CN110818153B - 电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电絮凝‑电气浮联用电镀废水六价铬去除装置和方法，其中装置包括依次布置且连通的电絮凝单元以及中和反应单元，所述中和反应单元旁设置有用于泵入压缩空气的空气压缩机，所述电絮凝单元与所述中和反应单元之间设置有用于防止液体回流的连通管；所述中和反应单元内设置有用于导流压缩空气的导流管，所述中和反应单元之后依次连通布置有第一电气浮单元、第二电气浮单元，所述第一电气浮单元内设置有第一互锁电极以及第一三相分离器；所述第二电气浮单元内设置有第二互锁电极以及第二三相分离器。本发明提供的装置及方法电导率高、耗电量低能够有效降低运行成本，且无需投加高分子絮凝剂，并能有效提高六价铬及总铬的去除效率。

Description

电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置及方法

技术领域

本发明涉及电镀废水处理技术领域，特别涉及电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置及方法。

背景技术

电镀是利用化学或电化学方法对金属或非金属表面进行装饰、防护或获取某些新性能的一种工业过程，在工业上通用性强，适用面广，但由于电镀产品种类多样化，镀件功能要求各异，操作方法与流程也不一致，导致电镀废水水质成分中具有多种重金属离子，其中六价铬离子对人体具有严重的危害。传统的电镀废水处理方法包括吸附法、化学沉淀法、生物降解法、离子交换法以及电化学方法。吸附法的主要缺点在于吸附柱的回收利用效率差，电镀废水处理成本昂贵，以及反冲洗水需要进一步无害化处理。化学沉淀法步骤繁琐，且耗费时间长，加入化学试剂过多，影响处理后的水的重复利用且处理成本昂贵。离子交换法需要采用离子交换树脂，离子交换树脂只能在有限的使用次数内高效地处理电镀废水中的重金属离子，需要频繁更换且成本昂贵。电化学方法主要是指采用电絮凝方法，利用电极产生的离子对电镀废水中的重金属离子还原，无需大量添加化学试剂，且没有频繁更换处理设备的需求，是一种使用简便且处理效率较高的电镀废水重金属离子处理设备及方法。

现有技术中，中国专利201610930274.X公开了一种电镀废水处理系统及其处理方法，其利用电絮凝反应器对重金属离子进行还原，电絮凝反应器之后连接有缓冲罐、过滤装置、超滤处理装置以及反渗透装置。此发明采用了电絮凝设备和方法来处理电镀废水中的重金属离子，但是在电絮凝反应器中阴极会产生H₂，这阻止了絮状物在离开电解槽过程中完全沉降。同时为了满足去除标准，由于絮状物的颗粒尺寸非常小，电絮凝过后必须要进行过滤步骤、超滤步骤以及反渗透步骤，这增加了电絮凝处理电镀废水的繁琐程度以及生产成本。中国专利201510995773.2公开了一种电镀含铬废水处理系统及方法，并具体公开了所述系统包括调节池、酸化池、电絮凝还原装置、中和池、絮凝池、缓冲池、分离池，此发明也是通过电絮凝还原装置在酸性条件下对电镀废水中的六价铬离子进行还原，并将中和步骤与絮凝步骤与电絮凝步骤分离开来，但是对于絮凝物的处理仍采用膜分离的方法，并且电絮凝步骤未完全还原的六价铬离子不能完全的除去，这都造成了此发明所保护的设备及方法不简便性、处理成本高昂与去除效率不高的缺点。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种能够将电絮凝与絮凝沉淀分开进行的、替代过滤等繁琐步骤处理电絮凝产生的沉淀的、一并去除电镀废水中的高COD含量的有机物的、无需投加高分子絮凝剂、铬离子去除效率高且生产成本较低的电絮凝-电气浮联用的电镀废水处理装置及方法。

为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置，包括依次布置且连通的电絮凝单元以及中和反应单元，所述中和反应单元旁设置有用于泵入压缩空气的空气压缩机，其特征在于：所述电絮凝单元与所述中和反应单元之间设置有用于防止液体回流的连通管；所述中和反应单元内设置有用于导流压缩空气的导流管，所述中和反应单元之后依次连通布置有第一电气浮单元、第二电气浮单元，所述第一电气浮单元内设置有第一互锁电极以及第一三相分离器；所述第二电气浮单元内设置有第二互锁电极(61)以及第二三相分离器。

