專利名稱：一種處理礦山含重金屬酸性廢水的微電解絮凝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護技術(shù)及水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及處理重金屬礦山酸性廢水 的方法。
背景技術(shù)：
大部分黑色金屬礦和有色金屬礦等礦石中含有一定量的硫或共生硫化物，硫化礦 物在自然界中經(jīng)氧化、風(fēng)化、分解及水_氣-酸_礦物反應(yīng)的綜合作用下，形成礦山所特有 的酸性廢水。酸性廢水的成因是由于硫化礦物在坑內(nèi)涌水和大氣降水的溶蝕下氧化而產(chǎn)生 的，這一氧化過程主要是在礦床中的硫化礦細(xì)菌參與下完成的，生成硫酸、硫酸亞鐵和硫酸 鐵，這些生成物進(jìn)一步與其他金屬硫化物作用，生成硫酸鹽溶于水中，便形成含重金屬離子 的酸性廢水。目前國內(nèi)外含銅酸性廢水處理采用的工藝主要為中和沉淀法、硫化物沉淀法等， 這兩種方法具有工藝簡單，成本低的優(yōu)點，但存在無法回收利用金屬資源，含重金屬沉淀污 泥量大，結(jié)垢嚴(yán)重，易堵塞管道，而且處理后的水體隨著水體酸、堿度和鹽溶液濃度等條件 的變化，沉淀物容易溶解，造成二次污染。因此尋求工藝簡捷、投資費用較低、操作管理簡單 的方法來解決礦山酸性廢水污染問題，同時盡量避免重金屬造成的二次污染就是本發(fā)明所 要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種方法簡單、處理效果好、費用 低和易于操作的方法來解決礦山酸性廢水污染問題。處理步驟為廢水預(yù)處理-鐵碳微電 解-絮凝沉淀，原理如下廢水經(jīng)過前期預(yù)處理后，通入鐵碳床反應(yīng)器中，當(dāng)鐵和碳浸沒在廢水中時，由于鐵 和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數(shù)個微原電池。其中電位低的鐵成為陽極，電位高 的碳成為陰極，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)過程為陽極(Fe) :Fe-2e — Fe2+，陰極(C):2H++2e — 2 [H] — H2,重金屬離子+ne —重金屬單質(zhì)。曝氣情況下，還可以發(fā)生如下反應(yīng)02+4H++4e — 2H20 ；02+2H20+4e — 40Γ ；2Fe2++02+4H+ — 2H20+Fe3+。從反應(yīng)中看出，產(chǎn)生的初生態(tài)的Fe2+和原子H，它們具有高化學(xué)活性，能改變廢水 中許多有機物的結(jié)構(gòu)和特性，使有機物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用。反應(yīng)中鐵耗H+以及微電解 反應(yīng)生成的0H_能使出水pH值提高。人為調(diào)pH 6. 5 10，能加快Fe2+氧化生成Fe3+，F(xiàn)e3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH)3膠體絮凝物，其水解產(chǎn)物對水中顆?；蚰z體污染物進(jìn)行電中和脫穩(wěn)、吸附架橋或粘 附卷掃而生成粗粒絮凝體再加以分離去除，從而加強了對廢水的凈化效果，以達(dá)到回用或 排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)出水水質(zhì)情況可加入新絮凝劑來強化對廢水的凈化效果。本發(fā)明方法的特征是處理步驟為廢水預(yù)處理_鐵碳微電解_絮凝沉淀廢水經(jīng) 過預(yù)處理后通入鐵碳質(zhì)量裝填比為1 5的鐵碳床反應(yīng)器，反應(yīng)停留5分鐘 6小時，通過 微電解反應(yīng)，去除并回收廢水中絕大部分重金屬污染物；出水調(diào)節(jié)PH6. 