專利名稱：從廢水中去除硫酸鹽和重金屬的方法
從廢水中去除硫酸鹽和重金屬的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及處理含硫酸鹽和重金屬的廢水的方法。在特別是礦業(yè) 上金屬礦的運輸、精煉和提取過程中，會大量產(chǎn)生這種廢水。通常， 通過降4氏pH和添加沉淀助劑如石灰乳將石危酸鹽作為辟u酸鈣從這種廢水 中沉淀析出，并借助沉淀池或過濾器級從廢水中除去。由于廢水中含 有重金屬，所以必須將所述硫酸鹽污泥當作特殊廢物對待和以高費用
在特殊的填埋場儲存。US5,587，079公開了一種方法，其中重金屬通過 引入硫化氬而被沉淀析出和被分離。 一部分含硫酸鹽的水被輸入生物 反應器，在其中借助于還原^L酸鹽的細菌將石危酸鹽轉(zhuǎn)化為H2S,而此HzS 被用于重金屬沉淀。剩余的硫酸鹽在生物反應器中被轉(zhuǎn)化成H2S,其中 此H2S發(fā)生反應形成金屬硫化物。這種方法的缺陷特別在于，必須使所 有的廢水都通過生物反應器以分離其中所含的所有硫酸鹽。這不僅需 要極大的具有相應運行和維護費用的生物反應器，還需要進一步的方 法步驟和相應裝置來使所形成的硫化氬反應生成金屬硫化物。另 一缺 陷在于在大量硫酸鹽的情況下，除了從所述含重金屬的廢水中沉淀析 出的金屬硫化物之外還會形成相應大量的金屬硫化物。因此，總起來 會產(chǎn)生極大量的金屬硫化物，這在缺乏再利用可能的情況下會導致嚴 重的處理和/或填埋問題。比如，存在例如與酸性水接觸時從所述石克4匕 物中排出硫化氫的危險。
鑒于此點，本發(fā)明的目的在于提出一種用于含硫酸鹽和重金屬的 廢水的備選處理方法，通過此方法，特別是可以避免所述缺陷。
此目的能根據(jù)權利要求l通過一種方法實現(xiàn)，其中在第一處理階 段，使硫化氬通過所述廢水。在此過程中，廢水中存在的重金屬，如 銅、鐵或錳，被作為硫化物沉淀出和從廢水中除去，然后在第二處理 階-歐，通過添加沉淀助劑4吏石克酸4丐乂人廢水中沉淀出來。此過程的優(yōu)點 在于，硫酸鹽從廢水中的分離可以基本上僅在單個步驟中進行，適當 時在下游連接過濾器來分離殘余水。相比之下，已知方法分離At酸鹽 需要至少兩個步驟，即，使幾乎所有廢水通過生物反應器和隨后反應 形成金屬硫化物，這顯然需要使用相應的鹽，是一項額外的化學品支 出。與金屬硫化物相比，沉淀出的硫酸鈣(石膏)可被作為制造建筑石材的添加劑或作為粘合劑用于建筑業(yè)。另一優(yōu)點在于，在所提出的方法 中只需要較小的生物反應器，因為其只用于產(chǎn)生沉淀廢水中存在的重 金屬所需量的硫化氫。
所需的相應硫化氫量可以簡單地通過輸入第三處理階段的硫酸4丐 量來控制，即使得存在化學計量部份的硫化物和重金屬離子。為了例 如在重金屬含量有波動的情形下降低分析費用，可以采用與化學計量 量相比過量的硫化氬，特別是過量20moP/。。對于重金屬含量較低的情 形，未使用的硫化氫可以例如被暫時儲存，以便在需要時一皮再使用。
所用沉淀助劑優(yōu)選;也為鋁酸4丐。也可以-使用鋁酸鈉。
下面將參照附圖
對本發(fā)明進行更詳細地說明，其中附圖顯示了本 發(fā)明方法的流程圖。