作为本发明的进一步限定，为了增加絮凝物的沉降效率与去除效率，所述电絮凝单元设有4个阳极与3个阴极组成的混合铁-铝电极系统，其中两个阳极为铁电极，另外两个阳极为铝电极，所述阴极为铁电极或铝电极，所述混合铁-铝电极系统以单极模式与直流电源或脉冲电源相连接，混合铝-铁电极系统采用具有铝制材料的阳极，由于铝质阳极电极能够产生Al³⁺，进而产生Al(OH)₃以及氢氧化铝沉淀聚合物Al_n(OH)_3n，Al_n(OH)_3n可以进一步吸附其他絮凝物—Fe(OH)₃、Fe(OH)₂和Cr(OH)₃，并且Al_n(OH)_3n容易被电气浮产生的氢气去除，进而增加了絮凝沉淀物的沉降效率与去除效率。

作为本发明的进一步限定，为了使在所述电絮凝单元中未完全还原的电镀废水中的Cr⁶+完全被还原，所述中和反应单元与所述第一电气浮单元之间设置有真空紫外光催化反应单元，所述真空紫外光催化反应单元由内至外依次设置有紫外光灯、石英套管以及光催化反应器。

作为本发明的进一步限定，为了使沉降的密度较大的沉淀物漂浮，所述第一互锁电极为设置于所述第一电气浮单元底部的板状电极，这能够使第一电气浮单元内沉降于底部的絮凝物也随电气浮产生的H₂和O₂漂浮于表面，板状电极能够增加电气浮气泡产生面积，也能够增加絮凝物的去除率。为了有效地去除第一电气浮单元内未被气浮去除的较小颗粒的絮凝物，所述第二互锁电极为垂直设置于第二电气浮单元内的棒状电极，棒状电极能够减少互锁电极拐角处的絮凝物积聚，并且垂直设置能够增加电镀废水送入水流与第二电气浮单元产生的气泡的接触面积，进而有效去除剩余的较小颗粒的絮凝物。

作为本发明的进一步限定，为了收集第一电气浮单元内第一三相分离器分离出来的污泥，在第一电气浮单元内设置有第一污泥收集槽。

作为本发明的进一步限定，为了提高电气浮单元内互锁电极的耐腐蚀性以及使用寿命，所述第一互锁电极与第二互锁电极为稀有金属-复合涂层电极，所述稀有金属-复合涂层电极以钛、锑、铂或铈材质为电极基底，所述电极表面为复合涂层，包括SnO₂、Co₃O₄、Sb₂O₃、Sb₂O₅、RuO₂、IrO₂、Si₃N₄、PbO₂、MnO₂、碳化钨(WC)或聚苯胺(PANI)其中的一种或多种；为了使第一互锁电极能够稳定地设置在第一电气浮单元的底部，并且保持与单元底部接触的电极所产生的气泡能够有效上浮，所述第一互锁电极底部设置有用于承载电极的有机玻璃或有机塑料材质的底座。

作为本发明的进一步限定，为了维持电絮凝单元内电絮凝反应所需的酸性条件，所述电絮凝单元前设有酸液池以及用于泵入酸液的第一微处理泵；为了维持中和反应单元内絮凝沉淀所需的碱性条件，所述中和反应单元旁还设置有碱液池以及用于泵入碱液的第二微处理泵。

另一方面，本发明还提供电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除方法，所述方法包括以下步骤：

1)将电镀废水通入电絮凝单元，通过所述第一微处理泵将酸液池中的体积分数为15％～18％的硫酸泵入所述电絮凝单元中，控制所述电絮凝单元内的pH值在5～7之间，接通电供应装置，在外电压的作用下，所述混合铁-铝电极系统的阳极释放出阳离子，阴极释放出OH-，对废水进行絮凝沉淀，反应40min～50min；

2)将在所述电絮凝单元中絮凝还原后的废水送入所述中和反应单元中，通过所述第二微处理泵泵入所述碱液池中的碱液，所述碱液由0.2M的NaOH与0.1M的Na₂CO₃混合的水溶液制成；控制所述中和反应单元内的pH值在9～10之间，进一步将所述电絮凝单元中未沉淀完全的重金属离子沉淀，并通过所述空气压缩机泵入压缩空气至所述导流管中，带动所述中和反应单元内的废水循环流动，反应15～20min；

3)将在所述中和反应单元内进行完全沉淀处理后的电镀废水送入所述第一电气浮单元内，接通电供应装置，利用所述第一互锁电极产生的气泡将絮凝沉淀带动随水流同向流动，漂浮于所述第一电气浮单元内，并通过所述第一三相分离器将漂浮的絮凝物分离至污泥收集单元中，反应时间为10min～15min；

