一种利用蛋壳固定床处理酸性矿山废水的方法技术

本发明专利技术属于污水处理技术领域，公开了一种利用蛋壳固定床处理酸性矿山废水的方法。所述方法包括如下处理步骤：将蛋壳洗净、干燥、粉碎处理，筛选粒径为18～200目的蛋壳颗粒，然后将蛋壳颗粒置于固定床中，将酸性矿山废水通过上述含有蛋壳颗粒的固定床进行吸附处理，得到处理后的净化水。本发明专利技术采用农业废弃物蛋壳作为吸附原料，通过简单的固定床吸附工艺处理，即可对酸性矿山废水进行处理，使得处理后的出水达到农田灌溉水质标准。具有成本低，去除效果好，适用范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种利用蛋壳固定床处理酸性矿山废水的方法。
技术介绍
酸性废水的来源主要来自工业废水，矿石开采和冶炼又占据其中的绝大部分。矿物很不稳定，在水、空气和细菌的作用下氧化水解，产生含重金属离子浓度很高的酸性矿山废水(Acid Mine Drainage,AMD)，成为矿区最大的污染源。酸性矿山废水的主要特征是：低pH、高硫酸盐以及含有可溶态的微量金属。大量事实表明，水体环境中的重金属在水体中积累到一定的限度就会影响水生植物的产量和质量，而且通过食物链能进一步影响人畜健康。20世纪日本发生的骨疼病(Itai-Itai Disease)，就是镉在人体肝脏中积累造成的一种公害病。传统的水体重金属的处理技术包括：化学沉淀法、离子交换法、混凝或絮凝法、浮选法、膜分离技术、电化学法、生物修复法和吸附法。吸附法简便、经济、稳定、选择性高、吸附容量大等特点，其经济可行性和环境友好型已被认为是最具有前景的方法，特别是低浓度重金属废水的处理中。目前，越来越多的农业废弃物被制备成吸附剂，用于处理废水中的重金属污染物，这是农业废弃物资源化利用的重要手段。国外许多研究人员利用不同种类的农业废弃物，通过不同预处理或改性手段，成功地研制出各种类型的吸附材料，在吸附水体重金属研究中取得了理想的效果。但很少有针对灌溉水净化尤其是针对酸性废水中重金属污染的方法。而中国作为农业大国农业废弃物非常丰富，其蛋壳产量大、来源广泛并且大部分被丢弃造成了资源浪费。《国际统计年鉴2014》的统计表明，世界蛋壳总量为7191.9万吨，其中鸡蛋产量为6640.0万吨。而我国产量高达2915.9万吨(鸡蛋产量2480.0万吨)，即中国鸡蛋产量占全球的37.35％。这些数据也表明鸡蛋产量占整体禽蛋量的绝大部分。蛋壳量占禽蛋总重量的10％～12％，以11％计，2012年中国蛋壳产量为272.8万吨。虽然目前有采用蛋壳吸附重金属的报道，但直接投加蛋壳方式会造成二次污泥污染，难以回收或处理。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种利用蛋壳固定床处理酸性矿山废水的方法。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种利用蛋壳固定床处理酸性矿山废水的方法，包括如下处理步骤：将蛋壳洗净、干燥、粉碎处理，筛选粒径为18～200目的蛋壳颗粒，然后将蛋壳颗粒置于固定床中，将酸性矿山废水通过上述含有蛋壳颗粒的固定床进行吸附处理，得到处理后的净化水。优选地，所述的干燥是指在100℃下干燥24h。优选地，所述酸性矿山废水的pH为2.0～6.5。优选地，所述吸附处理的温度为25～28℃。优选地，所述有效吸附处理的时间，即酸性矿山废水在固定床中停留的时间为0.6～60min。本专利技术的原理为：蛋壳的主要成分碳酸钙(97.56％)，其在酸性水体中，CaCO3在酸的作用下产生大量的CO32-，CO32-的水解作用产生HCO3-和OH-，提高溶液的pH值，从而促进重金属离子的沉淀。同时，重金属阳离子也会与溶液中的Ca2+和H+产生离子交换，占据鸡蛋壳吸附位点，从而达到降低酸度和去除重金属的目的。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点及有益效果：(1)成本低：本专利技术的蛋壳原料来自于农业废弃物，对环境没有污染、化学性稳定、来源广泛，固定床设备简单，因此该方法具有环境友好性且具有经济性。(2)去除效果好：粒径为0.075～0.125mm(120～200目)的蛋壳颗粒对0.4mg L-1的Cd2+的去除率能达到97％，出水满足灌溉水水质要求(GB 5084-2005)，蛋壳固定床对Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附量分别可达到1.57mg g-1、146.44mg g-1、387.51mg g-1。