申请日2016.12.19
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号C02F9/04; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种同时去除含锰废水中多种金属离子的处理方法。该处理方法包括：首先在含锰废水中加入高锰酸盐，将含锰废水中的锰离子氧化，Mn2+转换为二氧化锰絮体;然后调节含锰废水中的pH值为7.0～10.0;然后分别以200r/min～400r/min以及10r/min～30r/min的转速搅拌，使得二氧化锰絮体相互碰撞而增大，而充分吸附含锰废水中的锰离子以及其他共存的金属离子;最后静置含锰废水30min以上，使得二氧化锰絮体沉降。本发明利用废水中本身存在的钙离子和镁离子对二氧化锰的凝聚作用，在不投加混凝剂的条件下，除去含锰废水中的金属离子。
权利要求书
1.一种去除含锰废水中金属离子的处理方法，所述含锰废水包括浓度大于4mg/L的Mn2+，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
(1)在含锰废水中加入高锰酸盐，使得所述高锰酸盐与含锰废水中的Mn2+的摩尔比为2:3～2:5，将含锰废水中的Mn2+氧化并转换为二氧化锰絮体;然后调节含锰废水中的pH值为7.0～10.0，使得二氧化锰絮体表面的电负性增量，增强二氧化锰絮体对金属离子的吸附能力;
(2)以200r/min～400r/min的转速搅拌含锰废水10min～30min，使得二氧化锰絮体初步吸附金属离子，同时使得二氧化锰絮体相互碰撞而增大;
(3)以10r/min～30r/min的转速搅拌含锰废水2min～8min，使得增大的二氧化锰絮体充分吸附含锰废水中的金属离子;
(4)将含锰废水静置30min以上，使得吸附了金属离子的二氧化锰絮体沉降。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在所述步骤(1)中还包括以200r/min～400r/min的转速搅拌10s～5min。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在所述步骤(2)和步骤(3)之间，还包括：以40r/min～100r/min的转速搅拌2min～10min，使得二氧化锰絮体相互碰撞而继续增大，同时防止已经增大的二氧化锰絮体破碎。
4.如权利要求1-3任意一项所述的处理方法，其特征在于，所述搅拌的温度大于4℃。
5.如权利要求4所述的处理方法，其特征在于，在所述步骤(4)之后还包括：除去沉降的二氧化锰絮体。
6.如权利要求5所述的处理方法，其特征在于：所述金属离子为锰离子、镍离子、镉离子或铬离子。
7.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在所述步骤(1)之前，还包括调节含锰废水中Ca2+的浓度a、及Mg2+浓度b，使得Ca2+以及Mg2+的浓度满足13.75a+b≥18.7。
8.如权利要求6所述的处理方法，其特征在于，调节的含锰废水中，所述Ca2+的浓度满足a≥1.36，或者Mg2+的浓度满足b≥18.7。
说明书
一种同时去除含锰废水中多种金属离子的处理方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，更具体地，涉及一种含锰废水的处理方法。
背景技术
近年来，锰、镍、镉和铬等重金属引发的水污染事件频繁发生，引起社会各界的高度重视。锰浓度过高会引起水质的恶化，产生“黑水”和“黄水”现象。人体长期摄入过量的锰会造成相关器官的病变，引起慢性中毒。同样，少量镍、铬和镉的摄入也会使人体产生过敏反应，有可能引起严重的病变，甚至癌症。镉会在人体内蓄积，而且很难通过新陈代谢排出体外。自然界中锰存在的价态较多，主要有+2、+3、+4和+7价，其中+2和+4价较为稳定。
