專利名稱：一種用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水的處理，具體地說是一種用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法。
背景技術(shù)：
重金屬廢水主要來源于礦山冶煉工業(yè)、機械加工工業(yè)廢水和其他含重金屬廢水的工業(yè)行業(yè)。許多工廠的廢水都存在重金屬污染，如礦山開采工廠、冶煉工廠、金屬設(shè)備加工廠、電鍍工廠、制革廠等，有些軍事基地周圍的土壤也被污染，甚至某些垃圾填埋場地下滲濾液的重金屬離子濃度超標。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，含重金屬(如鎘、鉛、銅、鋅、鉻(三價和六價)、鎳、汞、砷、金和銀等)廢水大量排放，這些重金屬離子通過水體大量進入周圍環(huán)境中，并在環(huán)境中長期積累，使地下水和地表水有被重金屬污染的危險。這些重金屬不能被生物分解，容易在環(huán)境中積累，如果進入食物鏈，將在生物有機體(包括植物、動物、微生物和人類)內(nèi)積累，會有造成各種疾病的危險；同時有些重金屬本身經(jīng)濟價值很高，需要從廢水中回收利用。因此，對于各種工業(yè)行業(yè)中的重金屬廢水的處理勢在必行。
去除工業(yè)廢水中重金屬離子的傳統(tǒng)工藝是化學沉淀法。通過投加NaOH、石灰或Na2CO3調(diào)節(jié)廢水的pH，使廢水中的重金屬離子形成沉淀，然后采用沉淀或過濾等后續(xù)工藝將沉淀物與廢水分離，從而達到凈化效果。采用堿沉淀法是其中最常見的工藝，傳統(tǒng)工藝的缺點是需要污泥脫水設(shè)備；占地面積大，操作復雜。傳統(tǒng)的沉淀法產(chǎn)生的污泥在pH改變的情況下會再度溶出，造成二次污染(蔣建國，1999，環(huán)境科學)。另外，有些重金屬廢水處理方法在實際操作中都存在一定的缺陷，如對于具有大量絡(luò)合劑的重金屬廢水，用化學沉淀法是無法處理的；對于濃度較低的重金屬廢水這些方法是行不通的或需要高額的費用。
從技術(shù)可行性、經(jīng)濟高效性和環(huán)境安全性角度出發(fā)，研究開發(fā)一種環(huán)境友好，基建、運行和維護費用低的新型工藝處理上述廢水顯得尤為重要，以減少或消除重金屬在環(huán)境中的積累，并滿足日益嚴格的環(huán)保要求。
吸附法是一種常用來處理重金屬廢水的方法，與其他方法相比，該方法工藝簡單、操作方便，基建、運行和維護費用較低。就費用而言，吸附劑價格決定吸附法處理重金屬廢水費用?，F(xiàn)有吸附劑如活性炭、腐植酸樹脂等吸附劑，具有較強的吸附能力，重金屬去除率高，但需要經(jīng)過工業(yè)提取和制備，成本高。尋求價格低廉、吸附活性高(性價比高)的新型吸附劑正成為重金屬廢水處理的熱點。價格是比較吸附劑材料的一個重要參數(shù)。吸附劑的費用依加工的需要和當?shù)氐目衫玫某潭榷兓Ｍǔ?，如果吸附劑不需加工，在自然界中含量比較豐富，或者是別的工廠的副產(chǎn)品或廢棄物，那么就認為廉價。當然對天然吸附基金性改性以提高吸收能力也是對加工費用的彌補。大量可用的天然材料和某些工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢物都具有作為廉價吸附劑的潛能。這些物質(zhì)來源廣泛、價格廉價，適合推廣應用。不必花費大量資金再生處理，大大降低了重金屬廢水的處理費用。