本發(fā)明屬于重金屬廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于重金屬廢水處理的工藝方法。

背景技術(shù)：

電化學(xué)法廢水處理技術(shù)作為一種環(huán)境友好水處理技術(shù)，目前在重金屬廢水治理領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。該技術(shù)工藝簡單、占地面積小、運(yùn)行效果好、費(fèi)用低、對重金屬去除有較好的效果，能夠有效的去除水中的重金屬離子，使之完全排放達(dá)標(biāo)，可用于去除含鎘、砷、銻、銅、鋅、汞、銀、鎳等重金屬離子的廢水，電化學(xué)系統(tǒng)能夠通過電解凝聚、電解氣浮以及電解氧化還原將重金屬離子通過絡(luò)合物的形式以其最穩(wěn)定的方式結(jié)合成固體顆粒，從水中沉淀出來，得以去除。

電化學(xué)法通過給多塊鋼板加直流電，在鋼板之間產(chǎn)生電場，使待處理的水流入鋼板的空隙。在該電場中，通電的鋼板會有一部分被消耗而進(jìn)入水中。電場中的離子與非離子污染物被通電，并與電場中電離的產(chǎn)物以及消耗進(jìn)入水中的鋼板發(fā)生反應(yīng)。在此過程中，各種離子相互作用的結(jié)果，通常是以其最穩(wěn)定的形式結(jié)合成固體顆粒，從水中沉淀出來。在電化學(xué)反應(yīng)器的電解過程中，可簡單描述為三種效應(yīng)，即主要包括三個(gè)方面：電解凝聚、電解氣浮以及電解氧化還原。

1)電解凝聚是指可溶性陽極產(chǎn)生的陽離子經(jīng)過水解、聚合作用，可以產(chǎn)生一系列多核羥基絡(luò)合物及氫氧化物，這些物質(zhì)作為絮凝劑就可對水中懸浮物及膠體進(jìn)行絮凝作用，其絮凝效果要比傳統(tǒng)的絮凝劑高很多。

2)電解氣浮是指水在電解時(shí)產(chǎn)生少量的O2和H2微氣泡，這些氣泡的粒徑和密度都非常小，具有一定的吸附能力和浮載能力，能吸附水中產(chǎn)生的污染物絮凝團(tuán)并浮升到水面，從而達(dá)到固液分離的效果。

3)電解氧化還原是指水在電解過程中產(chǎn)生的Cl-、ClO-、O2等具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)可以把水中的某些大分子有機(jī)污染物氧化成小分子有機(jī)物，有些物質(zhì)還可被氧化成CO2和H2O而直接去除，小分子有機(jī)物通過絮凝和氣浮就能很好去除。

由于電化學(xué)的多種協(xié)同作用，使其能降解的污染物種類多、效率高，因而被廣泛采用。

但是，雖然該工藝方法相對其他重金屬廢水處理方法具有很多應(yīng)用優(yōu)勢，但實(shí)際應(yīng)用過程中針對一些種類的重金屬廢水仍存在一定程度的極板鈍化、極板利用率較低、產(chǎn)生的鐵屑渣容易堵塞后續(xù)工藝管道、后續(xù)絮凝沉降系統(tǒng)效果不穩(wěn)定等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種重金屬處理效果好、可有效解決極板鈍化、使極板利用率高、工藝運(yùn)行穩(wěn)定暢通的用于重金屬廢水處理的工藝方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于重金屬廢水處理的工藝方法，包括以下步驟：

(1)將經(jīng)預(yù)處理后的重金屬廢水清液進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程中對反應(yīng)液進(jìn)行間歇曝氣；

(2)將電化學(xué)反應(yīng)得到的產(chǎn)物進(jìn)行沉降分離，去除含鐵固渣；

(3)將沉降分離得到的渾濁液進(jìn)行曝氣反應(yīng)；

(4)在曝氣反應(yīng)得到的混合液中加入混凝劑，進(jìn)行混凝反應(yīng)，形成絮體發(fā)生沉降，經(jīng)固液分離后，所得上清液進(jìn)行回用或達(dá)標(biāo)排放，所得底泥進(jìn)行后處理，完成對重金屬廢水的處理。

