模擬工業重金屬銅廢水處理綜合處理（辛淑芬、尹琪、李一鳴、余佳平、倪宸瑋、羅寬龍、鄒雪梅、洪艷、高瑞、120222班）摘要：本文通過模擬重金屬銅廢水進行分析、預處理，使用實驗室水處理設備設計工藝參數，主要對藥劑投加量、最佳 反應時間、最佳攪拌速度與靜置時間等對處理效果的影響做了分析，最終制定可行的廢水處理方案，使重金屬銅廢水污水的排放達到國家允許排放的標準。關鍵字：水處理 重金屬銅 混凝沉淀 工業廢水1、 引言 水資源在國民經濟發展和社會生產中發揮著重要的作用，同時也是人們生活中不可缺少的一部分。但是隨著工農業的迅速發展，工業廢水大量排放，使得水體重金屬污染日益嚴重。據統計，我國每年產生400 億噸左右的工業廢水。其中重金屬廢水約占60%。這些廢水嚴重污染地表水與地下水，造成可利用水資源總量急劇下降。重金屬廢水一般來源于礦山開采、金屬冶煉與加工、電鍍、制革、農藥、造紙、油漆、印染、核技術及石油化工等行業。重金屬銅難以生物降解且易被生物吸收富集，毒性具有持續性，是一類極具潛在危害的污染物，如不治理必將對生態環境及人體健康造成嚴重的威脅。然而，重金屬銅作為一類重要的寶貴的資源，又具有很高的使用價值。因此如何有效治理水體重金屬銅污染，保護人類健康和生態環境，同時回收利用重金屬銅，緩解我國資源和環境的壓力，是當前不可忽略的問題。2、 廢水處理方案設計2.1實驗目的1、 掌握含銅廢水處理的去除機理與過程2、 根據水處理設備設計水中重金屬的處理工藝3、 應用水處理設備試驗水處理設計工藝參數與效果4、 掌握濁度測量方法和實驗數據處理方法2.2實驗原理廢水在強堿條件下投加酸進行破絡反應,再與其他重金屬廢水混合處理。重金屬廢水設計采用氫氧化物沉淀法去除廢水中重金屬污染物,氫氧化物沉淀與PH值有很大的關系。 當污水的PH值過高或污水中存在有害的離子配位體時,能與金屬離子結合成可溶性絡合物,從而使重金屬會 “反溶解” 到水中去。Cu 2+ +2OH - =Cu(OH) 2+最佳沉淀pH值8.0，最佳沉淀pH值910。2.3設計內容一般酸性含銅廢水中經調整PH值后，再經沉淀、過濾，能達到出水含Cu2+0.5mg/L。又因銅絡合離子在酸性條件下易電解，因此將廢水先酸化PH等于2，再加堿中和調至PH為9，將Cu2+去除,能去除廢水中大部分的銅離子，且方法簡單，工藝成本低、處理效果好。用離子交換法處理銅廢水：用強酸性陽離子樹脂交換廢水中的Cu2+，其反應如下：2RNa+Cu2+=R2Cu+2Na+銅離子與離子交換樹脂發生交換，以達到富集銅離子、消除或降低廢水中銅離子的目的。離子交換法能有效地去除廢水中的銅離子，而且具有處理容量大、出水水質好等特點。廢水中Cu2+濃度過高時，應進行除銅預處理，否則樹脂易達到飽和。綜合沉淀池：調PH調PH為9.0，混凝沉淀池：中加聚合硫酸鐵（PFS），攪拌（快轉300r/min:1min,慢轉60r/min:5min；45r/min:5min；25r/min:5min）。（投加量的確定，觀看二沉池的水質變化，或PH值穩定不下降）斜板沉淀池：進口（表面水利負荷q=Q/A; Q最大時污水流量，A沉淀池表面面積）一級中間調節池：用NaOH和HCl調節pH值為4.5-7.0石英砂過濾：有效的截留除去水中的懸浮物、有機物、膠質顆粒、微生物、氯、嗅味及部分重金屬離子等，最終達到降低水濁度、凈化水質效果（根據管的尺寸設定流速）活性炭過濾：打開過濾器進水閥、排氣閥，待水充滿設備時關閉排氣閥，打開出水閥。當運行至進出口壓差0.050.07Mpa時，運行周期結束,設備需反洗。離子交換器：電滲析除去大部分金屬離子2.4效果及評價方法離子交換樹脂法可選擇性地回收水體中的重金屬，出水水質含重金屬離子濃度遠低于化學沉淀法處理后的水中重金屬離子的濃度，產生的污泥量較少。