一种低浓度含锌废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法与流程

本发明属于环境工程领域，具体涉及一种低浓度含锌废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法。

背景技术：

低浓度含锌废水化学沉淀法处理过程中产生的污泥通常尺寸非常细小，且形态呈絮状，沉降分离性能较差，沉降速率<1cm/s，甚至<0.2cm/s，难以满足高效固液分离的要求，导致出水的锌离子浓度和浊度都有所提高，不利于含锌废水的处理。为了有效提高含锌废水化学沉淀污泥的沉降性能，中南大学发明了一种在重金属废水处理过程中形成非生物颗粒污泥的方法(公开号：103288191A；公开日：2013-09-11)，可将污泥的沉降性能提高到3～4cm/s。然而，该方法较适用于较高浓度的含锌废水(>100mg/L)。这是因为高浓度的含锌废水中形成的沉淀物较多，形成的非生物颗粒污泥的尺寸较大，可达到厘米级，因此重力作用下易于达到较高的沉降速率。然而，低浓度的含锌废水(<100mg/L)虽然会降低溶液的过饱和度，但形成的污泥尺寸非常细小，通常为毫米级或更低，若污泥结构呈絮状，在重力作用下的沉降性能将会很差。为此，本发明提出了一种低浓度含锌废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法，可大大增强污泥的密实度，使污泥的沉降性能大幅度提高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种低浓度含锌废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法。

为实现上述目的，本法是通过以下方式实现的：

一种低浓度含锌废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法，在100～200mL水中加入氧化锌晶种，使得固体浓度为2.5～3.0g/L；控制搅拌速度100～300rpm、温度15-25℃条件下分别滴加含锌废水和0.03～0.05mol/L的氢氧化钠水溶液，控制含锌废水的进样速率3.5～5mL/min；并通过氢氧化钠溶液调节pH值8.5～9.5，反应1h后，停止加样，向反应后的悬浮溶液体系中投加聚丙烯酰胺絮凝剂，搅拌后静置一段时间，使污泥稳定并完全沉降，所述的含锌废水的锌离子浓度<100mg/L。

上述的方法，聚丙烯酰胺絮凝剂的投加量为15mg/L。加入聚丙烯酰胺絮凝剂后，先100～600rpm快速搅拌30s，再30～60rpm慢速搅拌15min，最后静置沉降30min。

与现有技术相比，本发明的优点：

1、本发明方法专门用于处理锌离子浓度<100mg/L的低浓度含锌废水。

2、流程简单，主要涉及了锌的沉淀反应和颗粒物的絮凝反应；操作成本低，设备简单。

3、本发明应用晶种诱导并流加料控制结晶法，通过调节反应物的进样速率、晶种固体浓度、搅拌速度和反应pH值等条件形成了颗粒污泥，其沉降速率可提高到7.3cm/s，污泥含水率可降低到91％，与絮状污泥相比，沉降压缩性能显著提高。

4、本发明是低浓度含锌废水处理过程中提高污泥沉降性能的方法，为解决低浓度含锌废水处理过程中固液分离的难题提供了新方式。

附图说明

图1对比例1中所得非生物颗粒污泥的自由沉降过程；

图2实施例1中所得非生物颗粒污泥的自由沉降过程。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明，而不是对本发明的限定。

对比例1

1000mL反应烧杯置于恒温磁力搅拌装置上，控制温度为35℃，调节搅拌速率为600rpm。向反应烧杯中倒入约150mL含锌废水(50mg/L)，再添加氢氧化钠溶液(0.015mol/L)调节反应pH值为9.0±0.2，反应1小时。在上述反应后的悬浮溶液体系中加入浓度为0.1％的聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂，使其反应浓度为10mg/L。然后快速(600rpm)搅拌30s，再慢速(50rpm)搅拌15min。静置30min，使污泥沉降。用照相机拍下形成污泥的自由沉降过程，结果如图1所示。由图1可见，污泥尺寸较小(约1～2mm)，结构疏松，沉降速率<1cm/s，污泥含水率99％，重金属去除率>90％。

