[发明专利]一种重金属废水处理方法

说明书

本发明提供了一种重金属废水处理方法。本发明的方法利用具有填料层的反应器进行处理，处理方法包括如下步骤：A）在反应器的填料层中填充零价铁和碳材料，随后加入活化剂进行活化；其中，活化剂选自铁盐、硝酸钠和过氧化单硫酸钾盐中的至少一种；B）将重金属废水送入反应器中进行处理，处理时重金属废水自上向下流经填料层，同时向填料层中加入铁盐。本发明通过对填充材料进行活化，使得活化填料具有良好的反应性和重复使用性；利用流体的重力作用进行反应与分离，既降低了反应能耗，同时提高了处理效果；该方法能够对重金属废水中包含铜、镉、铬、铅、砷、硒、汞等在内的多种重金属污染物进行高效去除，去除率达99.9%以上。

技术领域

本发明涉及重金属废水处理技术领域，尤其是涉及一种重金属废水处理方法。

背景技术

近年来，随着工业的发展和人类自身活动的增加，大量含有重金属污染物的工业废水和城市生活污水被排入江河湖泊。重金属废水污染具有毒效长期持续、生物不可降解等特点，其能够通过食物链作用进入人体，并在人体内累积，从而导致各种疾病和机能紊乱，最终对人体健康造成严重危害。

传统的重金属废水处理方法主要包含化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、膜分离法等。化学沉淀法（俗称三联箱法）是目前电厂最常用的脱硫废水处理工艺。化学沉淀法操作方便，步骤简单，往往通过投加石灰乳、氢氧化钠等碱性药剂，使金属离子形成氢氧化物沉淀达到去除目的。然而，过量沉淀剂的投加会导致工艺成本的增加，同时会产生大量的污泥残渣，从而造成二次污染。

膜分离法包括正渗透（FO）、反渗透（RO）、电渗析（ED）、纳滤（NF）等，具有设备简单、适用范围广、处理效率高等优势，且可以实现重金属的回收利用。然而，膜组件容易受到污染，其维护和更换成本相对昂贵，并且膜组件对进水要求较高，需去除废水中的悬浮物等杂质，从而增加了废水的前处理成本。

研究表明，零价铁可以通过氧化还原、沉淀絮凝、吸附等作用实现对废水中污染物的高效协同去除。然而，零价铁表面活泼，易与周围介质发生反应从而在颗粒表面形成钝化层，严重阻碍了零价铁与污染物的接触反应。此外，目前采用的流化床反应器存在搅拌动力消耗大、铁粉容易产生堆积并导致板结情况严重、零价铁在反应器中分布不稳定从而导致处理效果较差等缺陷。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重金属废水处理方法，该方法通过对填充材料进行活化，使得活化填料具有良好的反应性和重复使用性，其能够对重金属废水中的多种重金属污染物进行高效去除，去除率高。

本发明提供一种重金属废水处理方法，利用具有填料层的反应器进行处理，处理方法包括如下步骤：

A）在反应器的填料层中填充零价铁和碳材料（以下简称为填充材料/填料），随后加入活化剂进行活化；其中，活化剂选自铁盐、硝酸钠和过氧化单硫酸钾盐中的至少一种；

B）将重金属废水送入反应器中进行处理，处理时重金属废水自上向下流经填料层，处理的向填料层中加入铁盐。

本发明的方法采用零价铁和碳材料作为填充材料，通过活化剂对填料层中的填充材料进行活化，同时在处理过程中加入铁盐，从而形成主要由还原铁粉和四氧化三铁组成的混合零价铁，其中还原铁粉具有较低的氧化还原电势，能够快速地将氧化性较强的离子、化合物及部分有机物还原；四氧化三铁则是良好的电子导体，电子可在铁的多种氧化态之间迅速发生转移，从而能够为零价铁提供新的电子通道，有利于提高零价铁的电子传递能力；同时，碳材料具有明显的三维层状结构、较高的比表面积和丰富的含氧官能团，既可以有效避免填料板结，同时有利于提高对有机物的去除效果。经活化后的填充材料能够高效地去除废水中的铜、镉、铬、铅、砷、硒、汞等多种重金属，且不受废水中的污染物浓度以及废水的pH值、硬度等影响，可广泛适用于处理含多种重金属和类金属污染物的复杂体系。