但是離子交換樹脂存在強度低、不耐高溫、吸附率低等缺點。提高交換樹脂的吸附容量、吸附選擇性、交換速度以及再生利用性能及機械強度是實驗的關鍵。3實驗部分3.1實驗儀器與試劑儀器：水處理綜合實驗設備、火焰原子吸收試劑：稱25gPAC（此處用FeCl3），溶于500ml水中，配成5%的溶液。稱25gNaOH,溶于500ml水中，配成5%的溶液。2ppm 的銅標準溶液原水：用氯化銅模擬銅離子配成100mg/L3.3原水水質 來源：本實驗模擬電鍍生產過程中產生的含銅廢水中的污染物，銅離子質量濃度為100mg/L 配制過程：根據進水攪拌機尺寸（直徑710，高1390，頂部有攪拌設備）計算出攪拌機放滿時，配成100mg/L所需CuCl2的質量為19.2g,用天平稱取19.2g CuCl2溶于燒杯中而后放進儲滿水的進水調節池中34水處理實驗34.1水處理工藝及其控制參數確定方法生成的沉淀物易于沉降，能夠適應多種攪拌方式。操作控制簡單污泥量小，有利于脫泥及后續處理出水水質好，可以回收利用來自進水調節池的酸性污水先進入綜合調節池及混凝沉淀池，當水量達到預定液位時，由自動開關關閉進水閥，停止進水。開啟綜合調節池的攪拌器及藥泵，按照污水中銅離子的含量，定量向調節池投加NaOH及混凝劑FeCl3，達到一定的反應時間及有一定的混凝效果后，加藥和攪拌停止，靜置使污泥沉降。攪拌時間為25分鐘，加藥、攪拌、靜置、排水、排泥的綜合時間為75分鐘。分析試驗根據確定的此次試驗藥劑投加量以銅100mg/L為基準條件來確定基準加藥量。實驗用500ml燒杯，裝入400ml原水，分別加入藥劑量0.5ml至5ml，得出當藥劑投加量在1ml到2ml時，沉淀量提升最快，在實驗室確定400ml原水樣的最佳藥劑量為1.5ml.以此加藥比例確定反應罐中的加藥量為0.72L。最佳混凝劑投加量確定。實驗用500ml燒杯，裝入400ml原水，分別加入藥劑量0.5ml至5ml，得出當藥劑投加量在0.5ml到1ml時，沉淀量提升最快，在實驗室確定400ml原水樣的最佳藥劑量為1ml.以此加藥比例確定反應罐中的加藥量為0.48。最佳反應時間的確定與采用相同原水樣進行試驗，銅100mg/L。由實驗得出最佳的攪拌反應時間為25分鐘。同理，用同樣的試驗確定最佳攪拌速度與靜置沉降時間為60轉/分，沉淀時間為20分鐘。3.4.2處理后水質監測方法 用原子吸收分光光度法測定處理后銅離子濃度4結果討論4.1原水原水外觀呈藍色，污染物含量為100mg/L配制的廢水與實際電鍍廢水相比，銅離子往往以絡合形態存在，處理前需要進行絡合預處理，4.2水處理工藝確定記錄實驗數據原子吸收分光光度法測定處理后銅離子濃度為0.1223mg/L，達到國家標準0.5mg/L 實驗現象一級反應沉淀池靜置25分鐘后有明顯絮凝現象 反應速度與PH、加藥量關系數據表混凝劑投加量量絮凝沉淀 PH579110.5ml無少量 大量少量1ml無少量大量少量2ml無少量部分少量3ml無少量部分少量由表可知，酸性條件下幾乎不反應,隨著PH的增加Cu+逐漸生成沉淀，PH為9時沉淀最多：分別加入藥劑量0.5ml至3ml，得出當藥劑投加量在0.5ml到1ml時，沉淀量提升最快，在實驗室確定400ml原水樣的最佳藥劑量為1ml.以此加藥比例確定反應罐中的加藥量為0.48。另外發現在25min時大部分沉淀析出。綜上所述，廢水處理工藝條件與PH、混凝劑投加量、轉速等有關。最佳水處理工藝及條件為PH等于9，混凝劑投加量0.5ml為佳。5、 結論： 采用閉路循環工藝流程，投資少、運行費用低，可節約用水，盡可能達到廢水零排放。 采用聚合氯化鐵定期處理堿性含銅廢水，快捷，方便，處理后水質清澈，低于國家排放標準。離子交換樹