铅酸蓄电池废水处理工艺

在制造蓄电池过程中所产生的废水主要来自配酸、涂板和化成三个工艺，主要含有溶解铅，硫酸铅和其他有机添加剂和机油等，除此还含有生活污水以及车间地坪冲洗废水。铅离子作为蓄电池废水的主要输出的重金属离子，若不妥善处理排放至环境，将会对环境造成严重的污染，危害人们健康。目前铅酸电池废水的处理方法主要有物理处理法和化学处理法和生物法三大类。
一、物理处理方法
1、吸附法
吸附法作为常用的铅蓄电池废水的处理方法之一，其简单高效，产生污泥量少，一直在去除重金属和难降解污染方面有着独特优势。其主要分为物理吸附和生物吸附。物理吸附主要有常见的活性炭、树脂和电气石等，而其他物理吸附剂以及生物吸附剂能得到实际推广应用很少。研究发现当电气石粒径为0.5μm，反应pH=6.0，吸附时间为20min时，用于处理铅初始质量为18~41mg/L的蓄电池废水，铅的去除率可达99.5%。
电气石在国外水处理行业盛行，在我国废水处理中较少应用。因此，开发高效的吸附材料应用于重金属废水中一直是研究者的热点方向。以污泥和甘蔗渣为原料制备对蓄电池废水中的Pb(II)吸附的吸附剂，在800℃下热解0.5h，得到最大表面积为806.57m2/g的有机官能团。研究表明，在pH=4.0的条件下，60%硝酸时对Pb(II)的吸附量最高。采用简单的一步溶胶——凝胶法制备了海绵状的聚硅氧烷氧化石墨烯(PSGO)凝胶吸附剂用于去除废水中的铅。研究发现对Pb(II)的最大吸附量达到256mg/g。其具有优异的机械强度和高效的吸附/再生能力，可重复使用性。在静态处理工艺中，经过5个循环后，实际工业废水中Pb(II)可由3.225mg/L将至0.01mg/L以下。值得注意的是，在固定床柱中原位再生PS-GO凝胶吸附剂是可行的，具有污泥量少的优点。可作为大规模吸附技术处理实际重金属废水的技术。
2、膜分离法
膜分离方法是利用选择性透过原理开展的，使Pb(II)和悬浮物和有机分子等其他污染物被截留而水分子通过膜孔实现净化。在铅蓄电池废水中使用较多的膜分离法有液膜，超滤和反渗透等，其具有操作方便、效率高、渗透量大和不易产生二次污染等优点。
其中胶团强化超滤技术(MEUF)是指向废水中加入适量表面活性剂，达到一定浓度形成胶团，使水中的重金属吸附或键合在胶团中，并被超滤膜截留。张志彬等探讨鼠李糖脂强化超滤技术对含铅废水的处理效果。研究表明，影响重金属离子铅去除率因素主要是pH值，鼠李糖脂浓度次之。其最佳条件为鼠李糖脂浓度为8CMC，pH=9，操作压力为300kPa，最大Pb(II)去除率可达到89.66%。国外也有采用为微纳米气泡技术(MNBS)对含铅及强酸性等重金属工业水体(譬如铝(14.967mg/L)、铅(4.227mg/L)、强酸性(pH为0.55))进行处理。其中空气压力为90Pa，MNB的尺寸为7μm，水流量为4.67L/min。应用微纳米气泡技术处理不同浓度的铅废水，其研究结果表明，铅的去除率能达到93.75%以上。
反渗透处理方法具有成本低廉，处理工艺稳定可靠的特点，目前其已经在含铅废水中得到广泛应用。通过调节pH值，然后依次加入硫化钠、硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺工艺，对铅酸电池厂反渗透处理浓水进行铅离子、镉离子的有效去除进行研究。研究表明，pH调节为9.5，依次加入200mg/L硫化钠、50mg/L硫酸亚铁、10mg/L聚合氯化铝、5mg/L聚丙烯酰胺时，浓水中Pb2+、Cd2+被沉淀剂去除效率分别为98.2%、95.8%。这让反渗透浓水难以处理的难题得以缓解。
