一种含多污染物废水处理用重介质的制备方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种含多污染物废水处理用重介质的制备方法，特别是以有色矿山酸性废水处理底渣作为主要原料进行重介质制备的方法。

背景技术

随着我国社会经济的持续发展，工业行业得到了迅速扩大，在工业企业的生产过程中，出现的工业废水也持续增加，工业废水通常具有污染物种类多、浓度高等特点，尤其是在电子、电镀、采选矿、冶金等行业中，其工业废水含有COD、多种重金属、氟等污染物，处理难度大。对于含COD废水，通常且最为有效的处理方式为化学氧化法，需要使用具有氧化性的化学药剂，并需要配合催化剂使用；对于含重金属废水，通常采用石灰中和法，通过提高废水pH值，使污染物生成难溶的金属氢氧化物，但不同的重金属具有不同的沉淀pH值，过程难以控制。对于含多种污染物的废水，需根据不同污染物的特征，采用分段式处理方式，难以使用同一种处理方法、工艺对多种污染物进行同步处理，造成废水处理难度大，工艺复杂，设施设备需求高。

各种污染物的处理工艺中，通常是将污染物离子与其他物质反应，生成难溶的化合物，再通过絮凝反应、固液分离，实现污染物在废水中的脱除。该生成的化合物，在废水中以分子的形式存在，粒度极细。即使通过絮凝剂的絮凝作用，生成的絮体颗粒也会存在粒径小、比重低、含水率高的问题，造成絮体颗粒沉降速度慢，出水SS含量高，进一步造成出水检测污染物浓度升高。设计上只能通过增大沉淀设备选型来减缓该问题，此时会带来处理设施占地面积大、投资费用高的问题。

因此，开发一种适用于多种污染物同步处理，效果优良，且沉降效果好的水处理产品具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种含多污染物废水处理用重介质的制备方法。

本发明包含如下步骤：

a）有色矿山酸性废水处理底渣，经硫酸酸洗后，得到含Fe、Al和Mn等多种金属离子的原液；硫酸浓度为氢离子含量10

b）由步骤a）得到的原液，加入石榴子石、锯木粉、胶凝剂，在搅拌的过程中进行浸润得到浸润液；有色矿山酸性废水处理底渣：石榴子石：锯木粉：胶凝剂的质量比为3～6：1～2：1～2：1。

c）由步骤b）得到的浸润液，采用片碱调整pH值，加入还原剂，在搅拌、超声的联合过程中进行改性，过滤后的滤饼为前驱体；还原剂为羟胺、硼氢化钠、硼氢化钾中的一种，用量为0.02～0.2 kg/L浸润液。

d）由步骤c）得到的前驱体，经造粒后，置于保护气中干燥、焙烧、冷却，制得重介质。

步骤a）中有色矿山酸性废水处理底渣，铁质量含量8～12%，铝质量含量2～8%，锰质量含量为1～4%，钙质量含量8～15%。

步骤a）有色矿山酸性废水处理底渣，经酸洗后剩余的不溶物为石膏。

步骤b）中浸润的时间控制在60～180min。

步骤c）中的pH控制在6～8之间。

步骤c）中的搅拌转速为1000-2000 r/min，超声的功率为100-120 W，工作频率为25-40 KHz，改性处理的时间控制在30-60 min。

步骤c）的得到前驱体，其固体颗粒内附有大量羟基、巯基、羧基等活性基团及还原性金属元素。

步骤d）中的造粒粒径为0.038～1.5 mm。

步骤d）中的保护气为氢气、氮气中的一种。

步骤d）中的焙烧温度为500～1200℃，焙烧时间为30～120 min。

本发明以有色矿山酸性废水处理底渣作为原料，解决了企业固体废水堆存、处置的问题，降低了环保风险；本发明将原本属于固废范畴的底渣制作成产品，同时产生了石膏产品，为企业带来了双重经济效益。

本发明利用有色矿山酸性废水处理底渣中存在的多种金属离子本身具有的吸附、催化等多种特性，通过浸润、还原、灼烧的过程，调整金属离子的形态、赋存状态；同时，在浸润液制备前驱体的过程中，选用本发明的还原剂羟胺、硼氢化钠或硼氢化钾，与浸润液配比为0.02～0.2 kg/L，使前驱体固体颗粒内附有大量羟基、巯基、羧基等活性基团及还原性金属元素，在还原性气氛的焙烧过程中，活性基团及还原性金属元素在多孔结构中得以脱水固化附着。最终形成具有多基团、多孔隙、高比表面积、高比重的重介质，在废水处理中，固化后的活性基团吸水后活化，多孔结构内的活化基团对COD、重金属等具有吸附、凝聚作用；还原性金属元素对COD、Mn等处理具有催化作用；在重介质高比重的特性下，各污染物随着重介质加速沉降，固液分离效果优良。在吸附、凝聚、催化的多重作用下，对含COD、重金属、Mn、SS等多污染物的废水具有高效的处理效果。

