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)域得以廣泛應用。該技術(shù)工藝簡單、占地面積小、運行效果好、費用低、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，使之完全排放達標，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)物以及消耗進入水中的鋼板發(fā)生反應。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。在電化學反應器的電解過程中，可簡單描述為三種效應，即主要包括三個方面：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)生的污染物絮凝團并浮升到水面，從而達到固液分離的效果。

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

由于電化學的多種協(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用優(yōu)勢，但實際應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)預處理后的重金屬廢水清液進行電化學反應，反應過程中對反應液進行間歇曝氣；

(2)將電化學反應得到的產(chǎn)物進行沉降分離，去除含鐵固渣；

(3)將沉降分離得到的渾濁液進行曝氣反應；

(4)在曝氣反應得到的混合液中加入混凝劑，進行混凝反應，形成絮體發(fā)生沉降，經(jīng)固液分離后，所得上清液進行回用或達標排放，所得底泥進行后處理，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)的電化學反應過程中，每間隔1min～5min向反應液中充入空氣進行間歇曝氣，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，所述曝氣反應的時間為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)的預處理中作為共沉劑對重金屬廢水進行混凝處理，將剩余部分底泥進行濃縮處理，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，所述預處理是指對重金屬廢水進行堿液中和處理、堿液鐵鹽處理、硫化處理、化學氧化處理或化學還原處理，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過程，使得形成的含重金屬鐵絮體更加穩(wěn)定、結(jié)實。

電化學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)生的電極反應如下：

鐵陽極

Fe－2e→Fe2+ (1)

在堿性條件下

Fe2++2OH-→Fe(OH)2 (2)

進一步曝氣氧化

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)計的工藝路線，對當前重金屬廢水處理工藝進行創(chuàng)新性改進，電化學反應過程中進行間歇曝氣，對極板有沖刷作用，能夠有效解決極板鈍化問題；電化學反應后設(shè)置沉渣池，對反應產(chǎn)生的鐵渣進行初步分離，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行；電化學沉渣后進行曝氣氧化，在物理除泡的同時對亞鐵離子進行氧化，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)定達到各行業(yè)污染物排放標準，同時具有有效解決極板鈍化、提高極板利用率、保障工藝運行暢通穩(wěn)定、降低系統(tǒng)維護頻次等技術(shù)優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中用于重金屬廢水處理的工藝流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合具體優(yōu)選的實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例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)預處理后的生產(chǎn)廢水，主要包括經(jīng)石灰中和預處理后的酸性重金屬廢水清液。工藝方法包括以下步驟：

(1)將預處理后的重金屬廢水清液(即重金屬廢水預處理上清液)送入中間池，中間池清液以50m3/h的水量排入電化學設(shè)備中進行電化學反應，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的空氣進行間歇曝氣，每次間歇曝氣的空氣充入量為按電化學設(shè)備廢水處理量的2倍，即空氣與重金屬廢水清液(反應液)的體積比為2∶1。

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

(3)將步驟(2)中沉降分離后得到的渾濁液排入曝氣池中，充入空氣進行曝氣反應。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，曝氣反應的時間為25min。

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

本實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)污泥脫水機壓縮脫水后作廢渣處理，所得泥餅外運另行環(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)污染物排放標準》(GB25466-2010)相關(guān)指標要求的檢測數(shù)據(jù)對比，如表1所示。

表1處理前后廢水各指標的檢測數(shù)據(jù)對比

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

本實施例工藝運行過程中沒有極板鈍化的現(xiàn)象，極板的利用率達到91.27％。在工藝運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，電化學反應產(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)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應該指出，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和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。



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)預處理后的重金屬廢水清液進行電化學反應，反應過程中對反應液進行間歇曝氣；

(2)將電化學反應得到的產(chǎn)物進行沉降分離，去除含鐵固渣；

(3)將沉降分離得到的渾濁液進行曝氣反應；

(4)在曝氣反應得到的混合液中加入混凝劑，進行混凝反應，形成絮體發(fā)生沉降，經(jīng)固液分離后，所得上清液進行回用或達標排放，所得底泥進行后處理，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)的電化學反應過程中，每間隔1min～5min向反應液中充入空氣進行間歇曝氣，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，所述沉降分離的時間為3min～10min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項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，所述曝氣反應的時間為20min～30min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項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)的預處理中作為共沉劑對重金屬廢水進行混凝處理，將剩余部分底泥進行濃縮處理，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，所述預處理是指對重金屬廢水進行堿液中和處理、堿液鐵鹽處理、硫化處理、化學氧化處理或化學還原處理，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)預處理后的重金屬廢水清液進行電化學反應，反應過程中間歇曝氣，所得產(chǎn)物進行沉降分離，去除含鐵固渣，所得渾濁液進行曝氣反應，所得混合液中加入混凝劑進行混凝反應，形成絮體發(fā)生沉降，經(jīng)固液分離后，所得上清液進行回用或達標排放，所得底泥進行后處理，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、工藝運行穩(wěn)定暢通。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣曉云;徐先鋒

受保護的技術(shù)使用者：長沙華時捷環(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