電池生產中重金屬廢水的治理試驗研究

論文類型	技術與工程	發表日期	2001-02-01
來源	《工業用水與廢水》2001年第1期
作者	曹姝文,袁啟順,梅作漢,何瑞華,俞盛,李
關鍵詞	電池廢水處理重金屬流化床
摘要	采用EWP高效污水凈化器處理電池廠重金屬廢水試驗結果表明：廢水經治理后Hg2+、Mn2+、Zn2+指標都低于廣州市排放標準，出水清澈；處理藥劑成本僅為0.70元/t，比單純的混凝沉淀法低60％。

標題：

電池生產中重金屬廢水的治理試驗研究

可見全文

作者：

曹姝文;袁啟順;梅作漢;何瑞華;俞盛;李松漢;

發布時間：

2001-2-1

出自：

《工業用水與廢水》2001年第1期

關鍵字：

電池；廢水處理；重金屬；流化床

摘要：

采用EWP高效污水凈化器處理電池廠重金屬廢水試驗結果表明：廢水經治理后Hg2+、Mn2+、Zn2+指標都低于廣州市排放標準，出水清澈；處理藥劑成本僅為0.70元/t，比單純的混凝沉淀法低60％。

簡介：

曹姝文¹，袁啟順¹，梅作漢¹，何瑞華²，俞盛²，李松漢³
（1.廣州市華珠保環保工程技術有限公司，廣東廣州 510655；2.廣州電池廠，廣東廣州 510655；
3.廣州環保產業協會，廣東廣州 510030）

　　摘　要：采用EWP高效污水凈化器處理電池廠重金屬廢水試驗結果表明：廢水經治理后Hg²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺指標都低于廣州市排放標準，出水清澈；處理藥劑成本僅為0.70元/t，比單純的混凝沉淀法低60％。
　　關鍵詞：電池；廢水處理；重金屬；流化床
　　中圖分類號：X791
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009－2455（2001）01－0026－03

Test Report on Treatment of Heavy Metal-Containing
Wastewater from A Battery Factory
CAO Shu-wen¹，YUAN Qi-shun¹，MEI Zuo-han¹，HE Rui-hua²，YU Sheng²，LI Song-han³
(1.Guangzhou Huazhubao Technical & Engineering of Environmental protection CO．LTD，Guangzhou 510655，China；2.Guangzhou Battery Factory，Guangzhou 510655，China；3.Guangzhou Association of Enviromental Protection Industry，Guangzhou 510030，China)

　　Abstract:A high-effecting EWP wastewater purifier was used in the treatment of the heavy metal-containing wastewater from a battery factory．Results of the test showed that after the treatment，the figures of Hg2+，Mn2+ and Zn2+ in the wastewater were all below the discharge atandard of Guangzhou City，the outlet water was clear，the cost of the treatment agent was only 0.70 yuan/t which was 60% lower than the cost of only using the method of coagulatory settlement．
　　Key words:battery；wastewater treatment；heavy metal；fluidized-bed

　　廣州電池廠東廠生產過程中由于使用含汞、鋅、錳和淀粉等原料，在電液配料、糊化、洗碳棒頭等生產過程中排出的廢水含汞0.79mg/L、鋅315mg/L、錳73mg/L，對環境造成嚴重污染。由于廢水中含有多種重金屬污染物，國內尚未見到能同時把全部污染物都治理達標的設備和設施。所以目前國內的電池廠（含糊式電池）生產廢水的治理還是一個難題。
　　針對重金屬離子容易被吸附的特性，我們利用pH=8－9時生成的Zn(OH)₂絮凝沉淀物在EWP高效污水凈化器內形成吸附過濾流化床，并添加其它對重金屬離子有吸附作用的藥劑，對汞和其它重金屬污染物進行吸附過濾，達到同時治理幾種重金屬污染物的目的。

1 原處理工藝

　　廣州電池廠東廠原采用斜管沉淀工藝治理生產廢水，工藝流程如圖1，總投資為130萬元，處理量為100t/d，處理后水的重金屬指標鋅、錳去除率較低，未能達標，且運行費用高，約2元/t廢水。

2 新處理方案

　　2.1 工藝流程
　　工藝流程如圖2所示，廢水從調節池用泵抽入自吸器中，在自吸器的入口與出口處分別加入3組藥劑，經與藥劑混合生成Zn(OH)₂，再用污水泵泵入凈化器內處理，處理后的清水從頂部流出，污泥從底部排入污泥濃縮罐內濃縮后脫水運走。

