CN105152422B - 一种电化学‑微絮凝‑气浮工艺处理重金属废水的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及重金属废水处理技术领域，具体涉及一种电化学‑微絮凝‑气浮工艺处理重金属废水的系统。其包括沿废水流向依次连接的搭载有轻质塑料粒子的第一过滤器、pH调节槽、电化学‑微絮凝‑气浮装置以及氧化曝气池。本发明所提供的电化学‑微絮凝‑气浮工艺处理重金属废水的系统，可以用来对重金属污水等各类重金属废水进行处理，实现重金属的絮凝沉淀，达到达标排放，各类重金属(如砷，锌，铝，铬，镉等)都能由于国家污水综合排放一级标准，甚至可以达到一类地表水标准。

Description

一种电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统

技术领域

本发明涉及重金属废水处理技术领域，具体涉及一种电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统。

背景技术

含重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属离子的废水。重金属(如含铜、镉、镍、汞、锌等)废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水。

由于含重金属废水中金属以离子状态溶解于废水中，不能通过自然环境分解破坏，因此如果随意将含重金属废水排放到自然环境中将对自然环境和人类的健康造成巨大的威胁。由于此类废水中的重金属离子是溶解于废水中，无法通过简单的沉淀、过滤等方式去除，因此传统的废水处理工艺无法用于处理含重金属废水。要对含重金属废水进行有效地处理，必须去除其中的重金属离子。

目前，主要的处理方法如化学沉淀法、生物法、离子交换等方法都存在一定的局限性。并且，随着排放标准越来越严，目前已开发应用的重金属污染废水处理方法中，电化学方法作为一种处理重金属废水的有效方法受到关注，其具有效果好、运作费用低、建设周期短、易于管理和操作、应用范围广等优点，日益受到人们的关注。它的原理是：在外电压的作用下通过电化学反应，利用可溶性阳极(通常为铁阳极或铝阳极)产生的阳离子在溶液中水解、聚合生成一系列多核羟基络合物和氢氧化物，作为絮凝剂而起絮凝作用，产生的络合离子与氢氧化物有很高的吸附活性，其吸附能力高于一般药剂法水解得到的氢氧化物。它能有效地吸附水中的有机污染物及其它胶体物质。同时，由于水的离解和其它物质被电解氧化，在阳极和阴极上将产生氧气和氢气的微小气泡，这些气泡具有良好的黏附性能，可以将电解过程中产生的凝聚胶团及悬浮物带到水面。在电解过程中，还会发生电解氧化还原反应，分为直接氧化还原和间接氧化还原。直接氧化还原是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除；间接氧化还原是指电解时产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化为毒性更小的物质，如水离解时产生的新生态氢和活性氧，其它一些强氧化剂或自由基。通过氧化作用，溶液中的某些大分子有机物被分解为小分子有机物，还有可能直接被氧化成和而不产生污泥，而这些小分子有机物能在随后的絮凝、气浮作用下得到有效分离；通过阴极上产生的新生态氢的还原作用，还可以回收重金属，并且还原卤代烃及带苯环的物质等。因此，电絮凝在处理废水的过程中，多种过程同时发生作用，污染物在这些作用下容易被去除。

由于在电解反应的产物只是离子，不需要投加任何氧化剂或还原剂，对环境不产生或很少产生污染，被称为是一种环境友好水处理技术。它具有很多的优点，如：

1.设备简单，占地面积少，操作和维护简单灵活，建设周期短；

2.电絮凝过程中不需要添加任何化学药剂，产生的污泥量少，且污泥的含水率低，易于处理，减少了化学药剂和污泥处置成本；

3.操作简单，只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件的改变，很容易实现自动化控制；

但目前这类电化学技术还处于发展阶段，并未很好的融合到其他的工艺中来形成完整的且具有针对性的重金属废水的处理方法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统。

