本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用粉煤灰高效處理重金屬廢水的工藝。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的迅速發(fā)展和城市人口的集中，重金屬廢水的排放量越來越大，然而重金屬污染不能通過生物的降解而消除，因此給人類賴以生存的水環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅。常見的重金屬去除的方法包括氣浮法、沉淀法、電化學(xué)法、電滲析法、膜法、離心交換法、真空蒸餾法等。但這些方法均存在弊端，如預(yù)處理復(fù)雜、操作繁瑣，特別是藥劑投加量大，導(dǎo)致處理費(fèi)用昂貴，給實(shí)施帶來困難。
在現(xiàn)有采用吸附法處理重金屬廢水的工藝中，吸附劑與重金屬廢水同時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器，吸附反應(yīng)完成后，重新投加新的吸附劑，而舊吸附劑被視為廢棄。故在該工藝中吸附劑的吸附容量利用率低，造成吸附劑的使用量大，生產(chǎn)成本增加。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種利用粉煤灰高效處理重金屬廢水的工藝，該工藝突破了現(xiàn)有吸附工藝中吸附劑吸附容量利用率低的瓶頸，采用了新型高效吸附技術(shù)，提高了吸附劑吸附容量的利用率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種利用粉煤灰高效處理重金屬廢水的工藝，包括以下步驟：
(1)啟動(dòng)：向反應(yīng)器中加入重金屬廢水和粉煤灰，攪拌使重金屬廢水與粉煤灰達(dá)到吸附平衡；
(2)加藥：再向反應(yīng)器中加入粉煤灰，攪拌使其達(dá)到吸附平衡得到出水，然后排出部分出水；
(3)進(jìn)水：向步驟(2)排出部分出水的反應(yīng)器中補(bǔ)充重金屬廢水，攪拌使其達(dá)到吸附平衡得到預(yù)處理水；
(4)將步驟(3)得到的預(yù)處理水再次重復(fù)步驟(2)和步驟(3)即可持續(xù)得到出水；
其中，所述步驟(2)反應(yīng)器中排出的出水體積與步驟(1)向反應(yīng)器中加入的重金屬廢水的體積比為R，所述R的取值范圍為0＜R＜1；所述步驟(2)中加入的粉煤灰的質(zhì)量與步驟(1)中加入粉煤灰的質(zhì)量比為R。
進(jìn)一步的，所述步驟(3)中補(bǔ)充的重金屬廢水的體積與步驟(1)中加入重金屬廢水的體積比為R。
進(jìn)一步的，所述步驟(2)中出水通過沉淀分離法從反應(yīng)器中排出。
進(jìn)一步的，所述步驟(2)和步驟(3)中的吸附過程的溫度為10-40℃。
進(jìn)一步的，所述粉煤灰包括如下重量百分比的組分：SiO2：52.87％；Al2O3：24.19％；Fe2O3：8.33％；CaO：3.67％；K2O：1.45％；MgO：1.03％；SO3：0.77％；TiO2：0.74％；雜質(zhì)：6.95％。
進(jìn)一步的，所述重金屬廢水的pH值為3.0-6.9。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果為：
應(yīng)用本發(fā)明所述的技術(shù)方案，與現(xiàn)有處理工藝相比，在達(dá)到相同的重金屬處理效果時(shí)，粉煤灰用量可減少20％以上，進(jìn)而可節(jié)約處理藥劑成本20％以上。同時(shí)，該工藝簡單、操作方便，便于推廣和實(shí)施。
具體實(shí)施方式
除非另外說明，本文中所用的術(shù)語均具有本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)理解的含義，為了便于理解本發(fā)明，將本文中使用的一些術(shù)語進(jìn)行了下述定義。