　　2.2 EWP設備原理
　　很多廢水（如電池的含鋅廢水）經絮凝反應后能分離出大量的污泥，這些絮狀污泥有一定的吸附能力。以往的沉淀或氣浮工藝，只把這些固形物固液分離，而沒有再充分發揮這些污泥的吸附過濾作用。EWP高效污水凈化器可以利用這些絮凝反應后生成的絮凝沉淀物在凈化器內形成一個穩定的、可連續自動更新的吸附過濾流化床，既起混凝沉淀作用，又起吸附過濾作用，比普通的氣浮或沉淀工藝的去除率高10％－20％，是集廢水絮凝反應、沉淀、吸附過濾、污泥初步濃縮等功能于一體的設備[2]。設備原理圖見圖3，廢水從EWP凈化器的中下部進入，經混凝反應及污泥流化床的吸附和過濾處理，清水從設備頂部流出，污泥從設備底部排出。

　　2.3 試驗裝置
　　試驗分別采用了EWP—0.3型高效污水凈化器，其設計處理能力為0.03m³/h和EWP-2型高效污水凈化器，設計處理量為2m³/h。
　　2.4 試驗過程及結果
　　2.4.1 第一階段：實驗室的試驗
　　在實驗室做了近200多種方案，最后篩選出效果好、價格低的最佳藥劑組合。試驗結果見表1：

**表1　實驗室試驗檢測結果（電池廠化驗室檢測）**
mg·L^-1
方案１		方案２		方案３		方案４		方案５		方案６
名稱	石灰	名稱	聚鐵石灰	名稱	Na₂S 聚鐵石灰	名稱	NaOH	名稱	FeCl3 NaOH	名稱	Na₂S 石灰陽離子吸附劑
Hg²⁺	0.00875	Hg²⁺	0.0033	Hg²⁺	0.000375	Hg²⁺	0.00875	Hg²⁺	0.0056	Hg²⁺	0.000125
Zn²⁺	15.087	Zn²⁺	7.775	Zn²⁺	5.063	Zn²⁺	16.825	Zn²⁺	12.488	Zn²⁺	3.325
Mn²⁺	10.15	Mn²⁺	5.125	Mn²⁺	3.125	Mn²⁺	10.50	Mn²⁺	8.25	Mn²⁺	1.625

　　注：原水水質：Hg²⁺0.0615mg/L、Zn²⁺312.25mg/L、Mn²⁺21.0mg/L。

　　2.4.2 第二階段：0.3m³/h樣機試驗
　　采用EWP-0.3型高效污水凈化器進行現場試驗。試驗時將Na₂S加入1號加藥罐內，將石灰與陽離子吸附劑1的混合劑加人2號加藥罐內。并試驗了兩種藥劑添加順序對處理效果的影響。
　　①先添加石灰與陽離子吸附劑1，再添加Na₂S。
　　②先添加Na₂S，再添加石灰與陽離子吸附劑1。
　　結果發現先添加Na₂S對汞的去除效果較好，但對鋅、錳的去除效果影響不大。當最高處理量達0.81m³/h時，泥床相當穩定。檢測結果證實：汞、錳的處理效果都達到廣州市一級新擴改排放標準，鋅的處理達到了廣州市二級新擴改排放標準。詳見表2。

**表2　第二試驗階段檢測結果**
時間	樣品名稱	檢測項目/(mg·L^-1)
時間	樣品名稱	Hg²⁺	Zn²⁺	Mn²⁺
98.12.1	原水	0.0731	134.8	18.0
	東廠廢水站出水	0.0059	25.5	14.0
	凈化器出水	0.0061	5.3	0.92
98.12.2	原水	0.0460	32.6	16.5
98.12.2	凈化器出水	0.0073	1.03	0.66
98.12.4	原水	0.0464	53.7	17.5
98.12.4	凈化器出水	0.0031	1.03	2.34
平均數	原水	0.0552	73.7	17.3
平均數	凈化器出水	0.0055	2.45	1.31
去除率		90.04%	96.67%	92.43%

　　注：數據由廣州市環境保護科學研究所檢測

　　2.4.3 第三階段：50m³/h樣機試驗
　　采用EWP-2型高效污水凈化器進行樣機試驗，試驗條件仍按照第二階段不變。在試驗過程中，發現藥劑陽離子吸附劑2對重金屬離子具有較注：數據由廣州市環境保護科學研究所檢測強的離子交換性能，經過幾十次的試驗，最后決定Na₂S與石灰不變，而將陽離子吸附劑1改為陽離子吸附劑2（藥劑費僅為0.70元/t）。試驗檢測結果表明此組合效果良好。EWP-2型連續運行了3個多月，運行正常，出水水質穩定。結果見表3。

