一種去除工業(yè)廢水中重金屬的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種去除工業(yè)廢水中重金屬的處理方法，屬于環(huán)境保護(hù)中的廢水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬污染是指由重金屬及其化合物所造成的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，其危害程度取決于重金屬在環(huán)境、食品和生物體中存在的濃度和化學(xué)形態(tài)。重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染中，還有一部分在大氣和固體廢物中。重金屬污染與其他有機(jī)化合物的污染不同，不少有機(jī)化合物可以通過自然界本身的物理、化學(xué)或生物效應(yīng)得以凈化，使危害性降低或消除；而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解。
[0003]從環(huán)境污染方面來看，重金屬污染最具代表性的是汞、鎘、鉛以及“類金屬”一一砷等生物毒性顯著的重金屬，這些重金屬在水環(huán)境中不能被分解，人類飲用后毒性放大，與水中的其他毒素結(jié)合會(huì)生成毒性更大的有機(jī)化合物。
[0004]目前，現(xiàn)有的工業(yè)廢水重金屬處理方法包括:化學(xué)沉淀法、電解法、吸附法、膜分離法、尚子交換法等。
[0005](I)化學(xué)沉淀法:在工業(yè)廢水中投加某種化學(xué)物質(zhì)，使其與廢水中某些溶解性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成難溶鹽而沉淀下來，這種方法稱為化學(xué)沉淀法。傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法和鋇鹽沉淀法等。
[0006](2)電解法:應(yīng)用電解的基本原理，使廢水中重金屬離子在陽極和陰極上分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使重金屬富集，從而使廢水中重金屬得以去除，并可回收重金屬。電解法處理重金屬廢水具有運(yùn)行可靠、重金屬去除率高，可回收利用等特點(diǎn)。但由于重金屬濃度低時(shí)電耗大、投資成本高，電解法只適合處理高濃度重金屬廢水。
[0007](3)吸附法:吸附法是利用吸附劑吸附廢水中重金屬的一種方法，傳統(tǒng)的吸附劑有活性炭、沸石、粘土礦物等天然物質(zhì)?；钚蕴康奈侥芰?qiáng)，對(duì)重金屬去除率高，但價(jià)格昂貴，使用壽命短。近些年來發(fā)現(xiàn)礦物材料具有很強(qiáng)的吸附能力，其中天然沸石吸附能力最強(qiáng)，也是最早用于重金屬廢水處理的礦物材料。
[0008](4)膜分離法:膜分離法是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力的作用下，不改變?nèi)芤旱幕瘜W(xué)形態(tài)使溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離和濃縮的方法。膜分離技術(shù)在反應(yīng)過程中不發(fā)生相變化，分離效率高，操作及維護(hù)方便，分離和濃縮同時(shí)進(jìn)行，可回收有價(jià)值的重金屬。常見的膜技術(shù)有微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、液膜等。
[0009](5)離子交換法:離子交換法處理重金屬廢水是利用離子交換樹脂上的可交換離子與重金屬離子發(fā)生交換反應(yīng)，從而去除廢水中重金屬離子的方法。離子交換技術(shù)去除廢水中的重金屬，凈化后出水中重金屬離子濃度遠(yuǎn)低于化學(xué)沉淀法處理后出水中重金屬離子的濃度，通過回收再生后的溶液，可以實(shí)現(xiàn)重金屬的回收。離子交換樹脂性能對(duì)重金屬離子的去除效果有較大影響。
[0010]由于上述傳統(tǒng)處理方法存在成本高、技術(shù)復(fù)雜、處理效果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，因此，有必要擺脫現(xiàn)有的處理技術(shù)思路，開辟出處理工業(yè)廢水重金屬的新途徑，進(jìn)而開發(fā)一種全新形式的工業(yè)廢水重金屬處理技術(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種去除工業(yè)廢水中重金屬的處理方法，含重金屬的工業(yè)廢水通過廢水管線進(jìn)入集水井，在此進(jìn)行集中收集和初步穩(wěn)定調(diào)節(jié)，集水井的出口通過