一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法。本發明是將一種工業固廢環保材料鋼渣進行改性處理，采用鋼渣吸附法處理富營養化的水及被重金屬污染的水，可以有效地降解污水中的TP、TN、As、Pb、COD等，能有效改善富營養化的水體和被重金屬污染的水體，可以直接應用于城市河水、湖泊、地下水的處理，有效解決當前由于城市建設發展導致的水體污染問題。
【專利說明】
一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法
技術領域
[0001]本發明屬于資源與環境技術領域，尤其涉及一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法。
【背景技術】
[0002]氮、磷和重金屬離子是土壤和水體中的主要污染物質，前者也是導致水體富營養化的罪魁禍首，它們主要是有色冶煉、電鍍、化工、印染、礦業等行業排放到水體中產生的污染。作為污染物質排入環境后，氮、磷引起水體富營養化，導致水體惡臭;重金屬離子不能被微生物所降解，只能發生形態間的相互轉化及分散和富集，并且沿生物鏈傳遞富集，最終由水產品、植物進入人體，危及人類身體健康。因此，水體富營養化和重金屬離子污染是水體、土壤中一種主要污染類型之一，是環境監測和污染治理的重要對象之一。氮、磷、重金屬離子作為污染源排出以后，主要通過水體進行污染擴散，因此，防治水體污染、解決水體富營養化和重金屬離子污染的最重要環節是水體中總氮、總磷、COD和重金屬離子的治理。
[0003]除去水中總氮、總磷、COD和重金屬離子的方法很多，如:化學沉淀法、離子交換法、電解法、凝聚法、膜分離法、氧化.還原法，鐵氧體法、吸附法等。
[0004]CN201110040640.1公開了一種用利用共沉淀法處理微污染和富營養化水體的方法，通過測定水體中的氨氮及磷酸根離子和重金屬離子濃度;加入氫氧化鈣乳濁液調節至水的PH為10.0-11.0，在此過程中不斷攪拌，自然沉降除去沉淀;通過人工或自然曝氣，使水的PH值下降至8以下。本發明通過共沉淀作用，使水中的一些重金屬離子、磷酸根及藻類等部分有機質一同去除，降低了藻類等有機質產生的COD值。
[0005]但是各種方法都有其應用局限性，如化學沉淀方法的費用高，污泥量大，若污泥不加以綜合利用會造成二次污染;氧化還原方法的費用高，廢水處理量小，渣量大，也易造成二次污染；電解方法的耗電高，出水水質差，廢水處理量小；膜分離方法中，液膜的穩定性差;吸附法由于操作簡單方便，處理成本低，處理效果好，已經成為總氮、總磷、COD和重金屬離子去除的主要方法之一。
[0006]由于常規的吸附劑如活性炭、離子交換樹脂價格昂貴，處理廢水成本太高，所以廉價、高效吸附材料的開發已經成為吸附法中的一個研究熱點。目前，用于吸附去除重金屬離子的吸附劑包括:活性炭吸附劑、粘土類吸附劑、殼聚糖類吸附劑、腐殖酸類吸附劑、廢棄物吸附劑、生物吸附劑等。
[0007]與其他吸附材料比較，工業固廢環保材料鋼渣疏松多孔，比表面積大，具有一定的吸附能力，而且鋼渣的密度大，在水中的沉降速度快，易于固液分離。此外鋼渣的來源廣泛，屬固體廢物。因此，若能開發其作廢水處理吸附劑，不僅可以為廢水處理，尤其是富營養化水體和重金屬離子廢水的處理提供廉價、應用方便的吸附材料，而且可以“以廢治廢”。
【發明內容】
[0008]由于現有技術不能高效、廉價地解決污水富營養化和重金屬污染，從而導致水體污染嚴重、重金屬富集等一系列問題，直接影響水資源的綜合利用，本發明提供一種能對富營養化和含重金屬污染的水體進行有效且經濟的處理方法，以避免水體惡化和重金屬富集。
[0009]本發明通過下列技術方案實現:一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法，其特征在于:經過下列各步驟:
(1)將富營養化或被重金屬污染的污水經常規預處理，去除顆粒雜質，并調整廢水的PH為6?9，之后進入反應罐；
(2)在步驟(I)預處理的廢水中，按固液比為10?70g/L的量加入改性后的工業固廢環保材料鋼渣，之后在O?200r/min的震蕩攪拌速度下，進行吸附反應10?120min，經固液分離，得處理水。
[0010]所述步驟(I)的預處理是采用常規的格柵截留、沉淀或絮凝沉淀分離的方式，去除廢水中的顆粒雜質和較大雜質。