4)将经过所述第一电气浮单元处理后的电镀废水送入所述第二电气浮单元内，接通电供应装置，利用所述第二互锁电极产生的气泡将剩余的絮凝沉淀带动与水流逆向流动，进一步将剩余的絮凝沉淀完全漂浮于所述第二电气浮单元内，并通过所述第二三相分离器将漂浮的絮凝物分离出来，进而将絮凝沉淀完全去除，反应时间为10min～15min。

作为本发明的进一步限定，所述步骤2)之后与步骤3)之前还具有如下步骤：

将在所述中和反应单元(2)内进行完全沉淀处理后的电镀废水送入所述真空紫外光催化反应单元(7)内，打开所述紫外光灯(71)和光催化反应器(73)对送入的电镀废水进行照射，对电镀废水中并未还原完全的Cr⁶+进行进一步还原，并与残留过量的碱液反应生成沉淀，在反应过程中不断向所述紫外光灯(71)与所述石英套管(72)的间隙内通入N₂；

此步骤之后，将经过所述真空紫外光催化反应单元(7)处理后的电镀废水送入所述第一电气浮单元(5)内，再继续进行所述步骤3)的其他步骤。

作为本发明的进一步限定，为了增加絮凝沉淀中和溶液的电导率，同时为了防止电絮凝单元内阳极氧化层的出现，进而减少电极的钝化现象的发生，所述酸液池和/或碱液池中还添加有0.1M的NaCl，NaCl可以在泵入之前加入；为了增加絮状物与电气浮产生的气泡的接触面积，进而将尽量多的絮凝物被气泡带动上浮，提高去除率，所述碱液池中还添加有甲酚酸、重吡啶、脂肪醇醚硫酸钠、脂肪醇硫酸铵或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种表面活性剂，所述表面活性剂的体积分数为0.1％～0.15％。

本发明可以产生的有益效果为：

1)采用电絮凝-电气浮联用装置去除电镀废水中的铬离子，可以有效的避免在电絮凝反应步骤之后采用价格昂贵、步骤繁琐的离子交换树脂、反渗透膜处理或过滤处理，且无需投加高分子絮凝剂，提高了电镀废水六价铬离子的去除效率；并且设置两个电气浮反应单元，可以将电絮凝过程中产生的不同密度的沉淀物均使用电气浮方法产生漂浮于水面的絮状物，提高了电絮凝去除六价铬过程中产生的污泥的收集效率。

2)在中和反应单元与第一电气浮单元之间设置真空紫外光催化反应单元，能够有效地提高六价铬以及总铬的去除效率，并且有效去除电镀废水中的有机物以及去除六价铬过程中添加表面活性剂产生的有机废物。

3)采用具有单极模式的混合铁-铝电极系统的电絮凝单元，能够有效地降低电絮凝反应所需要的电量，并且混合铁-铝电极系统可以有效的产生氢氧化铝聚合物，进而吸附在电絮凝单元内产生的Fe(OH)₃、Fe(OH)₂、Cr(OH)₃沉淀。

4)在第一电气浮单元内采用设置于底部的板状互锁电极，互锁电极在阴极与阳极之间具有蛇形缝隙，工作期间能够产生更加密集的气泡，进而将互锁电极缝隙中沉降的密度较大的沉淀物漂浮于第一电气浮单元内。

5)第二电气浮单元内垂直设置的棒状互锁电极，互锁电极在阴极与阳极之间具有蛇形缝隙，垂直设置的互锁电极产生的气泡能够将整个第二电气浮单元内的所有液体都有效的搅动，液体由下至上穿过互锁电极的时候，由于是棒状结构，不会造成气泡带动的沉淀物在互锁电极的拐角处集聚，进而能有效全面地去除电絮凝产生的沉淀物。

6)第一互锁电极与第二互锁电极采用稀有金属-复合涂层电极，具有优良的耐腐蚀性、抗氧化性和电化学特性，提高了电气浮过程中的析氧催化活性，增强了电极的使用寿命，达到了使电气浮单元内更多的沉淀物随气泡漂浮于表面的作用，进而提高了电气浮单元去除沉淀物的效率。

7)在电絮凝单元与中和反应单元之间设置连通管，可以有效防止液体回流导致破坏电絮凝单元内的酸性条件，有利于电絮凝反应的持续进行。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置整体结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

