工业废水治理设备一体化污水净化设施 未来发展趋势

(1)调试初期，经liuliang计调整萃取剂与废水进料比例为1:12.5，通过向反应釜中加盐酸调整萃取PH为2，废水经反应器后进入萃取分离器静置分离，上层萃取相进入萃取相储罐，下层废水进入油水分离器进行二次分离后进入储池。萃取相加入液碱进行反萃，回收萃取剂。运行以来，运行初进水COD为19000mg/L左右，出水为11000mg/L左右，去除率达到40%。

(2)调试运行中期，废水进水COD稳定在13000mg/L～15000mg/L左右，但运行一段时间后，萃取剂存在老化现象，萃取效果下降，为保证萃取效果，萃取剂与废水进料比例调整为1：8;并且针对在运行过程中萃取剂存在老化问题，在原有萃取剂中补加煤油，以解决萃取剂分层困难问题，但补加后萃取剂浓度降低造成萃取效果差，同时反萃后萃取剂夹杂大量杂质问题尚未解决;通过实验，采取反萃过程中调整液碱浓度，且在萃取剂反萃后加入稀硫酸进行去除杂质，虽然杂质去除，但经萃取反应后杂质进入萃取相，导致萃取剂分层更加困难。

(3)运行过程中因反萃后萃取剂混浊、杂质多、分层困难，部分萃取剂随回收相进入回收相贮罐，造成萃取剂损耗大，为保证萃取效果需不断补入新萃取剂。

(4)调试后期萃取效果逐步下降，补入新萃取剂处理效果达到30%，但运行一段时间后，萃取剂老化影响废水COD去除率，致使下降到20%左右。

3、运行中存在的主要问题及原因

3.1 存在问题

(1)因萃取剂老化问题造成废水处理效果不稳定。

(2)萃取剂损耗大，废水处理成本较高。

3.2 原因分析

(1)废水处理效果不稳定，有如下几个原因。

①废水冷却析出络合物，此类络合物进入反应过程中，吸附在萃取剂中，反萃取时无法将其与萃取剂分离，导致萃取效果差。

②废水水质有波动，致使进出水COD测定并不一定能及时反映COD去除率。

(2)萃取剂损耗大，有如下几个原因。

①萃取分离效果不理想，部分萃取剂随废水排出，造成萃取剂损耗较大。

②反萃取静置分层后，因杂质较多，且溶解在萃取剂中，导致反萃时中间层较多，夹带萃取剂进入回收相储槽。

③废水水温较高，增大萃取剂在废水中的溶解度，导致损耗较大。

4、成本分析

4.1 油相损耗计算

油相可留存的设备有：萃取剂贮罐、萃取相贮罐、萃取反应釜、萃取分离器、反萃釜及油管道。

运行以来共配制助剂约为31.16m3(27.9t)，煤油约46.74m3(37.9t)，运行过程中因萃取剂出现问题放入萃取剂贮罐约4m3(3.4t)，共有萃取剂约69.2t。

计算之前，萃取相贮罐已清空。

油耗计算如下：

整个处理系统油相总量：82.4m3;

理论上，系统总油相V=V1+V2+V3+V4+V5+V6;

式中，V1—萃取剂贮罐中油相;V2—萃取反应釜;V3—萃取分离器中萃取剂;V4—管道中油相;V5—回收相贮罐中回收油相;V6—损耗萃取剂。

那么V6=V-(V1+V2+V3+V4+V5);

V1=14.9m3;V2=6.6m3;V3=24.6m3;V4=2.6m3;V5=2.5m3

萃取剂损耗V6=82.4-51.2=31.2m3

截止分析日期，共处理废水29000t,萃取剂比重为0.84，约损耗为26.2t。

4.2 计算依据及说明

药剂费，具体为：油相损耗：主要为萃取油相损耗，周期损耗约为0.9%，吨废水损耗油相0.9公斤;液碱消耗量：主要是萃取剂再生需要消耗液碱，吨废水消耗30%液碱7.6公斤;盐酸消耗量：主要是萃取反应过程需要消耗盐酸，吨废水消耗盐酸0.008吨;电量消耗：主要是萃取反应釜搅拌、各种泵的用电，吨废水耗电量为0.87度;废水预处理成本=0.9×28613+7.6×660+0.008×50+0.87×0.78=31.9元。