[0011]所述步驟(I)的廢水pH調整，是通過加入體積分數為20%—60%的鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸、醋酸或質量分數為10%—80%的氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、氧化鈣、氫氧化鈣溶液中的一種或幾種來調節的，其化學反應過程是:H++OH—— H2O;
或HC03—+OH— H2O+CO32—;
或HCO3—+H+ H2O+CO2；;
或C032—+2H+4 H2O+CO2。
[0012]所述步驟(2)的改性的工業固廢環保材料鋼渣，是通過加入濃度為10?98￥八％的硝酸、硫酸、鹽酸或醋酸溶液，按照鋼渣與酸體積I: I一一1:5的比例進行改性，用清水洗至中性，然后在烘箱中以40 °C—150 °C的溫度下烘干制備。
[0013]所述步驟(2)的固液分離是常規的過濾、抽濾、壓濾、膜分離中的一種或幾種的任意組合。
[0014]本發明的目的是利用改性的工業固廢環保材料鋼渣，用其處理富營養化的水及被重金屬污染的水，采用鋼渣吸附技術，有效降解污水中的TP、TN、As、Pb、C0D等，改善富營養化的水體和被重金屬污染的水體，可以直接應用于城市河水、湖泊、地下水的處理，有效解決當前由于城市建設發展導致的水體污染問題。
[0015]本發明的優勢在于:(I)利用工業固廢來處理富營養化的水及被重金屬污染的水，更加經濟、環保，出水不會帶來二次污染；(2)解決了常規處理方法(化學沉淀法、離子交換法、電解法、凝聚法、膜分離法、氧化.還原法，鐵氧體法等)費用高，污泥量大，能耗高，處理規模小，產生二次污染，去除效率低且不經濟等問題；(3)采用的鋼渣吸附法解決了吸附材料昂貴，處理廢水成本太高的問題，如活性炭、離子交換樹脂等，操作簡單方便，處理成本低，處理效果好。
[0016]本發明對總磷的去除率達97?100%，0.1?21^/1的了_勺去除率為30%^8的去除率在90%?95%，Pb的去除率在70%?90%，40?150mg/L左右的COD可降解至10?20mg/L以下；利用此發明吸附污染物之后的固體，還可回收用作路基工程、土木建筑工程、水泥原材料等，達到處理鋼渣、“以廢治廢”的目的。
【附圖說明】
[0017]圖1是一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖進一步說明本發明的實質內容，但本發明的內容并不限于此。
[0019]實施例一
(1)將云南昆明安寧境內螳螂川河水樣(COD:36.69mg/L、TP:0.258mg/L、TN:1.383mg/L)采用常規的格柵截留的方式，去除廢水中的顆粒雜質，保證廢水能夠滿足吸附處理時的要求，河水pH為中性，無需調節；
(2)在步驟(I)預處理的廢水中，按固液比為30g/L的量加入改性后鋼渣，之后在200r/min的震蕩攪拌速度下，室溫下進行吸附反應120min，再經常規的過濾固液分離，得出水。
[0020]改性后鋼渣，是通過加入濃度為40v/v%的硝酸，按照鋼渣與酸體積I: 3的比例進行改性，用清水洗至中性，然后在烘箱中以90 °C烘干制成。
[0021 ] 最終檢測:COD為17.98mg/L，去除率為50.99%;總磷未檢出，去除率為100%;總氮
0.95mg/L，去除率為 31.45%。
[0022]實施例二
(1)以某單位的送檢水樣I為例:pH=l.62、C0D為99mg/L、As0.8674mg/L、Pb0.508mg/L，將其采用常規過濾的方式，去除廢水中的顆粒雜質，保證廢水能夠滿足吸附處理時的要求，并加入氫氧化鉀溶液調整廢水的pH為7.97 ；
(2)在步驟(I)預處理的廢水中，按固液比為25g/L的量加入改性后鋼渣，之后在180r/min的震蕩攪拌速度下，進行吸附反應60min，再經常規的抽濾固液分離，得出水。
[0023]改性后鋼渣，是通過加入濃度為90v/v%的硝酸，按照鋼渣與酸體積I: 4的比例進行改性，用清水洗至中性，然后在烘箱中以80 °C烘干制成。
[0024]最終出水⑶D為5.44mg/L，去除率為94.51%、As0.0261mg/L，去除率為96.99%、Pb0.051mg/L，去除率為 89.96%。
[0025]實施例三
(1)以某單位的送檢水樣2 為例:pH=2.04、COD 為 20mg/L、As0.8598mg/L、Pb0.22mg/L，將其采用常規過濾的方式，去除廢水中的顆粒雜質，保證廢水能夠滿足吸附處理時的要求，并加入氫氧化鈉溶液調整廢水的pH為6.35 ；
(2)在步驟(I)預處理的廢水中，按固液比為35g/L的量加入改性后鋼渣，之后在150r/min的震蕩攪拌速度下，進行吸附反應lOOmin，再經常規的抽濾固液分離，得出水。
