低濃度含鉛廢水的處理方法和設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低濃度含鉛廢水的處理方法和設備，用于處理鉛濃度低于10mg/L的含鉛廢水。該方法包括以下步驟：a.在pH值小于3的酸性條件下對該含鉛廢水進行離子交換，使含鉛廢水中的鉛濃度小于或等于0.1mg/L，其中離子交換樹脂為強酸苯乙烯系陽離子交換樹脂；b.對該離子交換樹脂進行再生，獲得再生液；c.如果該再生液中含有除鉛以外的雜質金屬離子，則對該再生液進行離子交換，使用具有選擇性吸附性能的離子交換樹脂選擇性吸附該雜質金屬離子，然后進入步驟d；如果該再生液中不含有除鉛以外的雜質金屬離子，直接進入步驟d；以及d.調節(jié)該再生液的pH值至使該再生液中的鉛完全沉淀，得到純凈的含鉛污泥。
【專利說明】低濃度含鉛廢水的處理方法和設備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理技術，尤其是涉及低濃度含鉛廢水的處理方法和設備。

【背景技術】
[0002]鉛在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用廣泛，在蓄電池、油漆、印刷、顏料等行業(yè)都需要使用鉛元素。鉛又是一種分布廣、有蓄積性的環(huán)境污染物，含鉛廢水的大量排放將直接造成土壤、大氣及水體的污染。隨著中國環(huán)保標準及執(zhí)法力度的提升，需要將含鉛廢水中的鉛濃度降低到排放允許的0.11118/1的濃度。
[0003]目前廣泛使用的是處理方法是沉淀法去除水中的鉛，這又可分為物理沉淀和化學沉淀。物理沉淀是向含鉛廢水中投加混凝劑或重金屬捕集劑，形成與廢水中雜質粒子帶相仿電荷的膠體，靠重力沉降予以分離。化學沉淀有氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法和碳酸鹽沉淀法，通過添加石灰、燒堿、硫化鹽、純堿以及磷酸鹽等將鉛沉淀，其中氫氧化物沉淀法應用較多。理論上，含鉛廢水邱值調節(jié)至9.2-9.5時，處理排水中含鉛量濃度可降低至0.01-0.031^/1。但由于廢水中組分復雜，鉛常與廢水中的某些有機物形成絡合物，化學沉淀法無法有效地將廢水中鉛濃度降低至目前國家標準規(guī)定的0.1^/1以下。并且鉛沉淀的過程使用大量的酸堿，廢水鹽度升高，不利于處理后的水回用。此外，化學沉淀使水中的金屬離子一同沉淀，含鉛化學污泥屬于危險固體廢棄物，未經(jīng)處理會對環(huán)境造成二次污染，對人體及動植物造成毒害作用。但另一方面，含鉛污泥提純鉛的過程需要大量的氨水或濃硫酸，工藝復雜，經(jīng)濟價值不高。
[0004]另一種常用方法為吸附法，利用比表面積大、微孔含量豐富的多孔吸附質如膨潤土、沸石、活性炭甚至活性污泥等對廢水進行吸附處理。該方法除鉛效率與吸附質的吸附利用率成反比，即較好的除鉛效率會降低吸附質的利用率。在較好的除鉛效率下，雖然廢水可以得到較好的凈化，但吸附鉛的吸附質需要妥善的處置，防止吸附的鉛發(fā)生脫附，造成二次污染。總體來說，吸附法雖然將鉛從廢水中去除，但是不能使鉛資源化利用，也不能使鉛改變形態(tài)，是一種使污染轉移的方法。
