某產(chǎn)業(yè)園位于國(guó)內(nèi)知名有色金屬產(chǎn)業(yè)基地。該產(chǎn)業(yè)園是在環(huán)境倒逼機(jī)制推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型晉級(jí)形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生，以樹立標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和完好的有色金屬生態(tài)工業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系為目的，企圖完成資源整合，推進(jìn)涉重金屬企業(yè)上范圍、上程度，完成中心城區(qū)周邊冶煉企業(yè)野退城入園冶。

　　該產(chǎn)業(yè)園污水處置廠效勞于整個(gè)產(chǎn)業(yè)園，處置污水來自于入園涉重企業(yè)的外排污水。其北側(cè)緊鄰當(dāng)?shù)刂饕乇硭?，依?jù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告及其批復(fù)，園區(qū)工業(yè)污水處理廠外排規(guī)范執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》(GB18918原2002)一級(jí)A標(biāo)后排入該水系。

　　用于重金屬污水處置的傳統(tǒng)工藝有硫化法、石灰鐵鹽法、電化學(xué)法、膜法等，但要滿足《城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》(GB18918原2002)一級(jí)A類規(guī)范實(shí)行高規(guī)范排放，且投資運(yùn)轉(zhuǎn)本錢經(jīng)濟(jì)的成熟技術(shù)少之又少，無相似工程能夠自創(chuàng)。為此，經(jīng)過技術(shù)調(diào)研與比選、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)考證等，最終選擇納米零價(jià)鐵工藝應(yīng)用于該園區(qū)污水處置廠的工程施行。

　　一、納米零價(jià)鐵的特性及重金屬污水去除的機(jī)理

　　納米零價(jià)鐵具有強(qiáng)復(fù)原性、比外表積大，反響活性高的特性，其比外表積剖析(BET)結(jié)果約35m2/g。納米零價(jià)鐵具有核殼雙重構(gòu)造，呈金屬鐵體立方晶體的外擴(kuò)散環(huán)構(gòu)造，四周包裹一層較薄的氧化殼。大多顆粒尺寸在50~100nm之間，中心是堅(jiān)固的零價(jià)鐵。

　　納米零價(jià)鐵對(duì)重金屬的去除作用與重金屬的規(guī)范氧化電勢(shì)有關(guān)。Zn和Cd的規(guī)范氧化復(fù)原電勢(shì)E0十分接近或低于Fe2+/Fe(-0.44V)，納米零價(jià)鐵對(duì)它們的作用主要為吸附及構(gòu)成外表復(fù)合物。Cu、Cr、Ag、Hg規(guī)范氧化復(fù)原電勢(shì)E0遠(yuǎn)大于Fe2+/Fe，其去除機(jī)理主要是被Fe0復(fù)原。而關(guān)于規(guī)范氧化復(fù)原電勢(shì)E0稍大于Fe2+/Fe的Ni和Pb，納米零價(jià)鐵經(jīng)過吸附和復(fù)原雙重作用將Ni和Pb固定在納米粒子外表。砷元素在水中以亞砷酸鹽(三價(jià)砷)和砷酸鹽(五價(jià)砷)形態(tài)存在，納米零價(jià)鐵能以較快速度將五價(jià)砷復(fù)原成三價(jià)砷和零價(jià)砷，納米零價(jià)鐵與三價(jià)砷反響是吸附和氧化復(fù)原的過程，既能將三價(jià)砷復(fù)原成零價(jià)砷，又能將其氧化為五價(jià)砷。

　　二、處置工藝的初步比選

　　目前，重金屬污水處置工藝有納米零價(jià)鐵、電化學(xué)法、石灰鐵鹽法、膜法、硫化法等。幾種工藝的比選，詳見表1。

　　園區(qū)污水處置廠效勞于整個(gè)產(chǎn)業(yè)園，處置后的出水排入地表水系。因而，依據(jù)表1的比擬，能夠發(fā)現(xiàn)納米零價(jià)鐵工處置效果穩(wěn)定、二次污染污染物少，且處置辦法和技術(shù)簡(jiǎn)易，是最適用的工藝。

