CN1040016A - 一种处理电镀废水的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种用废铁屑，尤其是铸铁铁屑和焦炭作为填料处理电镀污水的方法和装置。本发明利用铁屑表面形成微电池的内电解原理，处理含有害金属离子的电镀污水，铁屑与焦炭的分层装填可有效地防止处理过程中铁氧化物与铁屑的结块问题，分段通入压缩空气反冲可以使处理柱很快再生。本发明不需填加任何化学物质，不消耗其它能源(工作水泵除外)适用范围广处理费用低，并能取得很好的效果。

Description

本发明属于废水治理技术，利用铁屑表面在一定条件下形成微电池的内电解原理，选择铸铁铁屑和焦炭为填料在特制的柱内处理含有害金属离子如Cr⁶⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、以及COD等电镀废水。

处理含Cr⁶⁺电镀污水，以前曾用硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、水合肼等还原剂，工艺复杂、消耗大量化学药品，致使处理费用昂贵，有的生产厂目前改用铁粉还原或铁屑法处理后仍需要消耗大量的酸使特制铁粉、铁屑成为Fe²⁺与重金属反应后，又消耗大量的碱形成氢氧化物沉淀，铁与铁氧化物易结块，影响处理效果，这样处理费也很高。操作上也带来很多麻烦，为了克服结块的缺点，又有人提出了在调节PH值的基础上外加磁场的铁粉处理废水办法，这样使处理费用仍然很高，操作也更复杂。处理后重金属离子能达到排放标准，但是盐份增加，COD不能减少。

本发明的目的在于提供一种不需要添加任何化学药品，不消耗能源（工作水泵除外）能处理含多种有害金属离子的电镀废水处理方法和装置。本发明利用铁屑，尤其是铸铁铁屑内含有一定杂质，如石墨、碳化铁、表面氧化铁皮等，这些杂质通常都比铁的电极电位正，因此，当铁屑接触到电解质溶液时，表面就形成了许多微电池，这些微电池以较活泼的材料铁作为负极，在负极上主要发生铁的溶解。

负极：Fe＝Fe²⁺+2e E°＝-0.44V

微电池以杂质、焦炭或铁锈等不活泼的物质为正极，在正极上发生还原作用，通常有两种可能，一种情况是溶液带酸性，氢离子从正极获得是获得电子，生成氢气放出来或O₂与氢结合生成水。

另一种情况是溶液为中性，溶液中溶解的氧气获得电子而发生如下反应。

正极：

在负极上产生的Fe²⁺与正极上生成的OH^-生成Fe（OH）₂又被O₂一步氧化成Fe（OH）₃，由于铁屑具有巨大的比表面积，构成了难以计数的微电池，试验证明了利用这些微电池的功，对电镀液中电极电位较正的金属离子进行自发的电解，相当于一个高效的不通电的电解处理，虽然没有外加电动势，Cr⁶⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、COD等也可在微电池的正极上放电并沉积在它上面，另外在处理柱内，除了电极反应外，还应用了置换絮凝、吸附、共沉淀及生成铁氧体等反应作用机理，将有害金属离子以沉淀形式留在柱内，达到净化电镀废水的目的。

本发明是以如下方法和装置完成的，在塑料或其它防腐材质做成的填料柱内，利用废铁屑尤其是铸铁铁屑和焦炭为填料，加入焦炭的目的主要是增加微电池数量提高处理效果和便于冲洗，焦炭与铁屑的比例为1∶3-6，焦炭的粒径为5-30mm，装填过滤柱时，铁屑与焦炭应分层放置，使填料层形成缝隙，改善水流分部便于冲洗，填料装好后，配上工作水泵。使废水自上而下，以3-6m/h的流速通过填料柱与填料充分接触反应，填料层同时又起过滤作用，电镀液中金属离子与铁氢氧化物的沉淀都留在柱内，填料柱下口出来的水很清彻。

因本发明所述的方法主要是利用铁屑中微电池的功产生金属离子的沉淀还原、絮凝、共沉等作用，微电池正极需要氧气参加反应，采用本发明的装置可直接通入压缩空气、由泵前进气或使被处理的水部分回流来增加废水中氧的溶解量。

为了保证处理效果，每处理一段时间（1-2天）就需用清水和压缩空气将填料层内的沉淀物冲出。采用本发明提供的分段通入压缩空气自下而上的反冲装置，可由溢流槽及柱上口的排管将沉淀物排出，使反冲过程很快完成，用水冲洗沉淀的水量仅为填料的2倍。冲洗时间为5-7分钟，冲出的沉淀物为无毒的水不溶性物质，可采用压滤机进行液固分离，高温燃烧或深埋。