所有的數(shù)字標(biāo)識(shí)，例如pH、溫度、時(shí)間、濃度，包括范圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確的敘述所有的數(shù)字標(biāo)識(shí)之前都加上術(shù)語“約”。同時(shí)也要了解，雖然不總是明確的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價(jià)物是本領(lǐng)域已知的。
下面結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例1、實(shí)施例2和對(duì)比例中使用的粉煤灰由如下重量百分比的組分組成：SiO2：52.87％；Al2O3：24.19％；Fe2O3：8.33％；CaO：3.67％；K2O：1.45％；MgO：1.03％；SO3：0.77％；TiO2：0.74％；雜質(zhì)：6.95％。
實(shí)施例1
一種利用粉煤灰高效處理重金屬廢水的工藝，包括以下步驟：
(1)啟動(dòng)：先向反應(yīng)器中加入pH值為6.2、體積為1L、鎳的濃度為10.07mg/L的重金屬廢水和質(zhì)量為4g的粉煤灰，攪拌使其吸附達(dá)到平衡；
(2)加藥：向反應(yīng)器中加入質(zhì)量為1.6g的粉煤灰后，攪拌使其達(dá)到吸附達(dá)到平衡，得到鎳的濃度為0.47mg/L的出水，然后通過沉淀分離法從反應(yīng)器中排出體積為0.4L的出水；
(3)進(jìn)水：向反應(yīng)器中補(bǔ)充體積為0.4L、鎳的濃度為10.07mg/L的重金屬廢水，此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)鎳的濃度為4.31mg/L，繼續(xù)與步驟(2)中投加的粉煤灰進(jìn)行吸附反應(yīng)，達(dá)到吸附平衡后得到鎳的濃度為1.2mg/L的預(yù)處理水；
(4)將步驟(3)得到的鎳的濃度為1.2mg/L的預(yù)處理水再次重復(fù)步驟(2)和步驟(3)即可持續(xù)得到鎳的濃度為0.47mg/L的出水。
其中，所述步驟(2)和步驟(3)中的吸附反應(yīng)的溫度為25℃。
實(shí)施例2
一種利用粉煤灰高效處理重金屬廢水的工藝，包括以下步驟：
(1)啟動(dòng)：先向反應(yīng)器中加入pH值為6.2、體積為1L、鎳的濃度為10.07mg/L的重金屬廢水和質(zhì)量為3.6g的粉煤灰，攪拌使其吸附達(dá)到平衡；
(2)加藥：向反應(yīng)器中加入質(zhì)量為2.52g的粉煤灰后，攪拌使其達(dá)到吸附達(dá)到平衡，得到鎳的濃度為0.48mg/L的出水，然后通過沉淀分離法從反應(yīng)器中排出體積為0.7L的出水；
(3)進(jìn)水：向反應(yīng)器中補(bǔ)充體積為0.7L、鎳的濃度為10.07mg/L的重金屬廢水，此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)鎳的濃度為7.19mg/L，繼續(xù)與步驟(2)中投加的粉煤灰發(fā)生吸附反應(yīng)，達(dá)到吸附平衡后得到鎳的濃度為1.5mg/L的預(yù)處理水；
(4)將步驟(3)得到的鎳的濃度為1.5mg/L的預(yù)處理水再次重復(fù)步驟(2)和步驟(3)即可持續(xù)得到鎳的濃度為0.48mg/L的出水。
其中，所述步驟(2)和步驟(3)中的吸附反應(yīng)的溫度為25℃。
實(shí)施例3
一種利用粉煤灰高效處理重金屬廢水的工藝，包括以下步驟：
(1)啟動(dòng)：先向反應(yīng)器中加入pH值為6.0、體積為1L、銅的濃度為10.01mg/L的重金屬廢水和質(zhì)量為3.9g的粉煤灰，攪拌使其吸附達(dá)到平衡；
