CN103304075A - 一种利用连续脉冲电絮凝技术处理含铬废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用连续脉冲电絮凝技术处理含铬废水的方法，首先调节废水pH值为3～7，电导率为500-3000us/cm；然后进行电絮凝连续处理：进料速率为10～20ml/min，由脉冲电源控制输出电流密度为2～10mA/cm2，极板间距为1～3.5cm，每隔一段时间取样进行离心处理，离心处理时间为5～10min，电解时间为60～180min。本发明的优点为脉冲电源的间歇供电模式使离子在本体溶液中得到了很好的扩散，提高了传质的效果，缓解了浓差极化进而在很大程度上克服了因电极钝化造成的处理效果差，浪费电能的缺点。同时，连续处理的方式增加了废水的处理量，减小了电解之后电极清洗工作的繁琐性。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水的处理方法，更具体的说是涉及一种利用连续脉冲电絮凝技术处理含铬废水的方法。
背景技术
含铬废水是一种广泛存在于矿山、冶金、金属加工、电镀、制革、油漆等工业中的重金属废水，水体中的铬离子主要以三价和六价的形式存在，其中六价铬的毒性比三价铬强100倍，未经处理或处理不合格直接排放会严重污染河水和地下水，危害农田和人体健康，对生态环境和人类生存产生巨大的危害。铬一般先以六价形式渗入人畜细胞，然后在细胞内还原为三价铬而构成终致癌物。三价铬在生物体内常见，在胃肠道不易吸收，微量的Cr3+对生物体有益，而过量的Cr3+对于人和其他生物有致癌作；六价铬毒性最强，可影响细胞的氧化、还原，能和核酸结合，对消化道、呼吸道有刺激，有致癌、诱变作用。近几年的一些研究表明，六价铬比三价铬更易被人体吸收并在人体内蓄积。世界卫生组织（WHO）已公布铬为致癌物质之一，六价铬已被美国环境保护局（EPA）确定为17种高度危险的毒性物质之一。因此，研究高效节能地处理含铬废水尤为重要。目前处理含铬废水的方法有化学还原-沉淀法、吸附法、膜分离法、生物法等。传统的化学还原-沉淀法需投加化学药剂，存在严重的二次污染问题，同时该方法只能将铬离子废水处理到一定程度，无法深度去离子，一般需要和后续工艺结合；吸附法需选择合适的吸附剂，一般只用于处理痕量的低浓度废水，且以上两种方法均存在铬离子回收利用困难的问题；膜分离法有电渗析、反渗透和电去离子等，但此法对膜的要求高，成本高不经济。这些方法虽有一定的成效，但存在着工艺复杂、投资费用高、无法深度分离等问题，这在很大程度上限制了其在实际中的应用。
电絮凝(Electrocoagulation,EC)过程是阴阳极同时电解产生阴阳离子进而结合成为絮凝剂并对废水体系中的污染物质进行吸附从而实现固液分离过程，目前已广泛应用于电镀、造纸、皮革等工业废水的处理中。电絮凝法的设备简单，体积和占地面积小，无需添加试剂，产生的污泥量少，易于固化和脱水，絮体耐酸性好，稳定且易分离。对于含铬废水，有着极高的去除率，近年来该技术发展较为迅速，成为了学术和工业界较为关注的新型水处理技术。但目前主要存在的问题是能耗较高，并且在反应过程中易发生浓差极化而导致电极钝化，降低处理效率，同时还存在电解槽清洗繁琐的难题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够防止电极钝化、降低能耗的处理含铬废水的方法。
技术方案：本发明所述的一种利用连续脉冲电絮凝技术处理含铬废水的方法，首先调节废水pH值为3～7，电导率为500-3000us/cm；然后进行电絮凝连续处理：进料速率为10～20ml/min，由脉冲电源控制输出电流密度为2～10mA/cm2，极板间距为1～3.5cm，每隔一段时间取样进行离心处理，离心处理时间为5～10min，电解时间为60～180min。
其中，调节所述废水pH值为4～6，电导率为600-2000us/cm，脉冲电源控制输出电流密度为5～9mA/cm2，极板间距为1.5～2cm，电解时间为100～160min。所述电极为铁电极、铝电极或者铝铁电极组合使用。所述脉冲电源为单脉冲电源或双脉冲电源。所述脉冲电源占空比为0.2～0.8，频率为0.5～2KHz，通电周期为0.4～0.9ms，断电周期为0.3～1ms。所述脉冲电源占空比为0.4，频率为1KHz，通电周期为0.6ms，断电周期为0.4ms。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点为利用脉冲电源进行电絮凝处理，脉冲电源的间歇供电模式为“通-断-通”，在该模式下电极表面的离子在“断”时得到很好的扩散，提高了传质的效果，缓解了浓差极化进而在很大程度上克服了因电极钝化造成的处理效果差、浪费电能的缺点。同时脉冲电源与直流电源相比较，减少了供电时间，降低了能耗。此外，连续处理的方式增加了废水的处理量，减小了电解之后电极清洗工作的繁琐性。本方法处理的废水Cr6+去除率达到97%以上，且使用的设备简单，占地面积小，操作方便，产生的污泥量少，对环境无二次污染。
具体实施方式
实施例1：含铬废水含量100mg/L，调节pH值为3，电导率为3000us/cm，进料速率15ml/min，采用铝电极，极板间距为1cm，平均电流密度为10mA/cm2，双脉冲电源占空比为0.6，频率为0.5KHz，通电周期为0.4ms，断电周期为0.3ms，每隔15min取一次样，离心时间10min后测定吸光度，随着反应的进行，Cr6+的去除率逐渐升高，95min时趋于稳定，电解时间为180min，此时Cr6+去除率达到99.5%。
对比例：上述同样种类、浓度、pH值的废水，采用直流电源电解，处理后废水Cr6+去除率达到96.1%，经过计算，功耗增大41.7%。
