專利名稱：中空纖維超濾膜強化超濾和泡沫氣浮處理含鎘廢水的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于重金屬廢水的膜處理法，具體涉及一種利用中空纖維超濾膜強化超濾和泡沫氣浮處理含鎘廢水的方法。
背景技術：
隨著我國經(jīng)濟持續(xù)增長，鋼鐵、電力、水泥、電解等重工業(yè)投資規(guī)模增大，產(chǎn)品產(chǎn)量增加迅速，重金屬類污染日趨嚴重。目前重金屬廢水的治理方法主要有化學沉淀法、吸附法、離子交換法、生物法、膜分離法等。沉淀法工藝簡單、操作方便、經(jīng)濟實用，在廢水處理中應用廣泛，但無法實現(xiàn)重金屬的回收利用，沉渣的堆放也可能造成二次污染。吸附法處理重金屬廢水受吸附劑的種類、吸附劑的添加量、廢水的成分、廢水的濃度、pH值、吸附時間等多種因素控制，實際操作難度較大，而且選擇性不高。離子交換法處理重金屬廢水，凈化程度高，可以回收，無二次污染，但實際處理成本很高。生物法因為工藝中有許多問題有待解決，其應用并不廣泛，耐負荷沖擊性能不高。膜分離法處理重金屬廢水的方式主要有電滲析法、反滲透法、納濾法等，具有污染物去除率高，能回收廢水中的重金屬鹽，工藝簡單的突出優(yōu)點，但是由于電滲析膜、反滲透膜、納濾膜本身的成本較高，所需操作壓力較大，造成膜法處理重金屬廢水的投資、運行成本偏高，影響了其在大規(guī)模工業(yè)廢水處理中的應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種去除效果好、能耗低、操作簡單、表面活性劑用量少、成本低的含鎘廢水處理方法。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為本發(fā)明的中空纖維超濾膜強化超濾和泡沫氣浮處理含鎘廢水的方法，其工藝步驟為1)將陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)加入到含鎘廢水中，攪拌均勻靜置反應，由蠕動泵送至超濾膜組件過濾，截留吸附了水中鎘離子的表面活性劑，水和少量表面活性劑以及未被吸附的鎘離子透過膜流入氣浮柱；2)通過空氣壓縮機從氣浮柱底端曝氣頭鼓入空氣，將步驟1所產(chǎn)生的超濾后的出水從氣浮柱中部流入，利用陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉自身具有的表面活性劑起泡的性質(zhì)，使殘留的十二烷基硫酸鈉形成有吸附功能的氣泡，通過吸附作用吸附水中殘留的低濃度鎘離子；3)由步驟2所產(chǎn)生的攜帶鎘離子的氣泡上浮，從氣浮柱的頂端泡沫出口流出，水從氣浮柱底部出口排出，其中鎘離子濃度達到《污水綜合排放標準》(GB8978-96)要求(小于0.1mg/L)。
步驟1、2、3中(1)鎘離子濃度為5～50mg/L；(2)SDS添加量為3.00～9.37×10-3mol/L；(3)膜操作壓力值0.03Mpa～0.09Mpa；(4)靜置反應時間0.5～10h；(5)泡沫氣浮空氣流量為60～140L/h；(6)廢水流量為1～8L/h；(7)泡沫停留時間為2～20min；(8)曝氣頭孔徑10μm～100μm。
所述超濾膜為聚砜或聚醚砜。
本發(fā)明的優(yōu)點或者積極效果1、去除效果好，出水可以達標直接排放。中空纖維超濾膜強化超濾和泡沫氣浮出水中鎘離子的濃度小于0.1mg/L，鎘離子的去除率大于99.80％。
2、能耗低、無相變。SDS膠團與鎘離子的附著以及超濾分離、泡沫氣浮分離過程均沒有相變，能耗低。
3、通過增加對超濾出水的泡沫氣浮處理過程，提高了強化超濾處理鎘離子的去除率。