上述的用于重金屬廢水處理的工藝方法中，優(yōu)選的，所述步驟(1)中，所述重金屬廢水清液中：懸浮物≤200mg/L，pH 7～11，重金屬總量≤100mg/L。

上述的用于重金屬廢水處理的工藝方法中，優(yōu)選的，所述步驟(1)的電化學(xué)反應(yīng)過程中，每間隔1min～5min向反應(yīng)液中充入空氣進(jìn)行間歇曝氣，每次間歇曝氣的空氣充入量與所述重金屬廢水清液的體積比為2～5∶1。

上述的用于重金屬廢水處理的工藝方法中，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述沉降分離的時(shí)間為3min～10min。

上述的用于重金屬廢水處理的工藝方法中，優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述曝氣反應(yīng)充入的氣體為空氣，所述空氣與所述渾濁液的體積比為3～5∶1。

上述的用于重金屬廢水處理的工藝方法中，優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述曝氣反應(yīng)的時(shí)間為20min～30min。

上述的用于重金屬廢水處理的工藝方法中，優(yōu)選的，所述步驟(4)中，所述混凝劑為PAM(聚丙烯酰胺)。

上述的用于重金屬廢水處理的工藝方法中，優(yōu)選的，所述步驟(4)中，所述底泥的后處理是指：將部分(優(yōu)選20％～50％)底泥返送至步驟(1)的預(yù)處理中作為共沉劑對重金屬廢水進(jìn)行混凝處理，將剩余部分底泥進(jìn)行濃縮處理，濃縮后所得上清液返送至步驟(1)的重金屬廢水清液中，濃縮后所得污泥作為廢渣處理。

上述的用于重金屬廢水處理的工藝方法中，優(yōu)選的，所述步驟(1)中，所述預(yù)處理是指對重金屬廢水進(jìn)行堿液中和處理、堿液鐵鹽處理、硫化處理、化學(xué)氧化處理或化學(xué)還原處理，得到重金屬廢水清液。

本發(fā)明的步驟(4)中，對混凝反應(yīng)的具體過程沒有特殊的要求，為常規(guī)工藝。

本發(fā)明中電化學(xué)法處理重金屬廢水是利用外加電壓來電解廢水，通常采用可溶性陽極鐵(Fe)，在陽極上生成Fe2+、Fe3+等陽離子，與水中OH-離子結(jié)合成Fe(OH)2、Fe(OH)3等微絮劑。同時(shí)在電解的過程中在電場環(huán)境下廢水中還發(fā)生了電氧化還原和電泳的電化學(xué)過程，使得形成的含重金屬鐵絮體更加穩(wěn)定、結(jié)實(shí)。

電化學(xué)法中常用的電極材料為鐵，在陽極和陰極之間通以直流電，發(fā)生的電極反應(yīng)如下：

鐵陽極

Fe－2e→Fe2+ (1)

在堿性條件下

Fe2++2OH-→Fe(OH)2 (2)

進(jìn)一步曝氣氧化

4Fe2++O2+2H2O→4Fe3++4OH- (3)