[0005]離子交換法是利用離子交換劑自身所攜帶的自由移動離子與處理溶液中離子進行交換來實現(xiàn)的，推動離子交換的動力是離子間濃度差和交換劑上的功能基對離子的親和能力。目前，用離子交換法去除鉛的工程案例和科學研究均不多見，原因在于大部分離子交換樹脂只對特定濃度范圍內的鉛具有較好的吸附性能，濃度較高和濃度較低時出水的鉛濃度均無法達到國家標準規(guī)定的0.1^/1.廢水中的鈣鎂離子及其他金屬離子雜質也會被樹脂吸附，影響樹脂與鉛的交換容量，不當?shù)膽煤茈y使水中鉛得到良好的去除。另外，失效樹脂再生后的鉛溶液仍需再次處理，因此離子交換樹脂的應用受到了一定的限制。
[0006]電解法是指應用電解的基本原理，使廢水中鉛離子通過電解過程在陽-陰兩極上分別發(fā)生氧化和還原反應而富集。電解法是氧化還原、分解、沉淀綜合在一起的廢水處理方法。鉛電解最常用于粗鉛精煉精鉛，方法工藝成熟，設備占地面積小，能回收純金屬。但鉛電解對含鉛廢水的電解電流效率低，耗電量大，廢水處理量小。
[0007]電滲析技術是一項傳統(tǒng)的水處理技術，電滲析設備良好的脫鹽性能脫去含鉛廢水中的絕大部分鹽分，使廢水處理后能變成回用到配酸工藝用的純水，雖然該方法可以達到處理含鉛廢水和水回用的目的，但是工藝流程復雜，步驟繁瑣，勢必造成占地面積大，管理復雜等問題。


【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種低濃度含鉛廢水的處理方法和設備，可在較低的成本和較小的占地面積下，實現(xiàn)鉛的回收。
[0009]本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提出一種低濃度含鉛廢水的處理方法，用于處理鉛濃度低于1008/1的含鉛廢水，該方法包括以下步驟:
[0010]8.在值小于3的酸性條件下對該含鉛廢水進行離子交換，使含鉛廢水中的鉛濃度小于或等于0.11118/1，其中離子交換樹脂為強酸苯乙烯系陽離子交換樹脂；
[0011]匕對該離子交換樹脂進行再生，獲得再生液；
[0012]0.如果該再生液中含有除鉛以外的雜質金屬離子，則對該再生液進行離子交換，使用具有選擇性吸附性能的離子交換樹脂選擇性吸附該雜質金屬離子，然后進入步驟(1 ；如果該再生液中不含有除鉛以外的雜質金屬離子，直接進入步驟(1 ；以及
[0013](1.調節(jié)該再生液的邱值至使該再生液中的鉛完全沉淀，得到純凈的含鉛污泥。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中，在步驟3之前還包括:將該含鉛廢水的邱值調節(jié)至3左右。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，在步驟￡1之后還包括:￡11.將經(jīng)過離子交換后的含鉛廢水進行反滲透處理，獲得回用水。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，步驟￡11還包括將反滲透處理的濃水回流，與該含鉛廢水一起進行離子交換。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中，步驟(1還包括:將去除鉛沉淀的再生液回流，與該含鉛廢水一起進行離子交換。
[0018]本發(fā)明還提出一種低濃度含鉛廢水的處理設備，用于處理鉛濃度低于10^/1的含鉛廢水，該設備包括:第一離子交換裝置，輸入該含鉛廢水，并在1)?值小于3的酸性條件下對該含鉛廢水進行離子交換，使該含鉛廢水中的鉛濃度小于或等于0.11118凡，并且該第一離子交換裝置輸入酸液對飽和的離子交換樹脂進行再生，獲得再生液，其中該離子交換樹脂為強酸苯乙烯系陽離子交換樹脂；第二離子交換裝置，輸入該再生液，對該再生液進行離子交換，該第二離子交換裝置中填充具有選擇性吸附性能的離子交換樹脂以選擇性吸附該再生液中除鉛以外的雜質金屬離子；以及第一化學沉淀槽，輸入該再生液，調節(jié)該再生液的邱值至使再生液中的鉛完全沉淀，得到純凈的含鉛污泥。