近年來，逐漸開發(fā)出有吸附能力的廉價新型吸附材料，如膨潤土、沸石、麥飯石、蛇紋石、大洋多結(jié)核礦、硅藻土等。但是真正大規(guī)模應用于重金屬廢水處理中卻少見。其原因在于1.這些天然吸附劑盡管價格上低廉，但是吸附容量與活性炭等傳統(tǒng)吸附劑相比有很大差距，如改性膨潤土在最佳pH條件下，對重金屬Cd2+離子飽和吸附容量僅為16.58mg·L-1和5.02mg·L-1，對Zn的最大吸附容量不超過5mg·L-1(夏暢斌，環(huán)境化學，2003)；硅藻土在pH＝5.4時，對鉛離子的吸附量為17.45mg·g-1(沈巖柏等，2003，東北大學學報(自然科學版))；2.這些吸附劑吸附重金屬之后，還需要后續(xù)處理工藝，且污泥后續(xù)處理和重金屬回收有難度；這些限制了它們工業(yè)化應用。
泥炭土是一種相當廉價易獲得的土壤資源。我國東北地區(qū)，特別是吉林省和黑龍江的泥炭土資源豐富，近年來泥炭資源的開發(fā)利用也受到重視，但大多數(shù)做法是將泥炭土作為原料，進行初加工后運往外地銷售，技術(shù)含量低，對環(huán)境破壞嚴重，經(jīng)濟效益小。從世界范圍內(nèi)來看，泥炭約70％用于農(nóng)業(yè)，其中主要是生產(chǎn)各種泥炭肥料。中國泥炭產(chǎn)品已開始走向市場，正在形成規(guī)?；_采和生產(chǎn)，其也是主要用作農(nóng)用有機肥，工業(yè)附加值低。對于將泥炭土用于重金屬廢水吸附劑的研究和應用很少，對中國泥炭土進行吸附重金屬基礎(chǔ)性研究較弱，與之配套的處理工藝幾乎沒有，總之將泥炭土工業(yè)化應用于重金屬廢水處理研究需要系統(tǒng)化。
泥炭土具有較強的吸附重金屬能力。富含有機質(zhì)是泥炭土區(qū)別其它類型土壤的重要特征之一。泥炭有機組成以腐植酸為主，腐植酸在泥炭有機質(zhì)中的含量較高，一般占泥炭干物質(zhì)20％-40％，有些高達50％以上。腐植酸含量的高低受泥炭植物殘體組成的影響較大。在有機質(zhì)含量相同的條件下，一般木本泥炭的腐植酸含量最高，一般為40％，草本泥炭次之，其含量在20％-40％之間，苔蘚類泥炭含量最低，不足20％。此外，腐植酸含量與泥炭的分解度有關(guān)；特別是死亡植物殘體被分解的最初階段，腐植酸含量增長較快，隨著分解的增高，其增長速度變得緩慢。這些有機質(zhì)富含極性功能團，如有機酸、酮、酚和羥基；使泥炭土具有很高陽離子交換和置換能力。
新型天然吸附劑由于價格低廉、容易獲取、對各種重金屬離子吸附容量較大、吸附環(huán)境范圍廣、使用后不需回收，使泥炭成為今后針對重金屬廢水極具競爭力的一種處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、效果好、應用范圍廣、無二次污染的用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下將天然泥炭土采用人工分檢或水洗方法除去其中的漂浮物(如殘留草根、樹枝和樹葉)及顆粒物(如石塊等)，干燥(烘干或自然風干)，將其碾磨成粒度為1-200目的泥炭吸附劑顆粒備用；用酸或堿調(diào)節(jié)廢水的pH至1.0-12.0，將廢水注入盛有過量泥炭吸附劑的反應池中進行吸附反應，(合適吸附劑投加量＝廢水中重金屬總量/吸附劑吸附重金屬的最大容量，過量投加量為合適吸附投加量的1.2-20倍)，然后，進行固液分離，從而除去工業(yè)廢水中的重金屬離子。
泥炭吸附劑的量根據(jù)污水的濃度、處理量及泥炭吸附劑的吸附容量而定。