另外，水的電解在陰極有氫氣放出

2H2O+2e→H2+2OH- (4)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明的用于重金屬廢水處理的工藝方法采用全新設(shè)計(jì)的工藝路線，對當(dāng)前重金屬廢水處理工藝進(jìn)行創(chuàng)新性改進(jìn)，電化學(xué)反應(yīng)過程中進(jìn)行間歇曝氣，對極板有沖刷作用，能夠有效解決極板鈍化問題；電化學(xué)反應(yīng)后設(shè)置沉渣池，對反應(yīng)產(chǎn)生的鐵渣進(jìn)行初步分離，能夠避免鐵渣在后續(xù)工藝設(shè)施中堆積而影響工藝暢通運(yùn)行；電化學(xué)沉渣后進(jìn)行曝氣氧化，在物理除泡的同時(shí)對亞鐵離子進(jìn)行氧化，以避免后續(xù)出水中因亞鐵離子而影響出水渾濁的問題。本發(fā)明的工藝方法能夠使各類重金屬廢水穩(wěn)定達(dá)到各行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)具有有效解決極板鈍化、提高極板利用率、保障工藝運(yùn)行暢通穩(wěn)定、降低系統(tǒng)維護(hù)頻次等技術(shù)優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中用于重金屬廢水處理的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體優(yōu)選的實(shí)施例和說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種本發(fā)明的用于重金屬廢水處理的工藝方法，如圖1所示，所用重金屬廢水為某鉛鋅冶煉企業(yè)經(jīng)預(yù)處理后的生產(chǎn)廢水，主要包括經(jīng)石灰中和預(yù)處理后的酸性重金屬廢水清液。工藝方法包括以下步驟：

(1)將預(yù)處理后的重金屬廢水清液(即重金屬廢水預(yù)處理上清液)送入中間池，中間池清液以50m3/h的水量排入電化學(xué)設(shè)備中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，清液中SS≤200mg/L，pH 7～11，重金屬總量≤100mg/L，每間隔5min充入1.7m3/min的空氣進(jìn)行間歇曝氣，每次間歇曝氣的空氣充入量為按電化學(xué)設(shè)備廢水處理量的2倍，即空氣與重金屬廢水清液(反應(yīng)液)的體積比為2∶1。

(2)將步驟(1)中電化學(xué)反應(yīng)后得到的產(chǎn)物溶液排入沉渣池中進(jìn)行沉降分離，分離含鐵固渣，得到渾濁液，其中沉降分離的停留時(shí)間為3min。通過對電化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的含鐵固渣進(jìn)行分離，以避免其對后續(xù)工藝設(shè)施造成負(fù)面影響。

(3)將步驟(2)中沉降分離后得到的渾濁液排入曝氣池中，充入空氣進(jìn)行曝氣反應(yīng)。曝氣池采用穿孔管充入2.5m3/min的空氣，充入的空氣量與沉降分離后得到的渾濁液的體積比為3∶1，曝氣反應(yīng)的時(shí)間為25min。

(4)將步驟(3)中曝氣反應(yīng)后得到的混合液排入混凝反應(yīng)池中，投加PAM進(jìn)行混凝反應(yīng)，形成大顆粒絮體，并將其排入沉淀池中進(jìn)行澄清，固液分離后得到上清液和底泥。所得上清液進(jìn)行回用或達(dá)標(biāo)排放；所得底泥進(jìn)行后續(xù)處理，包括將所得的一部分底泥(優(yōu)選20％～50％)回送到預(yù)處理石灰中和工藝段進(jìn)行混凝反應(yīng)，作為共沉劑強(qiáng)化處理效果，剩余底泥排入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮處理。

本實(shí)施例中底泥濃縮處理得到的上清液排入中間池，濃縮處理后得到的污泥經(jīng)污泥脫水機(jī)壓縮脫水后作廢渣處理，所得泥餅外運(yùn)另行環(huán)保處理，所得濾液排入中間池。以上便完成了對重金屬廢水的處理。

本實(shí)例中中間池廢水、沉淀池出水及執(zhí)行的《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25466-2010)相關(guān)指標(biāo)要求的檢測數(shù)據(jù)對比，如表1所示。

表1處理前后廢水各指標(biāo)的檢測數(shù)據(jù)對比

由上表可知，經(jīng)預(yù)處理后的重金屬廢水，再經(jīng)本發(fā)明的電化學(xué)法工藝處理后，各項(xiàng)重金屬指標(biāo)完全能滿足《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 25466-2010)相關(guān)指標(biāo)要求。