[0019]在本發(fā)明的一實施例中，處理設備還包括邱調節(jié)池，連接在該第一離子交換裝置之前，將該含鉛廢水的邱值調節(jié)至3左右。
[0020]在本發(fā)明的一實施例中，處理設備還包括反滲透裝置，連接在第一離子交換裝置之后，將經(jīng)過離子交換的含鉛廢水進行反滲透處理，獲得回用水。
[0021]在本發(fā)明的一實施例中，該反滲透裝置還將反滲透處理的濃水回流至該第一離子交換裝置，與該含鉛廢水一起進行離子交換。
[0022]在本發(fā)明的一實施例中，該第一化學沉淀槽還將去除鉛沉淀的再生液回流至該第一離子交換裝置，與該含鉛廢水一起進行離子交換。
[0023]與現(xiàn)有的離子交換技術相比，本發(fā)明通過樹脂的選擇優(yōu)化，可以將出水中鉛濃度降低至0.108/1以下。另外，現(xiàn)有的離子交換技術常采用弱酸性至中性進水，雜質容易發(fā)生沉淀并在樹脂柱中沉積污染樹脂，且調節(jié)邱值過程中使用大量的酸堿，不利于廢水的回收利用，本發(fā)明在酸性條件下進水，避免了邱值調節(jié)，節(jié)約酸堿藥劑的成本，同時避免了樹脂的污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細說明，其中:
[0025]圖1示出本發(fā)明一實施例的含鉛廢水的處理設備的結構圖。
[0026]圖2示出本發(fā)明一實施例的含鉛廢水的處理方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明的實施例將描述含鉛廢水的處理方法和設備，這一技術是基于離子交換法。盡管存在一次投資較大、再生困難的缺點，但離子交換法已經(jīng)是處理水量大、濃度低的各種工業(yè)廢水的最佳方法之一。離子交換法已經(jīng)成功用于處理含鎳廢水、含鉻廢水等各種含重金屬廢水。
[0028]離子交換法盡管也能吸附用于鉛，但是對該方法研究的現(xiàn)狀表明，各種類型的離子交換樹脂，例如強酸、弱酸和螯合樹脂只對特定濃度范圍內的鉛具有較好的吸附性能。在濃度較高和濃度較低時，離子交換法的出水鉛濃度均無法達到國標規(guī)定的0.11118/1。將離子交換法與其它方法組合以進一步去除鉛，使其濃度達到國標規(guī)定的0.1^/1固然是可行的方法，但是這畢竟使得工藝更為復雜。
[0029]本發(fā)明的實施例期望對離子交換法進行改進，使之可以直接將含鉛廢水的鉛含量降低到國標規(guī)定的0.丨呢/!。
[0030]圖1示出本發(fā)明一實施例的含鉛廢水回收設備的結構圖。參考圖1所示，含鉛廢水回收設備100主要包括廢水調節(jié)池101、邱調節(jié)池102、第一離子交換裝置103、第一酸儲罐104、中間池105、第二酸儲罐106、反沖洗水池107、反滲透裝置108、第二離子交換裝置109、再生水化學沉淀槽110、以及含鉛廢水化學沉淀槽111。廢水調節(jié)池101、？！！調節(jié)池102、第一離子交換裝置103為依次連接。第一酸儲罐104通過含有泵112的管路連接第一離子交換裝置103的輸入端。調節(jié)池102通過含有泵113的管路連接第一離子交換裝置103的輸入端。
