环境科学研究
RSEARCH OF ENUIRONMENTAL SCIENCES
1999年 第12卷 第1期  Vol 12 No.1 1999



EWP高效污水净化器用于重金属污水治理的试验
李松汉　俞　盛　曹姝文　肖成斌　李洪渭
摘　要　电池生产过程排放的污水含汞、锌、锰等重金属污染物和COD等有机污染物。该试验通过调节污水的pH值(7.5～8.5)，利用进入EWP高效污水净化器的污水自身生成的Zn(OH)2絮凝沉淀物形成的吸附过滤流化床对污水进行净化。试验结果表明可达到：出水的汞为0.000 92 mg/L，去除率为96.2%；锌去除率为99.1%；锰去除率为55.1%；COD去除率为19.6%；BOD去除率为28.3%。
关键词　重金属污水　吸附　过滤　污水治理　试验
The Site-repot for Efficient Wastewater Purification Unit 
in Heavy Metal Pollutants Treatment
LI Songhan1)　YU Sheng2)　CAO Shuwen2)　XIAO Chengbin2)　LI Hongwei3)
( 1)Guangzhou Light Industry Group Corp,Guangzhou　510130;
2)Guangzhou Huazhubao Environmental Protection Technical & Engineering Company Ltd, Guangzhou　510130;
3)Guangzhou Huayuanfeng Environmental Protection Technical Company Ltd, Guangzhou　510130)
Abstract　During the battery production,the wastewater would drain with some heavy metal pollutants and organic pollutants like Hg,Zn,Mn,COD and BOD.By this EWP unit test,we want to research if we can use Zn(OH)2 flocculate caused by influent wastewater as adsorption layer bed to purify the water while adjusting the pH value to 7.5～8.5.By using the EWP unit,Hg can be reduced into 0.000 92 mg/L with the removing rate of 96.2%;Zn removing rate is 99.1%;Mn removing rate is 55.1%;COD removing rate is 19.6%;BOD removing rate is 28.3%.
Keywords　Heavy metal pollutant; Adsorption; Filter; Wastewater treatment; Test

　　电池生产过程中，使用含汞、锌、锰和淀粉等原材料，在电液配料糊化、洗碳棒头等生产过程中排出的废水含汞0.016～0.98 mg/L、锌60～1 200 mg/L、锰4.25～16.5 mg/L、COD 224～480 mg/L、BOD 113～260 mg/L、石油类7～15 mg/L，对环境造成严重污染。由于废水中除了含有有机污染物以外，还有多种重金属污染物，而各种污染物处理工艺和条件不一样，国内尚未见到能同时把全部的污染物都治理到达标的设备和设施。广州某电池厂的废水，经其厂内2套污水治理设施处理后锌、锰有时能达标，而汞、COD和BOD还未能达标。所以目前国内的电池厂(含糊式电池)生产污水的治理还是一个难题。
　　处理重金属污水有离子交换、活性炭吸附、金属还原和化学沉淀等多种方法。前者需要多级处理，治理投资大运行费用高，且操作管理难；而化学沉淀法应用普遍，具有经济、效果好等优点［1］。化学沉淀法虽然简单，可是处理汞、锌的条件不同，如pH为10时可生成Hg(OH)2沉淀物，但它不稳定，会返溶了Zn(OH)2沉淀物［2］，且由于电池污水的氯化物含量高，所以不能直接用化学沉淀法去除全部的重金属污染物。
　　笔者开发研制的、已成功用于造纸废水治理(15 000 m3/d规模)的EWP高效污水净化器，是利用废水中的絮凝沉淀物在净化器内形成稳定的可自动更新的吸附过滤流化床，对连续进入的废水进行吸附过滤净化。针对碱金属絮凝胶团对重金属离子具有很强的吸附能力的特性，利用pH为8时生成的Zn(OH)2絮凝沉淀物在EWP高效污水净化器内形成吸附过滤流化床，对汞和其他重金属离子以及有机污染物进行吸附过滤，试验对几种重金属污染物和有机污染物同时治理的效果。
1　试验方法
1.1　设备原理
　　化学沉淀可认为是一种晶析现象，往反应水溶液中加入良好的沉淀晶种(回流污泥)有助于形成良好的结晶沉淀［3］。EWP高效污水净化器是根据该原理，在化学沉淀的基础上集污水晶种循环反应、沉淀、吸附、过滤、污泥初步浓缩等多种功能于一体的设备。原理见图1，它利用晶种循环反应后生成的絮凝沉淀物进行竖流沉淀的同时，在净化器的流化床机构的作用下形成一个不需用任何填料或滤料的、稳定的、可连续自动更新的吸附过滤流化床，使进入的污水除了得到平常混凝反应之后的固液分离效果外，还让污水得到过滤和吸附的净化处理；污水吸附后进行固液分离，清水向上经清水区流出；污泥向下排到浓缩区。