如图1所示的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置，包括依次布置且连通的电絮凝单元1、中和反应单元2、第一电气浮单元5以及第二电气浮单元6；电絮凝单元1前设置有用于维持电絮凝反应酸性pH的酸液池8以及用于泵入酸液的第一微处理泵9，电絮凝单元1设有混合铁-铝电极系统1-1，其由4个阳极111、113、115、117与3个阴极112、114、116、组成，4个阳极中任意两个阳极为铁电极，另外两个阳极为铝电极，例如，111与115是铁电极，同时113与117是铝电极；也可以是111与113是铁电极，同时115与117是铝电极；也可以是113与115是铁电极，同时111与117是铝电极；112、114和116三个阴极为铁电极，混合铁-铝电极系统1-1以单极模式与直流电源相连接。

电絮凝单元1内由第一微处理泵泵入维持电絮凝反应的酸液后，开启直流电源开关后，混合铝铁电极系统11的阳极与阴极开始发生化学反应，其中：

阳极：Fe→Fe²⁺+2e^-

Al→Al³⁺+3e^-

阴极：H₂O+2e^-→H₂+2OH^-；

阳极的铁电极溶于溶液生成的二价铁可以将电镀废水中的六价铬还原：

Fe²⁺+Cr⁶⁺→Fe³⁺+Cr³⁺；

部分阳极未参与六价铬还原反应的二价铁，以及部分还原六价铬生成的三价铁以及还原后生成的部分三价铬与阴极生成的OH-反应，生成絮凝沉淀：

Fe³⁺+3OH^-→Fe(OH)₃

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

Cr³⁺+3OH^-→Cr(OH)₃，

阳极产生的Al³⁺，进而产生Al(OH)3以及氢氧化铝沉淀聚合物Al_n(OH)_3n，氢氧化铝沉淀聚合物的生成可以进一步吸附其他絮凝物—Fe(OH)₃、Fe(OH)₂和Cr(OH)₃，并且Al_n(OH)_3n容易被电气浮产生的氢气去除，进而增加了絮凝沉淀物的沉降效率与去除效率。

由于阴极生成的OH-数量有限，不能将电絮凝单元内所有的反应产生的金属离子完全沉淀，因此，在电絮凝单元后设置中和反应单元。

电絮凝单元1与中和反应单元2之间设置有用于防止液体回流的连通管1-2，中和反应单元2旁设置有用于泵入压缩空气的空气压缩机3、用于完全沉淀电絮凝反应产物的碱液池10以及用于泵入碱液的第二微处理泵11，中和反应单元2内设置有用于导流压缩空气的导流管4。由于利用第二微处理泵11加入了足够的碱液，因此可以将电絮凝单元1内产生的金属离子Fe³⁺、Fe²⁺、Cr³⁺完全沉淀为絮凝沉淀物，后续环节仅需要进行絮凝沉淀的污泥处理即可将电镀废水中的六价铬离子完全去除。导流管4可以让空气压缩泵3泵入的压缩空气在中和反应单元2内由导流管4的底部向上运动，压缩空气带动中和反应单元2内的废水循环流动，进而使泵入的碱液与其内的废水快速混合，进而pH值快速均匀一致，同时，导流管4能够增加此内产生的絮状物沉淀的碰撞，进而增大沉淀物Fe(OH)₃、Fe(OH)₂、Cr(OH)₃的颗粒尺寸，有助于后续的泥水气分离，此外多余的Fe²⁺可以被压缩空气中的氧气氧化为Fe³⁺，进而保证电镀废水中的铁离子的去除。

第一电气浮单元5内底部设置有板状第一互锁电极51、第一三相分离器52以及第一污泥收集槽53，第一互锁电极51采用板状结构可以尽可能产生较多的气泡，并设置在第一电气浮单元5的底部，可以使第一互锁电极51电气浮产生的氢气与氧气有足够的时间与沉淀物相互接触，进而将沉淀物搅动浮起，然而产生的铁离子沉淀物具有较高密度，难以在气浮过程中保持，因此第一互锁电极51设置在第一三相分离器52的下部，并且气泡随电镀废水一同流动；第二电气浮单元6内设置有垂直设置的棒状第二互锁电极61以及第二三相分离器62，将第二互锁电极61垂直设置，并且采用棒状结构，可以防止电气浮产生的泡沫在电极的拐角积聚，同时这种电极无需塑料基底来支撑，进而可以使电气浮产生的气泡更加均匀一致且体积更小，此外，电镀废水可以在电极之间的空隙流动，进而通过设置两个电气浮单元—第一电气浮单元5和第二电气浮单元6能够完全的将中和反应单元2内产生的絮凝沉淀物完全去除。

