专利名称：高新利用共沉淀法处理微污染和富营养化水体的技术
技术领域：
本发明涉及一种能够处理重金属微污染水以及富营养化水体的方法，更具体的说 是利用共沉淀法处理重金属微污染水以及富营养化水体的方法。
背景技术：
微污染水源水是指饮用水水源受化学品物污染，部分项目超过《地面水环境质量 标准》中III类水体的规定标准，以及部分指标高于生活饮用水卫生标准的水体。导致水源变为微污染水源的微污染物主要包括有机物、氮、嗅味、重金属离子等。 一般来说，江河水体中污染物主要包括有机物、重金属、砷、氰化物等，污染物种类较多，性 质较复杂，虽然浓度较低，仍会对人体造成很大危害。针对重金属等无机离子微污染水体的处理技术可分为强化常规处理、预处理、深 度处理、氧化吸附及膜工艺的连用。例如，中国专利申请(申请号99127050. 9)《微污染水源 水净化工艺》提出了一种微污染水的处理工艺，采用混凝沉淀池、粉末活性炭生物曝气池、 超滤设备、纳滤设备、消毒设备构成，该工艺净化处理的微污染水源水达到了国家规定的饮 用水标准。在中国专利申请(申请号200810117791.0)《一种微污染水源水的处理方法》提 出的微污染水的处理技术中，介绍了采用电凝聚处理微污染水源水的方法。另外，还有离子 交换法、活性炭吸附法等等。在现有的微污染水体的处理技术中，活性炭的去除效果较好，但是，其价格较高， 在使用中由于其吸附容量的限制需要不断的进行再生或更换，从而给水处理设备的正常运 行和操作带来不便。混凝沉淀法对微污染水有一定的处理效果，但是额外投加的药剂会使 处理成本增大，并会产生二次污染。总之，这些方法存在原材料成本高，设备投入较大，运行 成本较高，因此。不适合大量的水体的处理，以及不宜处理低浓度重金属废水。
发明内容
1、本发明主要解决的技术问题
针对现有的微污染水体的处理技术中存在成本高、设备投入较大，不宜用于处理低浓 度重金属废水的处理等的缺点，本发明提供了一种利用共沉淀法处理微污染和富营养化水 体的方法，可以去除水中重金属、磷酸根、藻类、部分氨氮等污染物质，去除杂质降低浊度， 处理效果好。
发明内容
本发明技术方案如下
一种利用共沉淀法处理微污染和富营养化水体的方法，其步骤为
a.测定水体中的氨氮及磷酸根离子和重金属离子浓度；
b.加入氢氧化钙乳浊液调节至水的pH为10.0-11.0，在此过程中不断搅拌，自然沉降 除去沉淀；
c.通过人工或自然曝气，使水的pH值下降至8以下。
将步骤b中处理产生的沉淀物浆液加入下批次处理的水中。3、有益效果
本发明提供了一种利用共沉淀法处理微污染和富营养化水体的方法，相对于现有技 术，具体效果如下
①本发明选用了最廉价的原料“氢氧化钙”与水体中存在的“二氧化碳”反应，处理后 的水体采用人工或自然曝气，降低PH值至8. 0以下，具有成本低的特点。②本发明处理水体时，可以在水源地就地处理，操作简单，具有原位处理的优点。③利用氢氧化钙与水体中二氧化碳反应，并将前次处理沉降的含碳酸钙等化合物 的沉淀作为晶种加入到水中，加快沉降速度，又具有快速的优点。④处理过程中仅使用氢氧化钙，具有安全和无二次污染的优点。⑤在处理含铅、镉、锰、锌、镍、铜等重金属微污染水时，去除率都在96%以上，其中 能够使含铅、镉、锌、镍等重金属离子浓度较高的劣V类地表水提高到I类水质，含铜离子 和磷酸盐(以P计)浓度较高的劣V类地表水提高到II类水质，含锰离子较高的水经处理 后，其浓度远远低于“集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限制”。处理含藻类的河 水，去除率大于90%。能有效降低河水的浊度，去除率大于95%，达到了生活饮用水卫生标准 GB5749-2006。本发明具有高效的特点。本发明适用于自来水厂水源水的预处理，河流湖泊富营养化水体的修复，工矿企 业含重金属污水的达标处理等等。
图1为本发明工艺流程图。图2为自来水和河水中钙离子浓度和水样PH两者之间关系。
