CN112850984A - 一种基于电场的废水综合处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电场的废水综合处理方法，所述方法为：将壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂加入絮凝沉降池的电镀废水中，将絮凝处理后的部分溶液导入到一个电场模块中进行处理，将絮凝处理后的溶液返回至絮凝沉降池中；所述电场模块中设有电场以及微米级气泡发生器；所述电场模块的电压为20‑30V的直流电；每升废水中加注2‑4ml的微米级气泡，该方法涉及两个要点：壳聚糖改性的絮凝剂以及经过电场极化处理的含微米气泡的废水，该絮凝剂絮凝沉淀处理效率高，对于高CODcr的电镀废水中重金属的去除率能够达到80％以上，结合回流的经过电场极化处理的含微米气泡的废水，其CODcr可以达到95％左右；其属于污水处理领域。
Description
技术领域
本发明属于废物环保处理技术领域，更具体而言，涉及一种基于电场的废水综合处理方法。
背景技术
电镀废水的来源一般为：(1)镀件清洗水；(2)废电镀液；(3)其他废水，包括冲刷车间地面，刷洗极板洗水，通风设备冷凝水，以及由于镀槽渗漏或操作管理不当造成的“跑、冒、滴、漏”的各种槽液和排水；(4)设备冷却水，冷却水在使用过程中除温度升高以外，未受到污染。电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理与用水方式等因素有关。电镀废水的水质复杂，成分不易控制，其中含有铬、镉、镍、铜、锌、金、银等重金属离子和氰化物等，有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质。
现有的电镀废水的处理方法大致为：气浮法、絮凝法、电还原法等。
对于大规模的电镀废水处理来说，其存在废水、废渣，一般倾向采用絮凝法来处理。
絮凝剂的效率对于废水处理成本来说有着明显的影响，所以，本案所要解决的技术问题是：如何提高对于电镀废水的絮凝沉淀效果。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于电场的废水综合处理方法，该方法涉及两个要点：壳聚糖改性的絮凝剂以及经过电场极化处理的含微米气泡的废水，该絮凝剂絮凝沉淀处理效率高，对于高CODcr的电镀废水中重金属的去除率能够达到80％以上，结合回流的经过电场极化处理的含微米气泡的废水，其CODcr可以达到95％左右。
根据本发明的第一方面，提供了一种基于电场的废水综合处理方法，所述方法为：将壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂加入絮凝沉降池的电镀废水中，将絮凝处理后的部分溶液导入到一个电场模块中进行处理，将絮凝处理后的溶液返回至絮凝沉降池中；
所述电场模块中设有电场以及微米级气泡发生器；所述电场模块的电压为20-30V的直流电；每升废水中加注2-4ml的微米级气泡；
所述壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂采用壳聚糖、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为原料合成得到壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂；
其中，壳聚糖、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的重量比为1：20-30：5-10。
在上述的基于电场的废水综合处理方法中，每立方米电镀废水回流10-50L经过电场模块的废水。
在上述的基于电场的废水综合处理方法中，所述壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂其通过如下方法制备得到：
将壳聚糖溶于去离子水中，加入丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺混合均匀的反应体系，将引发剂、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单独溶解在去离子水中，将反应体系的温度调节至45-65℃，将引发剂溶液、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液分别同时滴加进入到反应体系中，滴加时间1-2h，然后再恒温反应3-5h；调节体系的pH值为4-5，即可得到壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂。
在上述的基于电场的废水综合处理方法中，所述原料还包括N-羟乙基丙烯酰胺，所述壳聚糖、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-羟乙基丙烯酰胺的重量比为1：20-30：5-10：1-2；
所述N-羟乙基丙烯酰胺与壳聚糖、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺混合形成反应体系。
在上述的基于电场的废水综合处理方法中，所述去离子水的量相当于原料总重的2-3倍。
在上述的基于电场的废水综合处理方法中，所述引发剂为氧化还原引发剂，所述引发剂相当于原料总重的0.5-1％。
本发明上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