第一互锁电极51与第二互锁电极61为稀有金属-复合涂层电极，其中第一互锁电极51以钛为电极基底，电极表面为Co₃O₄、RuO₂与Si₃N₄的复合涂层，第一互锁电极51底部设置有用于承载电极的有机玻璃制作的底座511；第二互锁电极61以铈为电极基底，电极表面为SnO₂、碳化钨(WC)和聚苯胺(PANI)的复合涂层。金属-复合涂层电极具有很好的电导率以及耐腐蚀性质，能够有效提高电气浮单元的工作效率，并且避免了频繁更换电气浮电极的麻烦。

第二电气浮单元6之后连通有污泥收集单元12，用于收集第二电气浮单元6内的第二三项分离器分离出来的污泥。

此装置将电絮凝单元与电絮凝产生的金属离子产物的絮凝沉淀分为两个单元分别进行反应，克服了电絮凝单元中阴极产生H₂影响絮凝物完全沉淀的缺点，能够将产生的金属离子进行完全的沉淀，并且在中和反应单元之后采用真空紫外光催化反应单元将电絮凝单元内未还原完全的Cr⁶⁺完全还原，并且能够有效去除电镀废水中的高浓度有机物，采用具有互锁电极的第一电气浮单元与第二电气浮单元替代了采用过滤、超滤、反渗透以及离子交换的方式处理电镀废水处理产生的污泥，提高了污泥的去除率。

实施例2

如图2所示的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置，实施例2的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置与实施例1的不同之处在于：

1)混合铁-铝电极系统1-1的112、114和116三个阴极为铝电极，并以单极模式与脉冲电源相连接；

2)混合铁-铝电极系统1-1的111、113、115、117四个阳极中任意两个阳极为铁电极，另外两个阳极为铝电极，其设置可以与实施例1一致，也可以不一致；

3)中和反应单元2与第一电气浮单元5之间设置有带有蠕动泵70真空紫外光催化反应单元7，真空紫外光催化反应单元由内至外依次设置有紫外光灯71、石英套管72以及光催化反应器73；

4)板状第一互锁电极以铂为电极基底，电极表面为Sb₂O₅、IrO₂以及PbO₂复合涂层，第一互锁电极51底部设置有用于承载电极的有机塑料制作的底座511；第二互锁电极61以铈为电极基底，电极表面为SnO₂、Sb₂O₃和MnO₂的复合涂层。

通过在中和反应单元2之后设置带有蠕动泵70的真空紫外光催化反应单元7，通过紫外光灯71的照射以及光催化反应器73的作用，电镀废水中的水分子发生以下反应：

H₂O+hv→H^·+HO^·

H₂O+hv→H⁺+HO^·+e^-

H^·+H₂O→H₃O++e^-；

在电絮凝单元1内未被还原完全的Cr⁶⁺可以在此真空紫外光催化反应单元7内继续被此单元内水分子分解产生的电子还原，还原产生的Cr³⁺可以与中和反应单元2内添加剩余的碱液反应生成沉淀，反应方程式为：

Cr⁶⁺+3e^-→Cr³⁺

Cr³⁺+3OH^-→Cr(OH)₃；

并且水分子分解产生的HO^·可以与电镀废水中的有机物以及中和反应单元内加入表面活性剂产生的过量有机物进行反应，进而降低电镀废水中的COD含量，反应方程式为：有机物+HO^·→CO₂+H₂O

实施例2的通过在中和反应单元2以及第一电气浮单元5之间设置真空紫外光催化反应单元7，可以通过真空紫外光催化反应单元的作用，将未被电絮凝单元1完全还原的Cr⁶⁺进一步被全部还原为Cr³⁺，Cr³⁺可以与中和反应单元2内添加剩余的碱液反应生成沉淀，进而完全转变为絮凝沉淀以便于后续的电气浮装置以污泥形式去除，相对于实施例1进一步提高了Cr⁶⁺的去除率。

实施例3

1)将电镀废水通入电絮凝单元1，通过第一微处理泵9将酸液池8中的体积分数为15％的硫酸泵入电絮凝单元1中，控制电絮凝单元1内的pH值在5，酸液池8中还添加有体积分数为0.11％的甲酚酸表面活性剂，接通电供应装置1-3，在外电压的作用下，混合铁-铝电极系统1-1的阳极111、113、115、117释放出阳离子，阴极112、114、116释放出OH^-，对废水进行絮凝沉淀，反应40min；

