北京某研发中心重金属废水分质处理试验

宋文涛　许　永

(北京矿冶研究总院)



北京某研发中心重金属废水分质处理试验

宋文涛许永

(北京矿冶研究总院)

摘要北京某研发中心日常试验过程中会产生大量成分复杂且具有污染性的重金属废水，直接排放会对环境产生影响，为此进行了废水的分质收集、分别处理试验。结果表明，采用先处理高浓度重金属废水，处理后的出水同其他实验室产生的低浓度重金属废水混合，混合后的出水采用中和沉淀(以NaOH为中和剂)工艺进一步处理，出水通过过滤(砂滤)，进一步去除微量的悬浮物，最后进入除砷吸附工序进行深度处理，出水水质满足北京市水污染综合排放标准要求，可以达标排放。并在实验室试验的基础上，提出了适合该研发中心重金属废水处理的工艺路线。

关键词环境工程重金属废水分质处理

北京某研发中心下属采矿、选矿、冶金、矿产资源、分析测试、电池材料等实验室。各实验室在日常试验过程中会产生大量成分复杂且具有污染性的重金属废水[1-2]。根据实验室废水产生具有间歇性、水质波动大等特点[3]，本研究对重金属废水进行了分质收集、分浓度分别处理试验。

1　废水分类和样品收集

由于研发中心各实验室的专业方向不同，经调研后发现冶金实验室在进行湿法冶金小试或中试过程中，会产生一定量的高浓度重金属废水[4]；测试实验室在进行日常金属矿样检测过程中，会产生一定量的高浓度重金属废水；另外，冶金、测试及其他实验室在日常试验过程会产生大量的低浓度重金属废水[5]。根据调研情况，本研究将研发中心各实验室产生的废水分成高浓度重金属废水和低浓度重金属废水两大类，见表1。

表1　研发中心废水分类及特点

2　高浓度重金属废水处理试验

2.1高浓度重金属废水原水水质

将冶金实验室产生的高浓度重金属废水与测试实验室产生的高浓度金属废水按体积比为1∶1混合(由水量调研结果确定)，作为试验用高浓度重金属废水原水(pH=0.53)，原水水质成分分析结果见表2。

表2　高浓度重金属废水原水成分分析结果 mg/L

2.2试验方法

(1)石灰中和法。取高浓度重金属废水水样1 L，向水样中投加10%的石灰乳，调pH至8.2，30 min后加入0.1%的絮凝剂溶液5 mL，搅拌5 min，静置2 h。取上清液进行水质检测。

(2)氢氧化钠中和法。取高浓度重金属废水水样1 L，向水样中投加5%的NaOH，调pH至8.2，30 min后加入0.1%的絮凝剂溶液5 mL，搅拌5 min，静置2 h。取上清液进行水质检测。

2.3试验结果与讨论

处理后的水质监测结果见表3(石灰中和法和氢氧化钠中和法处理后水样pH值均为8.2，北京市地方标准要求排放水样pH值为6～9)。

表3　高浓度重金属废水处理后水质分析结果 mg/L

从表3可以看出：采用石灰中和法和氢氧化钠中和法处理高浓度重金属废水均无法做到直接处理达标(无法达到北京市地方标准DB11/307—2013要求)；采用石灰中和法处理时，Pb、As、Cd含量超标；采用氢氧化钠中和法处理时，As、Cd含量超标；采用石灰中和法的除砷效果优于氢氧化钠中和法，可能与石灰中和过程中夹带、共沉等因素有关；石灰中和法产生的泥层厚度比氢氧化钠中和法产生的泥层薄约20%～30%，说明石灰中和法的沉降效果优于氢氧化钠中和法；石灰中和法处理产生干渣量为 36 g/L，氢氧化钠中和法处理产生干渣量为13.4 g/L，说明氢氧化钠中和法产渣量远远低于石灰中和法。石灰中和法、氢氧化钠中和法处理高浓度重金属废水均无法做到达标排放，主要是As、Cd容易出现超标，因此处理后出水必须进行再处理。