图1　EWP高效污水净化器工作原理方框图
1.2　试验目的
　　a.筛选化学药剂，使废水能快速形成大颗粒絮团并能提高重金属去除率且成本不高。
　　b.摸索最佳的工艺条件及设备参数。
　　c.验证工艺流程和试验设备的可行性和治理效果。
1.3　试验流程
　　试验流程见图2，污水流入和螺旋输料器定量送出的石灰在调节池混合，调pH为7～8，烧碱微调至pH为8～8.5，并在泵前加JFC高分子絮凝剂，污水生成Zn(OH)2絮团再进入EWP高效污水净化器内，进行如图1所示的反应和吸附过滤处理。经处理污水从净化器顶部流出；污泥从底部排出。


图2　试验工艺流程图
1.4　试验装置
　　EWP－2型高效污水净化器原是造纸废水治理的试验装置，直径0.79 m，高2.9 m(第二阶段试验改为3.9 m)，设计处理能力为2 m3/h；调节池采用电池厂废弃的0.8 m3的方形罐；加药装置采用螺旋送料器投加石灰粉，JFC高分子絮凝剂自流到污水泵由泵负压吸入。
1.5　试验过程
　　在实验室确定几组较佳的药剂组合后，从厂污水泵出口的三通管，引出废水到旁边的试验装置进行试验。在运行3 h后(进水量2 m3/h) EWP净化器的视镜就见到泥床，即净化器能由进入的污水中的Zn(OH)2絮凝沉淀物去形成吸附过滤流化床并可达到要求的高度。然后再进行下面的试验。
1.5.1　设备参数的确定
　　在保证流化床床体稳定不湍动的前提下，逐级调节处理量从1～5 m3/h，观察流化床的湍动情况并取样测定，得到停留时间在0.3～0.5 h、流化床高度在1.9 m以上时有较好效果的基本参数。从而确定该类污水处理的吸附时间和过滤流速等设备参数。
1.5.2　晶种循环反应结构和参数的选择
　　晶种循环反应的效果影响处理效率、净化器体积和运行成本，除了调节进水量等外部参数，还对净化器的结构作了较大的改进并反复试验和测定，最后确定在净化器内设置晶种循环反应区及其相应的参数。
1.5.3　加药位置的选定
　　对在泵前、泵后、反应器前、反应器后加高分子絮凝剂分为4组进行试验和测试，测试结果泵前加高分子絮凝剂的方案运行最方便且效果较好，故按此方案继续试验。
1.5.4　pH范围的确定
　　在试验过程中发现pH为9的时候，锌的去除率可提高，但有时控制不好，过高时会返溶了Zn(OH)2絮凝沉淀物，令吸附过滤流化床消失。所以保持pH在8～8.5之间为宜，可确保吸附过滤流化床的正常工作和对最主要的污染物——汞的去除率。
2　试验结果
　　在试验过程中，除了请电池厂对100多个样品进行监测分析外，还请广州市环境监测中心站分3个阶段测定确认。多次监测结果证实，汞的处理效果很好并且稳定，都能达到排放标准；锌的处理效果虽然达到去除率为96%，但仍然超标4～8倍。经过分析研究，再对EWP－2进行改造，为提高吸附过滤段的去除率，延长吸附时间10 min，增加流化床的高度1 m，使其更加适应碱金属沉淀物的处理。第二阶段的试验，运行更可靠，处理效果更有保障，流量适当提高滤床仍然能平稳工作。第二阶段还对2组药剂的效果作进一步比较。第三阶段在确定药剂组合后着重进行不同流量的运行比较。
　　EWP高效污水净化器利用循环晶种的原理，形成了由Zn(OH)2絮凝沉淀物构成的吸附过滤流化床，由于“它们具有很强的吸附能力，在含汞废水中，这些胶团不仅能吸附汞离子，而且还能捕集和裹抉悬浮的汞粒一起沉淀，从而使含汞废水得到净化”［3］，所以得到比气浮或沉淀更高的效果。经过3个阶段的运行，检测结果如表1。
表1　治理效果