对比例2

采用201310216148.4的专利申请中实施例2的条件和方法处理本发明锌离子含量小于100mg/L的含锌废水。

将一个500mL反应烧杯置于恒温磁力搅拌装置上，控制温度为60±1℃，调节磁力搅拌子的转速为300rpm。向反应烧杯中加入200mL含晶种物质纳米ZnO的悬浮液，其固体浓度为0.5g/L。然后向烧杯中同时分别滴加氢氧化钠溶液(0.01mol/L)和含锌废水(锌离子浓度50mg/L)，控制含锌废水的滴加速率为2.5mL/min,通过氢氧化钠溶液控制反应pH值为9.5±0.2，反应1h。在上述反应后的悬浮溶液体系中投加浓度为0.1％的聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂，使其反应浓度为10mg/L。然后快速(500rpm)搅拌30s，再慢速(50rpm)搅拌15min。静置30min，使污泥稳定并完全沉降。通过对其沉降性能的分析计算可知，其平均沉降速率为3.6cm/s。此外，对反应前后水中的锌浓度的分析可知，其去除率>90％。

实施例1

1000mL反应烧杯置于恒温磁力搅拌装置上，控制温度为25℃，调节搅拌速率为200rpm。向反应烧杯中加入100mL含ZnO纳米颗粒的悬浮液(2.5g/L)。然后向烧杯中同时分别滴加氢氧化钠溶液(0.03mol/L)和低浓度含锌废水(锌离子浓度50mg/L)，控制低浓度含锌废水的滴加速率为3.5mL/min，通过氢氧化钠溶液控制反应pH值为9.0±0.2，反应1h。在上述反应后的悬浮溶液体系中加入浓度为0.1％的聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂，使其反应浓度为15mg/L。然后快速(500rpm)搅拌30s，再慢速(50rpm)搅拌15min。静置30min，使污泥稳定并完全沉降。该过程锌离子的去除率>90％。用照相机拍下形成污泥的自由沉降过程，结果如图1所示。由图可见，该条件下形成的污泥尺寸较小(约2～3mm)，但其平均沉降速率可达到7.3cm/s，最快沉淀速率可达到9.2cm/s。污泥含水率可降低至91％，密实度较高。与对比例1中的絮状污泥相比，沉降压缩性能大幅度提高。与对比例2中的污泥相比，沉降和压缩性也有进一步的提升。

实施例2

1000mL反应烧杯置于恒温磁力搅拌装置上，控制温度为15℃，调节搅拌速率为100rpm。向反应烧杯中加入100mL含ZnO纳米颗粒的悬浮液(3.0g/L)。然后向烧杯中同时分别滴加氢氧化钠溶液(0.05mol/L)和低浓度含锌废水(锌离子浓度50mg/L)，控制低浓度含锌废水的滴加速率为5mL/min，通过氢氧化钠溶液控制反应pH值为9.0±0.2，反应1h。在上述反应后的悬浮溶液体系中加入浓度为0.1％的聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂，使其反应浓度为15mg/L。然后快速(500rpm)搅拌30s，再慢速(50rpm)搅拌15min。静置30min，使污泥稳定并完全沉降。该过程锌离子的去除率>90％。污泥平均沉降速率可达到4.0cm/s，最快沉降速率可达到4.7cm/s，污泥含水率可降低至91％。与对比例1中的絮状污泥相比，沉降压缩性能大幅度提高。与对比例2中的污泥相比，沉降和压缩性也有进一步的提升。

在实施例2的条件基础上进行含锌废水进样速率的深入研究，结果如下表1。

表1

由以上结果可知，含锌废水进样速率对于污泥的沉降性能有比较大的影响，沉降速率在3.5～5mL/min之间时最好。低于3mL/min时污泥颗粒尺寸过于细小，虽然密实度较高，但沉降性能不佳。大于5mL/min时污泥虽然尺寸有所增大，但含水率增高，密实度降低，导致污泥沉降性能有所下降。