含 Fe3+重金属废水处理方法：还原诱导结晶，简单易操作，实现废水处理与重金属回收

含 Fe3+重金属废水处理方法：还原诱导结晶，简单易操作，实现废水处理与重金属回收

申请日期：2016.07.08

公佈（公告）日期：2016.10.26

IPC分类编号C02F1/70;/20

概括

本发明属于水处理领域，具体涉及一种含Fe3+重金属废水的处理方法，包括：废水中的Fe3+采用诱导结晶法难以去除，本发明针对含Fe3+重金属的废水，提出先用还原剂将废水中的Fe3+还原为Fe2+，再采用诱导结晶法去除并回收Fe2+及其他重金属离子。本发明的方法简单易操作，避免了传统方法污泥体积大的问题，可实现含铁及重金属废水的处理及重金属的回收。

摘要及附图

索赔

1.一种含Fe3+重金属废水的处理方法，其特征在于本发明提出，针对含Fe3+重金属废水，先用还原剂将废水中的Fe3+还原为Fe2+，再通过诱导结晶去除Fe2+和其他重金属离子。

2.根据权利要求1所述的一种处理Fe3+重金属废水的方法，其特征在于所选用的还原剂为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、碘化物、铁，其中优选的还原剂为亚硫酸盐和亚硫酸氢盐。

3.根据权利要求1所述的含Fe3+重金属废水的处理方法，其特征在于：加入还原剂并与废水充分混合。

4.根据权利要求1所述的处理Fe3+重金属废水的方法，其特征在于，所选用的还原剂，其实际投加量与其等效投加量之比≥1.0。

5.根据权利要求1所述的含Fe3+重金属废水的处理方法，其特征在于：还原剂与废水混合反应的时间以Fe3+还原效率不低于70％为前提确定。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种处理Fe3+重金属废水的方法，其特征在于，诱导结晶的方法包括：将还原处理后的废水作为进水进入结晶反应器，加入沉淀剂进行诱导结晶处理，结晶反应器中装有用于诱导结晶的晶核，沉淀剂选自易溶于水的碳酸盐。

7.根据权利要求6所述的一种处理Fe3+重金属废水的方法，其特征在于：诱导结晶处理时进水pH为2.0～4.0，加药比例为1.0～3.0∶1。

手动的

一种处理含Fe3+重金属废水的方法

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种含Fe3+重金属废水的处理方法。

背景技术

废水中铁的来源和范围非常广泛。虽然铁对人畜的毒性较小，且现行工业废水排放标准对铁含量也没有具体限制，但如果直接排放含铁废水，将导致水体溶解氧迅速下降，排水呈橙红色且浑浊，对环境造成严重污染。目前含铁废水的处理方法通常是在废水中加入过量的碱，使铁以氢氧化铁的形式沉淀出来，然后再沉淀分离。因此，在处理过程中会产生大量的化学污泥，增加了处理成本。

此外，一些电镀生产过程、有色金属加工酸洗过程以及矿山排水也会产生大量含铁等重金属的废水。由于重金属污染具有地球循环性和持久危害性的特点，一旦进入生态系统，将对人类的生存和健康造成极大威胁。目前，针对此类重金属废水的传统处理方法有：中和沉淀法、膜分离法、生物处理法等。

（1）中和沉淀法，是向废水中加入碱进行中和反应，使Fe3+转化为不溶于水的氢氧化铁沉淀进行分离。

（2）膜分离是利用高分子材料的选择渗透特性来分离废水中物质的技术，包括电渗析、反渗透等。

（3）生物处理是从废水、污泥或管道中分离、提取细菌菌株进行人工培养，驯化使其能够依靠自身的化学结构和生长特性去除废水中的重金属的方法。

但上述传统加工方法均存在一些共同的局限性和缺点：

（1）中和沉淀法污泥产量大，污泥处理成本高，出水水质稳定性差。同时，产生的化学污泥作为危险废物难以处置；

（2）膜分离中，膜材料成本高，操作维护频繁且复杂，增加了处理成本；

（3）生物处理方法受微生物生长的限制，目前研究还不成熟，还停留在实验室阶段。

现有技术提供了一种铁泥的资源化利用方法，包括以下步骤：（1）向处理后剩余的化工铁泥中加入浓硫酸，控制温度在70～75℃，搅拌30分钟；（2）在步骤（1）得到的铁泥溶液中加入过量的废铁进行还原，用苯酚溶液检测Fe3+，直至Fe3+完全还原为Fe2+；（3）还原完成后，静置30分钟，抽取上清液，加入乙醇，V（上清液）/V（乙醇）=10:1，缩短硫酸亚铁结晶时间，结晶完成后即得成品工业FeSO4·7H2O。该方案存在以下问题：（1）该技术工艺是对传统处理方法产生的大量化工泥进行部分利用，无法节省化工泥处理成本； (2)该技术铁泥回收率低；(3)该技术在实施过程中，需要投加大量有毒有害危险药剂，增加了处理成本及运输成本；(4)该技术在实际应用中控制难度大。