3、离子交换法
离子交换法是靠交换剂自身的自由离子与被处理溶液中离子交换实现的。一般有离子交换树脂、沸石等。近些年来，各种各样新兴树脂或优化后的商业树脂层出不穷。而离子交换树脂对于金属离子而言，是一种良好吸附剂，结合铅蓄电池废水酸性，铅浓度低的水质特点，适合使用离子交换树脂来吸附Pb2+，进而通过化学沉淀处理技术除铅，并且铅泥可直接回收。将螯合树脂、强酸树脂和弱酸树脂进行比较来研究对铅酸蓄电池生产废水的铅去除效果。研究发现，强酸树脂最为适用，其平衡接触时间为30h，pH为2.5，而且适当提高废水流速和吸附温度均能对强酸树脂的吸附起到促进效果。但因成本性问题，尚未应用于工程中。

二、化学处理方法
1、化学沉淀法
化学沉淀法是在铅蓄电池废水中加入沉淀剂进行反应，比如石灰、氢氧化镁、氢氧化钠、磷酸盐以及硫化物，最终使铅离子以沉淀物的形式析出。化学沉淀法是目前使用较为广泛的方法，其处理效果较好。
硫化钠沉淀法处理含铅废水，研究表明Pb2+与硫化钠的加药量的最佳物质之比为3。其中当pH>6时，经过化学沉淀反应后，铅浓度能达到排放标准，沉淀物的粒径为2.62μm，去除率稳定且约为99.60%。
以实际蓄电池废水作为研究对象来研究化学沉淀法的最佳工况，研究表明：
(1)对于实际铅酸蓄电池废水的最佳pH为7.5~11.5；
(2)固体悬浮物的吸附作用和共沉淀作用都能使使废水中的铅去除更快更完全；
(3)温度在合适范围内升高有利于实际废水中Pb(II)的去除。
2、絮凝法
絮凝法是指在铅酸蓄电池废水中投加一定量絮凝剂凝聚水中金属离子。絮凝剂的种类繁多，主要分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂和复合絮凝剂几种。而絮凝法分为化学絮凝法和电絮凝法。
无机-有机复合絮凝剂具有电中和以及吸附架桥能力，絮凝效果更为突显。尽管复合絮凝剂也存在难降解、污染环境的问题，但能应用水质的范围广，药品使用量少，效率高，仍不失为是一种优选的絮凝剂。尹大伟研发的PAC-CTS复合絮凝剂用于处理60mg/L含铅、铜的合成废水，当调节pH=8、投加量为5mg/L时Pb2+去除率为72%。PAC-CTS的协同作用能提高絮凝效果以及降低投药量。
而电絮凝法是电解法与化学絮凝法的结合体，利用可溶性阳极在外电流作用下被溶蚀、氧化生成大量阳离子，再经过水解、聚合作用生成一系列多核胶体达到去除铅离子的效果。
采用电絮凝技术处理后，连续两个月出水水质检测结果表明，废水经电絮凝法深度处理系统中的Pb日均去除率可达到97.50%。电絮凝法具有设备占地面积小，操作简便、能实现废水的深度处理等优点，缺点是耗电量大、同时需要加入大量电解质。耗电量低、具有周期换向的高压脉冲信号电化学反应器的电絮凝法将是今后研究的方向。
3、电解法
铅蓄电池废水中的电解法是指应用电解的原理，使废水中的铅离子得到电子还原为金属铅，是一种实现废水净化且无害的方法。但是该方法运行操作难度大，目前一般在高浓度的含铅废水中应用。有研究人员提出了三维电解的思路，研究发现以泡沫铜最为阴极的三维电极明显优于以不锈钢板的二维电极，且铅的回收率可达到85%。三维电极因其电极表面积增大，低电流密度仍能运行和浓差极化小特点，被视为潜力的蓄电池废水处理方法。