一种含Fe3+重金属废水的处理方法技术

本发明专利技术属于水处理领域，具体涉及一种含Fe3+重金属废水的处理方法，包括：废水中Fe3+难以通过诱导结晶方法去除，本发明专利技术提出了对含有Fe3+的重金属废水，首先用还原剂将废水中Fe3+还原成Fe2+，然后通过诱导结晶去除和回收Fe2+和其它重金属离子。本发明专利技术方法简单、易操作，避免了传统方法污泥量大等问题，可实现含铁重金属废水处理和重金属回收。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理领域，具体涉及一种含Fe3+重金属废水的处理方法。
技术介绍
废水中铁的来源和存在范围均很广泛，虽然铁对人和动物毒害较小，且目前现行工业废水排放标准对铁的含量未作具体限制，但若将含铁废水直接排放，会造成水体中的溶解氧迅速降低，排水呈赤橙色且浑浊，对环境造成严重污染。目前对于含铁废水处的理方法通常为向废水中投加过量的碱，使铁以氢氧化铁形式沉淀下来，后进行沉淀分离去除，因此在处理过程中会产生大量化学污泥，增加处理成本。此外，在某些电镀生产工艺、有色金属加工酸洗过程和矿山排水中也会产生大量同时含铁和其他重金属的废水，由于重金属污染具有地球循环性、持久危害性等特点，一旦进入生态系统中，会对人类生存健康产生极大威胁。目前对于此类重金属废水的传统处理方法有：中和沉淀法、膜分离法、生物处理法等。(1)中和沉淀法是向废水中加入碱进行中和反应，使Fe3+生成不溶于水的氢氧化铁沉淀加以分离。(2)膜分离法是利用高分子材料本身所具有的选择透过性来进行废水中物质分离的技术，包括电渗析、反渗透等。(3)生物处理法是在废水、污泥或者管道中分离提取菌株进行人工培养，驯化出能依靠生物体自身化学结构及生长特性来去除废水中重金属的方法。但以上传统处理方法存在一些普遍的局限性和缺点：(1)中和沉淀法中污泥产量大，污泥处理成本高，且出水水质稳定性差，同时产生的化学污泥作为危险废弃物处置难度大；(2)膜分离法中由于膜材料的成本昂贵，且运行维护频繁复杂，使处理成本增加；(3)生物处理法会受到微生物生长的限制，且目前对其研究尚不成熟，仍停留于实验室阶段。现有技术CN103252340A提供了一种Fenton铁泥资源化利用的方法，该方法包括如下步骤：(1)取Fenton处理后剩余化学铁泥加入浓硫酸，温度控制在70～75℃，搅拌30min；(2)向步骤(1)得到的铁泥溶液中加入过量的废铁屑进行还原，用苯酚溶液检测Fe3+，直到Fe3+完全被还原成Fe2+；(3)还原完成后静止沉淀30min，抽取上清液，按V(上清液)/V(乙醇)＝10:1添加乙醇缩短硫酸亚铁的结晶时间，待结晶完全后即得成品工业FeSO4·7H2O。该方案存在以下问题：(1)该技术过程是针对传统处理方法产生的大量化学污泥进行部分资源化利用，不能在化学污泥的处理上节约成本；(2)该技术的铁泥回收率较低；(3)技术实施过程中需额外投加较多种类有毒有害的危险药剂，增加了处理成本和运输成本；(4)该技术在实际应用中控制难度较大。诱导结晶的方法是利用结晶原理将废水中金属离子在化学沉淀剂作用下转化成附着在载体表面上组分单一的固态物质的过程。利用诱导结晶的方法进行废水处理时，将含重金属离子的废水向填充有诱导结晶载体的结晶反应器中，同时投加适量特定化学沉淀剂(如碳酸钠)，使重金属离子以某种晶体形式(如羟基碳酸盐晶体)结晶生长于晶核表面。该方法由于重金属结晶物形成于固态诱晶载体的表面，因而可大大降低污泥含水率，减少污泥产量，降低处理成本，同时也极大提高了对重金属的回收利用效率，此外，诱导结晶技术还具有自动化程度高、运行管理方便等优点。但是对诱导结晶方法去除废水中铁离子(Fe3+)和亚铁离子(Fe2+)和进行研究发现，水中的Fe3+相比于其他重金属离子更易形成同相结晶，因此不易直接采用诱导结晶技术进行有效去除；而Fe2+易发生异相结晶，通过诱导结晶技术直接处理可以达到90％以上的去除率，此外，对于同时含有Fe3+和其他重金属(如Cu2+、Ni2+等)的废水，Fe3+也会对其他离子的诱导结晶过程造成严重的干扰。但是很多实际废水含有大量的Fe3+，因此直接采用诱导结晶技术处理含铁废水难以取得较好的效果。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种含Fe3+重金属废水的处理方法，包括：对含有Fe3+的重金属废水，首先用还原剂将废水中Fe3+还原成亚铁离子(Fe2+)，然后通过诱导结晶去除Fe2+。当存在其它可与碳酸根发生沉淀反应的重金属离子时，在去除Fe2+的同时，同步去除该重金属离子，例如Ni2+，Cu2+,Zn2+,Pb2+,Cr3+等。所选还原剂为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、碘化物、铁单质。