CN109534597A

CN109534597A - 一种工业废水的处理方法

Info

Publication number: CN109534597A
Application number: CN201811486300.XA
Authority: CN
Inventors: 王尧尧
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2019-03-29
Also published as: CN106045229A; CN106045229B

Abstract

本发明公开了一种工业废水的处理方法，废水依次通过集水井、粗格栅、一次沉淀池、pH值调节池、金属球面微电流吸引盐化除锌反应器、曝气池、生物氧化滤池、二次沉淀池、净水池进行处理。本方法创造性的利用了一种特殊的电磁感应现象，当金属球体在磁场中做垂直切割磁感线的运动时会发生法拉第效应，在金属球体表面形成微电流循环，水中锌离子受到吸引，会逐步富集于球体表面，造成局部锌离子浓度增大，锌离子会脱离溶液并在金属球体表面发生盐化反应，与溶液中的阴离子结合生成无机盐类，并附着于金属球体表面，从而达到去除废水中锌离子的目的。同时，已附着锌盐的金属球体可通过研磨、清洗等过程获得再生，可被重复使用。

Description

一种工业废水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种工业废水的处理方法，属于环境保护中的废水处理领域。

背景技术

电镀工业是我国重要的加工行业，近十年来发展迅速。但由于我国电镀工业的分布和发展长期以来缺少总体的、完整的规划，造成了一方面厂点多、规模小、专业化程度低、效益差，另一方面电镀行业污染状况严重的困难局面。

据现阶段统计数据，我国约有电镀厂15000个，年均电镀废水排放量高达40亿吨，占总工业废水排放量的六分之一，但其中约有50%的电镀废水未达到国家排放标准。长期以来，我国电镀企业以大量消耗资源的粗放型经营为特点，与国外相比，我国电镀行业存在明显差距，据报道国外电镀1m²的镀件平均用水量仅为0.08吨，而我国的平均用水量为0.82吨，是国外的10倍多，每年我国单对含重金属电镀废水的处理费用就高达4亿元以上。电镀废水水质复杂，涉及到各种重金属离子和氰化物，有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极大。这些电镀废水若未达到排放标准直接进入环境，必定会对生态环境及人类产生广泛而严重的危害。另外，回收电镀废水中的重金属可以彻底全面利用资源，极具经济价值。因此电镀废水的治理是工业废水治理的重中之重的问题。

在电镀废水的诸多有害成分中，锌是非常重要的一种。锌是人体健康不可缺少的元素，它广泛存在于人体肌肉及骨骼中，但是含量甚微，如果超量就会发生严重后果。含锌电镀废水的排放对人体健康和工农业活动具有严重危害，具有持久性、毒性大、污染严重等危害，一旦进入环境后不能被生物降解，大多数参与食物链循环，并最终在生物体内积累，破坏生物体正常生理代谢活动，危害人体健康。随着人类对重金属的开采、冶炼、加工等生产活动的日益增加，产生的重金属废水无论是从数量上还是种类上都大大增加，造成了严重的环境污染和资源浪费。因此含锌电镀废水的治理仍然是世界环保领域的重大研究课题。

目前，我国对于含锌电镀废水，主要有以下几种处理方法：

（1）化学法：

化学法是依靠氧化还原反应或中和沉淀反应将有毒有害的物质分解为无毒无害的物质，或者直接将重金属经沉淀或气浮从废水中除去。它主要包括：沉淀法、氧化法、还原法、中和法以及气浮法等。化学法的优点是：投资少、处理装置简单、处理成本较低、安装维修及操作容易；但其缺点是处理效率低、出水水质差、处理深度浅、不能回收利用重金属以及产生污泥量大。

（2）生物法：

利用微生物处理电镀废水的研究源于20世纪80年代。生物法处理的机理在于互生共生的关系，有着化学、物理和遗传等三个层次的相互协作机制。一些微生物代谢产物能使废水中的重金属离子改变价态，同时微生物菌群本身还有较强的生物絮凝、静电吸附作用，能够吸附金属离子，使重金属经固液分离后进入菌泥饼，从而使得废水达标排放或回用。它主要包括：生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法等。生物法的优点是：选择性强、吸附容量大、不使用化学药剂、生成污泥量少，污泥中重金属回收率高；但其缺点是功能菌和废水中金属离子的反应效率并不高、且培养菌种的培养基消耗量较大、造成处理成本仍然较高等。

