CN111087106B - 一种金属电镀废水的预处理工艺及其处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属电镀废水的预处理工艺及其处理装置，其技术方案要点是包括外槽体、设置于外槽体侧面下端的进水口和设置于外槽体侧面上端的出水口，所述外槽体包括反应处理空腔、设置于反应处理空腔下端的排泥空腔和设置于反应处理空腔一侧的浮渣收集空腔，所述反应处理空腔内设有至少一对中心对称的电极板，所述电极板包括对称倾斜的阴极和平行设置于阴极内侧的阳极，所述阳极和阴极之间的通道底部与排泥空腔连通，中心对称设置的所述阳极间配合设有穿孔布水管，所述穿孔布水管下端连接有贯穿进水口的进水管线。本发明具有强氧化的电絮凝工艺及装置，用于电镀废水处理的前端作为预处理，可有效降低废水中污染物浓度，并同时回收大部分的金属元素，而且降低沉淀物的生成。

Description

一种金属电镀废水的预处理工艺及其处理装置

技术领域

本发明涉及环境保护废水处理领域，是一种金属电镀废水的预处理工艺及其处理装置。

背景技术

电镀一直以来被认为是重污染的行业，这与其排放的电镀废水的高污染和较难治理有直接的关系，尤其是当产品变化和要求提高以后。在电镀过程中，为提高电镀质量、或为促进多种元素共沉淀，种类繁多的有机、无机添加剂、配位剂进入电镀工序，以无机物（CN-、PO43-、NH4+）和有机酸、有机胺、有机磷的形式存在与工艺废水中，这给后续的废水处理带来了巨大的压力：1）对生化法而言，电镀废水中含有难降解的毒性物质，这极大地制约了微生物的种类和正常的新陈代谢过程，同时电镀废水中缺乏微生物所需的有机碳且营养成分不平衡，导致生化法很难高效、稳定地处理电镀废水；2）化学沉淀法，具有效率高、针对性强的特点，是行业中采用较多的电镀废水处理方法，但对单元的控制要求较高，同时需要投加大量的化学药品进行沉淀，导致运行费用增加且产生大量的固体废料。当电镀母液中加入添加剂和配位剂后，这些添加剂会与金属离子形成络合物，影响沉淀过程，削弱了化学沉淀法的效果。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种金属电镀废水的预处理工艺及其处理装置，具有强氧化的电絮凝工艺及装置，用于电镀废水处理的前端作为预处理（除含铬废水），可有效降低废水中污染物浓度，并同时回收大部分的金属元素，而且降低沉淀物的生成。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属电镀废水的预处理工艺装置，包括外槽体、设置于外槽体侧面下端的进水口和设置于外槽体侧面上端的出水口，其特征在于：所述外槽体包括反应处理空腔、设置于反应处理空腔下端的排泥空腔和设置于反应处理空腔一侧的浮渣收集空腔，所述反应处理空腔内设有至少一对中心对称的电极板，所述电极板包括对称倾斜的阴极和平行设置于阴极内侧的阳极，所述阳极和阴极之间的通道底部与排泥空腔连通，中心对称设置的所述阳极间配合设有穿孔布水管，所述穿孔布水管下端连接有贯穿进水口的进水管线。

通过采用上述技术方案，进水管线用于废水的进入，废水通过穿孔布水管进入外槽体的反应处理空腔，能达到均匀的效果；设置于反应处理空腔内的电极组件对进入的废水理进行处理，排泥空腔用于收集废水的沉淀固体；除水口用于处理后的废水的排出，从而完成废水的预处理过程。

本发明进一步设置为：所述浮渣收集空腔下端设有第一排出组件。

通过采用上述技术方案，第一排出组件便于浮渣收集空腔内的漂浮物进行排出。

本发明进一步设置为：中心对称设置的所述电极板将反应处理空腔分隔成下小上大的“Y”型空间通道。

通过采用上述技术方案，电极组件形成一个“Y”字型的空间，使得处理过程中废水能更好的进行一步一步处理，先被阳极吸附一部分负电颗粒，再进入阴极与阳极之间进行电絮凝反应，带正电的金属离子和颗粒向阴极聚集，由于重力更从而下降到排泥空腔内，对沉淀固体做到更有效的回收利用，渣收集空腔用于收集在处理工程中产生的油脂等较轻的物质。倾斜的设置增大了接触面，提高反应率，并且有利用反应后的沉淀固体下落，进行有效的收集。

