铅酸蓄电池生产企业含铅废水处理技术

Posted 2023-01-13 活性炭

篇首语：百日连阴雨，总有一朝晴。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了铅酸蓄电池生产企业含铅废水处理技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

随着我国蓄电池生产行业的快速发展，产生的废水尤其是含铅废水对企业周边水资源造成了很大污染。按照GB 8978—1996《污水综合排放标准》的要求，含铅废水排放口处的总铅最高允许排放值为1.0 mg/L，而该类废水含铅高达30～90 mg/L。对含铅废水进行科学的处理，是铅酸蓄电池工业面临的重要研究课题。

1 含铅废水的特点及危害

在铅酸蓄电池的生产过程中，每生产1块电池就有4.54～6 810 mg的铅损失，这些流失的铅都以离子形式存在于废水中。2011年，我国铅酸蓄电池的产量就达14 230万kVA·h，2015年产量可能达到24 000万kVA·h，产生的废水量巨大。铅和可溶性铅盐都有毒性，1 kg体重的人体摄入5 mg铅时就可能引起急性铅中毒，造成贫血、水肿和肾衰竭；当铅进入植物根、皮或叶后会影响植物的生长发育。

2 项目背景

某企业建设的密封免维护蓄电池项目，年生产规模为 100万kVA·h。含铅废水主要来源于极板的漂洗、蓄电池装成后清洗、车间含铅烟、铅尘废气处理以及车间地面冲洗废水。含铅废水平均为 240 m3/d，其混合废水水质为：pH 3～5，COD 150 mg/L，总铅50 mg/L；要求处理后水质为：pH 6～9，COD<50 mg/L，总铅<1 mg/L。根据含铅废水水质和出水要求，选择化学沉淀法、离子交换法、电解法、生物法、膜分离法等都无法达到要求；采用中和+混凝沉淀+活性炭吸附的组合方式处理该企业的含铅废水，取得了很好的效果。

3 处理工艺及技术原理

从工艺成熟性、操作稳定性、运行成本、处理效率等方面考虑，笔者采用中和+混凝沉淀+活性炭吸附工艺对含铅废水进行深度处理，以实现达标回用。

3.1 工艺流程

含铅废水的处理工艺流程见图 1。含铅废水经调节池调节水量与水质后，由泵提升至中和反应罐，利用中和反应除铅，即碱液与铅离子进行中和反应生成氢氧化铅沉淀；然后泵入混凝沉淀池，加入聚合氯化铝与聚丙烯酰胺，进一步去除剩余的铅；最后由活性炭吸附装置去除含铅化合物，出水排入清水池回用。

图 1 含铅废水处理流程

3.2 技术原理

废水中的铅主要以离子形式存在，由于铅盐多是酸性物质，用碱性氢氧化物中和可生成氢氧化物沉淀；吸附过程主要利用对铅离子有吸附能力的材料，如改性膨润土、沸石、粉煤灰、活性炭等，对混凝沉淀后的尾水进行深度处理。中和反应使用的药剂有 Ca（OH）2、NaOH、 Mg（OH）2、磷酸盐以及 Na2S等。采用中和+混凝沉淀+活性炭吸附工艺处理含铅废水时，用氢氧化钠溶液作中和剂，可以减少废渣的产生、减轻操作强度、便于设备维护；将活性炭用于吸附处理系统，不仅可以吸附重金属离子，且具有过滤功能，节省了过滤设备，提高了处理效率。

3.3 工艺流程简介

（1）调节池。调节池采用折流方式以调节废水水质和流程，使废水中的铅尘和泥沙等得到有效的沉淀和收集。

（2）中和反应罐。pH的调节与中和反应间歇操作。泵入调节池的废水达到控制水位后碱液泵开始运行，同时开启搅拌机，pH的调节由自动控制仪控制。

（3）混凝沉淀池。采用一体设计，混凝过程在提升管道内和混凝池中完成，沉淀在平流沉淀池完成；絮凝剂 PAC在泵前吸入，助凝剂PAM在提升管末段加入。

（4）活性炭吸附装置。采用中和+混凝沉淀处理含铅废水虽然效果有限，但其中的污染物浓度已经很低，只需进一步深度处理铅离子，采用活性炭去除尾水中的铅离子和夹带的悬浮物。

（5）尾水回用系统。由清水池、液位控制器、变频装置、泵、管道组成。

（6）药剂投加系统。配套有储罐（含搅拌）、计量泵、液位控制器。

3.4 构筑装置及设备

该项目设计包括以下建（构）筑物：调节池、中和反应罐、混凝沉淀池、储水池、活性炭吸附装置、清水池。平均处理水量20 t/h，12 h连续运行，整套设备采用地埋式。主要构筑物见表 1。

表1 主要构筑物

主要设备：提升泵，型号QW50-20-7-0.75 ，8台；液位控制器，型号GSK-1 ，10个；潜水搅拌机，型号QJB0.37/6-220/3-960，4台；多功能pH/ORP在线监测仪，型号WT-2000 ，测量范围0.00～14.00， 8台；反冲洗泵，型号ZW50-20-12 ，4台；计量泵，型号JY-500 ，6台；板框压滤机，型号 BAS3/320-25，1台；自吸排污泵，型号ZW32-5-20 ，10台。

4 处理效果及讨论

采用氢氧化钠溶液作为中和剂，控制反应罐的 pH为 9.2～9.8；混凝沉淀过程中，聚合氯化铝投加量为 50～100 mg/L，聚丙烯酰胺投加量为 10～20 mg/L。该项目已通过省级环境监测站的验收，处理后的尾水在企业内回用，处理效果见表 2。

表2 废水处理效果

正常情况下，铅酸蓄电池企业的生产废水中主要含有较高浓度的氟化物和含铅化合物，以及一定量的有机物和悬浮物，呈酸性。当溶液pH为9.2～9.8时，氢氧化铅沉淀最完全，在此pH范围内处理后的排出水含铅0.01～0.03 mg/L，如果pH更高会出现反溶现象，这是因为铅属于两性金属，OH-过高会形成铅络合物导致沉淀物溶解，因此pH的准确控制是关键。该工艺对浓度较高、流量较大的含铅废水有显著的处理效果。

5 经济分析

废水处理成本包括2名工作人员工资、污水处理电费以及药剂消耗费用，废水量按满负荷240 m3/d，按365 d/a计。

（1）电费：运行功率为57.80 kW，功率因素为0.8，处理每吨废水的耗电成本：57.8×0.6×0.8/20=1.388元/m3。

（2）药剂及活性炭的费用：1.41元/m3。

（3）人工费：按每月每人3 000元计，则处理 1 m3废水工资：6 000/（240×30）=0.833元/m3。

每吨废水的处理成本为 1.388+0.833+1.41= 3.631元/m3。

废水处理量为240 t/d，则处理成本为871.44元/d，回用尾水约为 220 t/d，按每吨工业用水2元计算，节省用水费用为 440元／d。。

6 结论

（1）采用中和+混凝沉淀+活性炭吸附工艺处理铅酸蓄电池企业的含铅废水是可行的。

（2）以氢氧化钠溶液作为中和剂，控制反应 pH为9.2～9.8，混凝沉淀工段采用一体设计，有利于 Pb（OH）2沉淀物的生成和分离。

（3）活性炭吸附能有效去除尾水中的铅离子和夹带的悬浮物，大大减轻过滤设备的工况负荷。

（4）含铅废水经该工艺处理后，尾水可回用到生产工艺中，控制了含铅废水的排放，具有很好的经济效益和社会效益。