（3）物化法：

物化法是利用离子交换或膜分离或吸附剂等方法去除电镀废水所含的杂质，其在工业上应用广泛，通常与其它方法配合使用。它主要包括：离子交换法、膜分离法、吸附法、蒸发浓缩法等。物化法的优点是：管理方便、易于实现自动化、分离效率高、深度处理效果好、出水可以回用等；但物化法在不同程度都存在着工艺复杂、能耗大、成本高、占地面积大、运转费用高、有二次污染等弊端。

（4）电化学法：

电化学法处理废水应用起始于20世纪40年代，随着电力工业的发展，电化学法才被真正地用于废水处理过程。电化学方法被称为电镀废水处理的“环境友好”工艺。随着电极材料的开发、反应器的研制以及对传统电化学工艺的改进，电化学方法在电镀废水治理领域里的应用越来越广阔。它主要包括：原电池法、电渗析法、电凝聚气浮法、电化学氧化还原法等。电化学法的优点是：不需添加氧化还原试剂、反应速度快、占地面积少、易实现自动化操作等；但其缺点是耗电量高、电极板消耗大、处理成本高、电极易发生浓差极化而产生结垢等。

目前，现有的处理电镀废水中锌离子的方法普遍存在上述缺点。因此，有必要摆脱现有的处理技术思路，开辟出处理含锌电镀废水的新途径，进而开发一种全新形式的电镀废水中锌离子的处理技术。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种工业废水的处理方法，含有锌离子的电镀废水进入集水井，在此进行集中收集和初步稳定调节，集水井的出水进入粗格栅，在此去除废水中的大直径固体物质，粗格栅的出水进入一次沉淀池，在此进一步去除废水中的不溶物质，一次沉淀池的出水进入pH值调节池，pH值调整为5.5~6.5，以满足金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的入水pH值要求，pH值调节池的出水进入金属球面微电流吸引盐化除锌反应器，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的出水进入曝气池，在此通过好氧曝气过程对废水中剩余的COD进行初步氧化分解处理，曝气池的出水进入生物氧化滤池，生物氧化滤池7的出水进入二次沉淀池，在此将废水中的剩余不溶物质全部除去，二次沉淀池的出水进入净水池，净水池的出口将经过本系统处理后的净化出水外排。

其中，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器采用硬质不锈钢材质，反应器左侧下部设有进水阀门，右侧上部设有排水阀门，反应器中央安装有1套电磁线圈，并由导线与位于反应器外部的电磁线圈控制单元相连接，电磁线圈外部包覆有1套防水保护罩，反应器内部均匀装填有若干镍金属球，可随水流移动，反应器左侧顶部和右侧底部分别安装有3支螺旋桨叶。

经过pH值调节处理后（处理后pH值为5.5~6.5）的含有锌离子的电镀废水通过位于反应器左侧下部的进水阀门进入反应器内部，首先与反应器内部装填的镍金属球充分混合，镍金属球均匀分布于废水中，此时，位于反应器左侧顶部和右侧底部的6支螺旋桨叶开始转动，推动混合有镍金属球的废水在反应器内部做逆时针运动，同时，位于反应器外部的电磁线圈控制单元通过导线给位于反应器中央的电磁线圈通电，电磁线圈会产生一个磁感强度为11.6T的电磁场，在反应器内部产生水平方向上的磁感线，当废水中的镍金属球在电磁场中做垂直切割磁感线的运动时会发生法拉第效应，在镍金属球表面形成微电流循环，废水中的锌离子受到吸引，会逐步富集于镍金属球表面，造成局部锌离子浓度增大，从而打破其化学平衡，锌离子会脱离溶液并在镍金属球表面发生盐化反应，与溶液中的阴离子结合生成无机盐类，并附着于镍金属球表面，从而使废水中的锌离子得以去除，经过净化处理后的废水，通过位于反应器右侧上部的排水阀门排出反应器，并进入下一处理工序；同时，已附着锌盐的镍金属球可通过研磨、清洗等过程获得再生，可被重复使用；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5.5~6.5，以满足金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的入水pH值要求；其中，曝气池的作用是通过好氧曝气过程对废水中剩余的COD进行初步氧化分解处理；其中，生物氧化滤池的作用是对废水残留的COD进行最后的深度净化处理。

