CN105016473A - 一种重金属离子工业废水处理的方法及装置 - Google Patents

一种重金属离子工业废水处理的方法及装置 Download PDF

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Abstract

<b>本发明公开了一种重金属离子工业废水处理的方法及装置，本发明是构筑一块人工湿地作为处理重金属离子工业废水的反应器，反应器为箱形结构，箱体上部设有进水口，箱体底部设有出水口，箱体内填充有填料，填料内种植有植物，通过植物吸收废水中的重金属；同时在填料内镶嵌两块电极板，通过施加在两块电极板之间的电场，使重金属离子在反应器中迁移，转化，沉淀从而达到净化重金属废水之目的。本发明将电化学法与生物膜法相结合，发挥各自的优势达到有效去除重金属的目的。一些研究表明，将微电解-生物法用于处理含铬电镀废水,对铬、铜、镍等重金属离子的净化率达99.9%，且无二次污染。电生物藕合在处理难降解废水和重金属废水中表现出广阔的应用前景。</b>

Description

一种重金属离子工业废水处理的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种重金属离子工业废水处理的方法及装置，属于工业废水处理技术领域。
背景技术
近年来，随着工业化和城镇化的加速，采矿、冶金、化工、制革、电镀、电子等行业迅猛发展，排放了大量重金属污染物，加之不合理的堆放和填埋，重金属污染物不断进入水体中，使水体悬浮物、沉积物和水生生物中重金属含量急剧增加。我国属于发展中国家，在经济快速发展的同时，也面临着严重的重金属废水污染问题。有关部门监测表明，我国的许多河流、湖泊、水库、水源地及地下水等都受到了重金属废水的严重污染，江河湖库底质的污染率高达80.1%。我国水体重金属污染已经十分严重，重金属废水在我国水污染治理中已成为函需解决的有害废水之一。因此，加强重金属废水污染监测、防治与治理尤为重要，有效去除废水中重金属成为当前迫切的任务。
目前对重金属废水的处理主要依靠基质，植物和微生物等对污染物进行去除，处理效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种重金属离子工业废水处理的方法及装置，采用既经济又合理的污水处理方法及装置实现重金属废水的治理，提升处理效果，从而克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明的一种重金属离子工业废水处理方法为，该方法是构筑一块人工湿地作为处理重金属离子工业废水的反应器，反应器为箱形结构，箱体上部设有进水口，箱体底部设有出水口，箱体内填充有填料，填料内种植有植物，通过植物吸收废水中的重金属；同时在填料内镶嵌两块电极板，通过施加在两块电极板之间的电场，使重金属离子在反应器中迁移，转化，沉淀从而达到净化重金属废水之目的。
前述方法中，所述填料内镶嵌的两块电极板间隔设置，两块电极板之间的间距为53 cm，一块电极板为纯石墨极板作为阴极，与直流电源负极连接；另一块电极板为纯铝极板作为阳极，与直流电源正极连接。
前述方法中，所述填料是碎石子，碎石子的间隙内种植的植物是美人蕉；美人蕉种入碎石子内后，在碎石子内加入一些营养液，待美人蕉完全长出新植株后，再向碎石子内加入一些活性污泥，以提高反应器内微生物量；并每天通10小时的1V电压进行驯化，待反应器内微生物稳定后，反应器才能正常工作。
前述方法中，所述重金属废水通过进水口进入反应器之后，在反应器内停留6天以上，每天通电5小时，通电电压为4V，电流介于25～31mA之间。
根据上述方法构建并用于上述方法中的本发明的一种重金属离子工业废水处理的装置为，该装置包括反应器箱体，反应器箱体顶部一侧设有进水口，进水口经水泵与废水槽连接；反应器箱体底部设有排水口，排水口与净水槽连接；反应器箱体内填充有填料，填料上种植有植物，填料内设有两块间隔设置的电极板，两块间隔设置的电极板分别与直流电源的正极和负极连接。
前述装置中，所述植物为美人蕉。
前述装置中，所述两块间隔设置的电极板之间的间距为53cm。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明将电化学法与生物膜法相结合，发挥各自的优势达到有效去除重金属的目的。一些研究表明，将微电解-生物法用于处理含铬电镀废水,对铬(Cr)、铜(Cu)、镍（Ni)等重金属离子的净化率达99.9%，且无二次污染。电生物藕合在处理难降解废水和重金属废水中表现出广阔的应用前景。
 附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图中的标记：1-废水槽，2-水泵，3-直流电源，4-植物，5-电极板，6-填料，7-排水口，8-反应器箱体，9-净水槽，10-进水口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
本发明的一种重金属离子工业废水处理方法，如图1所示，该方法是构筑一块人工湿地作为处理重金属离子工业废水的反应器，反应器为箱形结构，箱体上部设有进水口，箱体底部设有出水口，箱体内填充有填料，填料内种植有植物，通过植物吸收废水中的重金属；同时在填料内镶嵌两块电极板，通过施加在两块电极板之间的电场，使重金属离子在反应器中迁移，转化，沉淀从而达到净化重金属废水之目的。填料内镶嵌的两块电极板间隔设置，两块电极板之间的间距为53 cm，一块电极板为纯石墨极板作为阴极，与直流电源负极连接；另一块电极板为纯铝极板作为阳极，与直流电源正极连接。填料是碎石子，碎石子的间隙内种植的植物是美人蕉；美人蕉种入碎石子内后，在碎石子内加入一些营养液，待美人蕉完全长出新植株后，再向碎石子内加入一些活性污泥，以提高反应器内微生物量；并每天通10小时的1V电压进行驯化，待反应器内微生物稳定后，反应器才能正常工作。重金属废水通过进水口进入反应器之后，在反应器内停留6天以上，每天通电5小时，通电电压为4V，电流介于25～31mA之间。
根据上述方法构建并用于上述方法的本发明的一种重金属离子工业废水处理的装置，如图1所示，包括反应器箱体8，反应器箱体8顶部一侧设有进水口10，进水口10经水泵2与废水槽1连接；反应器箱体8底部设有排水口7，排水口7与净水槽9连接；反应器箱体8内填充有填料6，填料6上种植有植物4，填料6内设有两块间隔设置的电极板5，两块间隔设置的电极板5分别与直流电源3的正极和负极连接。植物4为美人蕉。两块间隔设置的电极板5之间的间距为53cm。
为更清楚起见，对本发明再作补充说明如下：
本发明中两块电极板之间形成的微电场对重金属的去除主要通过微电解过程实现的，它是一系列物理、化学、电化学反应的结果，即通过阳极、阴极的氧化还原反应，使重金属离子在电解槽中迁移，转化，沉淀等，从而达到净化重金属废水之目的。
人工湿地对重金属废水的处理效果主要依靠基质，植物和微生物等作用对污染物进行去除，处理效果受各种因素影响比较显著。除了人工湿地所处的自然环境影响外，进水初始浓度，进水，pH，水力停留时间等都会对人工湿地处理效果产生影响。
因此，在人工湿地+微电场处理重金属废水研究基础上，将微电场与人工湿地进行耦合，利用微电场与人工湿地组合的复合系统对重金属废水进行处理，达到有效的互补效果。
为上实现上述效果，本发明将人工湿地与微电解系统进行组合。在人工湿地基质内镶嵌两块电极板，电极间距53cm，电极材料与微电解极板相同，纯石墨材料作阴极，纯铝板材料作阳极。人工湿地基质和植物分别为碎石子和美人蕉。装置建成后，加入少量营养液进行驯化、稳定，待美人蕉完全长出新植株后，向反应器内加入一定量的活性污泥，以提高耦合系统微生物量，并每天通10小时的1V电压进行驯化，经过一定时间的稳定，一体化设备即可进行正常工作。本发明通过利用电场对植物的诱导、微生物的活化以及污染物的迁移作用，加快污染物的迁移、转化速率，强化了生物转化能力，从而促进污染物的去除。
以下是一个具体的实施例
本例如图1所示，包括反应器箱体8，反应器箱体8顶部一侧设有进水口10，进水口10经水泵2与废水槽1连接；反应器箱体8底部设有排水口7，排水口7与净水槽9连接；反应器箱体8内填充有填料6，填料6上种植有植物4，填料6内设有两块间隔设置的电极板5，两块间隔设置的电极板5分别与直流电源3的正极和负极连接。植物4为美人蕉。两块间隔设置的电极板5之间的间距为53cm。
将图1所示装置用于某制革厂废水处理，处理水量为100L/h，进水水质及出水水质比较见下表：
    由上表可见，采用本发明的方法及装置对某制革厂废水处理之后，得到的净水中酸碱度pH与原来没有变化，但净水中的铜、铅、镉、锌的含量大大减少，符合《污水排入城市下水道水质标准》(CJ343-2010)。

