[发明专利]含有重金属离子的水的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理的领域。特别是，本发明涉及从含金属的废水中除去重金属离子以及从含硫酸盐的废水中除去硫酸盐的方法，其中硫酸盐被生物还原为硫化物，硫化物与金属离子反应形成金属硫化物，形成的金属硫化物被从废水中分离除去。

技术背景

从WO80/02281已知一种从水中除去含硫化合物和重金属离子的方法。将一部分含重金属和硫酸盐的废水与还原硫酸盐的细菌接触，将得到的含硫化物的液体与剩余部分的废水汇合，以沉淀所形成的不溶于水的金属硫化物。

WO91/16269公开了一种改进的方法。根据该方法，使含重金属的废水中含有硫化物，特别是通过将存在于该废水中的硫酸盐生物还原的方法，而形成的硫化物将重金属以金属硫化物的形式沉淀除去。将剩余的硫化物在一个使用最小硫化物载荷的需氧反应器中氧化为单质硫。通过沉降、过滤、离心分离或浮选法将产生的重金属硫化物和单质硫一起分离除去。

根据JP-A-60-34796，将含重金属的废水与硫化氢接触形成不溶于水的金属硫化物。将得到的液体用还原硫酸盐的细菌处理以制备硫化氢，硫化氢送回到初始步骤以制备金属硫化物。随后，金属硫化物被分离，而细菌污泥被送回到细菌处理步骤。

这些现有技术方法的共同点是，金属硫化物的分离除去是在生物还原步骤之后进行的，这意味着细菌与所有形成的金属硫化物相混合；这使金属的回收变得困难并且可能阻碍细菌的生长。尽管WO91/16269提供了一种从含有少量或中等量的硫酸盐的废水中除去重金属和含硫化合物的有效方法，但是，当废水中含有高浓度的硫酸盐，例如，10克/升或更高时，清除效率就会下降，可能是由于还原硫酸盐的细菌中毒的缘故。此外，现有的方法不能够选择性沉淀和重新使用那些重金属。

本发明的描述

现在发现了一种克服了上述现有技术方法的缺点的除去重金属和硫酸盐的方法。

根据本发明，如上所述的这种除去重金属和硫酸盐的方法的特征在于，通过生物方法制备的硫化物被循环回到含金属的废水中，并且金属硫化物的分离除去是在生物还原硫酸盐之前进行的。

所述的含金属的废水和含硫酸盐的废水可以是不同的废水流或可以是同一废水流。本发明的方法特别适用于硫酸盐和重金属同时存在于同一废水流中的情形。

虽然在此处统称为“硫酸盐”，但是其它溶解的或分散的具有较高氧化态的含硫化合物，例如亚硫酸盐、硫代硫酸盐和单质硫也可以进行类似处理。

对于除去重金属和硫酸盐，本发明方法与现有技术方法的一个根本不同在于，将硫酸盐还原为硫化物的步骤是在重金属的沉淀和分离步骤的下游。当废水中含有高浓度的金属和硫酸盐时或当厌氧反应较激烈时，例如加入氢气时，上述改进是特别有利的。然后，将厌氧反应中得到的部分硫化物循环回到欲被处理的废水中。循环回去的硫化物可以是液体废水的一部分，或者是由厌氧反应器释放出的气态硫化氢，必要时，可借助于一种载体气体，或者是两种形式都有。可以调整硫化物的循环量以便最佳程度地沉淀金属。

如果需要，可以调整金属沉淀步骤的pH值，以便沉淀所有的或者只是沉淀所需部分的重金属离子。例如，如果pH值保持较低值，例如在0-2之间，只有贵金属例如铜会沉淀出来，而如果pH值被调整至3或更高，其它金属例如锌也会沉淀，这取决于产物的相对溶解度。

当希望在低pH值沉淀金属时，硫化氢气体比液体厌氧物流更被优选使用，因为后者会使pH升得过高。

在将硫化物加入到含金属的液流的步骤中，通过调节pH值和氧化还原能力，本发明的方法可用于选择性地沉淀各种重金属离子。这种情况下，硫化氢可以在不同的位置被加入，每个位置具有不同的pH值，并且必要时具有不同的氧化还原能力，并且每个位置都具有一个下游的金属硫化物分离步骤。不同的金属沉淀步骤的数量可以是1-3或更多。

通常的pH调节剂例如氢氧化钠可以用于调整pH。但是优选的是，可以使用脱硫步骤的废水调整pH，因为它通常具有中性至碱性的pH，这样可以节省化学药品。

在本发明的方法中，重金属水流可以是与含硫水流分开的水流。特别是进行不同的金属沉淀时，所用的硫化氢可以由独立的含硫酸盐的水流产生，或来自另一个经厌氧处理(例如生物气处理)，而产生了硫化氢的水流。这样，在金属沉淀过程中的pH控制可以不使用缓冲溶液，使该方法更加经济。