其中，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的有效容积为230m³，其螺旋桨叶的工作电压为380V，转速为120转/min。

其中，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的镍金属球的直径为25.0mm，内部为中空结构，中空部分直径为16.7mm，球体的相对密度约为0.95×10³kg/m³。

其中，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的电磁线圈的工作电压为380V，能够产生磁感强度为11.6T的电磁场，铁芯采用硅含量为4.2%的高硅钢片，线圈采用聚酯漆包线，绕线匝数为2500匝。

通过本系统处理后的废水，其锌离子的去除效率可达99.5%。

本发明的优点在于：

（1）本方法摆脱了现有的电镀废水中锌离子的处理技术思路，创造性的利用了镍金属球体在磁场中做垂直切割磁感线的运动时会发生法拉第效应，在球体表面形成微电流循环，水中锌离子受到吸引，会逐步富集于镍金属球表面，造成局部锌离子浓度增大，从而打破其化学平衡，锌离子会脱离溶液并在镍金属球表面发生盐化反应，与溶液中的阴离子结合生成无机盐类，并附着于球体表面，从而达到去除废水中锌离子的目的。

（2）本方法在净化处理含锌废水后，已附着锌盐的镍金属球可通过研磨、清洗等过程获得再生，可被重复使用，这大大减少了净化处理的物料消耗。

（3）本方法在净化处理锌离子的过程中，不使用任何化学药剂，从而消除了引入危害更大的化学污染物的风险。

（4）本方法原理简单易行，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-金属球面微电流吸引盐化除锌反应器、6-曝气池、7-生物氧化滤池、8-二次沉淀池、9-净水池

图2是金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的示意图。

51-进水阀门、52-电磁线圈、53-防水保护罩、54-导线、55-电磁线圈控制单元、56-镍金属球、57-螺旋桨叶、58-磁感线方向、59-排水阀门。

具体实施方式

如图1所示，去除电镀废水中锌的处理方法，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5.5~6.5，以满足金属球面微电流吸引盐化除锌反应器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金属球面微电流吸引盐化除锌反应器5，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器5的出口通过废水管线连接曝气池6，在此通过好氧曝气过程对废水中剩余的COD进行初步氧化分解处理，曝气池6的出口通过废水管线连接生物氧化滤池7，在此对废水残留的COD进行最后的深度净化处理，生物氧化滤池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，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器5采用硬质不锈钢材质，反应器左侧下部设有进水阀门51，右侧上部设有排水阀门59，反应器中央安装有1套电磁线圈52，并由导线54与位于反应器外部的电磁线圈控制单元55相连接，电磁线圈52外部包覆有1套防水保护罩53，反应器内部均匀装填有若干镍金属球56，可随水流移动，反应器左侧顶部和右侧底部分别安装有3支螺旋桨叶57；经过pH值调节处理后（处理后pH值为5.5~6.5）的含有锌离子的电镀废水通过位于反应器左侧下部的进水阀门51进入反应器内部，首先与反应器内部装填的镍金属球56充分混合，镍金属球56均匀分布于废水中，此时，位于反应器左侧顶部和右侧底部的6支螺旋桨叶57开始转动，推动混合有镍金属球56的废水在反应器内部做逆时针运动，同时，位于反应器外部的电磁线圈控制单元55通过导线54给位于反应器中央的电磁线圈52通电，电磁线圈52会产生一个磁感强度为11.6T的电磁场，在反应器内部产生水平方向上的磁感线，当废水中的镍金属球在电磁场中做垂直切割磁感线的运动时会发生法拉第效应，在镍金属球56表面形成微电流循环，废水中的锌离子受到吸引，会逐步富集于镍金属球56表面，造成局部锌离子浓度增大，从而打破其化学平衡，锌离子会脱离溶液并在镍金属球56表面发生盐化反应，与溶液中的阴离子结合生成无机盐类，并附着于镍金属球表面56，从而使废水中的锌离子得以去除，经过净化处理后的废水，通过位于反应器右侧上部的排水阀门59排出反应器，并进入下一处理工序；同时，已附着锌盐的镍金属球56可通过研磨、清洗等过程获得再生，可被重复使用；其中，pH值调节池4的作用是将经过一次沉淀的废水pH值调节至5.5~6.5，以满足金属球面微电流吸引盐化除锌反应器5的入水pH值要求；其中，曝气池6的作用是通过好氧曝气过程对废水中剩余的COD进行初步氧化分解处理；其中，生物氧化滤池7的作用是对废水残留的COD进行最后的深度净化处理。其中，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的有效容积为230m³，其螺旋桨叶的工作电压为380V，转速为120转/min；其中，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器，其镍金属球的直径为25.0mm，内部为中空结构，中空部分直径为16.7mm，球体的相对密度约为0.95×10³kg/m³；其中，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器，其电磁线圈的工作电压为380V，铁芯采用硅含量为4.2%的高硅钢片，线圈采用聚酯漆包线，绕线匝数为2500匝。