(2)加藥：向反應(yīng)器中加入質(zhì)量為1.95g的粉煤灰后，攪拌使其達(dá)到吸附達(dá)到平衡，得到銅的濃度為0.45mg/L的出水，然后通過沉淀分離法從反應(yīng)器中排出體積為0.5L的出水；
(3)進(jìn)水：向反應(yīng)器中補(bǔ)充體積為0.5L、銅的濃度為10.01mg/L的廢水，此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)銅的濃度為5.23mg/L，繼續(xù)與步驟(2)中投加的粉煤灰進(jìn)行吸附反應(yīng)，達(dá)到吸附平衡后得到銅的濃度為1.5mg/L的預(yù)處理水；
(4)將步驟(3)得到的銅的濃度為1.5mg/L的預(yù)處理水再次重復(fù)步驟(2)和步驟(3)即可持續(xù)得到銅的濃度為0.45mg/L的出水。
其中，所述步驟(2)和步驟(3)中的吸附反應(yīng)的溫度為25℃。
實(shí)施例4
一種利用粉煤灰高效處理重金屬廢水的工藝，包括以下步驟：
(1)啟動(dòng)：先向反應(yīng)器中加入pH值為6.0、體積為1L、銅的濃度為10.01mg/L的重金屬廢水和質(zhì)量為3.5g的粉煤灰，攪拌使其吸附達(dá)到平衡；
(2)加藥：向反應(yīng)器中加入質(zhì)量為2.8g的粉煤灰后，攪拌使其達(dá)到吸附達(dá)到平衡，得到銅的濃度為0.46mg/L的出水，然后通過沉淀分離法從反應(yīng)器中排出體積為0.8L的出水；
(3)進(jìn)水：向反應(yīng)器中補(bǔ)充體積為0.8L、銅的濃度為10.01mg/L的重金屬廢水，此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)銅的濃度為8.1mg/L，繼續(xù)與步驟(2)中投加的粉煤灰發(fā)生吸附反應(yīng)，達(dá)到吸附平衡后得到銅的濃度為1.7mg/L的預(yù)處理水；
(4)將步驟(3)得到的銅的濃度為1.7mg/L的預(yù)處理水再次重復(fù)步驟(2)和步驟(3)即可持續(xù)得到銅的濃度為0.46mg/L的出水。
其中，所述步驟(2)和步驟(3)中的吸附反應(yīng)的溫度為25℃。
對(duì)比例1
一種利用粉煤灰處理重金屬廢水的工藝，包括以下步驟：向反應(yīng)器中加入pH值為6.2、體積為1L、鎳的濃度為10.07mg/L的重金屬廢水和質(zhì)量為5g的粉煤灰，攪拌使其吸附達(dá)到平衡后得到鎳的濃度為0.48mg/L的出水。
對(duì)比例2
一種利用粉煤灰處理重金屬廢水的工藝，包括以下步驟：向反應(yīng)器中加入pH值為6.0、體積為1L、銅的濃度為10.01mg/L的重金屬廢水和質(zhì)量為5g的粉煤灰，攪拌使其吸附達(dá)到平衡后得到銅的濃度為0.45mg/L的出水。
通過實(shí)施例1、2和對(duì)比例1可見，含鎳重金屬廢水濃度相同，采用本發(fā)明的工藝，當(dāng)粉煤灰的投加量分別為4g/L和3.6g/L時(shí)，可達(dá)到與采用現(xiàn)有處理工藝粉煤灰投加量為5g/L時(shí)的處理效果，粉煤灰用量分別節(jié)省20％和28％。
通過實(shí)施例3、4和對(duì)比例2可見，含銅重金屬廢水濃度相同，采用本發(fā)明的工藝，當(dāng)粉煤灰的投加量分別為3.9g/L和3.5g/L時(shí)，可達(dá)到與采用現(xiàn)有處理工藝粉煤灰投加量為5g/L時(shí)的處理效果，粉煤灰用量分別節(jié)省22％和30％。
通過實(shí)施例1、2、3、4可見，采用本發(fā)明的工藝可比現(xiàn)有工藝節(jié)省20％～30％的粉煤灰。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。