**表3　第三試驗階段試驗結果**
時間	原水/(mg·L^-1)			凈化器出水/(mg·L^-1)			污泥罐出水/(mg·L^-1)
時間	Hg²⁺	Zn²⁺	Mn²⁺	Hg²⁺	Zn²⁺	Mn²⁺	Hg²⁺	Zn²⁺	Mn²⁺
99.4.27	0.785	179.8	19.40	0.0150	2.99	0.29	0.0320	7.21	1.80
99.4.28	0.508	275.2	17.90	0.0136	3.57	0.77	0.0224	4.24	1.08
99.4.29	0.0932	124.8	11.34	0.0018	3.12	0.11	0.0190	1.54	0.57
平均數	0.462	193.27	16.21	0.0101	3.22	0.39	0.0245	4.33	1.16
排放標準				0.0500	3.00	2.0
去除率/%				97.8	98.3	97.6

　　注：數據由廣州環保科學研究所檢測

3 污泥處理

　　3.1 重金屬在污泥中的穩定性
　　電池廢水處理后所產生的污泥包含了所去除的所有重金屬，若處理不當，必會造成嚴重的二次污染。從理論上講，重金屬經與CO₃^2-、OH^-反應后產生碳酸鹽或氫氧化物沉淀物，重金屬不再以離子形式存在于污泥中。由于EWP高效污水凈化器之所以能做到高效率、運行費低，就是靠其內部的由重金屬沉淀物產生的吸附過濾污泥床。所添加的藥劑量僅夠與部分重金屬反應，仍有少部分的重金屬靠泥床的吸附作用去除，但這種吸附性是較微弱的，一旦將這些污泥排入自然界，它們極有可能因受外因的作用而又以離子的形式進入土壤，對環境造成污染。
　　對于這個問題，由于陽離子吸附劑2對重金屬離子具有較強的陽離子交換作用，該吸附劑含有Na基，遇到重金屬離子時，Na⁺離子與重金屬離子交換，金屬離子與陽離子吸附劑2產生絡合物沉淀。
　　經對污泥脫水機排出的水樣進行重金屬離子檢測，驗證了經EWP凈化器產生的污泥不會或極少產生二次污染。檢測結果見表4。結果表明，污泥所含水份中重金屬的指標基本達到排放標準，即重金屬污染物已轉化為穩定的化合物存在于污泥中。

**表4　污泥經脫水排出的水的檢測數據**
時間	檢測項目/(mg·L^-1)
時間	Hg²⁺	Zn²⁺	Mn²⁺
99.5.6	0.0050	3.080	0.540
	0.0050	3.060	0.570
	0.0045	2.094	0.458
	0.0052	2.008	0.348
99.5.7	0.0066	1.433	0.130
	0.0116	3.705	0.712
	0.0104	2.754	0.382
	0.0101	2.028	0.348
平均數	0.0073	2.520	0.436

　　3.2 污泥脫水
　　重金屬污泥脫水采用了離心脫水機。即將污泥加入改裝后的洗衣機內的毛毯袋中，進行脫水。脫水后污泥含水量為80.7％。

4 結論

　　4.1 試驗證明，廢水中無論含有幾種重金屬污染物，只要其中有一種重金屬能生成絮凝沉淀物，就能在EWP高效污水凈化器內產生泥床，而此泥床對其它重金屬產生良好的吸附過濾作用，因而達到同時處理幾種污染物的效果。
　　4.2 由于添加了兩種重金屬離子吸附劑，使處理效果不但不受廢水污染物濃度的影響，且所形成的吸附濾床因含有重金屬離子吸附劑，吸附效果更好。
　　4.3 經檢測，處理后的廢水中的Hg²⁺、Mn²⁺的平均指標低于廣州市一級新擴改標準（最嚴格的），Zn²⁺低于廣州市二級新擴改標準達到試驗要求。
　　4.4 處理噸水所需的藥劑費用約為0.70元，為原工藝的三分之一，而處理效果優于原處理工藝。
　　4.5 由于添加的石灰與鋅所產生的Zn(OH)₂比重大，且另添加了兩種重金屬離子吸附劑，使所產生的絮凝沉淀物的比重更大，所產生的污泥濃度高，污泥少，有利于污泥的干化，且可大大降低污泥的處理和運輸費用。