[0031]第一離子交換裝置103包含再生液輸出端和廢水輸出端。廢水輸出端連接中間池105，中間池105后連接反滲透裝置108。再生液輸出端連接反沖洗水池107，反沖洗水池107后連接第二離子交換裝置109。反滲透裝置108包含濃水輸出端和回用水輸出端，其中濃水輸出端連接第一離子交換裝置103的輸入端。第二酸儲罐106通過含有泵114的管路連接第二離子交換裝置109的輸入端。反沖洗水池107通過含有泵115的管路連接第二離子交換裝置109的輸入端。第二離子交換裝置109包含再生液輸出端和廢水輸出端。廢水輸出端連接含鉛廢水化學沉淀槽111，再生液輸出端連接再生水化學沉淀槽110。含鉛廢水化學沉淀槽111和再生水化學沉淀槽110的輸出端連接廢水調節(jié)池101的輸入端。
[0032]廢水調節(jié)池101可以儲存待處理的廢水，并輸送給邱調節(jié)池102。在邱調節(jié)池102，可以加酸調節(jié)值至強酸性，以滿足離子交換所需的條件。
[0033]第一離子交換裝置103可輸入含鉛廢水，并在強酸性條件下對含鉛廢水進行離子交換。
[0034]如前所述，大部分離子交換樹脂只對特定濃度范圍內的鉛具有較好的吸附性能，而在濃度較高和濃度較低時，離子交換法的出水鉛濃度均無法達到國標規(guī)定的0.11118/1。然而本申請的發(fā)明人經(jīng)過對各種離子交換樹脂進行篩選后發(fā)現(xiàn)，對于低濃度(鉛濃度低于10呢/1)的含鉛廢水而言，在特定的邱值條件下，部分離子交換樹脂表現(xiàn)出良好的吸附性能，可以將含鉛廢水中的鉛濃度下降到小于或等于0.1^/1的程度。
[0035]例如，實驗證明，在進水鉛濃度5.92^/1時，選用強酸性苯乙烯系陽離子交換樹月旨，并保持邱值? 3的強酸性條件，在樹脂體積為251111時，過濾101后，出水中鉛濃度為0.05111^/1,小于0.1111^/1的國家標準。
[0036]因此在本實施例中，第一離子交換裝置103填充強酸性苯乙烯系陽離子交換樹月旨，在邱值小于3的強酸性條件下，對鉛濃度低于10^/1的含鉛廢水進行離子交換，使含鉛廢水中的鉛濃度小于或等于0.11118/1。
[0037]在強酸性條件下進行離子交換的額外好處是，無需添加堿液調節(jié)廢水至中性，因此可以減小水溶液中的含鹽量。
[0038]在離子交換樹脂飽和后，第一離子交換裝置103可以通過泵112從第一酸儲罐104輸入酸液對飽和的離子交換樹脂進行再生，獲得再生液。再生液進入反沖洗水池107。再生后的樹脂經(jīng)過清洗后可重復進行利用。
[0039]經(jīng)過離子交換后的廢水收集于中間池105，這些廢水中的鉛濃度已經(jīng)小于或等于
0.11118/1，因此只需再通過已有的凈化方法去除其余雜質即可回用。例如，可以使用反滲透裝置108進行進一步的處理，產(chǎn)生的電導率小于50^8/(^的回用水，直接回用于生產(chǎn)。較佳地，反滲透裝置108的濃水可以回流至第一離子交換裝置103再進行處理。
[0040]另一方面，進入反沖洗水池107的再生液通常為含有鉛、鐵、鈣、鎂等雜質的混合溶液。這兩種情況下，可以用不同流程處理。通常，再生液通過泵115注入第二離子交換裝置109進行雜質分離。第二離子交換裝置109可以填充具有選擇性吸附作用的離子交換樹月旨，以吸附除鉛以外的雜質金屬離子。
[0041]例如，鉛酸蓄電池廠生產(chǎn)用水為反滲透處理后電導率小于10^ 3/(^1的純水，廢水中鈣、鎂離子含量較低，主要污染物為鐵離子。在鹽酸體系下，含鐵、鉛的溶液經(jīng)過具有選擇性吸附作用的離子交換樹脂后，水中鐵離子濃度可降低至11118/1以下。