所述吸附反應是在攪拌條件下的連續(xù)式(a)吸附反應，有如下兩種操作方式第一種吸附反應是在單一反應池中進行，其攪拌速度為10-140轉(zhuǎn)/分鐘，處理后的廢水進入沉淀池，實現(xiàn)吸附劑與水的固液分離；第二種吸附反應是在兩個大小不等反應池中進行，第一反應池的體積為1-10m3，攪拌速度為80-140轉(zhuǎn)/分鐘；第二反應池的體積為5-100m3，其攪拌速度為10-80轉(zhuǎn)/分鐘；廢水由第一反應池進入第二反應池，處理后的廢水由第二反應池進入沉淀池，實現(xiàn)吸附劑與水的固液分離；第一反應池沉淀時，第二反應池進水，第一反應池與第二反應池交替進行。
所述吸附反應可以是在兩個反應池中進行的批續(xù)式(b)即間歇式吸附反應，兩個反應池的大小相等，第一批續(xù)式反應池和第二批續(xù)式反應池交替進行吸附、沉淀反應，即第一批續(xù)式反應池進行沉淀時，第二批續(xù)式反應池進水進行吸附反應，如此第一批續(xù)式反應池與第二批續(xù)式反應池交替進行；反應池內(nèi)攪拌速度先快后慢，其速率及攪拌時間依次為80-140轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1-30min，40-80轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5-60min；10-40轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5-360min，最后靜置沉淀15分鐘-12小時。
采用a或b兩種吸附工藝，當處理低濃度重金屬廢水時(低濃度重金屬廢水用傳統(tǒng)的沉淀、過濾工藝去除后很難達到國家重金屬排放標準)，即所處理的廢水中重金屬濃度＜50mg·L-1時，投加過量吸附劑吸附廢水中的重金屬；加入泥炭吸附劑的量，以使所加泥炭吸附劑的飽和吸附量/所處理的廢水中重金屬離子容量＝1-20為宜，待使用后的泥炭吸附劑(吸附污泥)沉淀下來后，通過動力裝置或人工將其收集，重新投加到重金屬廢水中，如此循環(huán)，當泥炭吸附劑達到或接近對重金屬的吸附容量時，更換吸附劑；當處理高濃度廢水時，吸附污泥可以不回收，根據(jù)污水處理量、濃度和吸附劑容量確定吸附劑投加量后，使吸附劑一次使用后就接近或達到吸附容量；在泥炭吸附劑沉淀過程中，可加入市售絮凝劑(如硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等)，使泥炭土與絮凝劑快速沉降。
所述吸附反應也可以是在泥炭吸附柱上進行的反應，進水流量控制在0.5-50倍泥炭吸附柱體積的污水量/小時，當吸附劑達到吸附容量后，更換吸附柱中吸附劑；當處理重金屬工業(yè)廢水出水濃度高于國家相關(guān)排放標準時，可采取多級泥炭吸附柱并行處理方式；當處理的重金屬廢水濃度較高時(如Cd濃度＞50mg·L-1，Pb初始濃度＞1000mg·L-1時)，用吸附法直接進行吸附處理不經(jīng)濟，先用傳統(tǒng)的沉淀法處理使重金屬濃度降低到50mg·L-1以下。
如果上述處理對象為貴重金屬，可以在吸附劑吸附達到飽和容量時采用常規(guī)酸溶方法回收貴重金屬。
調(diào)節(jié)廢水pH的酸為硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸或其他廢棄酸類，堿為堿石灰Ca(OH)2)、燒堿(NaOH)、或其他形式的廢堿。
如果處理對象為懸浮物或顆粒物濃度較高的廢水時，需要進行常規(guī)的前處理(用酸或堿調(diào)節(jié)廢水pH之前)，以去除油污、懸浮物或顆粒物。