2)将在电絮凝单元1中絮凝还原后的废水送入中和反应单元2中，通过第二微处理泵11泵入所述碱液池10中由0.2M的NaOH与0.1M的Na₂CO₃混合的水溶液制成的碱液；控制中和反应单元2内的pH值在10，进一步将所述电絮凝单元1中未沉淀完全的重金属离子沉淀，并通过空气压缩机3泵入压缩空气至导流管4中，带动中和反应单元2内的废水循环流动，反应15min；

3)将在中和反应单元2内进行完全沉淀处理后的电镀废水送入第一电气浮单元5内，接通电供应装置54，利用第一互锁电极51产生的气泡将絮凝沉淀带动随水流同向流动，漂浮于第一电气浮单元5内，并通过所述第一三相分离器52将漂浮的絮凝物分离至第一污泥收集槽53中，反应时间为10min；

4)将经过第一电气浮单元5处理后的电镀废水送入第二电气浮单元6内，接通电供应装置63，利用第二互锁电极61产生的气泡将剩余的絮凝沉淀带动与水流逆向流动，进一步将剩余的絮凝沉淀完全漂浮于第二电气浮单元6内，并通过第二三相分离器(62)将漂浮的絮凝物分离至出来，进而将絮凝沉淀完全去除，反应时间为10min。

实施例4

本发明还提供电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除方法，包括以下步骤：

1)将电镀废水通入电絮凝单元1，通过所述第一微处理泵9将酸液池8中的体积分数为17.5％的硫酸泵入电絮凝单元1中，酸液池8中还添加有0.1M的NaCl，控制电絮凝单元1内的pH值在6，接通电供应装置1-3，在外电压的作用下，混合铁-铝电极系统1-1的阳极111、113、115、117释放出阳离子，阴极112、114、116释放出OH^-，对废水进行絮凝沉淀，反应40min～50min；

2)将在电絮凝单元1中絮凝还原后的废水送入中和反应单元2中，通过第二微处理泵11泵入所述碱液池10中的0.2M的NaOH与0.1M的Na₂CO₃混合的水溶液制成的碱液，碱液池9中还添加有0.1M的NaCl以及体积分数为0.15％的甲酚酸、重吡啶以及脂肪醇硫酸铵的混合表面活性剂；控制中和反应单元2内的pH值在9，进一步将电絮凝单元1中未沉淀完全的重金属离子Fe³⁺、Fe²⁺、Cr³⁺沉淀，并通过空气压缩机3泵入压缩空气至导流管4中，带动中和反应单元2内的废水循环流动，反应20min；

3)将在中和反应单元2内进行完全沉淀处理后的电镀废水送入真空紫外光催化反应单元7内，打开紫外光灯71和光催化反应器73对送入的电镀废水进行照射，对电镀废水中并未还原完全的Cr⁶⁺进行进一步还原，并与残留过量的碱液反应生成沉淀，在反应过程中不断向紫外光灯71与石英套管72的间隙内通入N₂，以保持真空环境，蠕动泵70的泵入频率为0.5～0.15L/min；

4)将经过真空紫外光催化反应单元7处理后的电镀废水送入第一电气浮单元5内，接通电供应装置54，利用第一互锁电极51产生的气泡将絮凝沉淀带动随水流同向流动，漂浮于第一电气浮单元5内，并通过第一三相分离器52将漂浮的絮凝物分离至第一污泥收集槽53中，反应时间为15min；

5)将经过第一电气浮单元5处理后的电镀废水送入第二电气浮单元6内，接通电供应装置63，利用第二互锁电极61产生的气泡将剩余的絮凝沉淀带动与水流逆向流动，进一步将剩余的絮凝沉淀完全漂浮于第二电气浮单元6内，并通过第二三相分离器62将漂浮的絮凝物分离至出来，进而将絮凝沉淀完全去除，反应时间为15min。

本发明采用的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除方法采用了将电絮凝还原反应与金属离子产物沉淀分别在电絮凝单元与中和反应单元中进行，以及采用双电气浮单元对电絮凝沉淀污泥去除以取代过滤、超滤、反渗透或离子交换的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬处理装置，且无需投加高分子絮凝剂，并且在中和反应单元与第一电气浮单元之间设置真空紫外光催化反应单元，能够有效地提高六价铬以及总铬的去除效率，并且有效去除电镀废水中的有机物以及去除六价铬过程中添加表面活性剂产生的有机废物。