[0042]經(jīng)過離子交換凈化后的再生液(為第一離子交換裝置103的再生液)為含鉛廢水，其流入含鉛廢水化學沉淀槽111。在含鉛廢水化學沉淀槽111中，可以通過添加諸如他0?等堿液，以調節(jié)1)?值至廢水中鉛沉淀完全，得到純凈的含鉛污泥，可直接回收利用。
[0043]較佳地，含鉛廢水化學沉淀槽111的上清液可作為廢水回流至廢水調節(jié)池101以進一步處理。
[0044]第二離子交換裝置109中的離子交換樹脂吸附飽和后，可以通過泵114吸取第二酸儲罐106中的酸液進行再生，再生水為含有雜質金屬離子的溶液，其進入再生水化學沉淀槽110。
[0045]在再生水化學沉淀槽110，經(jīng)過調節(jié)邱和沉淀后，沉淀物作為廢棄物外運，上清液可作為廢水回流至廢水調節(jié)池101以進一步處理。
[0046]在某些情況下，再生液中的金屬離子可能只有鉛，而不包含鐵、鈣、鎂等雜質金屬離子。此時，可以通過繞過第二離子交換裝置109的管路和閥門控制，使再生液直接進入含鉛廢水化學沉淀槽111進行沉淀?；蛘?，第二離子交換裝置109可以直接被省略。
[0047]圖2示出本發(fā)明一實施例的含鉛廢水的處理方法的流程圖。參照圖2所示，歸納而言，本發(fā)明一實施例的含鉛廢水的處理方法，包括以下步驟:
[0048]步驟201，在值小于3的酸性條件下對含鉛廢水進行離子交換，使含鉛廢水中的鉛濃度小于或等于0.11118/1，其中離子交換樹脂為強酸苯乙烯系陽離子交換樹脂；
[0049]步驟202，對離子交換樹脂進行再生，獲得再生液；
[0050]步驟204，如果再生液中含有除鉛以外的雜質金屬離子，則在邱值小于3的酸性條件下對再生液進行離子交換，使用具有選擇性吸附性能的離子交換樹脂選擇性吸附雜質金屬離子，然后進入步驟205 ；如果再生液中不含有除鉛以外的雜質金屬離子，直接進入步驟205 ；
[0051]步驟205，調節(jié)再生液的邱值至使再生液中的鉛完全沉淀，得到純凈的含鉛污泥。
[0052]在步驟201之前還可包括可選步驟200，將含鉛廢水的邱值調節(jié)至3左右。
[0053]在步驟201之后還可包括可選步驟203，將經(jīng)過離子交換后的含鉛廢水進行反滲透處理，獲得純凈水。
[0054]在步驟203中，可包括將反滲透處理的濃水回流，與含鉛廢水一起進行離子交換。
[0055]在步驟205中，可包括將去除鉛沉淀的再生液回流，與含鉛廢水一起進行離子交換。
[0056]與現(xiàn)有的離子交換技術相比，本發(fā)明的實施例通過樹脂的選擇優(yōu)化，可以將出水中鉛濃度降低至0.108/1以下。另外，現(xiàn)有的離子交換技術常采用弱酸性至中性進水，雜質容易發(fā)生沉淀并在樹脂柱中沉積污染樹脂，且調節(jié)邱值過程中使用大量的酸堿，不利于廢水的回收利用，本發(fā)明的實施例在酸性條件下進水，避免了邱值調節(jié)，節(jié)約酸堿藥劑的成本，同時避免了樹脂的污染。
[0057]與現(xiàn)有的化學沉淀法相比，本發(fā)明的實施例無需添加鐵離子混凝劑即可良好沉淀，產(chǎn)生的鉛泥可直接回收利用，省略污泥處置環(huán)節(jié)。并且，通過離子交換樹脂對鉛的富集作用，大大減少沉淀步驟的水量，縮小沉淀池的尺寸至原有尺寸的十分之一，節(jié)省占地面積和一次性投資。
[0058]另外，與現(xiàn)有的吸附法相比，本發(fā)明的實施例具有可直接回收利用鉛泥的優(yōu)勢。與現(xiàn)有的電解法相比，本發(fā)明的實施例具有廢水處理量大的優(yōu)勢。與現(xiàn)有的電滲析法相比，本發(fā)明的實施例具有工藝簡單、占地面積小的優(yōu)勢。