當沉淀池出水中懸浮或漂浮物較多，其含量不能達到國家相關(guān)排放標準時，用常規(guī)方法(如砂濾等)將其去除。
所述天然泥炭土為泥炭土壤、泥煤、或或?qū)χ亟饘匐x子具有專一吸附或多種金屬同時吸附特征的土壤。
采用本發(fā)明吸附劑處理不同類型重金屬廢水最佳pH范圍是CdpH＝4-12，最佳pH為5-10，當然在pH＜5.0時，該吸附劑對重金屬離子也有吸附作用；PbpH＝4-12，最佳pH＝6-10；處理重金屬廢水后，達到吸附容量的泥炭吸附劑經(jīng)脫水干燥后可焚燒或填埋；或?qū)⑦_到吸附容量的泥炭吸附劑用1-20倍泥炭體積的0.05-5.0mol·L-1鹽酸、硫酸或CaCl2溶液洗脫或浸泡，再生吸附劑并回收重金屬；對吸附污泥的后續(xù)處理問題也可采用已有報道的對重金屬有超富集、排異、耐受的植物(包括草本、木本植物或雜草、觀賞花卉等)進行生物修復或生物固定。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.處理效果好。本發(fā)明泥炭吸附劑對重金屬吸附的容量高，如對含Pb重金屬廢水的飽和吸附容量達到1000mg·L-1，對大多數(shù)重金屬均有較強程度的吸附能力，而且飽和吸附容量較高；用該吸附劑吸附重金屬時pH范圍廣泛，從1.0-12.0，對于大多數(shù)重金屬廢水來說，不需要通過調(diào)節(jié)pH額外添加酸或堿。
2.吸附劑廉價，重金屬廢水處理成本低。就吸附容量來說，本發(fā)明得到的泥炭吸附劑的吸附容量比活性炭或腐植酸樹脂可能要低，但價格僅相當于這些吸附劑市場價格的1％-5％，且污泥吸附劑回流工藝保證吸附劑充分發(fā)揮作用，使得成本大大降低，此外本發(fā)明對設(shè)備和吸附條件要求不高，工藝過程簡單，可實施產(chǎn)業(yè)化，具有廣闊的市場前景。
3.原料來源廣泛。我國東北地區(qū)，特別是吉林省和黑龍江的泥炭土資源豐富。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國有泥炭礦床5700多處，泥炭資源量為47億噸，礦床體積為13億立方米。
4.對環(huán)境友好，后續(xù)處理的要求低，無二次污染。本發(fā)明泥炭吸附劑來自天然土壤，吸附過程中無外加物質(zhì)，使其達到吸附容量后的后續(xù)處理非常簡單，不像其他天然吸附劑使用后再填埋過程中容易造成二次污染，泥炭對重金屬吸附能力很強，自然吸附解析過程漫長，受外界pH影響小，特別是弱酸性條件下如pH＝2-6，本發(fā)明吸附劑對重金屬具有較強的吸附能力，被吸附的重金屬從泥炭土中解析過程很困難，也就是說，在弱酸性環(huán)境重金屬還能被很好的固定，不會發(fā)生因為二次溶出進而造成二次污染問題。達到飽和吸附容量后的泥炭污泥干燥后，是很好的燃料，含熱量極高，進行焚燒發(fā)電是很好的選擇。
5.應用范圍廣。本發(fā)明適合以下行業(yè)廢水處理礦山開采工廠、冶煉工廠、金屬設(shè)備加工廠、電鍍工廠、制革廠等；對鎘、鉛、銅、鋅、鉻(三價和六價)、鎳、汞、砷、金、銀等重金屬離子處理均有較好效果；對各種單一和混合類型重金屬離子廢水均有較強吸附作用。


圖1為本發(fā)明連續(xù)式吸附反應工藝流程圖；圖2為本發(fā)明批續(xù)式吸附反應工藝流程圖；圖3為本發(fā)明吸附柱式反應工藝流程圖；圖4為連續(xù)式吸附反應工藝對不同濃度Pb廢水處理效果；圖5為泥炭吸附劑對重金屬Cd2+離子吸附時間-吸附效果。
具體實施例方式