实施例2：含铬废水含量100mg/L，调节pH值为4，电导率为2000us/cm，进料速率10ml/min，采用铁电极，极板间距为1.5cm，平均电流密度为9mA/cm2，单脉冲电源占空比为0.2，频率为2KHz，通电周期为0.9ms，断电周期为1ms，每隔15min取一次样，离心时间8min后测定吸光度，随着反应的进行，Cr6+的去除率逐渐升高，90min时趋于稳定，电解时间为160min，此时Cr6+去除率达到99.3%。
对比例：上述同样种类、浓度、pH值的废水，采用直流电源电解，处理后废水Cr6+去除率达到95.3%，经过计算，功耗增大31.4%。
实施例3：含铬废水含量100mg/L，调节pH值为5，电导率为1000us/cm，进料速率10ml/min，采用铝电极，极板间距为1.8cm，平均电流密度为6mA/cm2，双脉冲电源占空比为0.8，频率为2KHz，通电周期为0.8ms，断电周期为0.6ms，每隔15min取一次样，离心时间10min后测定吸光度，随着反应的进行，Cr6+的去除率逐渐升高，90min时趋于稳定，电解时间为120min，此时Cr6+去除率达到98.8%。
对比例：上述同样种类、浓度、pH值的废水，采用直流电源电解，处理后废水Cr6+去除率达到94.5%，经过计算，功耗增大35.5%。
实施例4：含铬废水含量100mg/L，调节pH值为6，电导率为600us/cm，进料速率20ml/min，采用铁电极，极板间距为2cm，平均电流密度为5mA/cm2，单脉冲电源占空比为0.4，频率为1KHz，通电周期为0.6ms，断电周期为0.4ms，每隔15min取一次样，离心时间10min后测定吸光度，随着反应的进行，Cr6+的去除率逐渐升高，75min时趋于稳定，电解时间为100min，此时Cr6+去除率达到98.7%。
对比例：上述同样种类、浓度、pH值的废水，采用直流电源电解，处理后废水Cr6+去除率达到94.1%，经过计算，功耗增大30%。
实施例5：含铬废水含量100mg/L，调节pH值为7，电导率为500us/cm，进料速率10ml/min，阳极为铝电极，阴极为铁电极，极板间距为3.5cm，平均电流密度为2mA/cm2，双脉冲电源占空比为0.4，频率为1KHz，通电周期为0.6ms，断电周期为0.4ms，每隔15min取一次样，离心时间5min后测定吸光度，随着反应的进行，Cr6+的去除率逐渐升高，50min时趋于稳定，电解时间为60min，此时Cr6+去除率达到98.5%。
对比例:上述同样种类、浓度。pH值的废水，采用直流电源电解，处理后废水Cr6+去除率达到94·6%，经过计算，功耗增大263%。
Claims (6)
1.一种利用连续脉冲电絮凝技术处理含铬废水的方法，其特征在于：首先调节废水pH值为3～7，电导率为500-3000us/cm；然后进行电絮凝连续处理：进料速率为10～20ml/min，由脉冲电源控制输出电流密度为2～10mA/cm2，极板间距为1～3.5cm，每隔一段时间取样进行离心处理，离心处理时间为5～10min，电解时间为60～180min。
2.根据权利要求1所述的处理废水的方法，其特征在于：调节所述废水pH值为4～6，电导率为600-2000us/cm，脉冲电源控制输出电流密度为5～9mA/cm2，极板间距为1.5～2cm，电解时间为100～160min。
3.根据权利要求1所述的处理废水的方法，其特征在于：所述电极为铁电极、铝电极或者铝铁电极组合使用。
4.根据权利要求1所述处理废水的方法，其特征在于：所述脉冲电源为单脉冲电源或双脉冲电源。
5.根据权利要求1或4所述的处理废水的方法，其特征在于：所述脉冲电源占空比为0.2～0.8，频率为0.5～2KHz，通电周期为0.4～0.9ms，断电周期为0.3～1ms。
6.根据权利要求5所述的处理废水的方法，其特征在于：所述脉冲电源占空比为0.4，频率为1KHz，通电周期为0.6ms，断电周期为0.4ms。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103991936A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-08-20 | 江苏大学 | 一种同轴式脉冲电絮凝装置及其处理金矿废水的方法 |
| CN104402150A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-03-11 | 苏州新协力环保科技有限公司 | 一种用于化学废水的新型电解处理方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101811793A (zh) * | 2009-02-24 | 2010-08-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种含铬废水的预处理工艺 |
| CN101830600A (zh) * | 2010-03-23 | 2010-09-15 | 天津大学 | 综合电镀废水的处理方法 |
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2013
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| Title |
|---|
| 《环境工程学报》 20090630 求渊等 "脉冲电絮凝处理电镀含铬废水的实验研究" 第1029-1032页 1-6 第3卷, 第6期 * |
| 求渊等: ""脉冲电絮凝处理电镀含铬废水的实验研究"", 《环境工程学报》 * |
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