[0059]雖然本發(fā)明已參照當前的具體實施例來描述，但是本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，在沒有脫離本發(fā)明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權利要求書的范圍內。
【權利要求】
1.一種低濃度含鉛廢水的處理方法，用于處理鉛濃度低于10mg/L的含鉛廢水，該方法包括以下步驟: a.在pH值小于3的酸性條件下對該含鉛廢水進行離子交換，使含鉛廢水中的鉛濃度小于或等于0.lmg/L，其中離子交換樹脂為強酸苯乙烯系陽離子交換樹脂； b.對該離子交換樹脂進行再生，獲得再生液； c.如果該再生液中含有除鉛以外的雜質金屬離子，則對該再生液進行離子交換，使用具有選擇性吸附性能的離子交換樹脂選擇性吸附該雜質金屬離子，然后進入步驟d ;如果該再生液中不含有除鉛以外的雜質金屬離子，直接進入步驟d;以及 d.調節(jié)該再生液的pH值至使該再生液中的鉛完全沉淀，得到純凈的含鉛污泥。
2.如權利要求1所述的低濃度含鉛廢水的處理方法，其特征在于，在步驟a之前還包括:將該含鉛廢水的pH值調節(jié)至3左右。
3.如權利要求1所述的低濃度含鉛廢水的處理方法，其特征在于，在步驟a之后還包括: al.將經(jīng)過離子交換后的含鉛廢水進行反滲透處理，獲得回用水。
4.如權利要求3所述的低濃度含鉛廢水的處理方法，其特征在于，步驟al還包括將反滲透處理的濃水回流，與該含鉛廢水一起進行離子交換。
5.如權利要求1所述的低濃度含鉛廢水的處理方法，其特征在于，步驟d還包括:將去除鉛沉淀的再生液回流，與該含鉛廢水一起進行離子交換。
6.一種低濃度含鉛廢水的處理設備，用于處理鉛濃度低于10mg/L的含鉛廢水，該設備包括: 第一離子交換裝置，輸入該含鉛廢水，并在pH值小于3的酸性條件下對該含鉛廢水進行離子交換，使該含鉛廢水中的鉛濃度小于或等于0.lmg/L，并且該第一離子交換裝置輸入酸液對飽和的離子交換樹脂進行再生，獲得再生液，其中該離子交換樹脂為強酸苯乙烯系陽離子交換樹脂； 第二離子交換裝置，輸入該再生液，對該再生液進行離子交換，該第二離子交換裝置中填充具有選擇性吸附性能的離子交換樹脂以選擇性吸附該再生液中除鉛以外的雜質金屬離子；以及 第一化學沉淀槽，輸入該再生液，調節(jié)該再生液的pH值至使再生液中的鉛完全沉淀，得到純凈的含鉛污泥。
7.如權利要求6所述的低濃度含鉛廢水的處理設備，其特征在于，還包括pH調節(jié)池，連接在該第一離子交換裝置之前，將該含鉛廢水的pH值調節(jié)至3左右。
8.如權利要求6所述的低濃度含鉛廢水的處理設備，其特征在于，還包括反滲透裝置，連接在第一離子交換裝置之后，將經(jīng)過離子交換的含鉛廢水進行反滲透處理，獲得回用水。
9.如權利要求8所述的低濃度含鉛廢水的處理設備，其特征在于，該反滲透裝置還將反滲透處理的濃水回流至該第一離子交換裝置，與該含鉛廢水一起進行離子交換。
10.如權利要求6所述的低濃度含鉛廢水的處理設備，其特征在于，該第一化學沉淀槽還將去除鉛沉淀的再生液回流至該第一離子交換裝置，與該含鉛廢水一起進行離子交換。
【文檔編號】C02F9/04GK104418446SQ201310391085
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權日:2013年8月30日
【發(fā)明者】李冰璟 申請人:上海輕工業(yè)研究所有限公司