申请日2017.05.26
公开(公告)日2017.09.08
IPC分类号C02F9/04; C02F101/20
摘要
一种适用性好的含汞废水的处理方法，包括如下步骤：(1)取适量含汞废水，加入氢氧化钙溶液、由氢氧化钙和氢氧化钠组成的混合碱液或硫酸溶液中的任意一种作为PH调节剂，调节PH值为8～11;(2)加入有机硫重金属离子捕集剂作为除汞剂，使汞离子沉淀生成难溶的螯合物颗粒;(3)加入硫酸铝系列溶液作为凝聚剂，使螯合物颗粒脱稳发生聚结形成粗小颗粒;(4)加入所述pH调节剂回调pH值为6～9;(5)加入聚丙烯酰胺系列溶液作为有机絮凝剂，使粗小颗粒产生絮凝，加速沉降，并固液分离，取上清液测试汞含量;本发明提出的含汞废水的处理方法，不仅实现了高效、优质地处理含汞废水，而且具有广泛适用性、操作简易性、可工业化程度高的优点。
权利要求书
1.一种适用性好的含汞废水的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)首先，取适量含汞废水，加入氢氧化钙溶液、由氢氧化钙和氢氧化钠组成的混合碱液或硫酸溶液中的任意一种作为PH调节剂，调节PH值为8～11;
(2)其次，加入有机硫重金属离子捕集剂作为除汞剂，与汞离子发生螯合反应，使汞离子沉淀生成难溶的螯合物颗粒;
(3)再次，加入硫酸铝系列溶液作为凝聚剂，破坏螯合物颗粒之间的胶体电动电位，使之脱稳发生聚结形成粗小颗粒;
(4)然后，加入所述pH调节剂回调pH值为6～9;
(5)最后，加入聚丙烯酰胺系列溶液作为有机絮凝剂，使已脱稳的粗小颗粒产生絮凝，加速沉降，并进行固液分离，取上清液测试汞含量低于国家排放限值0.05mg/L的排放要求。
2.根据权利要求1所述的一种适用性好的含汞废水的处理方法，其特征在于：所述氢氧化钙溶液的质量浓度为1%～20%，所述混合碱液中的氢氧化钙和氢氧化钠的质量比例>1：2，所述硫酸溶液的质量浓度为1%以上。
3.根据权利要求1所述的一种适用性好的含汞废水的处理方法，其特征在于：所述有机硫重金属离子捕集剂包括TMT-15系列溶液或TMT-18系列溶液。
4.根据权利要求1所述的一种适用性好的含汞废水的处理方法，其特征在于：所述除汞剂的加入量为0.05～0.5L/(m3含汞废水)，且所述除汞剂可过量10%以上。
5.根据权利要求1所述的一种适用性好的含汞废水的处理方法，其特征在于：所述硫酸铝系列溶液包括硫酸铝溶液、聚合硫酸铝溶液或硫酸铝钾溶液中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种适用性好的含汞废水的处理方法，其特征在于：所述凝聚剂的固体加入量是含汞废水总量的0.05%～1%，且所述凝聚剂可过量200%以内。
7.根据权利要求1所述的一种适用性好的含汞废水的处理方法，其特征在于：所述有机絮凝剂为分子量>500万的阴离子型聚丙烯酰胺。
8.根据权利要求1所述的一种适用性好的含汞废水的处理方法，其特征在于：所述有机絮凝剂的固体加入量是含汞废水总量的0.1ppm～20ppm。
9.根据权利要求1所述的一种适用性好的含汞废水的处理方法，其特征在于：步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)的反应时间均分别为5～10min。
说明书
一种适用性好的含汞废水的处理方法
技术领域
本发明涉及含汞废水处理技术领域，尤其涉及一种适用性好的含汞废水的处理方法。
背景技术
人类活动造成水体汞污染，主要来涉汞行业生产过程中，产生大量的含汞废水，其排放如果超过国家规定的卫生标准就会对人体和动物健康造成危害，近几年，中国多地区出现水体汞含量严重超标;而汞污染事件的发生都是由于控制失措往水体中排放含汞废水的严重后果，因此必须加强含汞废水处理，控制其排放。