对比实施例1

按照中国专利201510995773.2公开的一种电镀含铬废水处理系统及方法的实施例3步骤进行与本发明实施例3和实施例4的同一来源电镀废水六价铬离子的去除。

对实施例3、实施例4中的电絮凝单元1和对比实施例1中的电絮凝还原装置3中所采用的电极的电导率和工作时间内的耗电量进行测量；采用二苯碳酰二肼分光光度法测定实施例3中中和反应单元2内的Cr⁶⁺和总铬的浓度及其去除率、实施例4中真空紫外光催化反应单元7内的Cr⁶⁺和总铬的浓度及其去除率，以及对比实施例1中的最终循环结束的电镀废水中的Cr⁶⁺和总铬的浓度及其去除率；采用重量法测定实施例3和实施例4中第二电气浮单元6中的污泥总悬浮物TSS浓度、污泥挥发性悬浮物VSS浓度以其分别的去除率。测量结果见表一。

表一 实施例3、实施例4级对比实施例1电絮凝处理性能、Cr⁶⁺及总铬浓度及去除率以及电絮凝产生污泥的浓度和去除率

由表一可见，实施例3的电导率小于实施例4的电导率，同时，实施例3的耗电量高于实施例4的耗电量，对比实施例1的电导率和耗电量高于实施例3和4的电导率和耗电量，由此可见，在电絮凝单元采用和混合铁-铝电极系统其提高了电极的电导率的同时也降低了电絮凝步骤的耗电量，能够有效降低电镀废水六价铬离子处理的运行成本；

实施例3的Cr⁶⁺及总铬的浓度及去除率均高于实施例4，由此可见，在中和反应单元与第一电气浮单元之间增加真空紫外光催化反应单元可以降低Cr⁶⁺及总铬的浓度并提高Cr⁶⁺及总铬的去除率；且对比实施例1的Cr⁶⁺及总铬的浓度及去除率高于实施例3和实施例4，由此可见，采用本发明提供的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置及方法相对于现有技术，在不添加高分子絮凝剂的同时，能够显著降低Cr⁶⁺及总铬的浓度并提高Cr⁶⁺及总铬的去除率；

对比实施例1的电絮凝产生的污泥浓度及去除率均高于实施例3和实施例4，表明了在电絮凝步骤之后采用本发明提供的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置及方法，由于引入了第一电气浮单元、第二电气浮单元以及在中和反应单元中添加具有捕获性能的表面活性剂可以有效降低TCOD、TSS以及VSS的浓度并提高TCOD、TSS以及VSS的去除效率。

实施例3的电导率小于实施例4，实施例3未加入NaCl而实施例4加NaCl，由此可见，本发明提供的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除方法中NaCl的加入可以提高电絮凝步骤的电导率。

综上所述，本发明提供的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置及方法电导率高、耗电量低能够有效降低运行成本，避免了电絮凝步骤之后繁琐并成本高昂的过滤、超滤、反渗透等步骤的同时有效去除了电絮凝产生的絮凝沉淀污泥，且无需投加高分子絮凝剂，并能有效提高六价铬及总铬的去除效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置，包括依次布置且连通的电絮凝单元（1）以及中和反应单元（2），所述中和反应单元（2）旁设置有用于泵入压缩空气的空气压缩机（3），其特征在于：所述电絮凝单元（1）与所述中和反应单元（2）之间设置有用于防止液体回流的连通管（1-2）；所述中和反应单元（2）内设置有用于导流压缩空气的导流管（4），所述中和反应单元（2）之后依次连通布置有第一电气浮单元（5）、第二电气浮单元（6），所述第一电气浮单元（5）内设置有第一互锁电极（51）以及第一三相分离器（52）；所述第二电气浮单元（6）内设置有第二互锁电极（61）以及第二三相分离器（62）；

所述电絮凝单元（1）设有4个阳极（111；113；115；117）与3个阴极（112；114；116）组成的混合铁-铝电极系统（1-1），其中两个阳极为铁电极，另外两个阳极为铝电极，所述阴极为铁电极或铝电极，所述混合铁-铝电极系统（1-1）以单极模式与直流电源或脉冲电源相连接；

所述中和反应单元与所述第一电气浮单元之间设置有真空紫外光催化反应单元（7），所述真空紫外光催化反应单元由内至外依次设置有紫外光灯（71）、石英套管（72）以及光催化反应器（73）。