本发明进一步设置为：所述进水管线的进口端分别设有水射器和进气管。

通过采用上述技术方案，水射器又称射流器，它是由喷嘴、吸入室、扩压管三部分组成。进气管能吸入需要的气体，在水射器内进行良好的混合与反应，而水射器的扩散段形成奇穴冲击与破裂，加强废水中有机物的降解效果。

本发明进一步设置为：所述进气管外侧包覆有金属板电极，进气管的轴心设有拉花线电极，进气管的进口端设有网状过滤器。

通过采用上述技术方案，对进气管进入的气体进行过滤处理，防止杂质产生其他反应效果。

本发明进一步设置为：所述进水管线的进口端连接有高压泵，所述进气管的进口端连接有高压电场组件。

通过采用上述技术方案，电镀废水通过高压泵进入水射器，这样能在水射器的喉管部高速流动形成负压，从而从进气管吸入气体，而与进气管连接的高压电场组件能将气体部分分离，加强了氧气和H2O2的氧化能力，使得电镀废水和气体能在水射器内进行良好的混合与反应。

本发明进一步设置为：所述外槽体的出水口配合设有排水管，出水口为同一水平面并列设置的多个，每个出水口均通过出水管连接至排水管。

通过采用上述技术方案，通过多个的出水口对反应后产生的废水进行分流，可分散水流的力度，从而达到水量平衡，使得反应装置更加稳定，最后使用排水管进行合流的方式排出方便后期的收集。

本发明进一步设置为：所述排泥空腔设置成锥形空腔，所述锥形空腔下端设有第二排水组件。

通过采用上述技术方案，将排泥空腔设置成锥形空腔有利于沉淀固体沿着倾斜的侧壁流向下端的出口端，通过第二排水组件流出，防止沉淀固堆积于侧壁不易流出。

一种金属电镀废水的预处理工艺，包括如下步骤：

S1、废水收集：电镀金属废水收集到进水管线中与含有H₂O₂的空气混合反应，形成气液混合物；

S2、电絮凝电解预处理工序：将气液混合物通过穿孔布水管均匀地流入外槽体内，由于气液混合物含有大量的气体，使得气液混合物密度比水小而向上流动；所述气液混合物的一部分带负电颗粒被阳极吸附，在两个阳极之间聚集和反应，其余部分过阳极顶部进入阴极与阳极之间的空间进行电絮凝反应，从而生成沉淀固体；

S3、排渣：当废水在反应处理空腔内处理完后，浮在废水上的浮渣流进浮渣收集空腔内，完成排渣过程；

S4、废水的处理：排渣完成后，打开外槽体的出水口，则进入处理后的废水过程，完成废水的预处理过程；

S5、沉淀固体的处理：沉淀固定件掉落在排泥空腔内从而完成沉淀固定的回收。

本发明的有益效果是：反应处理空腔内的电极组件结构设置，达到了一种具有强氧化的电絮凝工艺，实现了高效、稳定地处理地电镀废水效果，有效的减低了金属废水中的污染物浓度；整个装置结构简单，操作方便，并不需要加入化学药品进行沉淀，减少了沉淀固体的产生，由于沉淀固体是废水本身所含的固体，并没有加入其它化学物质，所以产生的沉淀固体富含金属，可以回收利用；浮渣收集空腔的设置，有效的分离了处理过程中产生的漂浮物，通过对漂浮物的单独排出，防止了漂浮物对各个出口的堵塞，提高了处理效率。

附图说明

图1：为本发明的立面剖面示意图；

图2：为本发明的俯视平面示意图；

图3：为本发明的侧立面示意图；

图中：1、外槽体；2、阴极；3、阳极；4、过滤器；5、进气管；6、水射器；7、穿孔布水管；8、排水管；9、出水管；10、隔板；11、第一排出组件；12、第二排水组件；13、反应处理空腔；14、排泥空腔；15、浮渣收集空腔。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

