CN105693044B - 一种去除电镀废水中锌的处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种去除电镀废水中锌的处理系统，包括集水井、粗格栅、一次沉淀池、pH值调节池、脉冲高压电‑微生物絮凝反应池、曝气氧化池、生物脱氮池、二次沉淀池、净水池。本系统创造性的利用了较为常见的啤酒酵母和地衣芽孢杆菌的微生物絮凝特性，通过特定峰压值的脉冲高压放电过程激发啤酒酵母和地衣芽孢杆菌对锌离子的吸附架桥特性，使废水中的锌离子在上述微生物表面发生絮凝反应，逐步形成较大直径的絮凝物，并最终通过沉淀过程加以去除。同时，啤酒酵母和地衣芽孢杆菌均为常见的微生物，容易获得，成本低廉，可大大降低废水处理的物料成本。

Description

一种去除电镀废水中锌的处理系统

技术领域

本发明涉及一种去除电镀废水中锌离子的处理系统，属于环境保护中的废水处理领域。

背景技术

随着工业生产的快速发展，水中重金属污染越来越严重，其中锌是电镀废水中的有毒污染物之一。含锌废水没有处理直接排入环境后，可以通过食物链循环，在某些生物体内达到一定浓度水平，最终在人体内蓄积而危害人体健康。因此发展经济有效的方法治理锌等重金属污染成为当前水污染治理的重要内容，也越来越受到人们的重视。处理电镀废水中锌等重金属污染的方法有：离子交换、吸附、化学沉淀、膜分离等。

（1）离子交换法是利用水中离子与离子交换剂上的离子进行交换达到去除水中有害离子的目的。目前国内外在用此法处理含锌废水上常用离子交换树脂来处理。

（2）吸附法是应用多种多孔吸附材料去除废水中重金属离子的一种方法。活性炭是传统的吸附材料，有较强的吸附能力，去除率高，但再生效率低。某些天然材料，如天然沸石，价格低、来源广，它是最早用于重金属污染治理的矿物材料。

（3）膜分离是利用一种半透膜，在外界作用下，不改变溶液的化学形态而达到分离的目的。它是一个高效的分离过程，分离过程能耗低，工作温度为室温，便于维护，设备的可靠性高，处理量和设备规模在很大的范围内变化，占地面积小，不会产生二次污染，但是膜价格昂贵，易受污染。

（4）化学沉淀法是向废水中投加某些化学物质使其和废水中的污染物发生直接的化学反应，生成难溶于水的沉淀物而使污染物分离除去的方法。但是用该法处理只是转移了废水中的污染物质，并有可能造成二次污染。

（5）电解法将电能转化为化学能使电解槽内电极附近产生氧化还原反应，从而使废水得以净化的过程。即废水进行电解反应，废水中的有毒物质在阳极和阴极分别进行氧化还原反应结果产生新物质。电解法与化学沉淀法相比，周期短，操作费用低，能耗少，利于回收锌抢救无效优点，但是阳极材料铁的消耗大，占地面积大。

目前，现有的含锌电镀废水处理方法存在成本高、效率低、能耗高及二次污染等不足。因此，有必要摆脱现有的处理技术思路，开辟出处理电镀废水中有锌的新途径，进而开发一种全新形式的电镀废水中锌的处理技术。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种去除电镀废水中锌离子的处理系统，该系统包括集水井、粗格栅、一次沉淀池、pH值调节池、脉冲高压电-微生物絮凝反应池、曝气氧化池、生物脱氮池、二次沉淀池、净水池等；其中，含有锌离子的电镀废水通过废水管线进入集水井，在此进行集中收集和初步稳定调节，集水井的出口通过废水管线连接粗格栅，在此去除废水中的大直径固体物质，粗格栅的出口通过废水管线连接一次沉淀池，在此进一步去除废水中的不溶物质，一次沉淀池的出口通过废水管线连接pH值调节池，废水在此进行pH值的精确调节，pH值调节池出水的pH值范围为6.5~8.0，以满足脉冲高压电-微生物絮凝反应池的入水pH值要求，pH值调节池的出口通过废水管线连接脉冲高压电-微生物絮凝反应池，脉冲高压电-微生物絮凝反应池的出口通过废水管线连接曝气氧化池，在此通过好氧曝气过程，使废水中的各种含氮物质均转化为硝酸盐氮，曝气氧化池的出口通过废水管线连接生物脱氮池，其作用是通过生物活性反应过程，将废水中的硝酸盐氮分解转化，从而去除硝酸盐氮，生物脱氮池的出口通过废水管线连接二次沉淀池，在此将废水中的剩余不溶物质全部除去，二次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排；其中，脉冲高压电-微生物絮凝反应池的池体采用不锈钢材质，内层喷涂有耐腐蚀涂层，池体两侧中部分别安装有1支水下放电电极，池体上方安装有轻钢支架，其上安装有3套驱动电机，每套驱动电机下方各连接有1根驱动转轴，每根驱动转轴末端各连接1套微生物絮凝搅拌刷，池体左下部安装有1部电动推泥装置，其上方设有进水阀门，池体右上部设有出水阀门，池体右下部设有污泥排口；经过pH值调节处理后（处理后pH值为6.5~8.0）的电镀废水通过脉冲高压电-微生物絮凝反应池左下部的进水阀门进入反应池内部，反应池顶部的3套驱动电机开始工作，通过安装在其下方的3根驱动转轴带动3套微生物絮凝搅拌刷开始在废水中做频率为20转/min的搅拌运动，使附着于微生物絮凝搅拌刷上的啤酒酵母和地衣芽孢杆菌菌株与废水充分接触，同时，池体左、右两侧中部的水下放电电极开始以15~20次/秒的频率，进行峰压为20kV的高压脉冲放电，此脉冲高压放电过程会激发啤酒酵母和地衣芽孢杆菌对锌离子的吸附架桥特性，使废水中的锌离子在上述微生物表面发生絮凝反应，逐步形成较大直径的絮凝物，最终以污泥的形势沉降于池体底部，污泥在池体左下部的电动推泥装置的推动下，经污泥排口排出本系统并进行回收处理，同时，经过絮凝净化处理后的废水经池体右上部的出水阀门排出反应池，进入下一处理工序。其中，pH值调节池的作用是将经过一次沉淀的废水pH值调节至6.5~8.0，以满足脉冲高压电-微生物絮凝反应池的入水pH值要求；其中，曝气氧化池的作用是通过好氧曝气过程，使废水中的各种含氮物质均转化为硝酸盐氮；其中，生物脱氮池的作用是通过生物活性反应过程，将废水中的硝酸盐氮分解转化，从而去除硝酸盐氮。