本發(fā)明在國外先進吸附劑研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國的實際國情和資源狀況，以富含有機質(zhì)的泥炭土為主原料，并設(shè)計了與改吸附劑相配套的使用工藝。本發(fā)明天然吸附劑對重金屬吸附機理是天然泥炭土富含有機質(zhì)、富含極性功能團，如有機酸、酮、酚和羥基。泥炭土具有很高陽離子交換和置換能力，天然泥炭吸附劑的吸附容量比現(xiàn)有報道的天然吸附物質(zhì)的吸附容量有較大優(yōu)勢。從處理重金屬廢水的性價比來看，與人工合成的吸附劑相比經(jīng)濟性能優(yōu)勢明顯，另外，用戶使用設(shè)備簡單，操作方便，維護和運行成本低，后續(xù)污泥處理簡單。天然泥炭吸附劑價格低廉，使用后不需回收而可能成為今后比較有競爭力的一種處理方法。
針對目前重金屬廢水中多種重金屬離子共存，成份復雜，離子濃度范圍廣的特點，本發(fā)明中制備的一種經(jīng)濟、高效、天然的重金屬吸附劑相配套的處理工藝能對多種金屬離子同時具有較強的吸附性能，很適合含有多種重金屬離子廢水的處理。由于吸附劑污泥回流能縮短水力停留時間，非常適合大量重金屬廢水處理，對大型工廠、車間、礦山廢水處理相當好。處理工藝可以根據(jù)實際情況分為連續(xù)式、批續(xù)式和柱吸附3種類型；處理工藝簡單，操作方便，工藝基建和運行維護成本低，具有很強的應用前景。
下面通過實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
本發(fā)明以天然泥炭土作為吸附劑的原料。
泥炭土前處理天然泥炭土土樣干燥，曬干或風干，粉碎成1-100目的顆粒備用；待處理污水的前處理用堿石灰(Ca(OH)2)、燒堿(NaOH)等堿調(diào)節(jié)pH至1-12，該吸附劑處理不同類型重金屬廢水最佳pH范圍Cd5-12，最適pH為6-8，當然在pH＜5.0時，該吸附劑對重金屬離子也有吸附作用；Pb4-12，最佳pH＝6-10。
實施例1 采用連續(xù)式吸附沉淀工藝處理含Cd重金屬工業(yè)廢水Cd初始濃度＝1.12mg·L-1具體操作如下(1)出廠重金屬廢水，用堿石灰調(diào)節(jié)pH至6，如果水中懸浮顆粒和漂浮物較多，需要沉淀或清除浮渣處理。
(2)如圖1所示，向反應池1中投加吸附劑2.0kg吸附劑/1噸廢水，在攪拌速度為30轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，向反應池中注入重金屬廢水，廢水流量(Q)為5m3/h，反應池體積(V)為10m3，平均吸附反應時間2.0h，平均吸附反應時間(t)由流量(Q)和吸附反應池體積(V)決定，t＝V/Q，通過流量控制閥調(diào)節(jié)進水流量及控制吸附反應時間。
(3)經(jīng)吸附反應處理的廢水進入沉淀池3，沉淀池3采用常規(guī)的斜板沉淀，泥炭吸附劑經(jīng)斜板2沉淀在沉淀池3的底部，并經(jīng)污泥泵4回流至反應池1，循環(huán)利用吸附劑，直至達到吸附劑的吸附容量，最后將其與水分離，脫水干燥后焚燒或填埋。
處理效果Cd出水濃度為0.065mg·L-1；回流污泥處理后Cd出水濃度為0.08mg·L-1(均低于國家對Cd重金屬排放標準(＜0.1mg·L-1)實施例2 含Pb重金屬廢水，Pb初始濃度＝82.8mg·L-1，進水pH＝7.0，吸附劑投加量為0.5kg吸附劑/噸廢水。