本发明的方法涉及两个要点：壳聚糖改性的絮凝剂以及经过电场极化处理的含微米气泡的废水，该絮凝剂絮凝沉淀处理效率高，对于高CODcr的电镀废水中重金属的去除率能够达到80％以上，采用甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为阳离子单体，采用壳聚糖进行改性，得到壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂，该壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂对500mg/LCODcr以上的电镀废水的重金属离子的吸附效率高，能够显著的降低废水的CODcr的值。
同时，结合回流的经过电场极化处理的含微米气泡的废水，其CODcr可以达到95％左右。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式。下面描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种电镀污水处理方法，该电镀污水的特点是：重金属含量多、含有有机物，其CODcr含量达到了500mg/L以上，远远超过国标允许的排放标准。
包括如下步骤：
步骤1：将电镀污水加入到沉淀池内沉淀，分离出第一沉淀物；
步骤2：将步骤1的液体导入到絮凝沉降池内，加入絮凝剂，搅拌，收集表面的絮凝物和底部的第二沉淀物；
该絮凝沉降池的上部有一个电场模块，该电场模块为一绝缘腔体，其内设有一对电极板，电极板的电压为直流25V，其内设以微米级的气泡发生器，其平均气泡的粒径在10-30μm；每升废水中加注2-4ml的微米级气泡；气泡为空气泡。
将絮凝处理后的部分溶液约占废水总量的1-5％vol，导入到该电场模块中进行处理，将絮凝处理后的溶液返回至絮凝沉降池中；
回流的溶液可使废水中含有极化气泡，其能够提高絮凝剂的活性，在相同用量的絮凝剂的情况下，该处理方法可提高约10％-15％的CODcr去除率。
絮凝剂为有机絮凝剂，优选为壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂；
壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂是水溶性的高分子聚合物。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物。所以，它可加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显的加快溶液澄清，促进过滤等效果。
每立方米废水(中性或弱碱性)中加入的絮凝剂推荐为5-15g。
步骤3：将步骤2的液体导入到一级吸附池；所述一级吸附池内填充有所述多孔块状体；
步骤4：将步骤3处理后的液体导入到二级吸附池；所述二级吸附池内填充有活性炭层。
步骤5：将步骤1的第一沉淀物、步骤2的絮凝物、第二沉淀物混合制成电镀污泥；将电镀污泥、活性炭、无机粘合剂制成多孔块状体，所述多孔块状体在吸附饱和后进行熔炼，得到熔体和炉渣；所述炉渣在研磨后作为无机粘合剂使用。
所述多孔块状体的制备方法为：
步骤51：将电镀污泥通过挤压的方式控制其含水率为25-30％；
步骤52：将步骤51的电镀污泥、活性炭、无机粘合剂混合并挤压成块；挤压成块后，块状污泥在常温下熟化5-10h；所述步骤3中，液氮速冻处理后的块状污泥的中心温度低于-60℃，所述步骤54中，所述真空环境是指绝对压力低于50Pa，步骤54的处理时间为4-6h。
步骤53：将步骤52的块状污泥采用液氮速冻；液氮速冻处理后的块状污泥的中心温度低于-70℃，优选为-80℃；
步骤54：在真空环境下使速冻的块状污泥中的水分气化，得到多孔的块状体。所述真空环境是指绝对压力为20Pa，步骤54的处理时间为5h，控制多孔块状体的含水率为5％左右即可。
所述步骤52中的电镀污泥、活性炭、无机粘合剂的重量比为50-60:5-10:30-45，本实施例中为55:10:35。
所述多孔块状体的熔炼工艺为：将吸附饱和后的多孔块状体球磨粉碎得到颗粒料，颗粒料的粒径为100-200目；然后将颗粒料和少许硼砂作为溶剂置于1300±100℃的环境下冶炼，所述硼砂的加入量相当于步骤54的块状体的重量的0.05-0.1％，得到熔体和炉渣。炉渣炉渣研磨到200目或更细的粉末可回用当做无机粘合剂。
本发明的有益效果具体为：
1、电镀废水中的第一沉淀物、第二沉淀物、絮凝物作为电镀污泥进行处理，避免了固体危废排放；
2、电镀废水经过絮凝、一级吸附、二级吸附达到了《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)的排放要求，避免了超标液体危废排放；
3、初步脱水后的电镀污泥、活性炭、粘合剂进行混合后，活性炭依然具有较高的活性，可吸附污水中的重金属离子和有机物，起到一级吸附过滤的作用；
4、活性炭和粘合剂可作为熔炼过程中的还原剂和成渣剂，无需额外补加。
5、相比于传统的污水处理中的砂层过滤，其过滤吸附效果更好，降低后续活性炭的吸附压力，延长活性炭的吸附寿命。
对比例1
同实施例1，不同之处在于不含电场模块。
实施例1中的壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂采用如下方法制备得到：