Claims (7)

1. 一种重金属离子工业废水处理的方法，其特征在于：该方法是构筑一块人工湿地作为处理重金属离子工业废水的反应器，反应器为箱形结构，箱体上部设有进水口，箱体底部设有出水口，箱体内填充有填料，填料内种植有植物，通过植物吸收废水中的重金属；同时在填料内镶嵌两块电极板，通过施加在两块电极板之间的电场，使重金属离子在反应器中迁移，转化，沉淀从而达到净化重金属废水之目的。
2.根据权利要求1所述重金属离子工业废水处理的方法，其特征在于：所述填料内镶嵌的两块电极板间隔设置，两块电极板之间的间距为53 cm，一块电极板为纯石墨极板作为阴极，与直流电源负极连接；另一块电极板为纯铝极板作为阳极，与直流电源正极连接。
3.根据权利要求1所述重金属离子工业废水处理的方法，其特征在于：所述填料是碎石子，碎石子的间隙内种植的植物是美人蕉；美人蕉种入碎石子内后，在碎石子内加入一些营养液，待美人蕉完全长出新植株后，再向碎石子内加入一些活性污泥，以提高反应器内微生物量；并每天通10小时的1V电压进行驯化，待反应器内微生物稳定后，反应器才能正常工作。
4.根据权利要求1所述重金属离子工业废水处理的方法，其特征在于：所述重金属废水通过进水口进入反应器之后，在反应器内停留6天以上，每天通电5小时，通电电压为4V，电流介于25～31mA之间。
5.一种用于权利要求1-4任一权利要求所述方法的重金属离子工业废水处理的装置，其特征在于：包括反应器箱体（8），反应器箱体（8）顶部一侧设有进水口（10），进水口（10）经水泵（2）与废水槽（1）连接；反应器箱体（8）底部设有排水口（7），排水口（7）与净水槽（9）连接；反应器箱体（8）内填充有填料（6），填料（6）上种植有植物（4），填料（6）内设有两块间隔设置的电极板（5），两块间隔设置的电极板（5）分别与直流电源（3）的正极和负极连接。
6.根据权利要求5所述重金属离子工业废水处理的装置，其特征在于：所述植物（4）为美人蕉。
7.根据权利要求5所述重金属离子工业废水处理的装置，其特征在于：所述两块间隔设置的电极板（5）之间的间距为53cm。
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