具体实施例方式如图1所示，用氢氧化钙乳浊液处理流程简单，其中待氢氧化钙乳浊液调节污水 的PH是关键，控制好pH值终点，对去除水中污染物质至关重要。首先确定了共沉淀时的pH值大小(1)取自来水2L，在水中逐滴加入氢氧化钙乳 浊液，控制自来水样的PH值，得到钙离子浓度和pH值关系如图2 ； (2)取河水2L，在水中逐 滴加入氢氧化钙乳浊液，控制河水样的PH值，同样得到钙离子浓度和pH值关系如图2。为 了使加入的钙离子量和水样的钙离子的本底值基本保持一致，可以选择控制PH值范围在 10.0-11.0。此时，因为Ca (OH) 2+C02 —CaCO3丨+H2O,所以水中钙离子浓度不会随着氢氧化 钙的加入而增加，钙离子浓度反而稍有减少。在确定了最佳pH值后，在水中加入氢氧化钙乳浊液，搅拌均勻，调节溶液pH值范 围为10. 0-11.0，絮状沉淀即生成。继续搅拌，使新形成的沉淀和水充分接触。微污染水中 的重金属离子通过
Mn++ n0『一 M(OH)n J,
这一路径得到去处除。并且加入氢氧化钙乳浊液 10Ca2.+20!T+6P0: — [Ca10 (OH) 2 (PO4) 6] I
还降低了富营养化水中P的浓度。随着碳酸钙的逐渐增多，水中的阴离子和阳离子被碳酸钙吸附，絮凝和离子络合去除污染物，净化微污染水。停止搅拌后静置，使清液和沉淀分层。清液通过人工或自然曝气，PH值下降。最后，将处理得到的沉淀作为晶种，预混合到下批次处理的水中，当加入氢氧化钙 再生成CaCOjX淀时，可以加速水中沉淀的沉降速度，在一定程度上可以提高一些污染物质 的去除率。在加入氢氧化钙乳浊液至PH为10. 0-11.0时，原来的沉淀中的金属离子不会再 进入水中，不会造成二次污染。本发明加入氢氧化钙乳浊液作沉淀剂，同时用氢氧化钙乳浊液还增强微污染水的 碱性的作用，使PH=IO. 0-11. 0，即产生CaCO3沉淀。CaCO3沉淀具有一定的吸附作用，可以吸 附废水中的重金属离子和其它杂质，能使水中较大分子的有机杂质、藻类等被碳酸钙和未 溶的氢氧化钙吸附而去除。沉降后水的PH为10. 0-11.0，通过一段时间的曝气后，pH值下 降，对生物没有伤害。下面为本发明的具体实施例 实施例1
①处理前废水含Pb2+浓度为0.062575mg/L ；
②在废水中加入前次实验中产生的沉淀后，将PH值用氢氧化钙调节到10.0，在沉淀槽 中搅拌5分钟；
③将上步得的废水经人工或自然曝气直至PH降到8左右；
处理后测得水质Pb2+=O. 002238 mg/L ；pH=8. O0经此发明处理后，所含铅离子仅能达 到地表水环境质量标准中V类的水可以提高到I类，去除率达到96. 4%。实施例2
①处理前废水含Cd2+浓度0.828329mg/L ；
②在废水中加入前次实验中产生的沉淀后，将废水的PH值用氢氧化钙调节到约等于 10. 8，在沉淀槽中搅拌5分钟；
③将上步所得的废水经人工或自然曝气直至PH降到8左右。处理后测得水质Cd2+=0. 00144mg/L ；pH=8. 01。经此发明处理后，所含镉离子仅能 达到地表水环境质量标准中劣V类的水质可以提高到I类水，去除率达到99. 8%。实施例3
①处理前废水含Mn2+浓度4.62457mg/L ；
②在废水中加入前次实验中产生的沉淀后，将废水的PH值用氢氧化钙调节到约等于 10. 8，在沉淀槽中搅拌5分钟；
③将上步所得的废水经人工或自然曝气直至PH降到8左右。处理后测得水质Mn2+=0. 028721mg/L ；pH=7. 9。集中式生活饮用水地表水源地补 充项目标准限制Mn2+为0. lmg/L，此时Mn离子浓度明显已经达到要求，去除率达到99. 4%。实施例4
①处理前废水含Si2+浓度4.64768mg/L ；
②在废水中加入前次实验中产生的沉淀后，将废水的PH值用氢氧化钙调节到约等于 10. 5，在沉淀槽中搅拌5分钟；
