含锌重金属废水的电沉积和膜分离组合处理方法技术

本发明专利技术公开含锌重金属废水的电沉积和膜分离组合处理方法，方法是电沉积、两级膜分离的组合处理：电沉积：废水进入回用水糟、多介质过滤器－１、平板式电沉积装置、三维电沉积装置，回收废水中金属锌后，提纯，得到金属锌；两级膜分离：电沉积后的废水，经过ｐＨ调节池、调节池、多介质过滤器－２，进入超滤膜系统、低压反渗透膜系统，膜系统产生的浓缩液进入调节池、反应池、沉淀池，然后又回到多介质过滤器－１中，再经过两个电沉积装置，回收膜系统产生的浓缩液中的金属锌；而废水回收只有１个口。本发明专利技术的优点：利用电沉积和膜分离工艺结合，解决了以往存在的问题，实现了生产和处理的良性循环，废水回用率高、运行成本低，重金属污染物基本实现完全回收和零排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工业废水处理方法，具体地说，是涉及含锌重金属废水的电沉积 和膜分离组合处理方法。
技术介绍
重金属废水是对环境和人类健康危害极大的污染物，随着一系列环境保护法律和 标准的出台，对重金属废水处理的要求也日益严格，重金属废水产生于冶金、电镀、化工、电 子、机械制造与加工等众多行业和工业部门。高效、低耗地去除废水中重金属离子的同时， 实现废水回用和重金属回收是今后重金属废水处理的发展方向。传统处理重金属的废水的 方法包括化学处理法、生物处理法、电化学处理法，但化学法处理含重金属废水时，由于许 多重金属废水中含有大量的有机络合物，限制了化学沉降过程，导致处理后的废水重金属 含量超标；生物处理法虽然具有成本低，处理方便的优点，但由于受废水毒性的影响，很难 大规模实现，且处理的效率低，效果较差；在以往应用电化学方法处理，当废水中重金属浓 度降低时，存在能耗大，处理效果较差的问题。国内主要锌冶炼和电镀企业的工业废水，采用传统重金属沉淀工艺处理重金属废 水很难达标，外排后严重污染环境，废水回收率低，回收水质差，重金属污染物无法回收，浪 费资源，容易造成二次污染的现状，本专利技术开发的新的重金属污染物基本可以实现完全回 收和零排放，水资源完全回用的新工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供一种投资少、效益高 的电解锌漂洗废水的电沉积_两级膜分离处理组合工艺。本专利技术的技术方案为，该方法 是废水进行电沉积、两级膜分离的组合处理二个步骤第一步骤电沉积废水进入回用水糟，调节-1中的pH4 5加到回用水糟中，该废水进入多介质过 滤器-1后，再进入平板式电沉积装置、三维电沉积装置，回收废水中金属锌后，继续进行金 属加工提纯，得到金属锌；电沉积指平板式电沉积装置和三维电沉积装置；第二步骤两级膜分离电沉积后的废水，经过pH3. 5 5. 5的调节_2、调节池、多介质过滤器_2，进入超 滤膜系统、低压反渗透膜系统，经过两级膜分离系统所得浓缩液，进入调节池、反应池、沉淀 池，然后回到多介质过滤器-1中，再经过平板式电沉积装置、三维电沉积装置，回收金属 锌；两级膜分离指超滤膜系统和低压反渗透膜系统分离；而废水回收只有1个口，来自低压反渗透系统。金属锌的回收来源于两个部分，一部分是来源于含锌重金属废水的电沉积过程， 回收的是含锌重金属废水中的金属锌；另外一部分来源于电沉积后的废水，经过两级膜分 离后产生的浓缩液回流到电沉积装置后的电沉积过程，回收的是本组合处理方法中膜系统 产生的浓缩液中的金属锌。下面陈述各部件的工艺条件及功能pH 调节-1 :pH 为 4 5 ；平板式电沉积装置的Zn2+的最低浓度降低达到100mg/L ；所说的三维电沉积处理含锌废水的条件为对溶液进行常温搅拌，电极材料选用 石墨阳极/不锈钢阴极配对电极，槽电压为4. 0V,电解时间为60min ；三维电沉积，是在传 统二维电解槽电极间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料，并使装填粒状电极材料表面带 电，成为新的一极(第三极)，在工作电极材料表面能发生电化学反应；经三维电沉积装置 处理后的Zn2+的最低浓度低于10mg/L，锌离子的去除率达95%以上；所说的在低压反渗透LPRO分离过程中，使用的操作压力控制在0. 6 0. 9MPa,出 水中Zn2+浓度降低0. 1-0. 5mg/L，锌离子的平均去除效率为85%，出水电导降低到50 μ S/ cm ；；废水工作温度25°C 35°C，废水pH调节3. 5 5. 5 ；低压反渗透膜工艺产水率为 75 % 85 %，平均截留率在92 % 95 %，产水水质优于工业循环水水质标准，可回用于工 业循环水系统或者水质要求高的用水点；多介质过滤器-1、多介质过滤器_2，都是去除水中的悬浮物，降低水的浊度，满足 超滤进水要求(浊度小于1. 0NTU)；pH 调节池-2 :pH 为 3. 5 5. 5 ；调节池用于蓄水，稳定水流；超滤膜系统是去除水中悬浮物、胶体等物质，水质达到反渗透进水要求(主要为 SDI (淤积指数)< 3.0，浊度小于0. 10)；在超滤UF(Ultrafiltration)分离过程锌离子的 平均去除效率为50%到70%，加入0. lg/L胶束强化添加剂十二烷基磺酸钠SDS，锌离子的 去除效率达到99% ；上述处理后的废水，先进行超滤膜处理工艺，再进行低压反渗透膜LPRO分离，以 保证反渗透的出水效果，并节约反渗透设备所需能源；两级膜分离工艺产生20% 25%的浓缩液，经过循环再进入调节池、反应池、沉 淀池，又回到多介质过滤器-1中，再经过电沉积装置，回收金属锌后，而这时所产生的水， 进行回用，这样能够实现整个工艺只有一个清水的排出回用出口，而重金属污染物基本可 以实现完全回收和零排放。所说的膜分离过程，经过超滤膜和低压反渗透膜处理，充分浓缩废液中重金属，使 浓缩液中的金属离子浓度得到较大提高，适用于电沉积回收重金属，低压反渗透分离过程 的出水电导降低到50 μ S/cm，并易于实现出水的循环再利用。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点第一，利用电沉积和膜分离处理技术的最新成果，把电沉积技术和膜分离处理工 艺结合起来，充分发挥电沉积中电化学还原和膜分离技术的优点，解决了以往电化学还原 处理方式存在的问题。第二，重金属废水处理的废水净化回用和重金属回收同时完成，实现了生产和处理的良性循环。第三，从微观水平揭示过程机理，发展重金属电沉积过程的传质分析模型和方程， 并对重金属离子在膜分离过程中的传质规律和分离动力学做出研究。第四，针对不同浓度和组成的废水提出相应的处理工艺方式，为装置的合理设计 和操作过程的优化提供理论指导。本专利技术该工艺废水回用率高(可达75% -80% )、运行成本低，整个工艺只有一个 清水的排出回用出口，而重金属污染物基本可以实现完全回收和零排放。依据电沉积和两级膜分离技术的优点，可以达到最低的运行费用和最佳的分离效 果，实现水的达标排放的同时，有效回收废水中重金属资源，在有效回收废水中重金属的同 时，实现水的循环使用。附图说明图1为本专利技术流程图 具体实施例方式下面列举1个实施例，结合附图，对本专利技术加以进一步说明，但本专利技术不只限于这 个实施例。实施例1本专利技术方法步骤采用平板式电沉积装置_三维电沉积装置_超滤膜系统_低压反 渗透膜系统的工艺组合，具体工艺流程如下第一步骤电沉积废水首先收集在回用水槽，用pH4来调节废水，废水进入盘式多介质过滤器后，对 原水进行初步过滤处理，以除去一些大颗粒悬浮物及无机盐类析出的结垢沉淀。依据废水 重金属离子的浓度情况，废水进入平板式电沉积装置和三维电沉积装置，回收废水中金属 锌后，继续进行金属加工提纯，得到金属锌；第二步骤两级膜分离电沉积出来的废水，温度控制在25°C 35 °C，pH值至5. 5，经过调节池、多介质过 滤器_2，去除水中的悬浮物，降低水的浊度以满足超滤进水，进入超滤膜系统，去除水中的 悬浮物、胶体等物质，再进入低压反渗透膜系统、调节池、反应池、沉淀池，然后由沉淀池出 来的浓缩液，回到多介质过滤器-1中，再经过平板式电沉积装置、三维电沉积装置，回收金属锌。而废水回收只有1个口，来自低压反渗透系统。而本文档来自技高网...