通过本方法处理后的废水，其锌离子的去除效率可达99.5%。

Claims

1.一种工业废水的处理方法，其特征在于，含有锌离子的电镀废水进入集水井，在此进行集中收集和初步稳定调节，集水井的出水进入粗格栅，在此去除废水中的大直径固体物质，粗格栅的出水进入一次沉淀池，在此进一步去除废水中的不溶物质，一次沉淀池的出水进入pH值调节池，pH值调整约为5.5~6.5，以满足金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的入水pH值要求，pH值调节池的出水进入金属球面微电流吸引盐化除锌反应器，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的出水进入曝气池，在此通过好氧曝气过程对废水中剩余的COD进行初步氧化分解处理，曝气池的出水进入生物氧化滤池，生物氧化滤池7的出水进入二次沉淀池，在此将废水中的剩余不溶物质全部除去，二次沉淀池的出水进入净水池，净水池的出口将经过本系统处理后的净化出水外排；

金属球面微电流吸引盐化除锌反应器采用硬质不锈钢材质，反应器左侧下部设有进水阀门，右侧上部设有排水阀门，反应器中央安装有1套电磁线圈，并由导线与位于反应器外部的电磁线圈控制单元相连接，电磁线圈外部包覆有1套防水保护罩，反应器内部均匀装填有若干镍金属球，可随水流移动，反应器左侧顶部和右侧底部分别安装有3支螺旋桨叶；经过pH值调节处理后pH值约为5.5~6.5的含有锌离子的电镀废水通过位于反应器左侧下部的进水阀门进入反应器内部，首先与反应器内部装填的镍金属球充分混合，镍金属球均匀分布于废水中，此时，位于反应器左侧顶部和右侧底部的6支螺旋桨叶开始转动，推动混合有镍金属球的废水在反应器内部做逆时针运动，同时位于反应器外部的电磁线圈控制单元通过导线给位于反应器中央的电磁线圈通电，电磁线圈会产生一个特定强度的电磁场，在反应器内部产生水平方向上的磁感线，当废水中的镍金属球在电磁场中做垂直切割磁感线的运动时会发生法拉第效应，在镍金属球表面形成微电流循环，废水中的锌离子受到吸引，会逐步富集于镍金属球表面，造成局部锌离子浓度增大，从而打破其化学平衡，锌离子会脱离溶液并在镍金属球表面发生盐化反应，与溶液中的阴离子结合生成无机盐类，并附着于镍金属球表面，从而使废水中的锌离子得以去除，经过净化处理后的废水，通过位于反应器右侧上部的排水阀门排出反应器，并进入下一处理工序，同时已附着锌盐的金属球体可通过研磨、清洗过程获得再生，可被重复使用；

金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的有效容积为230m³，其螺旋桨叶的工作电压为380V，转速为120转/min，

金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的金属球的直径为25.0mm，内部为中空结构，中空部分直径为16.7mm，球体的相对密度为0.95×10³kg/m³。

2.根据权利要求1所述的工业废水的处理方法，其特征在于，金属球面微电流吸引盐化除锌反应器的电磁线圈的工作电压为380V，铁芯采用硅含量为4.2%的高硅钢片，绕线匝数为2500匝。