5 10絮凝沉淀，進(jìn) 一步去除雜質(zhì)離子，還可視水質(zhì)情況加入新的絮凝劑強化對廢水的凈化效果；固液分離后， 廢水出水可達(dá)標(biāo)回用或排放。本發(fā)明所述的預(yù)處理方法為調(diào)pH到2 5、預(yù)沉淀、加絮凝劑進(jìn)行絮凝預(yù)處理沉 淀、預(yù)曝氣中的1種或多種方法的組合；本發(fā)明所述的鐵碳床，是鐵碳固定床、鐵碳流化床和曝氣鐵碳床中的任意一種；本發(fā)明所選用鐵屑可以使鑄鐵屑，也可以是海綿鐵、鋼鐵、以及含鐵重量百分比 ^70%的鐵基合金屑中的任意一種，或是它們的多種組合，組合物各組元之間的比例是任 意的；所用活性炭也可以是焦炭、煤、粉煤灰、電石渣中的任意一種，或是它們的多種組合； 且它們的多種組合時，組合物各組元之間的比例是任意的。本發(fā)明處理過程曝氣量為0 3m3氣/m3水min，可以在鐵碳床中也可以在鐵碳床 完后再曝氣；出水調(diào)PH后，可加新的絮凝劑也可以不加，加入的絮凝劑可以是無機絮凝劑 也可以是有機絮凝劑。本發(fā)明可用于處理礦山含重金屬廢水的pH為0 6。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點或積極效果1、鐵屑來源廣泛，價格低廉，處理成本低。2、微電解法占地面積小，整個裝置易于制造。3、投資少，見效快，效果好，易于推廣。4、廢水中的金屬回收率高，經(jīng)濟效益好。5、廢水處理后能夠達(dá)到回用或排放標(biāo)準(zhǔn)。
具體實施例方式下面結(jié)合工程實例對本發(fā)明做進(jìn)一步的分析說明。實施例1某礦山廢水，銅離子濃度81. 5mg/L，及微量的其它重金屬，pH為4. 5。將該廢水通 過預(yù)沉淀后通入內(nèi)置鑄鐵屑、活性炭比為1 1的鐵碳固定床處理該廢水，處理30min后， 處理過程不曝氣；出水后調(diào)pH6. 5，固液分離后，出水pH為7. 1，可達(dá)到回用或排放標(biāo)準(zhǔn)，金 屬回收率達(dá)99.6%。實施例2某礦山采礦廢水，其濃度為鉛離子92. 2mg/L，鋅離子25. 5mg/L及微量的其它重金 屬，pH 3.0。將該廢水通過預(yù)沉淀、預(yù)曝氣后通入鐵碳曝氣床，曝氣床內(nèi)置2. 5 1的鐵碳， 鐵用海綿鐵和鋼鐵的組合，比例為1 1，碳選用焦炭和粉煤灰的組合，比例為1 1，曝氣 量為Im3氣/m3水.min，停留2h ；出水后調(diào)pH7. 2，固液分離后，出水鉛離子濃度0. 55mg/L, 鋅離子濃度1. 33mg/L, pH為7. 8，出水可達(dá)到回用或排放標(biāo)準(zhǔn)，金屬回收率達(dá)99. 9%。
本發(fā)明所選用鐵屑可以使鑄鐵屑，也可以是海綿鐵、鋼鐵、以及含鐵重量百分比 ^ 70%的鐵基合金屑中的任意一種，或是它們的多種組合；所用活性炭也可以是焦炭、煤、 粉煤灰、電石渣中的任意一種，或是它們的多種組合；且它們的多種組合時，組合物各組元 之間的比例是任意的。實施例3某礦山廢水，其離子濃度分別為鉛63. 5mg/L,鈷13. 5mg/L,鎳16. 3mg/L,及微量的 其它重金屬，PH 1. 0。將該廢水調(diào)pH至2. 0，經(jīng)過預(yù)沉淀、預(yù)曝氣處理后通入鐵碳流化床，流 化床內(nèi)置4 1的鐵碳，鐵用鑄鐵屑、海綿鐵和鋼鐵的組合，比例為2 1 1，碳選用焦炭、 煤和電石渣的組合，比例為3 1 1，停留3h，出水后曝氣，曝氣量為2m3氣/m3水.min; 出水后調(diào)PH8. 0，并加入無機絮凝劑聚合氯化鋁(PAC) 10mg/L,固液分離，出水鉛離子濃度 0. 53mg/L，鈷離子濃度0. 15mg/L，鎳離子濃度0. 21mg/L, pH為8. 5，出水可達(dá)到回用或排放 標(biāo)準(zhǔn)，金屬回收率達(dá)99.9%。實施例4某多金屬礦山酸性廢水，其中含銅離子濃度101. 5mg/L、鉛離子濃度16. 9mg/L、鎳 離子濃度18. 6mg/L，鋅離子濃度20. 8mg/L，及微量的其它重金屬，pH為1. 2。