【技术保护点】
含锌重金属废水的电沉积和膜分离组合处理方法，其特征在于该方法废水进行电沉积、两级膜分离的组合处理二个步骤：　　第一步骤：电沉积　　废水进入回用水糟，调节－１中的ｐＨ４～５加到回用水糟中，该废水进入多介质过滤器－１后，再进入平板式电沉积装置、三维电沉积装置，回收废水中金属锌后，继续进行金属加工提纯，得到金属锌；　　电沉积指平板式电沉积装置和三维电沉积装置；　　第二步骤：两级膜分离　　电沉积后的废水，经过ｐＨ３．５～５．５的调节－２、调节池、多介质过滤器－２，进入超滤膜系统、低压反渗透膜系统，经过两级膜分离系统所得浓缩液，进入调节池、反应池、沉淀池，然后回到多介质过滤器－１中，再经过平板式电沉积装置、三维电沉积装置，回收金属锌；　　两级膜分离指超滤膜系统和低压反渗透膜系统分离；　　而废水回收只有１个口，来自低压反渗透系统；　　金属锌的回收来源于两个部分，一部分是来源于含锌重金属废水的电沉积过程，回收的是含锌重金属废水中的金属锌；另外一部分来源于电沉积后的废水，经过两级膜分离后产生的浓缩液回流到电沉积装置后的电沉积过程，回收的是本组合处理方法中膜系统产生的浓缩液中的金属锌。

【技术特征摘要】
含锌重金属废水的电沉积和膜分离组合处理方法，其特征在于该方法废水进行电沉积、两级膜分离的组合处理二个步骤第一步骤电沉积废水进入回用水糟，调节 1中的pH4～5加到回用水糟中，该废水进入多介质过滤器 1后，再进入平板式电沉积装置、三维电沉积装置，回收废水中金属锌后，继续进行金属加工提纯，得到金属锌；电沉积指平板式电沉积装置和三维电沉积装置；第二步骤两级膜分离电沉积后的废水，经过pH3.5～5.5的调节 2、调节池、多介质过滤器 2，进入超滤膜系统、低压反渗透膜系统，经过两级膜分离系统所得浓缩液，进入调节池、反应池、沉淀池，然后回到多介质过滤器 1中，再经过平板式电沉积装置、三维电沉积装置，回收金属锌；两级膜分离指超滤膜系统和低压反渗透膜系统分离；而废水回收只有1个口，来自低压反渗透系统；金属锌的回...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振山，汪成运，苏赛赛，李艳静，刘晗，张林楠，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]