與實施例1不同的是吸附處理過程是采用多級變速攪拌方式在兩個大小不等的反應池中進行，投加過量吸附劑，第一反應池體積為5m3，攪拌速度范圍90轉(zhuǎn)/分鐘，快速攪拌；第二反應池體積為20m3，攪拌速度為10轉(zhuǎn)/分鐘；在沉淀池中實現(xiàn)吸附劑與水的固液分離，沉淀池采用斜板沉淀，污泥沉淀在沉淀池底，經(jīng)污泥泵回流至吸附反應池，循環(huán)利用吸附劑，直至達到吸附劑的吸附容量。
處理效果Pb出水濃度為0.1437mg·L-1(低于國家對Pb重金屬排放標準(＜1mg·L-1))實施例3 采用批續(xù)式吸附沉淀工藝處理含Pb重金屬廢水，Pb初始濃度＝2.07mg·L-1，進水pH＝5.5，吸附劑投加量1.0kg吸附劑/1噸廢水。
吸附處理過程采用變速攪拌后沉淀方式，如圖2所示，批續(xù)式吸附反應池5、6大小一致，待處理的重金屬廢水在預處理池7進行前處理后，泵入第一批續(xù)式反應池5，其攪拌速度變化范圍及時間依次為140轉(zhuǎn)/分鐘，快速攪拌2min；攪拌速度40轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5min；攪拌速度10轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30min；最后靜置沉淀2小時。在第一批續(xù)式反應池5靜置沉淀過程中，向第二批續(xù)式反應池6內(nèi)注廢水，其攪拌速度變化范圍及時間與第一批續(xù)式反應池5相同，沉淀于第一批續(xù)式反應池5底部的吸附劑由污泥泵回流至第一、第二批續(xù)式反應池5、6或貯泥池中，批續(xù)式反應池5和6交替進行吸附、沉淀反應，當吸附劑達到飽和吸附容量時，更換吸附劑。
處理效果Pb出水濃度為0.085mg·L-1(均低于國家對Pb重金屬排放標準(＜1mg·L-1))實施例4 采用連續(xù)式吸附沉淀工藝處理含Pb重金屬廢水，Pb初始濃度＝20.7mg·L-1，進水pH＝7.0，投加量4.0kg吸附劑/噸廢水。
與實施例1不同的是在吸附沉淀池吸附后期加入絮凝劑。在快速機械攪拌情況下，投加吸附劑，在攪拌反應池內(nèi)攪拌速度范圍80轉(zhuǎn)/分鐘，快速攪拌20min；投加無機絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)和非離子型聚丙烯酰胺(PAM)絮凝劑，PAC投加量為100g/噸污水，PAM投加量為2g/噸污水，PAM投加前用自來水配制成濃度為1mg/L的溶液，投加絮凝劑后攪拌速度為80轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5min；40轉(zhuǎn)/分鐘，10min；10轉(zhuǎn)/分鐘，20分鐘。沉淀時間為30分鐘。
處理效果Pb出水濃度為0.04mg·L-1(低于國家對Pb重金屬排放標準(＜1mg·L-1)。
實施例5采用批續(xù)式吸附沉淀工藝，與實施例3不同的是處理廢水對象為多種重金屬混合廢水含Cu、Pb重金屬混合廢水，Cu初始濃度＝64mg·L-1，Pb初始濃度＝41.7mg·L-1，進水pH＝7.0，投加量1.0kg吸附劑/噸廢水。
處理效果Cu出水濃度為0.1mg·L-1，Pb出水濃度為0.102mg·L-1(低于國家重金屬排放標準(＜1mg·L-1))實施例6采用批續(xù)式吸附沉淀工藝，與實施例5不同的是吸附污泥達到吸附容量后，進行污泥處理后回收重金屬。
將實施例5沉淀后得到的吸附污泥收集，加10倍吸附污泥體積的0.5mol/L酸鹽酸浸泡污泥60分鐘，過濾后，將吸附劑回收，再次用于重金屬廢水吸附處理。
再生結(jié)果能使吸附劑的再生率達到90％以上，再生后吸附劑的飽和吸附容量能恢復至第一次的飽和吸附容量的95％.
