一种螯合-聚沉-超滤组合处理废水中微量镉的方法

摘要

本发明属于水处理技术领域，特别涉及冶金行业高盐废水中镉的螯合-混凝组合去除方法。本发明针对高盐废水中镉的形态多样，常规单一方法难以使镉有效去除，提出了一种无机高分子螯合与无机高分子絮凝聚沉，超滤去除水中微量镉的组合方法。其中，乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA二钠盐)对各种形态的镉进行螯合；聚合氯化铝(PAC)对镉和EDTA二钠盐的螯合物进行聚沉，接下来通过超滤单元，进行有效过滤处理，将水中微量镉得到有效去除。本发明主要应用于冶金行业废水深度处理，也可应用于其他行业高盐重金属废水的有效去除。

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及高盐废水中微量镉去除的方法。

背景技术

工业废水的排放是水体重金属镉污染的主要原因，其中采矿、选矿、冶金行业造成的重金属污染尤其严重。镉(Cd)毒性很大，可在人体内蓄积，主要蓄积在肾脏，会对肾脏造成严重损害，引起泌尿系统的变化；破坏体内钙的代谢，即代替骨骼中的钙而使骨骼变得松软，最后发生废用性萎缩；对免疫功能有抑制作用，可以降低机体的自身稳定功能，最终导致肿瘤的发生。所以，《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中镉的排放限值最低，要求最严。

有色金属工业废水中除混杂有悬浮物和胶体外，并含有大量的有害金属离子，如：Cd、Pb、As、Cr、Hg、Cu、Zn等，以及非金属离子组分，如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、Cl^-、F^-、CN^-、S^2-、NO₃^-等。化学沉淀法和混凝过滤方法可使大部分重金属得到去除，重金属离子浓度在0.1mg/L以下，但离达标排放还有一定距离。

镉离子的去除方法包括化学沉淀法和物化分离法两类。可采用碱性药剂形成镉的氢氧化物沉淀，或投加硫化氢、硫化钠或硫化亚铁形成镉的硫化物沉淀。镉离子在水溶液易与NH₄⁺、CN^-、Cl^-等能生成络合离子。尤其是与氯离子，通常电镀和冶金行业中含有高浓度的氯离子，氯离子与镉离子容易形成络合物而难以通过沉淀和吸附的方法将其有效去除。物化分离法可采用离子交换、反渗透、蒸发等技术对镉进行分离并回收。离子交换成本高、树脂需要再生、且针对高盐废水中微量镉去除性能不稳定；蒸发成本高、一般不工程化应用；反渗透投资和运行成本高，产水率低，浓缩液多且难处理、同时容易造成盐分累积。

因此，如何以现有化学沉淀和混凝过滤工艺为基础，在不进行或难以及时进行大规模工艺改造的条件下，解决高盐废水中微量镉达标排放难题或有效应对突发性镉污染事件导致的水质安全问题，具有重要现实意义。

本发明围绕螯合和混凝等两个关键过程，提出一种冶金高盐废水中微量镉有效去除的方法。本发明主要应用于冶金高盐废水中微量镉的去除，也可应用于电镀行业高盐废水中微量镉的去除或废水回用等。

发明内容

本发明目的是针对高盐工业废水中微量镉难以去除的问题，提供一种经济、有效和易于在工程中应用的方法，以有效去除微量镉实现废水达标排放，或进一步深度处理达到工业用水回用标准。

本发明的技术原理在于，镉易与许多含软配位原子(S、Se、N)的有机化合物组成中等稳定络合物，特别能与含-SH基的氨基酸类配位体强烈螯合，将镉从其与Cl的络合态中提取出来。乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA二钠盐)是多齿配体，与镉离子配合生成具有多个五元环的螯合物，且所形成的螯合物的稳定常数都很大。由于其有6个配位原子，能满足大多数金属离子的配位数，在一般情况下，这些螯合物的配合比都是1∶1。聚合氯化铝(PAC)广泛应用于水处理，是一种无机高分子水处理药剂，主要是由于OH^-的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而产生分子量较大、电荷较高的络合物。通过乙二胺四乙酸(EDTA)钠盐将不同形态的镉螯合，接下来，通过PAC絮凝作用螯合物聚沉下来，从而使镉得以有效去除。

本发明采取的技术方案如下：

1.EDTA与PAC分别溶解配制成所需一定浓度的液体。所述的EDTA为工业级化学试剂，所述PAC其特征是工业级固体样品。

2.将一定浓度的EDTA溶液投加至待处理高含盐的微量镉废水中，投加量以EDTA的投量计算，EDTA的浓度在10～100mg/L之间。

3.EDTA溶液投加至待处理水中后，进行机械搅拌反应，搅拌时间控制在小于0.5小时。将镉从与Cl形成的络合态中提取出来与EDTA形成更稳定的络合物或镉与Cl一起与EDTA形成络合物。

4.出水进入混凝沉淀、池，投加PAC将镉与EDTA形成的螯合物絮凝，PAC投加量为10～50mg/L。

5.经过螯合沉淀处理的水样经过超滤处理，水中的微量镉即可得到有效去除。

本发明的技术特点如下：

1.无需进行大规模工程改造即可有效去除微量镉，易于在工程中实现；

2.使用操作过程简便，在水处理厂或处理站日常运行管理基础上无需增加复杂的额外操作；

3.采用药剂为水处理中常用的净水药剂或净水材料，成本低廉；

4.对水中其他微量重金属离子去除也有良好的促进作用。

附图说明

附图为本发明方法去除微量镉的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

云南某冶炼厂冶金废水处理工艺中纳滤出水为研究对象，碳滤出水中镉离子的浓度为0.019～0.025mg/L，Cl^-浓度为2500mg/L左右，初始pH为11。

采用本发明的方法除镉：1)取一定体积纳滤出水，加入10mg/L的EDTA，搅拌25分钟，各种不同形态的镉螯合。2)再分别加入50mg/L的PAC聚沉30分钟，将螯合了镉的EDTA絮凝沉降下来。3)经过超滤膜进行，超滤处理。分析测得残镉量为0.0048mg/L，达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅱ类水体中镉的限值(≤0.005mg/L)。

实施例2

某冶炼厂冶金废水处理工艺中碳滤池出水为研究对象，碳滤出水中镉离子的浓度为0.045～0.054mg/L，Cl^-浓度为2500mg/L左右，初始pH为10.84。

采用本发明的方法除镉：1)碳滤池出水中投加10mg/L的EDTA，进行搅拌螯合处理0.5h。2)加入100mg/L的PAC聚沉0.5h，将螯合了镉的EDTA絮凝沉降下来。3)超滤单元进行超滤处理。4)分析测得残镉量为0.0041mg/L，达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅱ类水体中镉的限值(≤0.005mg/L)。