本发明的填料柱可以单独使用，亦可几个串联使用。柱侧面设排渣口，以便定期更换填料。

本发明适用范围广，对于镀铬、镀铜、镀镍、镀锌、钝化、磷化等单一或混合废水，都可用本发明的方法和装置处理，不但能去除废水中的重金属离子，还能去除COD。使之达到排放标准，由于不添加化学物质，处理后水中盐份降低、水质好，另外对废水的PH值要求很宽，PH值在2-7之间均能处理，操作简单，不需增设自动控制装置和专人管理，处理费用低，使用时间长，1m³铁屑可处理中等浓度电镀废水2000T左右，处理柱再生容易，处理后的水继续使用可实现盈利治理。

本发明的结构原理结合实施例如图所示：

图中：

1、2、4、9、13-水阀门

5、6、7-压缩空气阀门

8-流量计

10-焦炭

11-填料柱

12-废铁屑

14-反冲水管道

15-工作水泵（耐酸泵）

16-废水贮槽

17-沉淀物贮槽

18-清水贮槽

19-空气压缩机

20-排渣口

操作时启动水泵15，让废水进入填料柱，用出水口的阀9控制流量，打开阀2并使部分废水通过溢流口3回流到废水贮槽，起到搅拌循环，增加溶氧作用（通过通气或泵前进气也可达到同样目的）处理后清水流入清水贮槽18，处理一段时间（1-2日）填料层内存有沉淀物，用自来水通过阀门13流入柱内，同时开启空气压缩机19和压缩空气阀门5、6、7向柱内通入压缩空气，冲洗数分钟后，冲洗用水量约2倍铁屑体积，将沉淀物冲到柱上口部，打开阀门1和阀门10，（关阀门2）。使沉淀物经溢流槽和柱侧排管进入沉淀物贮槽，废水处理参数及结果如下：

流速：250l/h

处理时间：30-60min    焦炭粒径：10-30mm

装铁屑体积：187l

处理结果

离子名称    浓度    处理前    处理后

Cu²⁺mg/l 22.34 0.46

Zn²⁺mg/l 8.89 0.01

Fe²⁺+Fe³⁺mg/l 0.36 0.06

Ni²⁺mg/l 16.04 0.02

Cr⁶⁺mg/l 50 0.009

Gr³⁺mg/l 50 0.009

Cr²⁺mg/l 79.69 10.25

Mg²⁺mg/l 14.48 0.74

Na⁺mg/l 72.05 2.36

Cl^-mg/l 179.08 140.28

SO2-₄mg/l 294.83 113.33

COD    mg/l    214.49    63.15

PH    5.48    9.00

以上处理结果证明使用本发明的方法和装置处理电镀废水完全能达到排放标准。

Claims (11)

1、本发明涉及到一种处理电镀废水的方法，其特征在于用废铁屑，尤其是铸铁铁屑和焦炭作为填料，利用铁屑表面微电池的内电解原理对含Cr⁶⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、COD等有害物质的电镀废水进行处理。反应过程中需要提供空气以补充氧。

2、根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于反应柱内铁屑与焦炭应分层装填。

3、根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于铁屑与焦炭的比例为3-6∶1。

4、根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于焦炭作为填料粒径为5-30mm。

5、根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于利用内电解原理可对于PH值在2-7之间的电镀废水都能处理，处理后的清水的PH值保持在7-9之间。

6、根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于可以利用侧面通入压缩空气，泵前进气或使被处理的水部分回流来提供反应所需氧气。

7、根据权利要求1所述的处理方法使用的装置，其特征在于：

一个或一组装有填料的反应过滤柱与废水贮槽、清水贮槽、沉淀物贮槽相联。

过滤柱的上口外侧设有溢流槽。

柱的上部设有反冲沉淀物排放口。

柱的侧面分段设置压缩空气进口和排渣口。

过滤柱下口可接反冲水管。

8、根据权利要求7所述装置，其特征在于溢流槽有管道与废水槽相联，使部分废水回流增加溶氧量，同时又通过阀门与沉淀物贮槽相联，反冲时可将沉淀物引入贮槽。

9、根据权利要求7所述的装置，其特征在于柱上部的排放口与沉淀物贮槽相联。

10、根据权利要求7所述的装置，其特征在于柱侧面的压缩空气进口分别由阀门控制与柱下反冲进水阀门配合使用。

11、根据权利要求7所述的装置，其特征在于柱下与清水贮槽相联接的管道装有阀门和流量计以控制反应过滤柱的废水处理量。

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