[发明专利]利用多元复合絮凝沉降剂治理重金属污染的水体的方法

说明书

技术领域

本发明属于河流水体污染治理技术领域，特别涉及一种利用多元复合絮凝沉降剂治理遭受汞、铅、镉、铜、铬、砷等重金属污染的水体的方法。

背景技术

化学化工、冶金钢铁、能源矿产开采、电镀电解等工业生产过程产生的重金属废水是水体环境污染的重要污染源，若未经妥善处理进入环境将可能对河流、湖泊、水库等水体环境造成严重污染，并危及沿岸饮用水源、水质的安全，对饮用水供水造成重大隐患。尤其对于某些高负荷重金属污染瞬时突然排放至水体导致的环境污染事件，更有可能由于其污染负荷高、污染强度大等特点而对下游百姓的生产生活、渔业等造成严重影响。我国近年来频繁发生由于重金属排放而导致的恶性环境污染事件。例如，2005年12月，广东北江流域发生镉污染事件；2006年1月，湖南湘江株洲和长沙段发生镉污染事件；2006年4月，湖南岳阳发生新墙河砷污染事件；2008年，相继发生云南阳宗海、广西河池、河南商丘等砷污染事件；2006年4月，甘肃徽县发生铅污染事件。此外，广西红水河、江西赣江、辽宁浑河、四川沱江等也曾先后发生过不同性质类型的环境污染事件。

重金属污染物具有不可降解、难以去除、急慢性毒性强等特点。重金属进入水环境后往往可能在生物作用下发生甲基化等转化过程，进一步形成甲基汞等毒性更强的形态，并有可能通过农业灌溉、渔业、景观功能用途经食物链富集作用间接地进入人体，对人体健康造成更严重的威胁。重金属污染一旦进入环境就非常难以处理，往往被动地采取加大上游下泄量的方法将“污染团”稀释或推至下游。这种方式未能有效削减污染负荷，且仍可能对下游生产生活造成影响。

水中重金属的去除技术主要包括吸附、沉降/共沉降、离子交换、膜分离等。吸附技术是指往水中投加对某一类或几类重金属具有良好吸附能力的吸附剂将其从水相中吸附至固相的过程。常见的重金属吸附剂有改性活性炭、羟基磷酸钙、海藻酸钠/壳聚糖等。沉降/共沉降技术主要是通过将体系pH值调节至某一适当的范围，从而使得重金属离子能够形成固体氢氧化物等从水中沉降析出。往水中投加石灰、石灰乳或NaOH等方法是常见的沉降/共沉降方法。离子交换主要是利用重金属的电荷特点，通过离子交换树脂将重金属从体系中分离出。膜分离技术是利用膜分离作用将重金属去除，能够去除重金属的离子膜主要为纳滤膜和反渗透膜，而微滤膜、超滤膜难以有效去除重金属。

以往的技术往往针对的是饮用水或工业废水处理厂等应用情况进行的开发，其特点在于反应时间、水动力学条件等较为理想且易于调节控制。但是，对于受污染河流、湖泊等大环境水体，常规意义上的重金属处理与去除技术往往难以有效。迄今为止，仍缺乏能够适用于河流、湖泊等环境的重金属去除技术。针对湖泊、河流等大环境水体特点，开发性能高效、成本低廉、使用方便、且可在工程中大规模应用的河流重金属污染治理方法，这是目前研究与工程应用中亟需解决的难点问题。

发明内容

本发明的目的之一在于针对遭受汞、铅、镉、铜、铬、砷等重金属污染的湖泊、水库、河流等水体的污染，提供一种利用多元复合絮凝沉降剂治理重金属污染的水体的方法。

本发明的目的之二是针对水体中重金属污染物，提供一种性能高效、经济可行、易于在工程中大规模应用的多元复合絮凝沉降剂。

本发明的技术原理在于，首先利用吸附、沉降/共沉降等方法将溶解性重金属离子转化成固相的颗粒态形式，之后通过多元复合絮凝沉降剂将其从水中沉淀去除。上述过程结合湖泊、水库、河流等污染水体地形特点，形成易于工程实施的污染水体治理方法。

本发明涉及的多元复合絮凝沉降剂，其沉降去除颗粒态重金属的技术原理在于：将铁盐、铝盐等絮凝剂、高锰酸盐以及聚丙烯酰胺(PAM)助凝剂等进行复配，形成能够充分压缩颗粒态重金属表面电位、强化絮凝晶核形成、促进颗粒态重金属凝聚絮凝、具有很高吸附重金属活性、强化颗粒态重金属交联沉降的沉降剂。在沉降去除重金属的过程中，颗粒态重金属脱稳并交联形成大颗粒后，在自身重力作用下沉降至水体底部，从而实现水中颗粒态重金属的去除。

将本发明的方法应用于湖泊、水库、河流等水体中重金属污染的治理，处理后的水中相关重金属指标能够达到或优于我国地表水环境质量标准中三类水体的规定要求。此方法也可用于地下水、饮用水、工业废水等水中重金属的去除；此外，本发明的方法还可以去除上述水体中铁、锰、磷酸盐等污染物。