③将上步所得的废水经人工或自然曝气直至PH降到8左右。处理后测得水质Zn2+=0. 012336mg/L ；pH=7. 86。此发明将所含镉离子仅能达到地表水环境质量标准中劣V类的水质提可以高到I类水，Zn2+的去除率达到了 99. 7%。实施例5
①处理前废水含Ni2+浓度1.03372mg/L ；
②在废水中加入前次实验中产生的沉淀后，将废水的PH值用氢氧化钙调节到约等于 10. 2，在沉淀槽中搅拌5分钟；
③将上步所得的废水经人工或自然曝气直至PH降到8左右。处理后测得水质Ni2+=0. 012336mg/L ；pH=7. 75。远远低于第一类污染物最高允许 排放浓度即1. Omg/L，去除率为98. 8%
实施例6
①处理前废水含Cu2+浓度2.30228mg/L ；
②在废水中加入前次实验中产生的沉淀后，将废水的PH值用氢氧化钙调节到约等于 10. 9，在沉淀槽中搅拌5分钟；
③将上步所得的废水人工或自然曝气直至PH降到8左右。处理后测得水质Cu2+=0. 084905mg/L ；pH=8. 07。去除率达到96. 3%，此时所含铜离 子仅能达到地表水环境质量标准中劣V类的水质提可以高到II类水。实施例7
①处理前废水的磷酸盐浓度(以P计)为10.8mg/L ；
②在废水中加入前次实验中产生的沉淀后，将废水的PH值用氢氧化钙调节到约等于 11.0，在沉淀槽中搅拌5分钟；
③将上步所得的废水人工或自然曝气直至PH降到8左右。处理后测得水质磷酸盐浓度为0. 379 mg/L ；pH=7. 66。经此发明处理后，将磷酸 盐仅能达到污水综合排放三级标准指标提高到一级指标，去除率达到96. 5%。实施例8
①处理南京东效九乡河七月份的水，原水藻类密度近IO8个/L，叶绿素a为80.1 μ g/
L,；
②河水的PH值用氢氧化钙调节到约等于10.5，在沉淀槽中搅拌15分钟；
③上步所得的上层清水人工曝气直至PH降到7.8。处理后测得水质藻类密度降至5. 06 X IO6个/L，叶绿素a为7. 4 μ g/L，去除率 分别达到95%和91%。实施例9
①处理南京东效九乡河七月份的水，处理前原水浊度为23.INTU ；
②用氢氧化钙调节到约等于10.3，在沉淀槽中搅拌25分钟；
③去除沉淀，人工曝气直至PH降到8。处理后测得水质浊度为0. 88NTU，去除率达到96. 2%，达到了生活饮用水卫生标 准 GB5749-2006。
权利要求
1.一种利用共沉淀法处理微污染和富营养化水体的方法，其步骤为a.测定水体中的氨氮及磷酸根离子和重金属离子浓度；b.加入氢氧化钙乳浊液调节至水的pH为10.0-11.0，在此过程中不断搅拌，自然沉降 除去沉淀；c.通过人工或自然曝气，使水的pH值下降至8以下。
2.根据权利要求1所述的利用共沉淀法处理微污染和富营养化水的方法，其特征在于 将步骤b中处理产生的沉淀物浆液加入下批次处理的水中。
全文摘要
本发明公开了一种用利用共沉淀法处理微污染和富营养化水体的方法，属于微污染水体处理领域。其步骤为测定水体中的氨氮及磷酸根离子和重金属离子浓度；加入氢氧化钙乳浊液调节至水的pH为10.0-11.0，在此过程中不断搅拌，自然沉降除去沉淀；通过人工或自然曝气，使水的pH值下降至8以下。本发明通过共沉淀作用，使水中的一些重金属离子、磷酸根及藻类等部分有机质一同去除，降低了藻类等有机质产生的COD值；处理后的水质中，重金属离子和磷酸根浓度达到“地表水环境质量标准(GB3838-2002)”。本发明具有运行成本极低、节能、处理效果好的特点，适用于含铅、镉、锰、锌、镍、铜等重金属微污染水及河流湖泊中磷含量较高的富营养化的微污染水
文档编号C02F101/10GK102139973SQ201110040640
公开日2011年8月3日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者于红霞, 张学胜, 王遵尧, 石佳奇, 胡忻, 陈斌嫒, 魏钟波 申请人:南京大学