一种电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，包括：

搭载有轻质塑料粒子的第一过滤器，用于除去废水中的悬浮物；

连接所述第一过滤器的pH调节槽，用于将除去悬浮物的废水的pH值调整到弱碱性；

连接所述pH调节槽的电化学-微絮凝-气浮装置，通过高频脉冲电流在弱碱性的废水中发生电解絮凝、电解气浮以及电解氧化还原反应，将弱碱性废水中重金属离子转化为多核羟基络合物或氢氧化物；

连接所述电化学-微絮凝-气浮装置的氧化曝气池，用于将除重金属离子的废水中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，进行絮凝沉降。

当所述氧化曝气池出水经沉降后清水重金属含量达标时，所述氧化曝气池再依次连接搭载有轻质塑料粒子的第二过滤器、压滤过滤装置，所述压滤过滤装置再连接所述第一过滤器，用于在除去重金属离子的多核羟基络合物、氢氧化物或絮状物后将废水进入系统再循环处理，第二过滤器清液可回用于生产。

当所述氧化曝气池出水经沉降后清水重金属含量未达标时，所述氧化曝气池再连接气浮装置，通过微孔气泡将剩余Fe²⁺氧化为Fe³⁺，借由Fe³⁺水解得到的Fe(OH)₃的强吸附性能除去重金属离子的多核羟基络合物或氢氧化物，滤除絮状物后，得到可回用清水。

其中，所述轻质塑料粒子可为FBL-1型轻质塑料粒子。

具体的，所述电化学-微絮凝-气浮装置以及氧化曝气池至少包括一个电化学处理单元。

具体的，所述电化学处理单元包括极板槽和整流器，所述整流器可正负极换向，所述整流器连接所述极板槽内的导电极板。

优选的，当电化学处理单元的数量为多个时，各电化学处理单元之间为并联或串联。

优选的，所述pH调节槽内pH值为8～9。

优选的，所述电化学-微絮凝-气浮装置出水的化学需氧量小于等于50mg/L。

优选的，所述氧化曝气池以空气作为气源。

优选的，所述第二过滤器及所述气浮装置分别或同时连接清水回用管路。

本发明所提供的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，可以用来对重金属污水等各类重金属废水进行处理，实现重金属的絮凝沉淀，达到达标排放，各类重金属(如砷，锌，铝，铬，镉等)都能由于国家污水综合排放一级标准，甚至可以达到一类地表水标准。

附图说明

图1是本发明所提供的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统的系统图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在一个具体实施方式中，如图1所示，一种电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，包括沿废水流向依次连接的搭载有轻质塑料粒子(FBL-1)的第一过滤器、pH调节槽、电化学-微絮凝-气浮装置以及氧化曝气池。pH调节槽内pH值为8～9。电化学-微絮凝-气浮装置出水的化学需氧量小于等于50mg/L。

进入的废水经过滤器处理后，除去了悬浮颗粒。后经pH调节到弱碱性，以便于下一步处理。在电化学-微絮凝-气浮装置中，废水发生了电解絮凝、电解气浮以及电解氧化还原反应，将重金属离子转化。进一步的，在氧化曝气池中，二价铁被氧化成三价铁，从而很大程度的将重金属离子的多核羟基络合物和氢氧化物絮凝、沉淀。

为防止重金属离子经上述处理的不完全，曝气池出水再分两路，可通过阀门切换。

一路为：当曝气池出水经沉降后清水重金属含量达标时，曝气池再依次连接搭载有离子交换树脂的第二过滤器、压滤过滤装置，压滤过滤装置再连接第一过滤器，第二过滤器清液回用于生产。

另一路为：当曝气池出水经沉降后清水重金属含量未达标时，曝气池再连接气浮装置，通过微孔气泡将剩余Fe²⁺氧化为Fe³⁺，借由Fe³⁺水解得到的Fe(OH)₃的强吸附性能除去重金属离子的多核羟基络合物或氢氧化物，滤除絮状物后，得到可回用清水，气浮装置再连接清水回用管路。