4、減少了陰離子表面活性劑SDS的使用量。由于鎘離子去除率提高，使得陰離子表面活性劑SDS使用量減少，降低了成本，也降低了出水中陰離子表面活性劑SDS的含量。
具體實施例方式
實施例1測量得廢水中鎘離子濃度為50mg/L時，添加6.25×10-3mol/L的SDS，攪拌均勻，靜置反應時間2h，由蠕動泵送至中空纖維超濾膜組件過濾，超濾膜出水流入氣浮柱，通過空氣壓縮機從氣浮柱底端曝氣頭鼓入空氣，攜帶鎘離子的氣泡上浮，從氣浮柱的頂端泡沫出口流出，水從氣浮柱底部出口排出，其中鎘離子濃度達到《污水綜合排放標準》(GB8978-96)要求。超濾膜材質(zhì)為聚醚砜，該膜截留分子量為6000～10000Dalton，膜操作壓力0.07Mpa，廢水流量為5L/s，氣浮柱曝氣頭孔徑20μm，空氣流量為100L/h，泡沫停留15min。通過原子吸收分光光度儀測定氣浮柱出水中鎘離子的濃度，測定結果見表1。
表1利用中空纖維超濾膜強化超濾和泡沫氣浮處理含鎘廢水(SDS添加量6.25×10-3mol/L)

實施例2測量得廢水中鎘離子濃度為50mg/L時，添加3×10-3mol/L的SDS，攪拌均勻，靜置反應時間2h，由蠕動泵送至中空纖維超濾膜組件過濾，超濾膜出水流入氣浮柱，通過空氣壓縮機從氣浮柱底端曝氣頭鼓入空氣，攜帶鎘離子的氣泡上浮，從氣浮柱的頂端泡沫出口流出，水從氣浮柱底部出口排出，其中鎘離子濃度達到《污水綜合排放標準》(GB8978-96)要求。超濾膜材質(zhì)為聚醚砜，該膜截留分子量為6000～10000Dalton，膜操作壓力0.07Mpa，廢水流量為5L/s，氣浮柱曝氣頭孔徑20μm，空氣流量為60L/h，泡沫停留15min。通過原子吸收分光光度儀測定氣浮柱出水中鎘離子的濃度，測定結果見表2。
表2利用中空纖維超濾膜強化超濾和泡沫氣浮處理含鎘廢水(SDS添加量3×10-3mol/L)

本發(fā)明涉及的去除重金屬廢水中鎘離子方法的工藝中利用超濾出水中殘存的SDS自身具有的表面活性劑起泡性質(zhì)，通過鼓氣實現(xiàn)泡沫氣浮，使得殘留的SDS形成氣泡，通過氣泡的吸附作用攜帶走廢水中殘留的低濃度鎘離子，從而使得廢水中的SDS與鎘離子深度處理，增強了對含鎘廢水中鎘離子的去除率。對比實驗如下對比實驗1測量得廢水中鎘離子濃度為50mg/L時，添加3×10-3mol/L的SDS，攪拌均勻，靜置反應時間2h，由蠕動泵送至中空纖維超濾膜組件過濾，膜操作壓力0.07Mpa，超濾膜材質(zhì)為聚醚砜，該膜截留分子量為6000～10000Dalton，通過原子吸收分光光度儀測定出過濾后的水中殘留鎘離子的濃度，測定結果見表3。
表3利用中空纖維超濾膜超濾處理含鎘廢水(SDS添加量3×10-3mol/L)

當SDS用量與實施例2相同時(3×10-3mol/L)，如果只采用中空纖維超濾膜超濾，則超濾膜出水中鎘離子濃度18mg/L，超濾膜出水中SDS的濃度為2.08×10-3mol/L；當增加泡沫氣浮過程后，超濾膜出水中鎘離子濃度為0.099mg/L，超濾膜出水中SDS的濃度為1.27×10-3mol/L，鎘離子去除率高達99.80％，；可見當陰離子表面活性劑SDS用量相同時，增加了泡沫氣浮過程后，不但鎘離子去處率大幅提高，而且使得出水中SDS濃度也顯著降低。
對比實驗2測量得廢水中鎘離子濃度為50mg/L時，添加6.25×10-3mol/L的SDS，攪拌均勻，靜置反應時間2h，由蠕動泵送至中空纖維超濾膜組件過濾，膜操作壓力0.07Mpa，超濾膜材質(zhì)為聚醚砜，該膜截留分子量為6000～10000Dalton，通過原子吸收分光光度儀測定出過濾后的水中殘留鎘離子的濃度，測定結果見表4。