目前，国内的相关文献中出现了一些含汞废水处理方法，如在专利CN00131216.2《去除生活饮用水中的砷、铅、铬、镉、汞的方法》，采用依次向含汞废水中加入漂白粉、硫酸亚铁、氢氧化钠的方法去除生活饮用水中的砷、铅、铬、镉、汞。其原理是将上述物质加入到水中后，漂白粉将五元素和部分铁氧化成高价态，在水中生成难溶氢氧化物或难溶盐沉淀，它们被铁的氢氧化絮状物吸附并共沉淀以被过滤除去。但该方法实际应用当中需要有铬离子的存在，如缺乏铬离子，则其除汞效果下降，并且方法中提及的水汞浓度为20ug/L，在含汞废水中处理意义不大。
而专利CN1673117A《一种含汞废水的处理方法》中，向被处理水中加入Hg：Na2S的摩尔比=1：1～1：1.1、摩尔浓度为0.1～0.2的Na2S，使被处理水中的Hg与Na2S反应生成HgS，调节pH值在7～9后加入有机絮凝剂进行絮凝后过滤。但该方法中控制Na2S添加量的范围很窄，在实际应用中难以控制Na2S的加入量，加入过量会使硫化汞继续反应，生成溶于水的络合离子致沉淀不完全;对于水质变化大的废水，其工业化程度低。另外，采用此法处理后的废水呈棕色细小悬浮物，过滤难度大，过滤后水色呈浅棕色，这种情况下汞浓度并不能达到50ug/L的排放标准。
湖北第二师范学院学报中侯汉娜于2009年8月发表的《无机实验废水中银、汞、铅、锰离子综合处理研究》，提到使用TMT-18F处理无机实验废水中银、汞、铅、锰离子。经实验发现，此方法存在以下缺点：1)只针对无机实验室废水，处理单一;2)根据此方法处理含汞废水，静置1小时文献中提到的沉淀未产生，且废水呈淡黄色;3)根据此方法处理含汞废水，过滤静置1小时后的上清液，测得汞远远大于50ug/L的标准。
对于现有传统的含汞废水的处理方法为硫化钠共沉淀法。其机理是汞离子与硫离子反应生成稳定的溶解度极小的硫化汞沉淀(HgS溶度积仅为4×10-53)。
Hg2++S2-=HgS↓(黑色沉淀)
为达到废水中汞的质量浓度0.05mg/L的排放标准，在实际应用中硫化物的加入量一般要高于理论计算值的12倍为最佳。但过量的硫化物不仅会带来硫的二次污染，而且过量的硫离子还能和硫化汞继续反应，生成溶于水的络合离子致沉淀不完全。
HgS+S2-=[HgS2]2-
因而在含汞废水中还需加入适量的硫酸亚铁(FeSO4)，使之与过量的硫离子反应，生成难溶的硫化亚铁与硫化汞共沉淀。
Fe2++S2-=FeS↓(黑色沉淀)
最后，将废水的pH值调节到9～10，静置8h后，排放上清液。但是，传统的硫化钠共沉淀法生成的硫化汞极细,不易沉淀或过滤去除,目前，实际运行中通常需加入絮凝剂进行絮凝沉淀，如聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)，改善沉淀效果，但仍不够理想。总的来说硫化钠共沉淀法存在以下缺点：
1)硫化钠用量难以控制，处理过程中产生大量恶臭气体;
2)过量的硫离子会导致水体COD升高;
3)如加入硫酸亚铁消除过量的硫离子，其用量难以控制且用量大，最终水色还会呈浅绿到浅黄色，水色难以达标;
4)沉降速度慢，加药后，静置时间长达8h，难以操作，实际当中发现静置时间长，含有机物的废水会变得浑浊;
5)采用聚合氯化铝作为絮凝剂，目前仍无法使水色清澈透明;
6)产生大量的黑色恶臭污泥，不利于人员操作，并且如果静置时间长会水色会变黄，因为水中有三价铁离子(Fe3+)存在。