　　三、實(shí)驗(yàn)考證

　　3.1目的

　　經(jīng)過考證實(shí)驗(yàn)條件使污水中的重金屬經(jīng)處置到達(dá)最高允許排放濃度，為污水處置工程建立提供設(shè)計(jì)根據(jù)。

　　3.2水質(zhì)

　　實(shí)驗(yàn)污水水質(zhì)，詳見表2。

　　3.3工藝流程

　　實(shí)驗(yàn)工藝采用曝氣攪拌反響階段+混凝沉淀處置。工藝流程見圖1。

　　3.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

　　3.4.1堿液投加量對(duì)重金屬去除效果的影響

　　未經(jīng)處置的混合污水pH值在1.9左右，具有很強(qiáng)的酸性和刺激性氣息。為了可以有效去除水中污染物，需求對(duì)原水實(shí)行pH值調(diào)理，將原水pH值從1.9調(diào)至8~9。

　　由表3可知，將1L原水的pH值調(diào)至8~9需求燒堿量在0.1~1g。污水中含有大量的緩沖劑，調(diào)理pH值到8時(shí)，銅、鋅等重金屬局部會(huì)以氫氧化物的方式沉淀到泥渣中。

　　3.4.2曝氣對(duì)重金屬去除效果的影響

　　運(yùn)用鼓風(fēng)機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)原水分別實(shí)行了1h、3h、5h的曝氣，曝氣量與重金屬去除效果的影響見表4。

　　如表4可知，曝氣量越大對(duì)砷的去除效果越好，這是由于經(jīng)過曝氣會(huì)將原水中大量的As(芋)氧化為As(吁)，進(jìn)而經(jīng)過納米零價(jià)鐵試劑中產(chǎn)生的Fe(OH)3絮凝沉淀得以去除。納米零價(jià)鐵試劑對(duì)COD的去除功用主要靠重生成的Fe(OH)3的多相絮凝功用，對(duì)污水中的COD產(chǎn)生凝聚而使COD降低，反響過程中將耗費(fèi)一定量的試劑。

　　因而，在采用納米零價(jià)鐵試劑除砷前應(yīng)對(duì)污水實(shí)行曝氣氧化去除COD，這樣既能夠節(jié)約試劑耗費(fèi)量，又能保證砷的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

　　3.4.3納米零價(jià)鐵試劑投加量對(duì)重金屬去除率的影響

　　為了有效地去除污水中的鉛、砷、鉈、銻等重金屬元素，需求將pH值調(diào)理到8~9范圍內(nèi)投加適量的納米零價(jià)鐵試劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明，納米零價(jià)鐵藥劑投加量越大，重金屬去除效果越好，但思索四處理本錢，有必要肯定一個(gè)最佳投加量。由于原水水質(zhì)成分復(fù)雜，選用具有代表性的兩類金屬(砷、鉛)來表征投加量與去除率之間的關(guān)系。

　　實(shí)驗(yàn)原水水質(zhì)分為兩種，即未處置的原水和曾經(jīng)處置的原水，故其加藥量也有兩種。納米零價(jià)鐵試劑的投加量是按處置每升污水所需求納米零價(jià)鐵試劑的質(zhì)量表示。

　　1)關(guān)于未處置的原水，其納米零價(jià)鐵加藥量與重金屬去除率的關(guān)系見圖2。

　　從圖2中能夠看出，關(guān)于金屬鉛來說，納米零價(jià)鐵藥劑投加量為1g/L(稀釋后)左右時(shí)，鉛的去除率接近100%，而關(guān)于砷來說，投加量在1.5g/L(稀釋后)時(shí)，其去除率才接近100%。結(jié)果標(biāo)明，關(guān)于不同種重金屬，所需加藥量也是不同的。為了可以很好地去除重金屬，所選加藥量控制在1.5~2g/L(稀釋后)。

　　2)關(guān)于曾經(jīng)處置的原水，其納米零價(jià)鐵加藥量與重金屬去除率的關(guān)系見圖3。

　　曾經(jīng)處置的原水是污水經(jīng)外排企業(yè)處置過的出水，其所含重金屬含量很低，因此藥劑投加量也相對(duì)較低。在投加量為1g/L(稀釋后)時(shí)，一切重金屬的去除率均接近100%。在運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性和出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)雙重指標(biāo)下，選用投加量1g/L(稀釋后)是最佳的。

