專利名稱：同時凈化電鍍廢水、印染廢水和化工有機廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制新技術(shù)的開發(fā)，尤其涉及一種同時凈化電鍍廢水、印染廢水和化工有機廢水的方法。
背景技術(shù)：
電鍍工廠(或車間)排出的廢水和廢液，如鍍件漂洗水、廢槽液、設(shè)備冷卻水和沖洗地面水等，其水質(zhì)因生產(chǎn)工藝而異，往往含油多種金屬離子，一般來說，常含有Cr6+、Cd2+、 Ni2+、Cu2+、Zn2+、Fe2+等重金屬；電鍍廢水多有毒，危害較大。如氰可引起人畜急性中毒，致死，低濃度長期作用也能造成慢性中毒。鎘可使腎臟發(fā)生病變，并會引起痛痛病。六價鉻可引起肺癌、腸胃道疾病和貧血，并會在骨、脾和肝臟內(nèi)蓄積。因此，電鍍廢水必須嚴格控制， 妥善處理。
目前，廣泛采用的電鍍廢水處理方法主要有7類(I)化學沉淀法，又分為中和沉淀法和硫化物沉淀法。(2)氧化還原處理，分為化學還原法、鐵氧體法和電解法。(3)溶劑萃取分離法。(4)吸附法。(5)膜分離技術(shù)。(6)離子交換法。(7)生物處理技術(shù)，包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法、植物修復(fù)法。各種方法具有各自的優(yōu)缺點。比如吸附法處置不當會導(dǎo)致污染物轉(zhuǎn)移，生物法起效慢，需要微生物幾個生長周期才可以看見效果。
紡織印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、堿性大、水質(zhì)變化大等特點，屬難處理的工業(yè)廢水之一，廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質(zhì)、砂類物質(zhì)、無機鹽等。印染過程中用量最大的活性染料就是陰離子染料，其在廢水中存在的量也最大，處理較為困難。目前用于印染廢水處理的主要方法有物化法、生化法、化學法以及幾種工藝結(jié)合的處理方法。但整個工程投資大，操作費用高。
隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程對環(huán)境的污染加劇，對人類健康的危害也日益普遍和嚴重，其中特別是精細化工產(chǎn)品(如制藥、染料、日化等)生產(chǎn)過程中排出的有機物質(zhì)，大多都是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有毒有害和生物難以降解的物質(zhì)。因此，化工廢水處理的難度較大?；U水的基本特征為極高的C0D、高鹽度、對微生物有毒性，是典型的難降解廢水，是目前水處理技術(shù)方面的研究重點和熱點。化工廢水的特征分析如下(1)水質(zhì)成分復(fù)雜，副產(chǎn)物多，反應(yīng)原料常為溶劑類物質(zhì)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，增加了廢水的處理難度； (2 )廢水中污染物含量高，這是由于原料反應(yīng)不完全和原料、或生產(chǎn)中使用的大量溶劑介質(zhì)進入了廢水體系所引起的；(3)有毒有害物質(zhì)多，精細化工廢水中有許多有機污染物對微生物是有毒有害的，如鹵素化合物、硝基化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等；(4)生物難降解物質(zhì)多，B/C比低，可生化性差；(5)廢水色度高。化工廢水是一種比較難處理的廢水。
目前這類廢水的處理主要是分開處理，針對各種廢水的特性選用各自的方法分別處理；或者多種廢水混合起來，籠統(tǒng)的用某些工藝進行疊加，完全不考慮各自廢水的特點， 耗時耗力、投資大、操作費用高。
層狀雙輕基復(fù)合金屬氧化物(Layered Double Hydroxides,簡稱LDH),又稱水滑石，是一類重要的無機功能材料。其獨特的層狀結(jié)構(gòu)及層板元素和層間陰離子的可調(diào)變性受到人們的廣泛關(guān)注，經(jīng)離子交換向?qū)娱g引入新的客體陰離子可使層狀結(jié)構(gòu)和組成產(chǎn)生相應(yīng)的變化，因而可以制備一大類具有特殊性質(zhì)的功能材料。水滑石材料屬于陰離子型層狀化合物。層狀化合物是指具有層狀結(jié)構(gòu)、層間離子具有可交換性的一類化合物，利用層狀化合物主體在強極性分子作用下所具有的可插層性和層間離子的可交換性，將一些功能性客體物質(zhì)引入層間空隙并將層板距離撐開從而形成層柱化合物。