一种金属电镀废水的预处理工艺装置，包括外槽体1、设置于外槽体1侧面下端的进水口和设置于外槽体1侧面上端的出水口，所述外槽体1包括反应处理空腔13、设置于反应处理空腔13下端的排泥空腔14和设置与反应处理空腔13一侧的浮渣收集空腔15，所述反应处理空腔13内设有至少一对电极组件，所述电极组件包括对称设置的两个阳极3和分别设置于阳极3外侧的两个阴极2；配合两个所述的阳极3间设有穿孔布水管7，所述穿孔布水管7下端连接有贯穿进水口的进水管线；所述的阳极3包括设置于穿孔布水管7一侧的下端板和与阴极2平行交替设置的上端板。

所述浮渣收集空腔15与反应处理空腔13之间空间连接，可设置成类似出水堰板的结构，设置两块相互垂直的隔板，垂直的隔板用于隔开浮渣收集空腔15与反应处理空腔13，并且设有通槽，通槽用于连通浮渣收集空腔15与反应处理空腔13，当反应处理空腔13内的废水高于通槽时，废水上端的浮渣随着水流流入浮渣收集空腔。

所述浮渣收集空腔15下端设有第一排出组件11。

所述电极组件包括以统一中心轴对称设置的两个阳极3和分别设置于阳极3外侧的两个阴极2。

所述阳极3的上端板和阴极2均设有一定倾斜角度。

配合所述外槽体1的出水口设有排水管8，出水口为同一水平面并列设置的多个，每个出水口均通过出水管9连接至排水管8。

所述浮渣收集空腔15与反应处理空腔13间设有垂直水平面的隔板10，所述浮渣收集空腔15下端设有第一排出组件11。

所述排泥空腔14设置成锥形空腔，所述锥形空腔下端设有第二排水组件12。

通过上述技术内容，一种金属电镀废水的预处理工艺包括如下步骤：S1、废水收集：电镀金属废水收集到水射器6中与含有H₂O₂的空气混合反应，形成气液混合物；S2、电絮凝电解预处理工序：将气液混合物通过穿孔布水管7均匀地流入外槽体1内，由于气液混合物含有大量的气体，使得气液混合物密度比水小而向上流动；所述气液混合物的一部分带负电颗粒被阳极3吸附，在两个阳极3之间聚集和反应，其余部分约过阳极3顶部进入阴极2与阳极3之间的空间进行电絮凝反应，从而生成沉淀固体；S3、排渣：反应处理腔内的废水高度高于隔板10高度后，浮渣随水流进入浮渣收集空腔15，打开第一排水组件，完成排渣过程；S4、废水的处理：排渣完成后，打开排水管8，则进入处理后的废水过程，完成废水的预处理过程；S5、沉淀固体的处理：打开第二排水组件12，掉落在排泥空腔14内的沉淀固件通过第二排水组件12流出，完成沉淀固定的回收。

实施例2

在实施例1的基础下，其不同的区别特征在于：所述进水管线的进口端分别设有水射器6和进气管5，所述进气管5外侧包覆有金属板电极，进气管5的轴心设有拉花线电极，进气管5的进口端设有网状过滤器4。

所述进水管线的进口端连接有高压泵，所述进气管5的进口端连接有高压电场组件。

通过上述技术内容，装置运行时，电镀废水通过高压泵加压进入水射器6，在水射器6喉管部高速流动形成负压，从而从进气管5吸入空气（加少量H2O2），气液在经过进气管5时，在外加高压电场的作用下部分被电离，加强了氧气和H2O2的氧化能力，在水射器6内进行良好的混合与反应，同时在水射器6扩散段形成气穴冲击与破裂，加强废水中有机物的降解效果。气液混合物通过穿孔布水管7均匀地进入外槽体1下部，由于含有大量空气，导致气液混合物密度比水小而向上流动，废水与氧气和H2O2继续反应，一部分带负电的颗粒（含酸根）被阳极3吸引，在“Y”型空间内减慢上升速度而聚集、反应，其余部分越过阳极3顶部进入阴极2与阳极3的空隙并向下流动，在此空隙空间，废水发生电絮凝反应，絮凝后的颗粒和带正电的金属离子在“浅池沉淀”原理和电场的作用下向阴极2富集，进而下降、聚集到外槽体1的底部，而经过电絮凝作用的混合废水一部分与进水混合，大部分折流向上经过出水管9排出系统，完成废水的预处理过程。