廢水管線連接粗格柵，在此去除工業(yè)廢水中的大直徑固體物質(zhì)，粗格柵的出口通過廢水管線連接一次沉淀池，在此進(jìn)一步去除廢水中的不溶物質(zhì)，一次沉淀池的出口通過廢水管線連接pH值調(diào)節(jié)池，在此將廢水pH值調(diào)節(jié)為約6.5-8.0,pH值調(diào)節(jié)池的出口通過廢水管線連接蛋白質(zhì)-重金屬離子螯合反應(yīng)塔，蛋白質(zhì)-重金屬離子螯合反應(yīng)塔的出口通過廢水管線連接離心分離器，廢水在此進(jìn)行離心分離處理，以實(shí)現(xiàn)懸濁物與廢水的分離，離心分離操作中排出的重金屬污泥外運(yùn)處理，分離完成后的廢水經(jīng)離心分離器的出口通過廢水管線連接曝氣硝化池，在此通過好氧曝氣過程，使廢水中的各種含氮物質(zhì)均轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，曝氣硝化池的出口通過廢水管線連接生物脫氮池，通過生物活性反應(yīng)過程，將廢水中的硝酸鹽氮分解轉(zhuǎn)化，從而去除硝酸鹽氮，生物脫氮池的出口通過廢水管線連接二次沉淀池，在此將廢水中的剩余不溶物質(zhì)全部除去，二次沉淀池的出口通過廢水管線連接凈水池，通過凈水池的出口將處理后的凈化出水外排;其中，蛋白質(zhì)-重金屬離子螯合反應(yīng)塔頂部裝有進(jìn)水閥門，并連接有分流導(dǎo)管，分流導(dǎo)管將水流分為五條支路，其末端連接有五支霧化噴頭，反應(yīng)塔中部填筑有11層蛋白質(zhì)擔(dān)體球，蛋白質(zhì)擔(dān)體球上附著有半胱氨酸和牛血清白蛋白的混合物，反應(yīng)塔底部裝有出水閥門，反應(yīng)塔左下部和右上部分別設(shè)有一扇檢修窗口；經(jīng)過PH值調(diào)節(jié)處理后的工業(yè)廢水通過蛋白質(zhì)-重金屬離子螯合反應(yīng)塔頂部的進(jìn)水閥門進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)部，經(jīng)過分流導(dǎo)管和霧化噴頭后，以細(xì)水霧的狀態(tài)噴灑到蛋白質(zhì)擔(dān)體球上，與其表面附著的半胱氨酸和牛血清白蛋白發(fā)生接觸，通過金屬結(jié)合肽的誘導(dǎo)作用使廢水中的重金屬離子與半胱氨酸和牛血清白蛋白發(fā)生螯合反應(yīng)，生成金屬絡(luò)合物，該絡(luò)合物不溶于水，以懸濁物的形式分散于廢水中，并隨廢水通過反應(yīng)塔底部的出水閥門排出反應(yīng)塔，進(jìn)入離心分離器，經(jīng)過離心處理后最終以含重金屬污泥的形式從廢水中加以去除。
[0012]進(jìn)一步，蛋白質(zhì)-重金屬離子螯合反應(yīng)塔采用硬質(zhì)不銹鋼材質(zhì)，外層包裹有防水保溫材料，其塔體有效容積為75m3，霧化噴頭的噴霧角度為45?90°，霧化顆粒直徑為7.0?30μm，正常工作水壓為30?90kg。
[0013]牛血清白蛋白，其分子由583個(gè)氨基酸構(gòu)成，分子量約為66000，其分子結(jié)構(gòu)中包含17對(duì)二硫鍵。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(1)本方法擺脫了現(xiàn)有的工業(yè)廢水重金屬凈化處理原理，創(chuàng)造性的利用了一種附著有半胱氨酸(Cys)牛血清白蛋白的球形擔(dān)體作為表面接觸反應(yīng)介質(zhì)，當(dāng)含有重金屬的廢水以細(xì)化水霧的狀態(tài)與其表面接觸時(shí)，通過金屬結(jié)合肽的誘導(dǎo)作用使廢水中的重金屬離子與半胱氨酸(Cy s)牛血清白蛋白發(fā)生螯合反應(yīng)，生成金屬絡(luò)合物，該絡(luò)合物不溶于水，可通過離心分離操作加以去除。其重金屬去除效率可達(dá)98.2%
(2)本方法采用了球形蛋白質(zhì)擔(dān)體的設(shè)計(jì)，使廢水中的重金屬離子能夠充分與，提高了聚合反應(yīng)效率，提升了整個(gè)系統(tǒng)的處理能力；同時(shí)，蛋白質(zhì)擔(dān)體球作為一種低值易耗品，可根據(jù)使用消耗情況進(jìn)行替換，替換成本低。
[0015](3)本方法采用了蛋白質(zhì)螯合重金屬離子的手段，不使用任何有毒化學(xué)物質(zhì)，從而消除了引入新的、危害更大的污染物的風(fēng)險(xiǎn)。
[0016](4)本發(fā)明原理簡(jiǎn)單易行，設(shè)計(jì)施工成本較低，并且處理效果較好，運(yùn)行維護(hù)成本很低，有利于大范圍推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的設(shè)備示意圖。
[0018]圖中:1-集水井、2-粗格柵、3-—次沉淀池、4-pH值調(diào)節(jié)池、5_