其脉冲高压电-微生物絮凝反应池，池体有效容积为270m³，驱动电机的工作电压为380V，微生物絮凝搅拌刷的转速为20转/min。

其脉冲高压电-微生物絮凝反应池，水下放电电极的峰值电压为20kV，脉冲放电频率为15~20次/秒，使用寿命大于3500h。

本发明的优点在于：

（1）本系统摆脱了现有的电镀废水中锌离子净化处理原理，创造性的利用了啤酒酵母和地衣芽孢杆菌的微生物絮凝特性，通过特定峰压值的脉冲高压放电过程所激发出的锌离子吸附架桥特性，在中性条件下，使废水中的锌离子在上述微生物表面发生絮凝反应，逐步形成较大直径的絮凝物，便于通过沉淀过程加以去除。

（2）本系统创新设计了一种附着有啤酒酵母和地衣芽孢杆菌菌株的微生物絮凝搅拌刷，作为其表面接触反应介质，使废水中的锌离子能够充分与其发生接触，提高了絮凝反应效率，提升了整个系统的处理能力，通过本系统处理后的电镀废水，其锌离子去除效率可达97.7%。

（3）本系统采用了啤酒酵母和地衣芽孢杆菌作为反应物料，两种微生物均对环境不具有任何危害。

（4）本系统原理简单易行，设计施工成本较低，并且处理效果较好，运行维护成本很低，有利于大范围推广应用。

附图说明

图1是本发明的设备示意图。

图中：1-集水井、2-粗格栅、3-一次沉淀池、4-pH值调节池、5-脉冲高压电-微生物絮凝反应池、6-曝气氧化池、7-生物脱氮池、8-二次沉淀池、9-净水池

图2是脉冲高压电-微生物絮凝反应池的示意图。

51-进水阀门、52-水下放电电极、53-轻钢支架、54-驱动转轴、55-微生物絮凝搅拌刷、56-驱动电机、57-出水阀门、58-电动推泥装置、59-污泥排口。

具体实施方式

如图1所示的去除电镀废水中锌离子的处理系统，该系统包括1-集水井、2-粗格栅、3-一次沉淀池、4-pH值调节池、5-脉冲高压电-微生物絮凝反应池、6-曝气氧化池、7-生物脱氮池、8-二次沉淀池、9-净水池等；其中，含有锌离子的电镀废水通过废水管线进入集水井1，在此进行集中收集和初步稳定调节，集水井1的出口通过废水管线连接粗格栅2，在此去除废水中的大直径固体物质，粗格栅2的出口通过废水管线连接一次沉淀池3，在此进一步去除废水中的不溶物质，一次沉淀池3的出口通过废水管线连接pH值调节池4，废水在此进行pH值的精确调节，pH值调节池4出水的pH值范围为6.5~8.0，以满足脉冲高压电-微生物絮凝反应池5的入水pH值要求，pH值调节池4的出口通过废水管线连接脉冲高压电-微生物絮凝反应池5，脉冲高压电-微生物絮凝反应池5的出口通过废水管线连接曝气氧化池6，在此通过好氧曝气过程，使废水中的各种含氮物质均转化为硝酸盐氮，曝气氧化池6的出口通过废水管线连接生物脱氮池7，其作用是通过生物活性反应过程，将废水中的硝酸盐氮分解转化，从而去除硝酸盐氮，生物脱氮池7的出口通过废水管线连接二次沉淀池8，在此将废水中的剩余不溶物质全部除去，二次沉淀池8的出口通过废水管线连接净水池9，净水池9的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排；其中，脉冲高压电-微生物絮凝反应池5的池体采用不锈钢材质，池体有效容积为270m³，内层喷涂有耐腐蚀涂层，池体两侧中部分别安装有1支水下放电电极52，峰值电压为20kV，脉冲放电频率为15~20次/秒，池体上方安装有轻钢支架53，其上安装有3套驱动电机56，驱动电机56的工作电压为380V，每套驱动电机56下方各连接有1根驱动转轴54，每根驱动转轴54末端各连接1套微生物絮凝搅拌刷55，转速为20转/min，池体左下部安装有1部电动推泥装置58，其上方设有进水阀门51，池体右上部设有出水阀门57，池体右下部设有污泥排口59；经过pH值调节处理后（处理后pH值为6.5~8.0）的电镀废水通过脉冲高压电-微生物絮凝反应池