申请日2007.08.29
公开(公告)日2008.03.26
IPC分类号C02F9/04; C02F1/52; C02F1/70; C02F1/66
摘要
本发明公开了一种表面处理综合废水的处理方法，包括以下步骤：(1)收集表面处理行业的综合废水，调节废水pH值至1.3-4.0;(2)将调节pH值后的得到的废水通入气体保护的反应器中，投入纳米铁Fe0和多羟基大分子化合物;(3)纳米铁Fe0与废水搅拌反应10～20min后，向反应器中投加碱及混凝剂，充分搅拌，静置沉淀;(4)沉淀完全后，上部为处理后的澄清水，达标排放，下部为沉淀下来的污泥，进行后续处理。本发明使用纳米铁进行表面处理行业综合废水处理，在提高处理效果的同时，大大节省了处理时间。
权利要求书
1.一种表面处理综合废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)收集表面处理行业的综合废水，调节废水pH值至1.3-4.0;
(2)将调节pH值后的得到的废水通入气体保护的反应器中，投入纳 米铁Fe0和多羟基大分子化合物;
(3)纳米铁Fe0与废水搅拌反应10～20min后，向反应器中投加碱及混 凝剂，充分搅拌，静置沉淀;
(4)沉淀完全后，上部为处理后的澄清水，达标排放，下部为沉淀 下来的污泥，进行后续处理。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述的纳米铁Fe0直径 为1～100nm。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述的纳米铁Fe0与废 水中重金属的质量比为15～40∶1。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述的多羟基大分子 化合物为油酸或淀粉;纳米铁与所述的多羟基大分子化合物的质量比为 50～200∶1。
5.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述的所述的反应器 为密闭式反应器，反应器内连续通氮气保护。
说明书
一种表面处理综合废水的处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域的一种废水处理工艺，优势涉及一种利 用化学法中的经稳定化处理的纳米铁Fe0还原处理法及传统的化学沉淀法 对表面处理等行业的综合废水进行处理的工艺。
背景技术
表面处理行业综合废水，以电镀行业综合废水为例，是指利用化学或 电化学的方法对金属或非金属表面进行装饰、防护及获取某些新的表面特 性的工艺过程(包括镀前处理、镀上金属层和镀后处理等过程)中排放的 废水。
该废水组分复杂，主要污染物为各种重金属、酸碱及部分有机物的污 染，其中以重金属为主要治理的污染对象。它们有的以Cu2+、Zn2+、Cr3+、 Ni2+等阳离子形式存在，有的以CrO4 2-、Cr2O7 2-、Cu(CN)4 3-、Cu(P2O7)2 6- 等阴离子或络合离子形式存在。重金属不能被分解，只能转变其物理和化 学形态;而含重金属的络合离子用传统的处理法很难实现有效的破除。
如果处理不当，让重金属离子以土壤或水为介质进入环境，会对环境 及人类健康带来极大危害，如某些地区重金属污染土壤而引起农作物的重 金属积累;含氰废水排入河、湖中，造成渔业减产甚至大量死亡等。被重 金属污染的水源、土壤、地下水在短期内很难净化，故对表面处理行业废 水污染的处理应引起广泛的重视。
目前，表面处理行业废水的处理广泛采用的方法主要是先将各种废水 按铬系、氰系、酸碱、油、磷等分类处理，然后再进行综合处理。这种方 法流程复杂，操作环节多，劳动强度大，运行费用高，且污泥量大。主要 用到的方法有：(1)化学沉淀法;(2)电化学法;(3)螯合沉淀法;(4)置换(还 原)法;(5)膜分离法;(6)离子交换法等。
苗胜等在《环境保护科学》2005年第31卷第129期第28页的“新技 术结合传统工艺在电镀废水处理中的应用”一文中提供了一种按氰系、铬 系、镍系分类收集处理，再进行综合处理的方法。
赵济强等在《工业水处理》2005年第25卷第11期第60页的“电镀 涂装综合废水处理工程实践”和阚小华等在《污染防治技术》2002年第 15卷第4期第40页的“电镀综合废水处理新技术——高压脉冲电凝系统” 中分别报道了采用电化学法中的高压脉冲电凝法对电镀、涂装等表面处理 行业的综合废水进行处理的工艺。
韩旻等在《化工环保》2003年第23卷第3期第117页“重金属捕集沉淀 剂处理含络合铜废水的工艺研究”一文中提供了一种通过投加一种化学药 剂捕集废水中重金属的方法。