本實(shí)施例工藝運(yùn)行過程中沒有極板鈍化的現(xiàn)象，極板的利用率達(dá)到91.27％。在工藝運(yùn)行過程中絮凝效果穩(wěn)定，出水清澈，懸浮物濃度穩(wěn)定在20mg/L以下，電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的廢渣得到了回收利用，一定程度上減少了重金屬廢水處理過程廢渣的產(chǎn)生量。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。



技術(shù)特征：

1.一種用于重金屬廢水處理的工藝方法，包括以下步驟：

(1)將經(jīng)預(yù)處理后的重金屬廢水清液進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程中對反應(yīng)液進(jìn)行間歇曝氣；

(2)將電化學(xué)反應(yīng)得到的產(chǎn)物進(jìn)行沉降分離，去除含鐵固渣；

(3)將沉降分離得到的渾濁液進(jìn)行曝氣反應(yīng)；

(4)在曝氣反應(yīng)得到的混合液中加入混凝劑，進(jìn)行混凝反應(yīng)，形成絮體發(fā)生沉降，經(jīng)固液分離后，所得上清液進(jìn)行回用或達(dá)標(biāo)排放，所得底泥進(jìn)行后處理，完成對重金屬廢水的處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于重金屬廢水處理的工藝方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述重金屬廢水清液中：懸浮物≤200mg/L，pH 7～11，重金屬總量≤100mg/L。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于重金屬廢水處理的工藝方法，其特征在于，所述步驟(1)的電化學(xué)反應(yīng)過程中，每間隔1min～5min向反應(yīng)液中充入空氣進(jìn)行間歇曝氣，每次間歇曝氣的空氣充入量與所述重金屬廢水清液的體積比為2～5∶1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的用于重金屬廢水處理的工藝方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述沉降分離的時(shí)間為3min～10min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的用于重金屬廢水處理的工藝方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述曝氣反應(yīng)充入的氣體為空氣，所述空氣與所述渾濁液的體積比為3～5∶1。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于重金屬廢水處理的工藝方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述曝氣反應(yīng)的時(shí)間為20min～30min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的用于重金屬廢水處理的工藝方法，其特征在于，所述步驟(4)中，所述混凝劑為PAM。

8.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的用于重金屬廢水處理的工藝方法，其特征在于，所述步驟(4)中，所述底泥的后處理是指：將部分底泥返送至步驟(1)的預(yù)處理中作為共沉劑對重金屬廢水進(jìn)行混凝處理，將剩余部分底泥進(jìn)行濃縮處理，濃縮后所得上清液返送至步驟(1)的重金屬廢水清液中，濃縮后所得污泥作為廢渣處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的用于重金屬廢水處理的工藝方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述預(yù)處理是指對重金屬廢水進(jìn)行堿液中和處理、堿液鐵鹽處理、硫化處理、化學(xué)氧化處理或化學(xué)還原處理，得到重金屬廢水清液。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種用于重金屬廢水處理的工藝方法，包括以下步驟：將經(jīng)預(yù)處理后的重金屬廢水清液進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程中間歇曝氣，所得產(chǎn)物進(jìn)行沉降分離，去除含鐵固渣，所得渾濁液進(jìn)行曝氣反應(yīng)，所得混合液中加入混凝劑進(jìn)行混凝反應(yīng)，形成絮體發(fā)生沉降，經(jīng)固液分離后，所得上清液進(jìn)行回用或達(dá)標(biāo)排放，所得底泥進(jìn)行后處理，完成對重金屬廢水的處理。本發(fā)明的工藝方法重金屬處理效果好，可有效解決極板鈍化問題，使極板利用率高、工藝運(yùn)行穩(wěn)定暢通。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣曉云;徐先鋒

受保護(hù)的技術(shù)使用者：長沙華時(shí)捷環(huán)保科技發(fā)展股份有限公司

文檔號碼：201610756318

技術(shù)研發(fā)日：2016.08.29

技術(shù)公布日：2016.12.14