5左下部的进水阀门51进入反应池内部，反应池顶部的3套驱动电机56开始工作，通过安装在其下方的3根驱动转轴54带动3套微生物絮凝搅拌刷55开始在废水中做频率为20转/min的搅拌运动，使附着于微生物絮凝搅拌刷55上的啤酒酵母和地衣芽孢杆菌菌株与废水充分接触，同时，池体左、右两侧中部的水下放电电极52开始以15~20次/秒的频率，进行峰压为20kV的高压脉冲放电，此脉冲高压放电过程会激发啤酒酵母和地衣芽孢杆菌对锌离子的吸附架桥特性，使废水中的锌离子在上述微生物表面发生絮凝反应，逐步形成较大直径的絮凝物，最终以污泥的形势沉降于池体底部，污泥在池体左下部的电动推泥装置58的推动下，经污泥排口59排出本系统并进行回收处理，同时，经过絮凝净化处理后的废水经池体右上部的出水阀门57排出反应池，进入下一处理工序。

通过本系统处理后的电镀废水，其锌离子的去除效率可达97.7%。

Claims (4)

1.一种去除电镀废水中锌离子的处理系统，其特征在于，该系统包括集水井、粗格栅、一次沉淀池、pH值调节池、脉冲高压电-微生物絮凝反应池、曝气氧化池、生物脱氮池、二次沉淀池、净水池等；其中，含有锌离子的电镀废水通过废水管线进入集水井，集水井的出口通过废水管线连接粗格栅，粗格栅的出口通过废水管线连接一次沉淀池，一次沉淀池的出口通过废水管线连接pH值调节池，pH值调节池的出口通过废水管线连接脉冲高压电-微生物絮凝反应池，脉冲高压电-微生物絮凝反应池的污泥排口排出的含锌污泥回收处理，同时脉冲高压电-微生物絮凝反应池的出口通过废水管线连接曝气氧化池，曝气氧化池的出口通过废水管线连接生物脱氮池，生物脱氮池的出口通过废水管线连接二次沉淀池，二次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排；其中，脉冲高压电-微生物絮凝反应池的池体采用不锈钢材质，内层喷涂有耐腐蚀涂层，池体两侧中部分别安装有1支水下放电电极，池体上方安装有轻钢支架，其上安装有3套驱动电机，每套驱动电机下方各连接有1根驱动转轴，每根驱动转轴末端各连接1套微生物絮凝搅拌刷，池体左下部安装有1部电动推泥装置，其上方设有进水阀门，池体右上部设有出水阀门，池体右下部设有污泥排口；经过pH值调节处理后的电镀废水通过脉冲高压电-微生物絮凝反应池左下部的进水阀门进入反应池内部，反应池顶部的3套驱动电机开始工作，通过安装在其下方的3根驱动转轴带动3套微生物絮凝搅拌刷开始在废水中做搅拌运动，使附着于微生物絮凝搅拌刷上的啤酒酵母和地衣芽孢杆菌菌株与废水充分接触，同时，池体左、右两侧中部的水下放电电极开始进行高压脉冲放电，此脉冲高压放电过程会激发啤酒酵母和地衣芽孢杆菌对锌离子的吸附架桥特性，使废水中的锌离子在上述微生物表面发生絮凝反应，逐步形成较大直径的絮凝物，最终以污泥的形势沉降于池体底部，污泥在池体左下部的电动推泥装置的推动下，经污泥排口排出本系统并进行回收处理，同时，经过絮凝净化处理后的废水经池体右上部的出水阀门排出反应池，进入下一处理工序。

2.根据权利要求1所述的去除电镀废水中锌离子的处理系统，其特征在于，pH值调节池的作用是将经过一次沉淀的废水pH值调节至6.5~8.0，以满足脉冲高压电-微生物絮凝反应池的入水pH值要求。

3.根据权利要求1所述的去除电镀废水中锌离子的处理系统，其特征在于，脉冲高压电-微生物絮凝反应池的池体有效容积为270m³，驱动电机的工作电压为380V，微生物絮凝搅拌刷的转速为20转/min。

4.根据权利要求1所述的去除电镀废水中锌离子的处理系统，其特征在于，脉冲高压电-微生物絮凝反应池的水下放电电极的峰值电压为20kV，脉冲放电频率为15~20次/秒，使用寿命大于3500h。

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