目前针对表面处理行业综合废水处理的专利主要体现在电镀行业中 对综合废水的处理，如公开号为CN 1803659的中国发明专利公开了一种 集中园区的电镀废水多级处理工艺，主要是利用重金属离子捕集沉淀剂或 氢氧化钠、硫化钠等药剂捕集或沉淀去除废水中的重金属。
公开号为CN1197040的中国发明专利公开了一种利用废铁屑和最为 异相催化剂的活性碳对电镀综合废水的化学处理工艺。
以上在处理电镀综合废水时，用到的方法主要有分类处理的化学处理 法、电化学法、螯合沉淀法及置换(还原)法。分类处理法针对性较强， 但流程复杂，操作环节多，劳动强度大，运行费用高，且污泥量大;电化 学法中的高压脉冲电凝法对于pH和电流的控制要求较高，且由于研究有 限，对于废水的水质水量适应性不明;螯合沉淀法并不能保证废水的达标 处理，而且重金属捕集剂比起普通化学药剂成本较高，不利于工业推广; 利用废铁屑的置换(还原)法成本较低，但是铁屑比表面积较小，反应速 率与效率都会受一定限制;铁屑表面容易出现钝化等现象，阻止反应的进 一步进行;此外，用于反应的铁粉的量远大于理论需求量，容易造成所用 药剂的浪费。
发明内容
本发明提供了一种处理时间短、效果稳定的表面处理综合废水的处理 方法。
一种表面处理综合废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)收集表面处理行业的综合废水，调节废水pH值至1.3-4.0;
(2)将调节pH值后的得到的废水通入气体保护的反应器中，投入纳 米铁Fe0(零价态Fe)，搅拌使纳米铁Fe0与废水充分接触，同时向废水中 投入用于稳定纳米铁Fe0的多羟基大分子化合物;
所述的纳米铁Fe0直径为1～100nm;
所述的纳米铁Fe0与废水中重金属的质量比为15～40∶1;
所述的反应器为密闭式反应器，反应器内连续通氮气保护;
所述的多羟基大分子化合物为油酸、淀粉等;
纳米铁与所述的多羟基大分子化合物的质量比为50～200∶1;
(3)纳米铁Fe0与废水反应10～20min后，向反应器中投加碱及混凝剂， 充分搅拌，静置沉淀;
投加碱可以使离子态的铁沉淀，混凝剂可是沉淀物凝聚利于分离，混 凝剂的投加量控制在180-240mg/L。
(4)沉淀完全后，上部为处理后的澄清水，可达标排放;下部为沉 淀下来的污泥，进行后续处理。
与常规的大颗粒铁粉相比，纳米级Fe0(直径为1～100nm)具有比表 面积大、表面反应性高、易分散等优点，可以明显的提高Cr6+的反应速率。 纳米级Fe0的比反应速率常数为普通还原铁粉的几十倍到几百倍。使用纳米 铁进行表面处理行业综合废水处理，在提高处理效果的同时，大大节省了 处理时间。
Fe0去除Cr6+的主要途径包括：铁腐蚀产生原子H，H和Cr6+发生氧化还原 反应。此外Fe0和Fe2+也会对Cr6+的直接还原去除，产物为Cr3+和Fe3+共沉淀物， 覆盖在Fe0表面形成钝化层。通过绘制pε-pH图分析得出反应的优势产物为 Cr3+和Fe3+的氢氧化物。
Fe0去除水中Cu2+的主要机理为Cu2+与Fe0发生置换反应而沉积到铁表 面。
零价铁去除水中二价镍离子不单单是零价铁的还原作用，而是零价铁 的还原作用和Ni2+的氢氧化物或金属水合物沉淀吸附作用共同作用的结 果。
本发明针对表面处理行业综合废水的特征，采用纳米铁还原技术及传 统的化学沉淀法对电镀行业综合废水进行处理。先调节废水pH值至适当 值，然后让废水与适量的纳米铁及大分子化合物充分搅拌混合。充分反应 后，调节反应池中废水的pH值至碱性，同时加入助凝剂、混凝剂，充分搅 拌，并静置沉淀。沉淀后，池中上部为处理后的澄清水，可达标排放;下 部为沉淀下来的污泥，待进一步处置。
纳米铁由于其比表面大，颗粒细小，不易像普通铁屑一样表面钝化， 但是由于地球磁力及颗粒间磁力的影响反应过程中容易发生团聚。本发明 中采用油酸、淀粉等多羟基大分子化合物对纳米铁进行稳定化处理，由于 分子间和分子内的纳米级微孔，纳米铁负载在微孔中，多羟基大分子化合 物中的多个羟基与纳米铁形成类似交联或络合的作用，可以有效地抑制反 应过程中铁颗粒的团聚，使其保持高度分散状态，可以维持其高反应性。
与现有技术相比，本发明在处理表面处理行业综合废水时引入了纳米 铁Fe0作为还原剂。纳米级Fe0具有比表面积大、表面反应性高、易分散等 优点，其直径在1～100nm之间，铁屑只有30～40mesh，颗粒相对较大， 比表面积小，故反应时间长且还原效果差。纳米级Fe0由于具有较大的比表 面积(12.4m2/g)，所以具有较大的反应速率，其它反应条件相同的情况下， 废水中重金属的去除效率约为普通还原铁粉的5倍，且处理时间大大缩短。 经淀粉稳定化的纳米级Fe0由于淀粉有效阻碍了铁颗粒的团聚，可以在长时 间内维持高的反应速率，相同条件下其还原效率约为普通纳米级Fe0的2倍。
本发明方法使用纳米铁进行表面处理行业综合废水处理，在提高处理 效果的同时，大大节省了处理时间。