将壳聚糖溶于去离子水中，加入丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺以及可选的N-羟乙基丙烯酰胺、相当于原料总重1-2％的吐温-80混合均匀的反应体系，将引发剂(过氧化氢-亚硫酸氢钠应体系，引发剂相当于原料总重的0.5％)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单独溶解在去离子水中，将反应体系的温度调节至45-65℃，将引发剂溶液、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液分别同时滴加进入到反应体系中，滴加时间1.5h，然后再恒温反应4h；调节体系的pH值为5，即可得到壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂。
参考下表1，得到样品1-4，样品1-4用作实施例1的壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂。
表1
对比样
将壳聚糖溶于去离子水中，加入丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、相当于原料总重1-2％的吐温-80混合均匀的反应体系，将引发剂(过氧化氢-亚硫酸氢钠应体系，引发剂相当于原料总重的0.5％)、二甲基二烯丙基氯化铵单独溶解在去离子水中，将反应体系的温度调节至45-65℃，将引发剂溶液、二甲基二烯丙基氯化铵溶液分别同时滴加进入到反应体系中，滴加时间1.5h，然后再恒温反应4h；调节体系的pH值为5，即可得到壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂。
将上述的对比样、样品1-4分别加入到实施例1的步骤2中，采集步骤2的入水和出水CODcr，每立方米的废水中加入的壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂为10g。
其测试结果如下表2
表2
本发明采用甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和壳聚糖以及丙烯酰胺聚合，可制得吸附率高的絮凝剂。当加入具有羟基改性基团的N-羟乙基丙烯酰胺的单体时，其吸附率可提高5％左右。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于电场的废水综合处理方法，其特征在于，所述方法为：将壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂加入絮凝沉降池的电镀废水中，将絮凝处理后的部分溶液导入到一个电场模块中进行处理，将絮凝处理后的溶液返回至絮凝沉降池中；
所述电场模块中设有电场以及微米级气泡发生器；所述电场模块的电压为20-30V的直流电；每升废水中加注2-4ml的微米级气泡；
所述壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂采用壳聚糖、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为原料合成得到壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂；
其中，壳聚糖、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的重量比为1：20-30：5-10。
2.根据权利要求1所述的基于电场的废水综合处理方法，其特征在于，每立方米电镀废水回流10-50L经过电场模块的废水。
3.根据权利要求1所述的基于电场的废水综合处理方法，其特征在于，所述壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂其通过如下方法制备得到：
将壳聚糖溶于去离子水中，加入丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺混合均匀的反应体系，将引发剂、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵单独溶解在去离子水中，将反应体系的温度调节至45-65℃，将引发剂溶液、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液分别同时滴加进入到反应体系中，滴加时间1-2h，然后再恒温反应3-5h；调节体系的pH值为4-5，即可得到壳聚糖改性阳离子聚丙酰胺絮凝剂。
4.根据权利要求3所述的基于电场的废水综合处理方法，其特征在于，所述原料还包括N-羟乙基丙烯酰胺，所述壳聚糖、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N-羟乙基丙烯酰胺的重量比为1：20-30：5-10：1-2；
所述N-羟乙基丙烯酰胺与壳聚糖、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺混合形成反应体系。
5.根据权利要求3所述的基于电场的废水综合处理方法，其特征在于，所述去离子水的量相当于原料总重的2-3倍。
6.根据权利要求3所述的基于电场的废水综合处理方法，其特征在于，所述引发剂为氧化还原引发剂，所述引发剂相当于原料总重的0.5-1％。
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