對于所討論的廢水處理方法，基本上需要總計三個處理階段，在 附圖中標記為I-III。待凈化的廢水首先被供應給處理階段I。該階段包 括用于用硫化氫處理所述廢水的反應器l。反應器1通過管線2被供以廢 水。硫化氫被通過管線3在處于反應器1底部區(qū)域的某一位置供應給反 應器l。為了將硫化氫盡可能細地分配在廢水中，提供了一個循環(huán)裝置。 它包括一個循環(huán)管線5，循環(huán)管路5在反應器的蓋子區(qū)域分叉和在較低 的位置開口進入反應器l,其中在此循環(huán)管路5中設有泵6。泵6以高速 循環(huán)所述廢水，其中在反應器l之中產(chǎn)生強烈的湍流，此湍流有助于反 應物的充分混合。通過引入石克化氫所形成的重金屬辟u 物凈皮廢水流向 上傳導，通過設置在與蓋子鄰接區(qū)域的出口7進入設置在反應器1下游 的過濾器單元8。在這里，重金屬硫化物被從廢水中濾出。在過濾器單 元8的底部區(qū)域，含重金屬石?；锏脑勰嘁黄ねㄟ^管線9排出并經(jīng)受 過濾，例如使用板式器壓濾機IO。濾液和/或凈化掉重金屬硫化物的廢 水被通過管線12從過濾器單元8中排出并供應給處理階段II 。
處理階段II包括一個具有漏斗形或楔形底部14的沉降容器13。在接 近沉降容器13的上側(cè)15的某個位置，來自過濾器單元8的管線12通入沉 降容器13。鋁酸鈣被作為沉淀助劑從貯存容器16引入沉降容器13。為 加速沉淀過程，在沉降容器13內(nèi)提供了一個攪拌器裝置17,此攪拌器 裝置由馬達18驅(qū)動。沉淀的硫酸鈣，在攪拌器裝置17處于靜止時，聚 積在沉降容器13的底部14并被通過管線19作為二次污泥排出，而基本 上脫除了硫酸鹽的廢水被通過靠近上側(cè)15設置的管線20排出。所述二次污泥的 一部分^L通過從管線19分出來的管線22供應給處理階段III。
處理階段III主要由生物反應器23構(gòu)成，硫酸鹽在生物反應器23中 借助于還原硫酸鹽的細菌以本身已知的方式被轉(zhuǎn)化成硫化氫。為了使 此轉(zhuǎn)化可以發(fā)生，在生物反應器23中維持了缺氧條件。硫酸鹽形成硫 化氬的反應需要電子給體或碳源。其以被有機物污染的廢水24的形式 通過貯存容器25和管線26輸入生物反應器23。作為微生物代謝過程的 反應產(chǎn)物形成硫化氳和二氧化碳。處理階段I的反應器1被通過管線3充 以這種氣體混合物。通過生物反應器23中的反應，形成了特別是有機
輸送給過濾單元，例如同樣為濾板IO。如果合適，濾液一皮再循環(huán)到生 物反應器23中。
權利要求
1. 從廢水中去除硫酸鹽和重金屬的方法，包括以下步驟a)在第一處理階段(I)，使硫化氫通過廢水，其中使廢水中存在的重金屬作為硫化物沉淀出來和從廢水中除去，b)在第二處理階段(II)，通過添加沉淀助劑將硫酸鈣從廢水中沉淀出來，c)從第二處理階段(II)除去所述硫酸鈣并將其一部分供給第三處理階段(III)，在第三處理階段(III)中借助于還原硫酸鹽的細菌將硫酸鹽轉(zhuǎn)化成硫化氫，d)將在第三處理階段(III)中形成的硫化氫供給第一處理階段(I)。
2. 權利要求i的方法，其中所用沉淀助劑為鋁酸鈣。
3. 權利要求1或2的方法，其中將硫酸鈣被供應給第三處理階段(m),直到至少形成廢水中所含重金屬的化學計量反應所需量的硫化氫。
4. 權利要求3的方法，其中采用過量20moP/o的硫化氫。
全文摘要
本發(fā)明涉及從廢水中去除硫酸鹽和重金屬的方法，包括以下步驟a)在第一處理階段(I)，使硫化氫通過廢水，其中使廢水中存在的重金屬作為硫化物沉淀出來和從廢水中除去，b)在第二處理階段(II)，通過添加沉淀助劑使硫酸鈣從廢水中沉淀出來，c)從第二處理階段(II)除去所述硫酸鈣且將其一部分供應給第三處理階段(III)，在第三處理階段(III)中借助于還原硫酸鹽的細菌將硫酸鹽轉(zhuǎn)化成硫化氫，d)將在第三處理階段(III)中形成的硫化氫供給第一處理階段(I)。
文檔編號C02F3/34GK101506104SQ200780030476
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權日2006年8月16日
發(fā)明者M·里本薩姆 申請人:西門子公司