[0026]改性后鋼渣，是通過加入濃度為70v/v%的硝酸，按照鋼渣與酸體積I: 4的比例進行改性，用清水洗至中性，然后在烘箱中以80 °C烘干制成。
[0027]最終出水⑶D為6.63mg/L，去除率為66.85%、As0.0251mg/L，去除率為97.06%、Pb0.072mg/L，去除率為 67.27%。
[0028]實施例四
(I)以某單位的送檢水樣3為例:pH=l.67、C0D為22mg/L、As0.8542mg/L、TP 3.508mg/L，將其采用常規過濾的方式，去除廢水中的顆粒雜質，保證廢水能夠滿足吸附處理時的要求，并加入氫氧化鉀溶液調整廢水的pH為7.97 ；
(2)在步驟(I)預處理的廢水中，按固液比為30g/L的量加入改性后鋼渣，之后在200r/min的震蕩攪拌速度下，進行吸附反應120min，再經常規的抽濾固液分離，得處理水。
[0029]改性后鋼渣，是通過加入濃度為90v/v%的硝酸，按照鋼渣與酸體積I: 4的比例進行改性，用清水洗至中性，然后在烘箱中以80 °C烘干制成。
[0030]最終出水COD為5.44mg/L，去除率為75.27%、As0.0358mg/L，去除率為95.81%、TP未檢出，去除率為100%。
[0031 ] 實施例五
(1)以某單位的送檢水樣4為例:pH=1.54、COD為 115mg/L ,TP 4.152mg/L ,TN 1.526mg/L，將其采用常規過濾的方式，去除廢水中的顆粒雜質，保證廢水能夠滿足吸附處理時的要求，并加入硫酸溶液調整廢水的pH為7.10;
(2)在步驟(I)預處理的廢水中，按固液比為32g/L的量加入改性后鋼渣，之后在150r/min的震蕩攪拌速度下，進行吸附反應llOmin，再經常規的抽濾固液分離，得出水。
[0032]改性后鋼渣，是通過加入濃度為90v/v%的鹽酸，按照鋼渣與酸體積I: 3的比例進行改性，用清水洗至中性，然后在烘箱中以80 °C烘干制成。
[0033]最終出水COD為13.56mg/L，去除率為87.67%、TP0.0183mg/L，去除率為99.56%、TN1.04mg/L，去除率為 32%。
【主權項】
1.一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法，其特征在于:經過下列各步驟: (1)將富營養化或被重金屬污染的污水進行常規預處理，調整污水pH為6?9，之后進入反應罐； (2)將反應罐中的廢水按固液比為10?70g/L的量加入改性后的工業固廢環保材料鋼渣，在10?200r/min的震蕩攪拌速度下，反應10?120min，經固液分離，得處理水。2.根據權利要求1所述的一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法，其特征在于:所述的預處理是采用常規的格柵截留、沉淀或絮凝沉淀分離的方式，去除污水中的顆粒雜質及大顆粒的懸浮物。3.根據權利要求1所述的一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法，其特征在于:調整污水pH，是通過加入體積分數為20%—60%的鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸、醋酸或質量分數為10%—80%的氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、氧化鈣、氫氧化鈣溶液中的一種或幾種來調節的，其 化學反應過程是:H++OH—— H2O; 或HC03—+OH— H2O+CO32—; 或HCO3—+H+ H2OCO2;; 或C032—+2H+4 H2OCO2o4.根據權利要求1所述的一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法，其特征在于:所述步驟(2)的改性的工業固廢環保材料鋼渣，是通過加入濃度為1?98 v/v%的硝酸、硫酸、鹽酸或醋酸溶液，按照鋼渣與酸體積1:1一 1:5的比例進行改性，用清水洗至中性，然后在烘箱中以40°C—150°C的溫度下烘干制備。5.根據權利要求1所述的一種利用固廢鋼渣處理污染水體的方法，其特征在于:所述步驟(2)的固液分離是常規的過濾、抽濾、壓濾、膜分離中的一種或幾種的任意組合。
【文檔編號】C02F101/20GK105858957SQ201610275611
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】楊鑫博, 劉緣緣, 潘凡, 李忠林, 周洲, 姜永華
【申請人】云南華云天朗環保有限責任公司