水滑石化學結(jié)構(gòu)通式為[M2YxM3+X_2Γ [(Α11— )χ/η·πιΗ20]，其中M2+為Mg2+，Ni2+， Mn2+，Zn2+，Ca2+，F(xiàn)e2+，Cu2+ 等二價金屬陰離子；M3+ 為 Al3+，Cr3+，F(xiàn)e3+，Co3+ 等三價金屬陰離子； Α11—為陰離子，如C032—，NO3' CF, OH—，S042—，PO,，C6H4 (COO) 22-等無機和有機離子以及絡(luò)合離子，當層間無機陰離子不同，水滑石的層間距不同，同時在水滑石吸附污染物之后，層間距也會增大，以容納更多的污染物。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中針對凈化電鍍廢水、印染廢水和化工有機廢水處理的不足，提供一種同時凈化電鍍廢水、印染廢水和化工有機廢水的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟1)將電鍍廢水和印染廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)電鍍生產(chǎn)工藝分析其中存在的離子，添加金屬陽離子或?qū)⒍喾N電鍍廢水混合，使二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2 4倍；2)將電鍍廢水和印染廢水按體積比2Γ4 1混合，向混合廢水中滴加50°/Γ70%的 NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至8 10為止，滴加時在300 400 rpm下攪拌120 180分鐘；3)加入水量為印染廢水f4倍的化工有機廢水，充分攪拌混合2 4 h，沉淀，分離；4)加入鹽酸或硫酸，調(diào)節(jié)pH至7。
本發(fā)明的優(yōu)點是(I)利用電鍍廢水中的金屬離子在堿性條件下可以生成水滑石，利用水滑石的陰離子交換特性將廢水中的陰離子(陰離子染料、CN-等等)都吸附到層間。在陰離子染料被吸附到層間后，又形成了具有分配能力的有機相，將化工廢水和印染廢水中的其他有機物都吸附到水滑石的層間，一起沉淀從水中分離。
(2)印染廢水的加入會促進了水滑石的生成，因為，印染廢水一般堿性較強，pH較高，加入印染廢水后可以減少制備水滑石過程中堿(NaOH)的用量。
(3)通過重金屬制得的負載有染料的水滑石形成有機水滑石，在處理化工廢水后， 根據(jù)其吸附污染物的量的多少，在沒有達到飽和之前還可作為水處理材料，繼續(xù)用于有機廢水治理。
具體實施方式
將電鍍廢水和印染廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)電鍍生產(chǎn)工藝分析其中可能存在的離子，添加適當?shù)慕饘訇栯x子，或?qū)⒍喾N電鍍廢水混合，保證二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2 4倍。如果只有二價金屬陽離子，則加入少量三價金屬陽離子(如比較便宜的Al3+、Fe3+)，如果只有三價金屬陽離子，則加入少量二價金屬陽離子(如比較便宜的Mg2+、Fe2+)，如果已經(jīng)有二價金屬陽離子和三價金屬陽離子，則考察一下濃度，確保二者的濃度比符合二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2 4倍的范圍。
將電鍍廢水和印染廢水按體積比2 Γ4 1混合，向混合廢水中快速滴加50°/Γ70% 的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值，直到pH值至8 10為止，滴加時在300 400 rpm下快速攪拌120 180分鐘。然后加入化工有機廢水，水量為印染廢水的f 4倍，化工廢水加入后，和之前的混合廢水，充分攪拌混合2 4 h，沉淀，分離，混合廢水中的污染物會隨著沉淀被去除，最后加入鹽酸或硫酸，調(diào)節(jié)pH至7左右。
以下進一步提供本發(fā)明的3個實施例實施例I將電鍍廢水和印染廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)生產(chǎn)工藝分析，電鍍廢水中含有 Ni2+和Cu2+，加入少量Al3+，使二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2倍；將電鍍廢水和印染廢水按體積比4 :1混合，向電鍍廢水中快速滴加70%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至8， 滴加時在400 rpm下快速攪拌180分鐘，加入化工有機廢水，水量為印染廢水的4倍，化工廢水加入后，和之前的混合廢水充分攪拌混合4 h，沉淀，分離，混合廢水中的污染物會隨著沉淀被去除，最后加入硫酸，調(diào)節(jié)PH至7左右。測定混合廢水上清液水質(zhì)，經(jīng)測定廢水中的金屬離子的去除率均大于99%，混合后的COD去除率為91. 7%。
