[发明专利]一种利用电磁搅拌桨去除工业废水中重金属的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及工业废水中重金属的净化技术，具体为一种利用电磁搅拌桨去除工业废水中重金属的方法及装置。

背景技术

工业废水是一类对环境污染和人类危害极大的废水，主要污染因子为锌、铜、镍、镉或铅等。重金属难以被降解，只能转移其存在位置或转变其物理化学形态。工业废水主要产生于机械加工、电镀、矿山开采等，其重金属的种类、含量及存在形态随着不同的生产行业而存在差异。例如，印刷厂在铅版镀铁、镀锌过程中产生酸性含铅、含锌废水。电镀工业是使用镉较为广泛的工业部门。皮毛厂用砷作脱毛剂，用氧化砷作防腐剂，玻璃厂用砷作脱色剂，木材厂用砷作防腐剂，以及颜料、涂料和含砷农药的生产都排出形态各异的含砷废水。有机合成工业用铜作催化剂，农药、颜料行业用铜作原料，铜、锌、铅等有色金属冶炼厂、玻璃厂、发电厂、电机厂、汽车厂等废水中均含铜。工业废水具有高毒性、持久性和累积性等特点，排放到环境中不易被代谢，易被生物富集，不仅污染水环境、威胁水体安全，也严重威胁着人类和水生生物的生存。震惊世界的日本水俣病和骨痛病就是分别由含汞废水和含镉废水污染环境所造成的。由此可见，建立一种高效去除重金属的方法具有重大意义。

目前，国内外采用处理工业废水的方法主要有三类：第一类是化学法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、电化学还原法等；第二类是物理法，即在不改变重金属化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离等方法，包括离子交换、吸附和膜分离等；第三类是生化法，即借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，包括生物絮凝法、生物化学法和植物生态修复等。化学法会产生大量污泥，从而对环境造成二次污染；物理法，例如离子交换法，成本和能耗高、设备复杂、操作时间长且选择性低；生化法投资和运行成本低，处理效果好，但污泥量大，且处理效果受温度等影响，不稳定。

纳米零价铁（nanoscale zero-valent iron, nZVI）的产生为工业废水的净化提供了新的手段和方法。零价铁独特的还原能力及表面化学特性使其能高效去除废水中的重金属。早在1999年，Moller等针对酸性岩排水中的重金属离子采用微米级零价铁出去，研究结果显示，微米级零价铁对水中砷酸盐、镉离子、铜离子等均有良好去除效果。由于nZVI具有更大的比表面积，故去除重金属的反应速率远高于普通零价铁材料。2000年Mallouk等研究了直径10-30 nm的nZVI对水中Cr(VI)和Pb(II)的去除作用，发现nZVI对Cr(VI)和Pb(II)的去除主要通过还原作用实现，并且，nZVI反应速率是普通铁材料的30倍，两个月以后去除能力仍然是普通铁粉的21倍。Weixian Zhang从2005年开始研究nZVI对不同重金属离子去除，发现nZVI与水中金属离子反应速率远高于普通零价铁材料，nZVI与水中金属离子反应快，且吸附、处理容量是普通材料的10到1000倍。Weile Yan等研究表明，nZVI对Hg(II)、Zn(II)均有高效的去除作用，2 g/L nZVI对40 mg/L Hg(II)的去除效果高达98%，nZVI对Hg(II)的去除主要通过还原作用实现；pH值对nZVI去除Zn(II)有显著的影响，nZVI对Z(II)的去除主要通过吸附及共沉淀作用实现。

目前用nZVI处理工业废水还是一种新的方法，因其操作简单、处理周期短、处理效果好而具有较大的应用前景，但由于nZVI粒径小，在水中仅靠自身重力沉降缓慢，不易与水实现固液分离，影响出水的浊度及nZVI的回收，同时nZVI的反应装置多为间歇型反应器，无法实现装置的连续运行。

发明内容

本发明的目的就是针对工业废水中重金属现有的处理技术和手段存在的不足，提供一种利用电磁搅拌桨去除工业废水中重金属的方法及装置，将重金属从工业废水中分离出来，同时防止对受纳水体的二次污染。

本发明提出的一种利用电磁搅拌桨去除工业废水中重金属的方法，具体步骤如下：

(1) 将含重金属的工业废水进行预处理，通过过滤、沉淀等工艺去除工业废水中悬浮杂质，使工业废水澄清，降低干扰物质对后续nZVI活性的影响；

(2) 步骤(1)得到的工业废水进入导流区，通过导流口分流进入反应区；