国内外学者对含锰废水的重金属污染的处理问题做了大量的研究，目前除锰常用方法有生物法、接触氧化法以及化学法。化学法通常利用二氧化氯、臭氧、过氧化氢和高锰酸盐的强氧化性将二价锰离子氧化为二氧化锰，通过絮凝沉淀或者过滤去除。由于其高昂的生产运行费用，臭氧氧化法较少被采用;二氧化氯易与水体中的有机物反应生成消毒副产物，因此该方法也逐渐被淘汰;高锰酸盐在中性条件下依然具有较强的氧化能力，可以和二价锰发生归中反应生成二氧化锰。
受重金属污染的水体中往往重金属离子成分复杂，如锰矿开采和冶炼废水中不仅含有高浓度的锰，同时还共存了镍、铬、镉和铜等多种重金属离子。而原位生成的二氧化锰具有较大的比表面积，同时其 表面含有丰富的羟基基团，这使得原位生成的二氧化锰具有良好的吸附性能，可用于吸附去除水中共存的锰、镍、镉和铬等重金属。较其他氧化剂而言，高锰酸盐氧化二价锰离子能生成更多的二氧化锰，从而有利于多种金属离子的同步去除。
然而，虽然污水中的二氧化锰本身具有一定的助凝作用，但是效果比较有限，在试验研究和实际工程应用中需要投加一定量的混凝剂以促进二氧化锰的混凝沉淀，达到缩短水力停留时间、降低出水浊度的目的。然而由于需要投加混凝剂，增加了工艺的复杂性，并且也提高了处理成本。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种含锰废水的处理方法，其目的在于采用高锰酸盐氧化Mn2+生成较多的二氧化锰，利用废水中本身存在的钙离子和镁离子对二氧化锰的凝聚作用，在不投加混凝剂的条件下，同步除去含锰废水中的锰以及共存的镍铬和镉金属离子。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种含锰废水的处理方法，处理前的含锰废水包括浓度大于4mg/L的Mn2+，所述处理方法包括以下步骤：
(1)在含锰废水中加入高锰酸盐，使得所述高锰酸盐与含锰废水中的Mn2+的摩尔比为2:3～2:5，将含锰废水中的Mn2+氧化并转换为二氧化锰絮体;然后调节含锰废水中的pH值为7.0～10.0，使得二氧化锰絮体表面的电负性增量，增强二氧化锰絮体对金属离子的吸附能力;
(2)以200r/min～400r/min的转速搅拌含锰废水10min～30min，使得二氧化锰絮体初步吸附金属离子，同时使得二氧化锰絮体相互碰撞而增大;
(3)以10r/min～30r/min的转速搅拌含锰废水2min～8min，使得增大的二氧化锰絮体充分吸附含锰废水中的金属离子;
(4)将含锰废水静置30min以上，使得吸附了金属离子的二氧化锰絮体沉降。
优选地，在所述步骤(1)之前，还包括调节含锰废水中Ca2+的浓度a、及Mg2+浓度b，使得Ca2+以及Mg2+的浓度满足13.75a+b≥18.7。
作为进一步优选地，调节的含锰废水中，所述Ca2+的浓度满足a≥1.36，或者Mg2+的浓度满足b≥18.7。
优选地，所述金属离子为锰离子、镍离子、镉离子或铬离子。
作为进一步优选地，所述处理前的含锰废水包括浓度大于100mg/L的Mn2+，所述镍离子的浓度为3mg/L以下，所述镉离子的浓度为8mg/L以下。
优选地，在所述步骤(1)中还包括：以200r/min～400r/min的转速搅拌10s～5min。
优选地，在所述步骤(2)和步骤(3)之间，还包括：以40r/min～100r/min的转速搅拌2min～10min，使得二氧化锰絮体相互碰撞而继续增大，同时防止已经增大的二氧化锰絮体破碎。
作为进一步优选地，所述搅拌的温度大于4℃。
优选地，在所述步骤(4)之后还包括，除去沉降的二氧化锰絮体。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、本发明通过在处理过程中加入高锰酸盐，氧化去除水中高浓度二价锰离子的同时生成二氧化锰，原位生成的二氧化锰具有较强的吸附性能，可通过吸附同步去除水体中残余锰、镍、镉和铬等重金属;经验证，对锰和镍的去除效果分别高达98%和79%以上，镉、铬的去 除率分别可达80%和40%以上;
2、本发明可以充分利用含锰废水中本身存在的钙离子和镁离子有效促进二氧化锰的絮凝沉淀、减小二氧化锰的比表面积，有利于降低处理水浊度;从而在水处理过程中无需额外投加混凝剂，节省药剂投加，简化工艺流程，降低处理成本;本发明所需的钙镁离子含量都比较少，适用于大多数的含锰废水，例如锰矿区受污染的水体和电解锰行业废水。