亚硫酸盐指在溶液中能产生亚硫酸根的物质，如Na2SO3、K2SO3等，亚硫酸氢盐是指在溶液中能产生亚硫酸氢根的物质，如NaHSO3、KHSO3等，硫代硫酸盐是指能在溶液中产生硫代硫酸根的物质，如Na2S2O3、K2S2O3等，碘化物是指在溶液中能产生碘离子的物质，如KI、NaI等。所选用的还原剂种类，需满足易将Fe3+还原转化成Fe2+，且还原后的生成物能与废水中其他物质稳定共存，同时不与结晶时投加的化学沉淀剂反应。其中优选的还原剂为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐，因为相对于其他还原剂，亚硫酸盐、亚硫酸氢盐的还原效率高，二次污染小。投加还原剂时，还原剂的实际投加量与当量投加量之比(投药比)≥1.0，所述当量投加量是指Fe3+被全部还原成Fe2+时，还原剂的消耗量。计算实际投加量与当量投加量采用相同的计量单位，二者的比值(投药比)为无量纲参数。当投药比小于1.0时，Fe3+还原效率降低，进而影响Fe3+处理效果。还原剂与废水混合反应的时间，根据Fe3+还原效率不低于70％来确定，还原效率越高，越有利于的Fe3+处理。还原处理后的废水作为进水进入结晶反应器，向所述结晶反应器内投加沉淀剂。所述结晶反应器内装填用于诱导结晶的晶核。晶核选用耐酸碱、粒径适中、具有一定强度的固态物质，且重金属的碳酸盐容易沉积于其表面。常用的晶核有石英砂。沉淀剂选自易溶于水的碳酸盐，所述易溶于水碳酸盐是指在水溶液中能产生碳酸根或碳酸氢根的物质，如Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3等。所述结晶反应器的进水pH为2.0～4.0，投药比为1.0～3.0:1。所述投药比是指沉淀剂实际投加量与理论投加量的摩尔比，选择该投药比是因为当沉淀剂加入量较小时，Fe2+与沉淀剂在结晶载体表面接触发生异相结晶成核的几率要小；当加入量较大时，会使体系中的过饱和度增大，造成不利于异相结晶形成的影。结晶反应器内的水力停留时间取决于进水重金属浓度、出水重金属浓度要求。结晶反应器出水达标排放或进一步进行其它处理。结晶反应器内晶核表面不断有重金属盐结晶，运行一定时间之后，可取出结晶物，回收利用。本专利技术相对于现有技术的有益效果包括：1、解决了含Fe3+废水不易直接通过诱导结晶有效去除的困难；2、对于含Fe3+和其它重金属离子的废水，消除了Fe3+对其它离子结晶沉淀的干扰，有效提高了其它重金属离子的结晶回收效率，实现了Fe3+和其他重金属离子的回收；3、有效解决含Fe3+废水传统处理方法中污泥产量大和处理成本高的问题，且减少了危险废弃物的处理与处置过程；4、与现有技术相比，不仅显著地降低了废水处理成本，而且实现了重金属的高效回收。附图说明图1含Fe3+重金属废水还原前后混合离子诱导结晶效果对比示意图具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但专利技术的实施方式不限于此。实施例一：亚硫酸盐还原-诱导结晶处理含Fe3+废水进水为含100mg/L Fe3+的废水，pH＝2.5，还原剂选用Na2SO3，还原剂投加量为当量投加量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含Fe3+重金属废水的处理方法，其特征在于，本专利技术提出了对含有Fe3+的重金属废水，首先用还原剂将废水中Fe3+还原成Fe2+，然后通过诱导结晶去除Fe2+和其它重金属离子。

【技术特征摘要】
1.一种含Fe3+重金属废水的处理方法，其特征在于，本发明提出了对含有Fe3+的重金属废水，首先用还原剂将废水中Fe3+还原成Fe2+，然后通过诱导结晶去除Fe2+和其它重金属离子。2.根据权利要求1所述的一种含Fe3+重金属废水的处理方法，其特征在于，所选还原剂为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、碘化物、铁单质，其中优选的还原剂为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐。3.根据权利要求1所述的一种含Fe3+重金属废水的处理方法，其特征在于，投加还原剂与废水充分混合。4.根据权利要求1所述的一种含Fe3+重金属废水的处理方法，其特征在于，对于所选用还原剂，还原剂的实际投加量与其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继，宋伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44