另外，传统的处理方法还有活性炭吸附法、含硫废铁渣吸附法、离子交换纤维净化法。但这三种方法各自存在不能在工业中广泛应用的缺点：不适用于成分复杂的废水、不适用于含油废水、要么处理能力低、要么成本偏高等。理论上硫化钠、TMT-18F等物质可以与汞形成沉淀，但是在实际操作当中，由于形成的沉淀颗粒极微小，不能沉淀下来，经过过滤后其汞浓度仍远远超过环保排放标准限值。
综上所述，无论传统工艺还是改进后的方法，其处理效果都不理想，因而对于含汞废水的处理方法需要进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提出一种适用性好的含汞废水的处理方法，不仅实现了高效、优质地处理含汞废水，而且具有广泛适用性、操作简易性、可工业化程度高的优点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种适用性好的含汞废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)首先，取适量含汞废水，加入氢氧化钙溶液、由氢氧化钙和氢氧化钠组成的混合碱液或硫酸溶液中的任意一种作为PH调节剂，调节PH值为8～11;
(2)其次，加入有机硫重金属离子捕集剂作为除汞剂，与汞离子发生螯合反应，使汞离子沉淀生成难溶的螯合物颗粒;
(3)再次，加入硫酸铝系列溶液作为凝聚剂，破坏螯合物颗粒之间的胶体电动电位，使之脱稳发生聚结形成粗小颗粒;
(4)然后，加入所述pH调节剂回调pH值为6～9;
(5)最后，加入聚丙烯酰胺系列溶液作为有机絮凝剂，使已脱稳的粗小颗粒产生絮凝，加速沉降，并进行固液分离，取上清液测试汞含量低于国家排放限值0.05mg/L的排放要求。
进一步说明，所述氢氧化钙溶液的质量浓度为1%～20%，所述混合碱液中的氢氧化钙和氢氧化钠的质量比例>1：2，所述硫酸溶液的质量浓度为1%以上。
进一步说明，所述有机硫重金属离子捕集剂包括TMT-15系列溶液或TMT-18系列溶液。
进一步说明，所述除汞剂的加入量为0.05～0.5L/(m3含汞废水)，且所述除汞剂可过量10%以上。
进一步说明，所述硫酸铝系列溶液包括硫酸铝溶液、聚合硫酸铝溶液或硫酸铝钾溶液中的任意一种。
进一步说明，所述凝聚剂的固体加入量是含汞废水总量的0.05%～1%，且所述凝聚剂可过量200%以内。
进一步说明，所述有机絮凝剂为分子量>500万的阴离子型聚丙烯酰胺。
进一步说明，所述有机絮凝剂的固体加入量是含汞废水总量的0.1ppm～20ppm。
进一步说明，步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)的反应时间均分别为5～10min。
本发明的有益效果：(1)采用氢氧化钙溶液或混合碱液或硫酸溶液作为pH调节剂，更有利后续的沉降效果，并且在加入有机絮凝剂之前再次回调pH值，是为了更加准确地控制好pH值范围，以避免后面加入有机絮凝剂时废水出现浑浊的问题;
(2)采用有机硫除汞剂，完全克服了没有硫化钠的恶臭味，不会出现反溶问题;并结合采用了硫酸铝系列凝聚剂，处理后水质清澈透明无色，克服服了目前使用聚合氯化铝不能清澈的问题;并进一步通过有机絮凝剂来加速沉降，从而实现了更高效含汞废水处理，达到清澈透明、无色、无味、无毒的达标排放。并且针对不同浓度和类型的含汞废水只需调节所添加药剂的量，即可以达到同样的除汞效果，从而不仅适用于高低浓度的含汞废水，而且适用于不同类型的含汞废水的处理，如一般无机含汞废水、含有机物含汞废水、含洗涤剂含汞废水、实验室含汞废水等四类典型含汞废水;适用范围更广，特别是涉汞和照明行业产生的含汞废水。因此本发明的含汞废水的处理方法，不仅可高效、优质地处理含汞废水，而且具有广泛适用性、操作简易性、可工业化程度高的优点。