表4利用中空纖維超濾膜超濾處理含鎘廢水(SDS添加量6.25×10-3mol/L)

當增加了泡沫氣浮過程后，只需要用濃度為3×10-3mol/L的陰離子表面活性劑SDS溶液，就能使鎘離子去除率達到99.80％，出水中陰離子表面活性劑SDS的濃度為1.27×10-3mol/L；而如果沒有泡沫氣浮過程，只利用中空纖維超濾膜超濾處理含鎘廢水，則即使是陰離子表面活性劑的濃度為6.25×10-3mol/L，鎘離子去除率也只能達到95.95％，并且出水中陰離子表面活性劑SDS的濃度為4.23×10-3mol/L；可見增加了泡沫氣浮過程后，陰離子表面活性劑的使用量明顯減少了，而且出水中陰離子表面活性劑的含量也減少了。
利用中空纖維超濾膜強化超濾和泡沫氣浮處理含鎘廢水的方法明顯減少強化超濾過程中陰離子表面活性劑SDS的用量，提高鎘離子去除率，降低出水中SDS濃度。
權利要求
1.一種中空纖維超濾膜強化超濾和泡沫氣浮處理含鎘廢水的方法，其特征在于工藝步驟為1)將陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉加入到含鎘廢水中，攪拌均勻靜置反應，由蠕動泵送至超濾膜組件過濾，截留吸附了水中鎘離子的表面活性劑，水和少量表面活性劑以及未被吸附的鎘離子透過膜流入氣浮柱；2)通過空氣壓縮機從氣浮柱底端曝氣頭鼓入空氣，將步驟1所產(chǎn)生的超濾后的出水從氣浮柱中部流入，利用陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉自身具有的表面活性劑起泡的性質(zhì)，使殘留的十二烷基硫酸鈉形成有吸附功能的氣泡，通過吸附作用吸附水中殘留的低濃度鎘離子；3)由步驟2所產(chǎn)生的攜帶鎘離子的氣泡上浮，從氣浮柱的頂端泡沫出口流出，水從氣浮柱底部出口排出，其中鎘離子濃度達到《污水綜合排放標準》，步驟1、2、3中(1)鎘離子濃度為5～50mg/L；(2)十二烷基硫酸鈉添加量為3.00～9.37×10-3mol/L；(3)膜操作壓力值0.03Mpa～0.09Mpa；(4)靜置反應時間0.5～10h；(5)泡沫氣浮空氣流量為60～140L/h；(6)廢水流量為1～8L/h；(7)泡沫停留時間為2～20min；(8)曝氣頭孔徑10μm～100μm。
2.根據(jù)權利要求1所述的中空纖維超濾膜強化超濾和泡沫氣浮處理含鎘廢水的方法，其特征在于所述超濾膜為聚砜或聚醚砜。
全文摘要
一種中空纖維超濾膜強化超濾和泡沫氣浮處理含鎘廢水的方法，工藝步驟為1)將陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉加入到含鎘廢水中，攪拌均勻靜置反應，由蠕動泵送至超濾膜組件過濾流入氣浮柱；2)通過空氣壓縮機從氣浮柱底端曝氣頭鼓入空氣，將步驟1所產(chǎn)生的超濾后的出水從氣浮柱中部流入，利用陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉自身具有的表面活性劑起泡的性質(zhì)，使殘留的十二烷基硫酸鈉形成有吸附功能的氣泡，吸附水中殘留的低濃度鎘離子；3)由步驟2所產(chǎn)生的攜帶鎘離子的氣泡上浮，從氣浮柱的頂端泡沫出口流出，水從氣浮柱底部出口達標排出。本發(fā)明具有去除效果好、能耗低、操作簡單、表面活性劑用量少、成本低等優(yōu)點。
文檔編號C02F1/28GK1843963SQ200610031599
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月30日 優(yōu)先權日2006年4月30日
發(fā)明者曾光明, 黃瑾輝, 曲云歡, 許柯, 方瑤瑤, 張振 申請人:湖南大學