诱导结晶法是利用结晶原理，使废水中的金属离子在化学沉淀剂的作用下，转化为单组分固体物质附着在载体表面的工艺过程。采用诱导结晶法处理废水时，将含有重金属离子的废水加入装有诱导结晶载体的结晶反应器中，同时加入适量的特定化学沉淀剂(如碳酸钠)，使重金属离子以一定的晶型(如羟基碳酸盐晶体)结晶生长在晶核表面。由于重金属晶体是在固体诱导结晶载体表面形成的，因此采用该方法可以大大降低污泥的含水率，减少污泥产出量，降低处理成本，同时也大大提高了重金属的回收利用效率。此外，诱导结晶技术还具有自动化程度高、操作管理方便等优点。

然而诱导结晶去除废水中的铁离子（Fe3+）和亚铁离子（Fe2+）的研究发现，水中的Fe3+比其他重金属离子更容易形成均质晶体，不易直接利用诱导结晶技术进行有效去除；而Fe2+易发生非均质结晶，直接采用诱导结晶技术处理可以达到90%以上的去除率。此外，对于含有Fe3+和其他重金属（如Cu2+、Ni2+等）的废水，Fe3+也会对其他离子的诱导结晶过程造成严重的干扰。但实际废水中很多都含有大量的Fe3+，直接采用诱导结晶技术处理含铁废水很难取得很好的效果。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种含Fe3+重金属废水的处理方法，包括：对于含Fe3+重金属的废水，首先用还原剂将废水中的Fe3+还原为亚铁离子（Fe2+），然后通过诱导结晶去除Fe2+。当存在其他能与碳酸盐反应沉淀的重金属离子时，在去除Fe2+的同时，重金属离子也被去除，如Ni2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cr3+等。

所选用的还原剂有亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、碘化物、铁盐等。亚硫酸盐指在溶液中能生成亚硫酸盐的物质，如K2SO3等。亚硫酸氢盐指在溶液中能生成亚硫酸氢盐的物质，如KHSO3等。硫代硫酸盐指在溶液中能生成硫代硫酸盐的物质，如KHSO3等。碘化物指在溶液中能生成碘离子的物质，如KI、NaI等。所选用的还原剂种类必须满足易将Fe3+还原为Fe2+，且还原产物能与废水中其他物质稳定共存，不与结晶时加入的化学沉淀剂发生反应的要求。首选的还原剂为亚硫酸盐和亚硫酸氢盐，因为与其他还原剂相比，亚硫酸盐和亚硫酸氢盐还原效率高，二次污染小。

投加还原剂时，还原剂的实际投加量与等效投加量之比（投加比）≥1.0，等效投加量是指Fe3+完全还原为Fe2+时所消耗的还原剂。实际投加量与等效投加量采用同一计量单位计算，二者之比（投加比）为无量纲参数。投加比小于1.0时，Fe3+还原效率下降，从而影响Fe3+处理效果。还原剂与废水混合反应时间以Fe3+还原效率不低于70%为基准确定，还原效率越高越有利于Fe3+处理。

经过还原处理后的废水作为进水进入结晶反应器，在结晶反应器中加入沉淀剂，结晶反应器内装有诱导结晶的晶核，晶核为耐酸碱、粒径适中、有一定强度的固体物质，重金属的碳酸盐容易沉积在其表面，常用的晶核有石英砂等。沉淀剂选用易溶于水的碳酸盐，易溶于水的碳酸盐是指在水溶液中能生成碳酸盐或碳酸氢盐的物质，如K2CO3、KHCO3等。

结晶反应器进水pH为2.0～4.0，投加比为1.0～3.0：1。投加比是指沉淀剂实际投加量与理论投加量的摩尔比。选择此投加比是因为沉淀剂加入量较少时，Fe2+与沉淀剂在结晶载体表面接触形成异相结晶成核的概率较小；加入量较大时，体系内过饱和度增大，不利于异相结晶的形成。结晶反应器内水力停留时间取决于进水重金属浓度和出水重金属浓度的要求。

结晶反应器出水达标排放或进一步处理，重金属盐在结晶反应器内晶核表面不断结晶，运行一定时间后可将晶体取出回收利用。

本发明与现有技术相比的有益效果包括：

1、解决了直接通过诱导结晶有效去除含Fe3+废水的困难；

2、针对含有Fe3+等重金属离子的废水，消除了Fe3+对其他离子结晶沉淀的干扰，有效提高了其​​他重金属离子结晶回收效率，实现了Fe3+等重金属离子的回收；

3、有效解决传统处理含Fe3+废水方法污泥产量大、处理成本高的问题，减少危险废物的处理处置环节；

4、与现有技术相比，不仅大幅降低了废水处理成本，而且实现了重金属的高效回收。