　　3.5小結(jié)

　　1)納米零價(jià)鐵工藝反響時(shí)間短，能完成高效率處置重金屬污水。

　　2)經(jīng)過調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件，剖析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出本次的污水經(jīng)預(yù)處置和反響處置后均能到達(dá)《城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》(GB18918-2002)，達(dá)標(biāo)率100%。

　　四、工程應(yīng)用

　　該產(chǎn)業(yè)園污水處置廠項(xiàng)目處置范圍3000m3/d，其進(jìn)出水水質(zhì)見表5。

　　4.1工藝流程

　　詳細(xì)工藝流程(見圖4)如下院廢水從調(diào)理池經(jīng)泵保送進(jìn)入納米零價(jià)鐵處置系統(tǒng)，并參加納米零價(jià)鐵和堿在納米反響沉淀池內(nèi)實(shí)行復(fù)原、吸附、共沉淀等反響，對(duì)污水中的重金屬等污染物實(shí)行有效地去除。經(jīng)過納米零價(jià)鐵處置后的廢水進(jìn)入氧化絮凝池，參加PFS、PAM等藥劑實(shí)行催化耦合絮凝反響，并沉淀別離，沉淀出水進(jìn)入濾池，去除微量的懸浮物，最后進(jìn)入出水池達(dá)標(biāo)排放。系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥濃縮池降低污泥含水率、減少污泥體積后再經(jīng)供泥泵提升至板框壓濾機(jī)實(shí)行污泥脫水，壓濾后的脫水污泥外運(yùn)處置。上清液和濾液進(jìn)入調(diào)理池實(shí)行再處置。

　　4.2主要設(shè)備

　　1)調(diào)理池。設(shè)計(jì)參數(shù):1座，設(shè)計(jì)調(diào)理時(shí)間為8h有效容積1000m3。用于工業(yè)污水的水質(zhì)水量調(diào)理，采用空氣攪拌。設(shè)備選型院污水保送泵2臺(tái)(1用1備)，Q=130m3/h，H=22m，N=30k宰。

　　2)處置系統(tǒng)。由納米鐵反響沉淀池和氧化絮凝池兩段組成，用于重金屬和砷的去除。納米鐵反響沉淀池員座，處置才能為125m3/h，外形尺寸為15500×8000×6000。鋼筋混凝土現(xiàn)澆構(gòu)造(反響段FRP防腐，沉淀段煤瀝青防腐)，配套設(shè)備為攪拌器、斜板等1套。氧化絮凝沉淀池1座，處置才能為125m3/h，外形尺寸為19500×8000×5500。鋼筋混凝土現(xiàn)澆構(gòu)造(煤瀝青防腐)，配套設(shè)備為羅茨風(fēng)機(jī)、攪拌器、斜板等1套。

　　3)過濾器車間。過濾器車間設(shè)計(jì)處置才能為125m3/h，用于氧化絮凝池出水懸浮物的進(jìn)一步去除。主要設(shè)備包括院(1)多介質(zhì)過濾器，準(zhǔn)=3000mm，單臺(tái)處置才能70m3/h，共3臺(tái)。(2)過濾器進(jìn)水泵，2臺(tái)，1用1備，Q=130m3/h，H=32m，N=22kW。(3)過濾器反洗泵院2臺(tái)，1用1備，Q=300m3/h，H=22m，N=30kW。(4)反洗風(fēng)機(jī)，1臺(tái)，Q=6.3Nm3/min，H=6m，N=11kW。

　　五、結(jié)論

　　納米零價(jià)鐵工藝具有處置效果穩(wěn)定，無二次污染介質(zhì)產(chǎn)生，運(yùn)轉(zhuǎn)本錢經(jīng)濟(jì)低等優(yōu)勢(shì)，選用其處置重金屬污水高規(guī)范排放是最適用的，也是可行的。實(shí)驗(yàn)考證調(diào)理pH值到8時(shí)，藥劑量在1.0~2g/L，合理控制曝氣時(shí)間可確保處置效果。