，從而得到較大的晶體粒度，保證固液分離效果， 可以通過在反應結(jié)晶過程的初期加入晶種誘導成核，同時利用并流加料連續(xù)操作的方式， 將溶液的過飽和度控制在介穩(wěn)區(qū)，其中的關(guān)鍵步驟是控制溶液的過飽和程度。通過調(diào)節(jié)反 應物的進樣速率能夠有效地控制溶液中的過飽和程度，使其處于介穩(wěn)區(qū)，獲得較大的顆粒， 提高污泥的沉降性能，促進泥水分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對含銅廢水處理過程中污泥難以固液分離的問題，本發(fā)明提供一種在含銅廢水 (銅離子濃度2 l〇〇〇mg/L)處理過程中提高污泥沉降性能的方法。該方法操作簡單，運行周 期短，能夠有效提尚污泥的沉降性能。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的：
[0006] -種含銅廢水處理過程中提高污泥沉降性能的方法，其特征在于，在100-300mL水 中加入氧化銅晶種，使得固體濃度為2.5~3. Og/L;控制攪拌速度200~300rpm、溫度15-25 °C條件下分別滴加含銅廢水和0.03~0.05mol/L的氫氧化鈉水溶液，含銅廢水和氫氧化鈉 的進樣速率控制在〇 . 2~0.5mL/min，控制含銅廢水和氫氧化鈉的進樣速率一樣;并用氫氧 化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值11-12,反應lh后，停止加樣，向反應后的懸浮溶液體系中投加聚丙烯酰 胺絮凝劑，攪拌后靜置一段時間，使污泥穩(wěn)定并完全沉降，所述的含銅廢水的銅離子濃度2 1000mg/L〇
[0007] 所述的方法中加入的晶種物質(zhì)包括不同形貌、尺寸的氧化銅中的一種或多種。
[0008] 所述的方法，向反應后的懸浮溶液體系中投加質(zhì)量分數(shù)為0.1%的聚丙烯酰胺絮 凝劑，使其在體系中的濃度為15mg/L;然后400~800rpm攪拌0.5~lmin，再在25~lOOrpm攪 拌10~15min，靜置30min，使顆粒污泥穩(wěn)定并完全沉降。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點：
[0010] 1、本發(fā)明方法專門用于處理銅離子濃度2 1000mg/L的含銅廢水。
[0011] 2、流程簡單，主要涉及了銅的沉淀反應和顆粒物的絮凝反應;操作成本低，設備簡 單。
[0012] 3、本發(fā)明應用反應結(jié)晶法，引入晶種，采用并流加料連續(xù)操作的方式，通過控制反 應物的進樣速率，調(diào)節(jié)溶液的過飽和度，以及同時調(diào)控晶種固體濃度、攪拌速度、沉淀劑的 濃度、沉淀劑滴加速率、反應pH值等條件以期找到最優(yōu)方案，促進形成顆粒污泥，使污泥的 沉降速率較絮狀污泥提高了7~8倍，同時還使污泥的含水率從絮狀污泥的99%降到了 71%，體積減少了96.5%。
[0013] 4、本發(fā)明是含銅廢水處理過程中提高污泥沉降性能的方法，為解決含銅廢水處理 過程中固液分離的難題提供了新方式。
【附圖說明】
[0014]圖1:對比例中所得顆粒污泥的圖片；
[0015]圖2:實施例1中所得顆粒污泥的圖片；
[0016]圖3:實施例2中所得顆粒污泥的圖片。
【具體實施方式】
[0017] 以下實施例旨在進一步說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限定。
[0018] 對比例1:
[0019] 采用201310216148.4的專利申請中實施例3的條件和方法處理本發(fā)明銅離子含量 大于1000mg/L的含銅廢水。
[0020] 將一個1000mL反應燒杯置于恒溫磁力攪拌裝置上，控制溫度為25 ±1°C，調(diào)節(jié)磁力 攪拌子的轉(zhuǎn)速為500rpm。向反應燒杯中加入100mL含晶種物質(zhì)納米CuO的懸浮液，其固體濃 度為1.5g/L。然后向燒杯中同時分別滴加氫氧化鈉溶液(0.01m 〇l/L)和含銅重金屬廢水 (CCu(II) = 1100mg/L)，控制重金屬廢水的滴加速率為2mL/min，通過調(diào)節(jié)沉淀劑氫氧化鈉溶 液的滴加速率，控制反應pH為9.0 ± 0.2，反應lh。在上述反應后的懸浮溶液體系中投加濃度 為0.1%的聚丙烯酰胺(PAM)絮凝劑，使其反應濃度為10mg/L。然后快速(500rpm)攪拌30s， 再慢速(l〇〇rpm)攪拌15min。靜置30min，使污泥穩(wěn)定并完全沉降。通過對其沉降性能的分析 計算可知，其沉降速率為1 · 92cm/s，高于一般的絮狀污泥(0 · 17-0 · 42cm/s) 〇