將該廢水調(diào) PH至5.0，經(jīng)過預(yù)沉淀、加絮凝劑進(jìn)行絮凝預(yù)處理沉淀和預(yù)曝氣處理后通入內(nèi)置陽陰極比 為5 1的鐵碳流化床，陽極是鐵-鋁合金，其成分為含鐵重量百分比為80%，含鋁重量 百分比20% ；陰極是焦炭、煤、電石渣與粉煤灰的組合，比例為2 1 1 1，停留時間為 6h，出水后曝氣，曝氣量為2m3氣/m3水min ；出水后調(diào)pH9. 0，并加入有機絮凝劑聚丙烯酰胺 6mg/L，固液分離后，出水銅離子濃度0. 56mg/L，鉛離子濃度0. 25mg/L，鎳離子濃度0. 26mg/ L，鋅離子濃度1. 8mg/L, pH為9. 2，出水可達(dá)到回用或排放標(biāo)準(zhǔn)，金屬回收率達(dá)99. 9%。
權(quán)利要求
一種處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特征在于廢水預(yù)處理 鐵碳微電解 絮凝沉淀，具體處理步驟為廢水經(jīng)過預(yù)處理后通入鐵碳質(zhì)量裝填比為1～5的鐵碳床反應(yīng)器，反應(yīng)停留5分鐘～6小時；出水調(diào)節(jié)pH6.5～10絮凝沉淀，加入新的絮凝劑或者不加入；固液分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特征是所述的廢水經(jīng) 過預(yù)處理是調(diào)PH到2 5、預(yù)沉淀、加絮凝劑進(jìn)行絮凝預(yù)處理沉淀和預(yù)曝氣或不預(yù)曝氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特征是所述通入鐵碳 中的鐵可以是鑄鐵屑，也可以是海綿鐵、鋼鐵、以及含鐵重量百分比>70%的鐵基合金屑中 的任意一種，或是它們的多種組合，組合物各組元之間的比例是任意的；所述通入鐵碳中的 碳為活性炭，可以是焦炭、煤、粉煤灰、電石渣中的任意一種，或是它們的多種組合；且它們 的多種組合時，組合物各組元之間的比例是任意的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特征是所述處理礦山 含重金屬廢水的pH為0 6，所述加入新的的絮凝劑是無機絮凝劑或有機絮凝劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特征是所述的鐵碳床 是鐵碳固定床、鐵碳流化床和曝氣鐵碳床中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的處理礦山含重金屬酸性廢水的方法，其特征在于本發(fā)明處理過程 曝氣量為0 3m3氣/m3水min，可以在鐵碳床中也可以在鐵碳床處理完后再對廢水進(jìn)行曝 氣。全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理礦山含重金屬酸性廢水的微電解絮凝方法，其處理步驟為廢水預(yù)處理-鐵碳微電解-絮凝沉淀廢水經(jīng)過預(yù)處理后通入鐵碳質(zhì)量裝填比為1～5的鐵碳床反應(yīng)器，反應(yīng)停留5分鐘～6小時，通過微電解反應(yīng)，去除并回收廢水中大部分重金屬污染物；出水調(diào)節(jié)pH6.5～10進(jìn)行絮凝沉淀，進(jìn)一步去除雜質(zhì)離子，可視水質(zhì)情況加入新的絮凝劑強化對廢水的凈化效果；固液分離后，廢水出水可達(dá)標(biāo)回用或排放。本發(fā)明具有處理成本低，占地面積小，廢水中的重金屬回收率高等優(yōu)點，在礦山廢水處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C02F9/06GK101948200SQ20101027847
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者徐曉軍, 李新征, 羅發(fā)生, 肖許, 陳映雪, 馬玲 申請人:昆明理工大學(xué)