重金属废水来源于有色金属的生产、电镀、采矿、化工等部门，主要来自矿山排水、废石场淋浸水、矿场尾矿排水、有色金属冶炼厂排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂酸洗水等。随着我国工业的迅速发展，对污水处理排放监管不够严格，导致大量重金属废水排入水体，对生态环境及生物圈的平衡造成了严重的危害。重金属废水进入河道之后，部分重金属离子及其化合物会被水体中的悬浮颗粒物吸附产生沉淀，会导致水体的长期污染。铜的冶炼、加工和电镀过程会产生大量的含铜废水，如不经处理直接排入水体，必然会对水环境或人体健康造成危害。目前常见的含铜废水处理方式有化学沉淀法、电解法、离子交换法、吸附法等。

凹凸棒土是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物，具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等胶体性质，且其脱色能力、可塑性、黏合力都非常优异。美国和日本对凹凸棒土的研究比较深入，开发利用程度较高，已在催化剂、吸附材料、涂料、黏合剂等领域形成市场。目前，我国已探明的矿床中以盱眙地区矿的品味高且储量大，盱眙地区探明的优质凹凸棒土储量在6700万t以上，可用的凹凸棒黏土量达5亿t。由于我国的凹凸棒土发现较晚，对于已知的矿床成分研究不够，对其的开发利用程度较低，以原矿利用为主，产品的附加值及技术性开发不够。Fan等研究了凹凸棒土和柠檬酸三铵改性凹凸棒土对Ni2+的吸附表明，柠檬酸三铵改性凹凸棒土较凹凸棒土表现出更优的吸附效果，在低pH下为离子交换或外配位作用，而在高pH下为外配位作用和表面沉淀。符浩等研究含氮硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性凹凸棒土发现，酸活化可增加凹凸棒土吸附材料的孔道直径，使吸附速度加快，而硅烷偶联剂对凹凸棒土的改性，tigao了其对汞离子的吸附效果，大吸附量从改性前的3.8mg/gtigao到92.6mg/g。Chen等讨论了经活性处理的凹凸棒土的吸附性能，通过加酸和加热2种途径对凹凸棒土进行改性，结果表明，加酸处理中随着盐酸浓度增加，凹凸棒土的比表面积越大，吸附性能越好，加热处理中随着温度上升，比表面积和吸附性能呈先上升后下降的过程。用酸改性的凹凸棒土吸附铜溶液发现，酸处理使凹凸棒土表面活性硅羟基增多，其可能是凹凸棒土吸附性能增加的原因。笔者利用凹凸棒土在吸附、脱色、热稳定等方面具有突出性能的特点，探索改性处理后的凹凸棒土对含铜废水的处理效果及吸附反应机理，以期为凹凸棒土处理实际废水提供理论依据。

1、材料和方法

1.1 仪器与材料

试剂：盐酸、硝酸、硫酸、氯化铜、氯化铵、氨水、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸铵、三水合二乙基二硫代氨基甲酸钠、silvhuatan，均为分析纯。

仪器：HA-CA水浴恒温振荡器，紫外可见分光光度计等。

1.2 预处理

1.2.1 凹凸棒土的预处理

将凹凸棒土样(取自江苏盱眙)放入容量瓶中用蒸馏水浸泡1～2h，经滤纸过滤后取出土样洗涤3～5次，去除土样中的砂砾及杂质，将洗净的土样置于烘箱内，在100℃条件下，烘干2h取出，用研钵将土样研磨成粉末状，经100目过筛后，密封保存待用。

1.2.2 凹凸棒土的改性处理

分别配制1、3和5mol/L的盐酸、硫酸和硝酸溶液，各取200mL，分别加入经预处理的凹凸棒土24g，置于恒温搅拌器上搅拌1h，搅拌的温度为20℃。滤出凹凸棒土，并用去离子水洗涤3～5次，至洗涤水呈中性，置于烘箱内在200℃下烘干3h，烘干后的酸改性凹凸棒土用密封袋保存待用。

1.3 试验

以实验室配置的含铜废水为研究对象，采用静态吸附试验研究改性凹凸棒土对废水中铜离子的吸附性能，并考察反应温度、凹凸棒土投加量、反应时间等因素对吸附效果的影响，探讨凹凸棒土对含铜废水的吸附动力学。

1.3.1 废水中铜离子浓度的测定

铜离子浓度的测定采用HJ485—2009《水质铜的测定二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法》。标准曲线的制定步骤：

1)取50mL蒸馏水置于分液漏斗中，加入10mL的EDTA-柠檬酸铵溶液，50mL的氯化铵-氢氧化铵缓冲溶液，摇匀，此时溶液的pH约为9，加入5mL的二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液，摇匀，静置5min后准确加入10mL的silvhuatan溶液，并振荡不少于2min，静置使其分层，待显色分离后，在1h内取显色液置于10mm的比色皿中，在440nm处测定吸光度，做为对照。