附图说明

图1为本发明实施例1中制备的水处理用重介质的电镜照片；(a)为实施例1所得产品SEM电镜放大500倍图片，(b)为实施例1所得产品SEM电镜放大5000倍图片。

图2为本发明实施例1中制备的水处理用重介质的某湿法冶金废水多污染物去除率。

图3为本发明实施例1所得产品与常规选矿废水处理工艺对某湿法冶金废水处理的沉降速度和出水SS比较效果；其中(a)为沉降速度；(b)为出水SS。

图4为本发明实施例2中制备的水处理用重介质的某冶炼厂碱洗废水多污染物去除率。

图5为本发明实施例2所得产品与常规处理方法对某冶炼厂碱洗废水处理的沉降速度和出水SS比较效果；其中(a)为沉降速度；(b)为出水SS。

图6为本发明流程图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于该实施例。

实施例1

本发明流程如图6所示。

一种含多污染物废水处理用重介质的制备方法，具体步骤为：

a）有色矿山酸性废水处理底渣，其含铁11.2%，含铝3.4%，含锰3.2%，含钙12.1%，使用氢离子含量10

b）按照有色矿山酸性废水处理底渣：石榴子石：锯木粉：胶凝剂质量比4：1.6：1.4：1的比例，将石榴子石、锯木粉、胶凝剂加入原液中，进行搅拌浸润，浸润时间150 min。

c）采用片碱调整浸润液的pH值为7，再按0.15 kg/L的用量加入硼氢化钠，在搅拌转速1200 r/min、超声功率120 W、超声频率25 KHz的联合过程中进行改性，改性处理60min后，进行过滤，滤饼为前驱体。

d）对前驱体造粒，造粒粒径为0.045～1.5 mm，在氢气的保护中进行干燥、焙烧、冷却，焙烧温度650℃，焙烧时间45 min，制得重介质。

本发明实施例1所得产品的比表面积为313 m

本发明实施例1所得产品的电镜照片见图1。

本发明实施例1所得产品与常规选矿废水处理工艺对某湿法冶金废水处理的污染物去除效果比较见图2。

本发明实施例1所得产品与常规选矿废水处理工艺对某湿法冶金废水处理的沉降效果比较见图3。

实施例2

一种含多污染物废水处理用重介质的制备方法，具体步骤为：

a）有色矿山酸性废水处理底渣，其含铁9.2%，含铝7.8%，含锰2.1%，含钙9.6%，使用氢离子含量10

b）按照有色矿山酸性废水处理底渣：石榴子石：锯木粉：胶凝剂质量比6：1：1：1的比例，将石榴子石、锯木粉、胶凝剂加入原液中，进行搅拌浸润，浸润时间90 min。

c）采用片碱调整浸润液的pH值为6.5，再按0.05 kg/L的用量加入羟胺，在搅拌转速1200 r/min、超声功率100 W、超声频率30 KHz的联合过程中进行改性，改性处理30 min后，进行过滤，滤饼为前驱体。

d）对前驱体造粒，造粒粒径为0.038～0.074 mm，在氮气的保护中进行干燥、焙烧、冷却，焙烧温度1150℃，焙烧时间120 min，制得重介质。

本发明实施例2所得产品的比表面积为263 m

本发明实施例2所得产品与常规处理方法对某冶炼厂碱洗废水多污染物去除效果比较见图4。

本发明实施例2所得产品与常规处理方法对某冶炼厂碱洗废水处理的沉降效果比较见图5。

实施例3

一种含多污染物废水处理用重介质的制备方法，具体步骤为：

a）有色矿山酸性废水处理底渣，其含铁10.4%，含铝6.3%，含锰1.4%，含钙14.3%，使用氢离子含量10

b）按照有色矿山酸性废水处理底渣：石榴子石：锯木粉：胶凝剂质量比4：1：2：1的比例，将石榴子石、锯木粉、胶凝剂加入原液中，进行搅拌浸润，浸润时间90 min。

c）采用片碱调整浸润液的pH值为7.0，再按0.1 kg/L的用量加入硼氢化钾，在搅拌转速1200 r/min、超声功率120 W、超声频率30 KHz的联合过程中进行改性，改性处理45min后，进行过滤，滤饼为前驱体。

d）对前驱体造粒，造粒粒径为0.074～0.125 mm，在氮气的保护中进行干燥、焙烧、冷却，焙烧温度800℃，焙烧时间90 min，制得重介质。

本发明实施例3所得产品的比表面积为383 m