[0021] 然后針對以上出現(xiàn)的含銅廢水的進樣速率、晶種固體濃度、攪拌速度、沉淀劑的濃 度、沉淀劑滴加速率、反應pH值等條件進行單因素試驗，以選取最優(yōu)條件，結(jié)果如表1。
[0022] 表 1
[0023]
[0025] 將上述單因素試驗得到的最優(yōu)條件組合運用到如下實施例中取得很好的效果。
[0026] 實施例1
[0027]將一個反應燒杯置于恒溫磁力攪拌器上，向其中加入100mL含晶種CuO的懸浮液中 (固體濃度為2.5g/L)。控制反應溫度為25°C，調(diào)節(jié)磁力攪拌子的轉(zhuǎn)速為300rpm。然后向燒杯 中同時分別滴加氫氧化鈉溶液(〇.〇3mol/L)和含銅廢水(銅離子濃度1100mg/L)，控制含銅 廢水和氫氧化鈉溶液的進樣速率為〇.5mL/min，通過滴加氫氧化鈉溶液控制反應pH為11.0 ±0.2,反應1小時。然后向沉淀反應完成后的懸浮液中投加質(zhì)量濃度為lg/L的聚丙烯酰胺 絮凝劑，使其在體系中的濃度為15mg/L;然后600rpm攪拌15s，再在lOOrpm攪拌15min，靜置 30min，使顆粒污泥穩(wěn)定并完全沉降，沉降速率為8.75cm/s。此外，對反應前后水中的銅濃度 的分析可知，其去除率達到了99%以上1同時還使污泥的含水率從絮狀污泥的99%降到了 71%，體積減少了96.5%。
[0028] 實施例2
[0029]將一個反應燒杯置于恒溫磁力攪拌器上，向其中加入100mL含晶種CuO的懸浮液中 (固體濃度為2.5g/L)?？刂品磻獪囟葹?5°C，調(diào)節(jié)磁力攪拌子的轉(zhuǎn)速為300rpm。然后向燒杯 中同時分別滴加氫氧化鈉溶液(〇.〇3mol/L)和含銅廢水(銅離子濃度1100mg/L)，控制含銅 廢水和氫氧化鈉溶液的進樣速率為4mL/min，通過滴加氫氧化鈉溶液控制反應pH為11 土 0.2,反應1小時。然后向沉淀反應完成后的懸浮液中投加質(zhì)量濃度為lg/L的聚丙烯酰胺絮 凝劑，使其在體系中的濃度為l〇mg/L;然后600rpm攪拌15s，再在lOOrpm攪拌15min，靜置 30min，使顆粒污泥穩(wěn)定并完全沉降，測其沉降速率為4.7cm/s。此外，對反應前后水中的銅 濃度的分析可知，其去除率達到了99%以上。
【主權(quán)項】
1. 一種含銅廢水處理過程中提高污泥沉降性能的方法，其特征在于，在100-300mL水中 加入氧化銅晶種，使得固體濃度為2.5~3. Og/L;控制攪拌速度200~300rpm、溫度15-25°C 條件下分別滴加含銅廢水和〇. 03~0.05mol/L的氫氧化鈉水溶液，含銅廢水和氫氧化鈉的 進樣速率控制在0.2~0.5mL/min，控制含銅廢水和氫氧化鈉的進樣速率一樣;并用氫氧化 鈉溶液調(diào)節(jié)pH值11-12,反應lh后，停止加樣，向反應后的懸浮溶液體系中投加聚丙烯酰胺 絮凝劑，攪拌后靜置一段時間，使污泥穩(wěn)定并完全沉降，所述的含銅廢水的銅離子濃度2 1000mg/L〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，加入的晶種物質(zhì)包括不同形貌、尺寸的氧 化銅中的一種或多種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，向反應后的懸浮溶液體系中投加質(zhì)量分數(shù) 為0.1 %的聚丙烯酰胺絮凝劑，使其在體系中的濃度為15mg/L;然后400~800rpm攪拌0.25 ~lmin，再在25~lOOrpm攪拌10~15min，靜置30min，使顆粒污泥穩(wěn)定并完全沉降。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含銅廢水處理過程中提高污泥沉降性能的方法，屬于環(huán)境工程領(lǐng)域。在含銅廢水化學沉淀處理過程中，生成的污泥一般為絮狀污泥，其穩(wěn)定性、沉降性和脫水性較差，嚴重影響了出水水質(zhì)和工藝運行效率。本發(fā)明應用反應結(jié)晶法，引入晶種，采用并流加料連續(xù)操作的方式，通過控制反應物的進樣速率，調(diào)節(jié)溶液的過飽和度，以及同時調(diào)控晶種固體濃度、攪拌速度、沉淀劑的濃度、沉淀劑滴加速率、反應pH值等條件促進形成顆粒污泥，使污泥的沉降速率較絮狀污泥提高了7～8倍，同時還使污泥的含水率從絮狀污泥的99％降到了71％，體積減少了96.5％。本發(fā)明為解決含銅廢水處理過程中固液分離的難題提供了新方法。
【IPC分類】C02F1/66, C02F1/56
【公開號】CN105523621
【申請?zhí)枴緾N201610064558
【發(fā)明人】李青竹, 柴立元, 葉麗君, 顏旭, 王慶偉, 閔小波, 王海鷹
【申請人】中南大學
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2016年1月29日