2.根据权利要求1所述的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置，其特征在于，所述第一互锁电极（51）为设置于所述第一电气浮单元底部的板状电极，所述第二互锁电极（61）为垂直设置于第二电气浮单元内的棒状电极。

3.根据权利要求2所述的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置，其特征在于，所述第一电气浮单元（5）内设置有第一污泥收集槽（53）。

4.根据权利要求2所述的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置，其特征在于，所述第一互锁电极（51）与第二互锁电极（61）为稀有金属-复合涂层电极，所述稀有金属-复合涂层电极以钛、锑、铂或铈材质为电极基底，所述电极表面为由SnO₂、Co₃O₄、Sb₂O₃、Sb₂O₅、RuO₂、IrO₂、Si₃N₄、PbO₂、MnO₂、WC或PANI其中的一种或多种组成的复合涂层；所述第一互锁电极（51）底部设置有用于承载电极的有机玻璃或有机塑料材质的底座（511）。

5.根据权利要求4所述的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除装置，其特征在于，所述电絮凝单元（1）前设有酸液池（8）以及用于泵入酸液的第一微处理泵（9）；所述中和反应单元（2）旁还设置有碱液池（10）以及用于泵入碱液的第二微处理泵（11）。

6.一种电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）将电镀废水通入电絮凝单元（1），通过第一微处理泵（9）将酸液池（8）中的体积分数为15%～18%的硫酸泵入所述电絮凝单元（1）中，控制所述电絮凝单元（1）内的pH值在5～7之间，接通电供应装置（1-3），在外电压的作用下，混合铁-铝电极系统（1-1）的阳极（111；113；115；117）释放出阳离子，阴极（112；114；116）释放出OH^-，对废水进行絮凝沉淀，反应40min～50min；

2）将在所述电絮凝单元（1）中絮凝还原后的废水送入中和反应单元（2）中，通过第二微处理泵（11）泵入碱液池（10）中的碱液，所述碱液由0.2M的NaOH与0.1M的Na₂CO₃混合的水溶液制成；控制所述中和反应单元（2）内的pH值在9～10之间，进一步将所述电絮凝单元（1）中未沉淀完全的重金属离子沉淀，并通过空气压缩机（3）泵入压缩空气至导流管（4）中，带动所述中和反应单元（2）内的废水循环流动，反应15min～20min；

3）将在所述中和反应单元（2）内进行完全沉淀处理后的电镀废水送入第一电气浮单元（5）内，接通电供应装置（54），利用第一互锁电极（51）产生的气泡将絮凝沉淀带动随水流同向流动，漂浮于所述第一电气浮单元（5）内，并通过第一三相分离器（52）将漂浮的絮凝物分离至第一污泥收集槽（53）中，反应时间为10min～15min；

4）将经过所述第一电气浮单元（5）处理后的电镀废水送入第二电气浮单元（6）内，接通电供应装置（63），利用第二互锁电极（61）产生的气泡将剩余的絮凝沉淀带动与水流逆向流动，进一步将剩余的絮凝沉淀完全漂浮于所述第二电气浮单元（6）内，并通过第二三相分离器（62）将漂浮的絮凝物分离至出来，进而将絮凝沉淀完全去除，反应时间为10min～15min。

7.根据权利要求6所述的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除方法，其特征在于，所述步骤2）之后与步骤3）之前还具有如下步骤：

将在所述中和反应单元（2）内进行完全沉淀处理后的电镀废水送入真空紫外光催化反应单元（7）内，打开紫外光灯（71）和光催化反应器（73）对送入的电镀废水进行照射，对电镀废水中并未还原完全的Cr⁶⁺进行进一步还原，并与残留过量的碱液反应生成沉淀，在反应过程中不断向所述紫外光灯（71）与石英套管（72）的间隙内通入N₂；

此步骤之后，将经过所述真空紫外光催化反应单元（7）处理后的电镀废水送入所述第一电气浮单元（5）内，再继续进行所述步骤3）的其他步骤。

8.根据权利要求6所述的电絮凝-电气浮联用电镀废水六价铬去除方法，其特征在于，酸液池和/或碱液池中还添加有0.1M的NaCl；所述碱液池中还添加有甲酚酸、重吡啶、脂肪醇醚硫酸钠、脂肪醇硫酸铵或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种表面活性剂，所述表面活性剂的体积分数为0.1%～0.15%。