實施例7采用吸附柱過濾工藝處理含Cd重金屬廢水，Cd初始濃度＝5.6mg·L-1。
如圖3所示，吸附柱8的直徑為20～50cm，高80～120cm，待處理的重金屬廢水在預處理池9進行前處理后，由流量控制泵10泵入吸附柱反應器的上端，吸附柱8填充吸附劑體積100L，通過控制流速50L/h，使廢水在吸附柱中平均停留時間為2h。
處理結(jié)果出水中Cd濃度為0.065mg·L-1實施例8 采用吸附柱過濾工藝與實施例7不同的是吸附柱通過酸洗滌使吸附柱中的吸附劑再生，當實施例7中吸附劑達到吸附容量后，用500L 0.1mol/L硫酸洗滌吸附柱，洗滌后的吸附柱恢復了吸附能力，再生后的吸附劑吸附容量達到原來吸附劑的吸附容量90％。
實施例9 采用吸附柱過濾工藝處理含Cd重金屬廢水，Cd初始濃度＝22.4mg·L-1。
與實施例7不同的是吸附柱過濾工藝中采用3個吸附柱單元進行并行處理，第一吸附柱填充吸附劑體積50L，通過控制流速200L/h，使廢水在第一吸附柱中平均停留時間為2h。第一吸附柱在運行72小時后不能達到出水要求(Cd出水濃度＞0.1mg·L-1)，但第一吸附柱中的吸附劑還沒有達到飽和吸附容量，串聯(lián)第二吸附柱，第二吸附柱和第一吸附柱相同，使出水達標，第二吸附柱運行200h時間后，第二吸附柱出水也不能達標，需進入第三吸附柱，由第三吸附柱進行吸附，直至出水達標。
比較例 天然泥炭吸附劑與常見廉價吸附劑的吸附容量比較見下表1。
表1天然泥炭吸附劑與常見廉價吸附劑的吸附容量比較(單位mg·g-1)

連續(xù)式吸附反應工藝對不同濃度Pb廢水處理效果見圖4。(本發(fā)明吸附劑投加量為200mg，重金屬溶液體積為200ml，pH 5.5，采用連續(xù)式吸附反應工藝。)圖4處理結(jié)果顯示泥炭土對Pb離子有非常好的吸附效果，無論是低濃度(Pb＝0.207mg·L-1)還是高濃度(Pb＝414mg·L-1)均有很好的吸附效果，對Pb離子吸附效率高于99％，出水中Pb濃度低于0.3mg·L-1，遠遠低于Pb國家排放標準。
泥炭吸附劑對重金屬Cd2+離子吸附時間-吸附效果見圖5。(初始Cd2+濃度為22.4mg/L的重金屬廢水，泥炭土投加量為500mg，溶液體積為500ml，pH 5.5，采用批續(xù)式吸附反應工藝。)圖5處理結(jié)果顯示泥炭吸附劑對重金屬廢水的吸附作用主要發(fā)生吸附劑投加后比較短的時間內(nèi)，吸附劑在污水中的停留吸附時間在2小時以內(nèi)就可以很好的發(fā)揮吸附劑的吸附作用，更長的吸附反應時間對吸附效果沒有明顯的提高。
權(quán)利要求
1.一種用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法，其特征在于具體操作過程如下1)將天然泥炭土采用人工分檢或水洗方法除去其中的漂浮物和顆粒物，干燥，碾磨成粒度為1-200目的泥炭吸附劑顆粒，備用；2)用酸或堿調(diào)節(jié)廢水的pH至2.0-12.0，將其注入盛有過量泥炭吸附劑的反應池中進行吸附反應，然后，進行固液分離，除去工業(yè)廢水中的重金屬離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法，其特征在于所述吸附反應是在攪拌條件下的連續(xù)式吸附反應，吸附反應在單一反應池中進行，其攪拌速度為10-140轉(zhuǎn)/分鐘，處理后的廢水進入沉淀池，實現(xiàn)吸附劑與水的固液分離；或吸附反應在兩個大小不等的反應池中進行，第一反應池的體積為1-10m3，攪拌速度為80-140轉(zhuǎn)/分鐘；第二反應池的體積為5-100m3，其攪拌速度為10-80轉(zhuǎn)/分鐘；廢水由第一反應池進入第二反應池，處理后的廢水