考虑到研发中心要求环境较为清洁，氢氧化钠中和法具有药剂配置清洁，产渣量低等优点，因此选用该方法进行处理。

3　低浓度重金属废水处理试验

3.1低浓度重金属废水原水水质

将冶金、测试、电池材料、矿产资源和采矿各实验室产生的低浓度重金属废水按体积比为1∶1∶0.1∶0.05∶0.2混合(由水量调研结果确定)；将经氢氧化钠处理后的高浓度重金属废水出水和各实验室混合后的低浓度重金属废水按比例1∶5混合(由水量调研结果确定)，作为试验用低浓度废水水样(pH=1.34)。水质指标监测结果见表4。

表4　低浓度重金属废水原水水质分析结果 mg/L

3.2试验方法

(1)石灰中和法。取低浓度重金属废水水样100 mL作为处理水样，向水样中投加10%的石灰乳1.5 mL，调pH至8.2，30 min后加入0.1%的絮凝剂溶液5 mL，搅拌5 min，静置1.5 h。取上清液进行水质检测。

(2)氢氧化钠中和法。取低浓度重金属废水水样100 mL作为处理水样，向水样中投加5%的NaOH溶液7 mL，调pH至8.2，30 min后加入0.1%的絮凝剂溶液5 mL，搅拌5 min，静置1.5 h。取上清液进行水质检测。

3.3试验结果与讨论

处理后的水质监测结果见表5(石灰中和法和氢氧化钠中和法处理后水样pH值均为8.2，北京市地方标准要求排放水样pH值为6～9)。

由表5可以看出，不论是石灰法还是NaOH法，都有良好的处理效果，但不能满足北京市地方标准DB11/307—2013对砷的处理要求，因此，需要采取进一步降低出水中砷的深度处理措施。采用投加石灰方法中和产生的废水沉淀密实，泥层厚度比投NaOH中和产生的废水薄20%～30%；从渣的产生量来讲，氢氧化钠中和法远远少于石灰中和法，考虑到该渣为危险废物，渣量小可有效降低固体废物的处理成本。因此，实验室产生的低浓度重金属废水治理建议选用NaOH作为中和剂。

表5　低浓度重金属废水处理后水质分析结果mg/L

4　除砷试验研究

4.1试验方案

将低浓度重金属废水经氢氧化钠中和法处理的水样作为除砷试验原水，先采用滤纸过滤，进一步去除出水的微量悬浮物，然后进入除砷吸附材料过滤柱，除砷吸附材料采用北京矿冶研究总院自行开发的ky201号。

4.2试验结果与讨论

对经过除砷吸附材料处理后出水进行水质监测，结果见表6。

表6　经除砷处理后出水砷含量mg/L

由表6可以看出，经过氢氧化钠中和法处理的出水经过除砷吸附材料处理后，出水水质远远低于北京市地方标准DB11/307—2013要求，可以做到达标排放。

5　工艺路线的确定

根据条件试验结果，提出了该研发中心废水处理的工艺路线(见图1)。将研发中心产生的高浓度重金属废水单独收集，采用中和沉淀(以NaOH为中和剂)工艺处理，处理后水样与低浓度重金属废水混合，混合后的水样采用中和沉淀(以NaOH为中和剂)工艺进一步处理，出水通过过滤(砂滤)进一步去除微量的悬浮物，最后进入除砷吸附工序进行深度处理，最终做到稳定达标排放。

6　结　语

采用NaOH中和沉淀法先处理高浓度重金属废水，处理后出水同其他实验室产生的低浓度重金属废水混合，混合后的出水采用中和

图1　研发中心重金属废水处理工艺路线

沉淀(以NaOH为中和剂)工艺进一步处理，出水通过过滤(砂滤)，进一步去除微量的悬浮物，最后进入除砷吸附工序进行深度处理，最终出水可以达标排放。

参考文献

[1]袁增伟，孙水裕，赵永斌，等.选矿废水净化处理及回用试验研究[J].水处理技术,2002,28(4)：2-3.

[2]刘晓燕. 化学实验室常见废液的处理[J].绵阳师范高等专科学校学报，2000，19(12): 46-49.

[3]李延秀，刘学文，马国立.实验室废水处理装置研究与设计[J].安徽农业科学，2015，43(15)：216-217.

[4]张景来，王剑波，常冠钦，等.冶金工业污水处理技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2002.

[5]李宝磊，朱天菊，刘光全，等.实验室重金属废水处理研究[J].环境科学与管理，2014,39(1)：75-77.

(收稿日期2016-05-05)

宋文涛(1978—)，男，高级工程师，100160 北京市丰台区南四环路188号。