在处理过程中，部分如油脂等较轻的物质会在气泡的作用下上浮，聚集于液面，此时关闭排水管8，则槽内水位上升，在水位高过隔板10时，浮渣随水流入浮渣收集空间，等待进一步处理。完成排渣过程后，打开排水管8，则系统进入正常的废水处理过程。

外槽体1底部所收集的沉淀是废水本身所含固体，整个处理过程没有投加化学沉淀物质，所以沉淀富含金属，可以回收利用。

有PP制成500mm*1000mm*1000mm（H）的外槽体1，电极板选用不锈钢，间距25mm，倾斜75度布置，电极板间外加电压48V，电流密度直流电压20V±2V，电流密度调整为0.02±0.005A/cm2，电镀废水进水压力10Bar，槽内停留时间~1.5小时，进气管55电压8 kV（观察到放电现象），为添加H2O2，其出水的CODCr可降低55%以上，SS可降低87%以上。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种金属电镀废水的预处理工艺装置，包括外槽体（1）、设置于外槽体（1）侧面下端的进水口和设置于外槽体（1）侧面上端的出水口，其特征在于：所述外槽体（1）包括反应处理空腔（13）、设置于反应处理空腔（13）下端的排泥空腔（14）和设置于反应处理空腔（13）一侧的浮渣收集空腔（15），所述反应处理空腔（13）内设有至少一对中心对称的电极板，所述电极板包括对称倾斜的阴极（2）和平行设置于阴极（2）内侧的阳极（3），所述阳极（3）和阴极（2）之间的通道底部与排泥空腔（14）连通，中心对称设置的所述阳极（3）间配合设有穿孔布水管（7），所述穿孔布水管（7）下端连接有贯穿进水口的进水管线；其中：

中心对称设置的所述电极板将反应处理空腔（13）分隔成下小上大的“Y”型空间通道。

2.根据权利要求1所述的一种金属电镀废水的预处理工艺装置，其特征在于：所述浮渣收集空腔（15）下端设有第一排出组件（11）。

3.根据权利要求1所述的一种金属电镀废水的预处理工艺装置，其特征在于：所述进水管线的进口端连接有水射器（6），所述水射器（6）上端连接有进气管（5）。

4.根据权利要求3所述的一种金属电镀废水的预处理工艺装置，其特征在于：所述进气管（5）外侧包覆有金属板电极，所述进气管（5）的轴心设有拉花线电极，所述进气管（5）的进口端设有网状过滤器（4）。

5.根据权利要求3所述的一种金属电镀废水的预处理工艺装置，其特征在于：所述水射器（6）的进口端连接有高压泵，所述进气管（5）的进口端连接有高压电场组件。

6.根据权利要求1所述的一种金属电镀废水的预处理工艺装置，其特征在于：所述外槽体（1）的出水口配合设有排水管（8），出水口为同一水平面并列设置的多个，每个出水口均通过出水管（9）连接至排水管（8）。

7.根据权利要求1所述的一种金属电镀废水的预处理工艺装置，其特征在于：所述排泥空腔（14）设置成锥形空腔，所述锥形空腔下端设有第二排水组件（12）。

8.一种金属电镀废水的预处理工艺，其特征在于，采用权利要求1~7中所述的任意一种金属电镀废水的预处理工艺装置，包括如下步骤：

S1、废水收集：电镀金属废水收集到进水管线中与含有H₂O₂的空气混合反应，形成气液混合物；

S2、电絮凝电解预处理工序：将气液混合物通过穿孔布水管均匀地流入外槽体内，由于气液混合物含有大量的气体，使得气液混合物密度比水小而向上流动；所述气液混合物的一部分带负电颗粒被阳极吸附，在两个阳极之间聚集和反应，其余部分过阳极顶部进入阴极与阳极之间的空间进行电絮凝反应，从而生成沉淀固体；

S3、排渣：当废水在反应处理空腔内处理完后，浮在废水上的浮渣流进浮渣收集空腔内，完成排渣过程；

S4、废水的处理：排渣完成后，打开外槽体的出水口，则进入处理后的废水过程，完成废水的预处理过程；

S5、沉淀固体的处理：沉淀固定件掉落在排泥空腔内从而完成沉淀固定的回收。

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