實施例2將電鍍廢水和印染廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)生產(chǎn)工藝分析，電鍍廢水中含有 Fe3+和Al3+，加入少量Mg2+，使二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的4倍；將電鍍廢水和印染廢水按體積比2 1混合，向電鍍廢水中快速滴加50%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至 10，滴加時在300 rpm下快速攪拌120分鐘，加入化工有機廢水，水量為印染廢水的I倍，化工廢水加入后，和之前的混合廢水充分攪拌混合2h，沉淀，分離，混合廢水中的污染物會隨著沉淀被去除，最后加入鹽酸，調(diào)節(jié)PH至7左右。測定混合廢水上清液水質(zhì)，經(jīng)測定廢水中的金屬離子的去除率均大于99%，混合后的COD去除率為92. 5%。
實施例3將多種電鍍廢水和印染廢水分別混合，去除固體顆粒，根據(jù)生產(chǎn)工藝分析電鍍廢水中存在Ni2+、Cu2、Fe3+和Al3+，且二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的3倍，將電鍍廢水和印染廢水按體積比3 :1混合，向電鍍廢水中快速滴加60%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至9， 滴加時在350 rpm下快速攪拌150分鐘，加入化工有機廢水，水量為印染廢水的3倍，化工廢水加入后，和之前的混合廢水充分攪拌混合3 h，沉淀，分離，混合廢水中的污染物會隨著沉淀被去除，最后加入硫酸，調(diào)節(jié)PH至7左右。測定混合廢水上清液水質(zhì)，經(jīng)測定廢水中的金屬離子的去除率均大于99%，混合后的COD去除率為92. 1%。
將沉淀得到的水滑石烘干、研磨成粉末后，再用于處理含10 mg/L的對硝基苯的有機廢水，每克水滑石對應(yīng)的所處理的廢水體積約為I L，快速攪拌60分鐘；反應(yīng)產(chǎn)物在沉淀池停留30分鐘，固液分離，紫外可見分光光度計測定上清液濃度，污染物去除率為92. 8%。
權(quán)利要求
1.一種同時凈化電鍍廢水、印染廢水和化工有機廢水的方法，其特征是依次包括如下步驟 1)將電鍍廢水和印染廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)電鍍生產(chǎn)工藝分析其中存在的離子，添加金屬陽離子或?qū)⒍喾N電鍍廢水混合，使二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2 4倍； 2)將電鍍廢水和印染廢水按體積比2Γ4 1混合，向混合廢水中滴加50°/Γ70%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至8 10為止，滴加時在300 400 rpm下攪拌120 180分鐘； 3)加入水量為印染廢水f4倍的化工有機廢水，充分攪拌混合2 4 h，沉淀，分離； 4)加入鹽酸或硫酸，調(diào)節(jié)pH至7。
全文摘要
本發(fā)明公開一種同時凈化電鍍廢水、印染廢水和化工有機廢水的方法，將電鍍廢水和印染廢水分別過濾去除固體顆粒，根據(jù)電鍍生產(chǎn)工藝分析其中存在的離子，添加金屬陽離子或?qū)⒍喾N電鍍廢水混合，使二價離子的摩爾濃度是三價離子的摩爾濃度的2~4倍；將電鍍廢水和印染廢水按體積比21~41混合，向混合廢水中滴加50%~70%的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至8~10為止，滴加時在300~400rpm下攪拌120～180分鐘；加入水量為印染廢水1~4倍的化工有機廢水，充分攪拌混合2~4h，沉淀，分離；加入鹽酸或硫酸，調(diào)節(jié)pH至7；將化工廢水和印染廢水中的其他有機物都吸附到水滑石的層間，一起沉淀從水中分離。
文檔編號B01J20/22GK102976518SQ20121049163
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者馬建鋒, 張振香, 姚超, 李定龍 申請人:常州大學