(3)适用范围广：本专利技术制得的吸附剂在pH＝2.0～6.5之间都具有较好的吸附效果，且吸附剂环境友好，具有较好的适用性。附图说明图1为实施例1中不同尺寸蛋壳颗粒对Cd2+的去除率结果图；图2为实施例2中固定床处理系统的实验装置图；图3为实施例3中蛋壳固定床的吸附穿透曲线图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1收集到的鸡蛋壳用自来水浸泡清洗，并不停搅拌，以出去残余的蛋清等杂质，清洗三次后，再用蒸馏水搅拌清洗三次，并手动去除残留在蛋壳上的壳膜。将滤干水后的蛋壳放入干燥箱中在100℃下干燥24h，然后进行研磨，蛋壳磨细后，依次经过200、120、80、60、40和18目的筛网，可以得到六种不同尺寸的蛋壳颗粒，它们的尺寸分别为：<0.075mm、0.075～0.125mm、0.125～0.2mm、0.2～0.3mm、0.3～0.45mm和0.45～1mm。将37g不同尺寸的蛋壳颗粒分别填装到固定床中，固定床为竖直放置规格φ2.1cm×40cm的有机玻璃吸附柱，吸附柱底部加一层200目塑料网以防止吸附柱运行过程中吸附剂的流失。将3.7L初始Cd2+浓度为0.4mg L-1，pH值为2.4的矿山废水(来自广东韶关大宝山矿区)通过上述固定床在25℃下进行吸附处理，矿山废水从固定床底部进入，通过控制矿山废水的流速使废水在固定床中处理时间为3.5min，处理后的净化水从固定床顶部排出。经本实施例不同尺寸的蛋壳颗粒处理后的净化水出水中Cd2+浓度分别为0.038、0.035、0.033、0.022、0.010和0.002mg L-1。不同尺寸蛋壳颗粒对Cd2+的去除率如图1所示。由图1结果可以看出，经本专利技术不同尺寸的蛋壳颗粒处理，所得净化水出水中Cd2+的去除率均可达到90％以上。实施例2收集到的鸡蛋壳用自来水浸泡清洗，并不停搅拌，以出去残余的蛋清等杂质，清洗三次后，再用蒸馏水搅拌清洗三次，并手动去除残留在蛋壳上的壳膜。将滤干水后的蛋壳放入干燥箱中在100℃下干燥24h，然后进行研磨，蛋壳磨细后，依次经过40目和18目的筛网，得到尺寸为0.45～1mm的蛋壳颗粒。将37g蛋壳颗粒填装到固定床中，固定床为竖直放置规格φ2.1cm×40cm的有机玻璃吸附柱，填装的过程中反复在吸附柱外敲击，直至床层高度不再发生变化，从而使床层压实。并向填加了的吸附剂上部放3cm高的小玻璃珠(内径3mm)，以更好地平均分配流量。在吸附柱运行前加入2L去离子水浸润吸附剂床层以避免滞留、去除吸附剂中残余的气泡和潜在的杂质。吸附柱底部加一层200目塑料网以防止吸附柱运行过程中吸附剂的流失。本实施例的固定床处理系统的实验装置图如图2所示。将3.7L初始Cd2+浓度为0.4mg L-1、Pb2+浓度为1.2mg L-1和Cu2+浓度为6.3mg L-1，pH值为2.4的酸性矿山废水(AMD，来自广东韶关大宝山矿区)通过上述固定床处理系统在25℃下进行吸附处理，矿山废水通过蠕动泵和流量计后从固定床底部进入，通过控制矿山废水的流速使废水在固定床中处理时间为3.5min，处理后的净化水从固定床上部出水孔排出进入出水储存器。经本实施例不同尺寸的蛋壳颗粒处理后的净化水出水中Cd2+≤0.01mg L-1、Pb2+≤0.2mg L-1、Cu2+≤0.5mg L-1，达到农田灌溉水质标准(GB 5084-2005)，出水pH在5.5～8.5，达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用蛋壳固定床处理酸性矿山废水的方法，其特征在于包括如下处理步骤：将蛋壳洗净、干燥、粉碎处理，筛选粒径为18～200目的蛋壳颗粒，然后将蛋壳颗粒置于固定床中，将酸性矿山废水通过上述含有蛋壳颗粒的固定床进行吸附处理，得到处理后的净化水。

【技术特征摘要】
1.一种利用蛋壳固定床处理酸性矿山废水的方法，其特征在于包括如下处理步骤：将蛋壳洗净、干燥、粉碎处理，筛选粒径为18～200目的蛋壳颗粒，然后将蛋壳颗粒置于固定床中，将酸性矿山废水通过上述含有蛋壳颗粒的固定床进行吸附处理，得到处理后的净化水。2.根据权利要求1所述的一种利用蛋壳固定床处理酸性矿山废水的方法，其特征在于：所述的干燥是指在100℃下干燥24h。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢桂宁，张婷，林璋，涂志红，党志，郭楚玲，易筱筠，杨琛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44