电化学-微絮凝-气浮装置以及氧化曝气池至少包括多个串联或并联的电化学处理单元。

每个电化学处理单元包括极板槽和整流器，整流器正负极可随时切换，整流连接导电极板。

效果例1

以湖南省某污水处理厂出水为水源，水量为2500～3000m³/h，每天运行24h，每小时处理120～150m³。进水水质如下表：

单位：mg/L

项目

As

Cd

Pb

Cu

Hg

Zn

pH

浓度

≤2.0

≤0.5

≤1.0

≤0.8

≤00.05

≤5.0

≤7～9

经本发明所提供的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统处理后，出水水质如下表：

单位：mg/L

项目

As

Cd

Pb

Cu

Hg

Zn

pH

浓度

≤0.2

≤0.04

≤0.4

≤0.5

≤0.02

≤1.2

≤6～9

效果例2

以广东省某电镀厂出水为水源，水量为2500～1000m³/h，每天运行24h，每小时处理120～150m³。进水水质如下表：

单位：mg/L

项目

As

Cd

Pb

Cu

Hg

Zn

pH

浓度

≤2.0

≤1.5

≤2.2

≤1.8

≤0.9

≤8

≤5～8

经本发明所提供的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统处理后，出水水质如下表：

单位：mg/L

项目

As

Cd

Pb

Cu

Hg

Zn

pH

浓度

≤0.2

≤0.04

≤0.4

≤0.5

≤0.02

≤1.2

≤6～9

从上述数据可以看出，经过本发明所提供的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统处理后，水质良好，重金属含量极低，复合排放标准，甚至可以供系统回用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，其特征在于，包括：

搭载有轻质塑料粒子的第一过滤器，用于除去废水中的悬浮物；

连接所述第一过滤器的pH调节槽，用于将除去悬浮物的废水的pH值调整到弱碱性；

连接所述pH调节槽的电化学-微絮凝-气浮装置，通过高频脉冲电流在弱碱性的废水中发生电解絮凝、电解气浮以及电解氧化还原反应，将弱碱性废水中重金属离子转化为多核羟基络合物或氢氧化物；

连接所述电化学-微絮凝-气浮装置的氧化曝气池，用于将除重金属离子的废水中的Fe^{2 +}氧化为Fe³⁺，进行絮凝沉降；

并且：

当所述氧化曝气池出水经沉降后清水重金属含量达标时，所述氧化曝气池再依次连接搭载有轻质塑料粒子的第二过滤器、压滤过滤装置，所述压滤过滤装置再连接所述第一过滤器，用于在除去重金属离子的多核羟基络合物、氢氧化物或絮状物后将废水进入系统再循环处理；

当所述氧化曝气池出水经沉降后清水重金属含量未达标时，所述氧化曝气池再连接气浮装置，通过微孔气泡将剩余Fe²⁺氧化为Fe³⁺，借由Fe³⁺水解得到的Fe(OH)₃的强吸附性能除去重金属离子的多核羟基络合物或氢氧化物，滤除絮状物后，得到可回用清水。

2.根据权利要求1所述的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，其特征在于：所述电化学-微絮凝-气浮装置以及氧化曝气池至少包括一个电化学处理单元。

3.根据权利要求2所述的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，其特征在于：所述电化学处理单元包括极板槽和整流器，所述整流器正负极可切换，所述整流器连接所述极板槽内的导电极板。

4.根据权利要求3所述的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，其特征在于：当电化学处理单元的数量为多个时，各电化学处理单元之间为并联或串联。

5.根据权利要求1至4任一所述的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，其特征在于：所述pH调节槽内pH值为8～9。

6.根据权利要求1至4任一所述的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，其特征在于：所述电化学-微絮凝-气浮装置出水的化学需氧量小于等于50mg/L。

7.根据权利要求1至4任一所述的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，其特征在于：所述氧化曝气池以空气作为气源。

8.根据权利要求1至4任一所述的电化学-微絮凝-气浮工艺处理重金属废水的系统，其特征在于：所述第二过滤器和/或所述气浮装置连接清水回用管路。