由第二反應池進入沉淀池，實現(xiàn)吸附劑與水的固液分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法，其特征在于所述吸附反應是在大小相等的兩個反應池中交替進行的批續(xù)式吸附反應，第一批續(xù)式反應池(5)沉淀時，第二批續(xù)式反應池(6)進水進行吸附反應，第一批續(xù)式反應池(5)與第二批續(xù)式反應池(6)交替進行；反應池的攪拌速度先快后慢，其速率及攪拌時間依次為80-140轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1-30min，40-80轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5-60min；10-40轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5-360min，最后靜置沉淀15分鐘-12小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法，其特征在于當所處理的廢水中重金屬濃度＜50mg·L-1時，加入泥炭吸附劑的量，應使所加吸附劑的飽和吸附量/所處理的廢水中重金屬離子容量＝1-20，同時可將沉淀的泥炭吸附劑由污泥泵回流至吸附反應池，循環(huán)利用，直至達到吸附劑的飽和吸附容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法，其特征在于所述吸附反應是在泥炭吸附柱上進行的反應，進水流量控制在0.5-50倍泥炭吸附柱體積的污水量/小時，當吸附劑達到吸附容量后，更換吸附柱中吸附劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或5所述用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法，其特征在于所述達到吸附容量的泥炭吸附劑經(jīng)脫水干燥后焚燒或填埋；或達到吸附容量的泥炭吸附劑用1-20倍泥炭吸附劑體積的0.05-5.0mol·L-1鹽酸、硫酸或CaCl2溶液洗脫或浸泡，使吸附劑再生并回收重金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法，其特征在于所述泥炭吸附劑在沉淀過程中，加入絮凝劑，使泥炭吸附劑快速沉降。
全文摘要
本發(fā)明涉及重金屬廢水處理，具體地說是一種用泥炭作吸附劑處理重金屬工業(yè)廢水的方法，采用經(jīng)過干燥、粉碎處理的泥炭土作吸附劑，將廢水注入盛有過量泥炭吸附劑的反應池中進行吸附反應，除去工業(yè)廢水中的重金屬離子；本發(fā)明采用的處理工藝有連續(xù)式，批續(xù)式(間歇式)和柱吸附；采用連續(xù)式吸附沉淀和批續(xù)式吸附沉淀處理大量的低濃度重金屬廢水時，吸附反應后將沉淀的泥炭吸附劑回流至吸附反應池，循環(huán)利用吸附劑，直至達到吸附劑的吸附容量。本發(fā)明所用吸附劑——泥炭廉價、來源廣泛，制備過程簡單，配套工藝穩(wěn)定可靠，適用不同類型的重金屬廢水處理，能在單位時間內(nèi)顯著提高重金屬廢水的處理量，具有高效、適用性廣、無二次污染、對環(huán)境友好等特點。
文檔編號C02F1/62GK1772635SQ200410087509
公開日2006年5月17日 申請日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者張凱松, 周啟星 申請人:中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所