日期污染物处理前
(mg/L)处理后
(mg/L)流量
(m3/h)处理率
(%)备注
08－19Hg0.8750.012 52.098.5厂监测
Zn663.69.02.098.6广　州　市　环　境　监　测　中　心　站　监　测
08－22Hg0.06710.000962.098.6
Zn435.016.22.096.3
Mn13.88.42.039.2
pH6.18.962.0　
COD2241042.053.6
BOD11343.42.061.6
09-26Hg0.0930.00213.097.8
Zn55017.33.096.9
Mn19.89.03.054.6
pH6.058.723.0　
COD4803013.037.3
BOD2651453.045.2
10-30Hg0.0240.000921.896.2
Zn120010.61.899.1
Mn10.74.81.855.1
pH6.688.301.8　
COD3472791.819.6
BOD10676.01.828.3

3　结论
　　a.对含有几种重金属污染物的废水，只要其中一种重金属能生成絮凝沉淀物，就可采用EWP高效污水净化器进行治理，该工艺简单可靠。
　　b.含Hg，Zn,Mn和COD等污染物的电池厂污水，经EWP高效污水净化器一级物化处理，可达到出水指标为：汞0.000 92 mg/L，去除率为96.2%；锌10.6 mg/L,去除率为99.1%；锰4.8 mg/L，去除率为55.1%；COD 279 mg/L，去除率为19.6%(见表1)。汞能达到并优于国家和广州市一级新扩改标准。
　　c.该工艺处理每吨废水所需药费为0.7元、电耗0.15度。只是现有电池厂(效果不及本方法)处理费用的1/3。
　　d.该技术特点是利用污水中某种(最容易生成絮凝沉淀物的)重金属污染物，在EWP高效污水净化器内形成吸附过滤流化床，再对其他重金属污染物和有机污染物进行吸附过滤，从而达到污水净化的目的。
4　问题和建议
4.1　污染物浓度不能太低
　　因为EWP高效污水净化器要靠被治理的污水中的絮凝沉淀物来形成吸附过滤流化床，如进入污水的污染物浓度不够，则形成不了吸附过滤流化床或吸附过滤流化床更新周期长，这种情况应添加碱铝或其他药剂使污水尽量多生成絮凝沉淀物。
4.2　实际工程应用效果
　　因为试验条件限制，试验装置只能高3.9 m，而纸厂实际工程应用的设备高度在13 m，即实际设备的吸附过滤流化床高度是试验设备的3倍，所以治理效果比试验的要好并且更可靠。
　　
　　参加工作的还有华珠保环保公司的梅作汉，唐艳青同志。
第一作者：男，1954年生，高级工程师
作者单位：李松汉　广州轻工集团公司，广州 510130；
　　　　　俞　盛　曹姝文　肖成斌　广州市华珠保环保工程技术有限公司，广州 510130；
　　　　　李洪渭　广州市华源丰环保技术有限公司，广州 510130
参考文献
1　李家瑞.工业企业环境保护.北京：冶金工业出版社，1992.240.
2　北京市环境保护科研所.水污染防治手册.上海：上海科学技术出版社，1989.1049.
3　高宇声，崔志民，王宝贞，等.(环境保护)十年选编.北京：中国环境科学出版社，1984.385，416.
收稿日期：1997－09－08　修回日期：1998－03－08
