含重金属偏酸性废水的处理系统技术方案

本实用新型专利技术属于废水的多级处理系统，具体公开了一种含重金属偏酸性废水的处理系统，该处理系统包括依次相连接的调节池、内电解池、电化学反应池、沉淀池和过滤池；内电解池中设有反应床，反应床中充填有由阳离子表面活性剂改性的沸石、炭粉和铁屑组成的滤料；电化学反应池中装设有电化学反应器，电化学反应器是以金属铁或金属铝为阳极；过滤池中装设有表面膜过滤器。本实用新型专利技术的处理系统具有设备紧凑、占地面积小、设备自动化程度高、可控性好、投资成本小等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种废水的多级处理系统，尤其涉及一种含有电化学处理步骤的 废水多级处理系统。
技术介绍
重金属一股是指比重大于4或5的金属，约有45种，通常的重金属污染，主要是 指汞、铅、镉、铬以及砷等生物毒性显著的重金属的环境污染，还包括具有一定毒性的重金 属(如锌、铜、钴、镍、锡、钒等)的污染。重金属污染物比较难治理，它们主要是通过采矿、 冶炼、污灌、污泥、施肥、大气沉降等流失到环境中，在水体中积累到一定的限度就会对水 体一水生植物——水生动物系统产生严重危害，并可能通过食物链最终影响到人类的自 身健康。水体的重金属污染已经成为当今世界上最严重的环境问题之一。有色金属冶炼行业的重金属污染环境问题是近年来国际国内关注的环境热点问 题。金属冶炼不仅产生废渣，而且废水与烟尘的危害性更直接、更迅猛。同时，有色金属冶 炼还是土壤重金属污染的重要来源之一，因为大气沉降对土壤中重金属积累的贡献率在各 种外源输入因子中排在首位。电镀加工给产品带来装饰性与功能性，对金属而言是节约型工艺，随着高科技发 展的需要，电镀加工越来越重要。加之世界制造业向我国转移，我国周边地区电镀加工开始 向沿海转移。电镀行业已成为我国国民经济一个不可缺少、不可替代并有上升发展趋势的 行业，但同时又是一个严重污染、耗水、耗能、耗金属材料与化工材料的行业。电镀行业废水 复杂多样，废水中既含有较高浓度的重金属铬、镍、锡、锌、铜，还含有氰化物等剧毒性物质。 目前电镀废水处理工艺复杂，处理成本较高，废水回用率比较低，这都严重影响了水资源的 利用。随着国家对环境保护的重视，重金属行业排污执行标准越来越严，工业废水回用 也是节约水资源的一项重大措施，但是目前重金属废水一股采用普通化学法处理，其工艺 流程如图1所示，处理后出水很难达到国家《污染物综合排放标准》的一级标准。由于废水 中含有不同种类的重金属离子，一股的化学法不能够处理全部的重金属离子。使用化学法 处理的出水PH值偏高，尤其当废水中有Zn、Al、Pb、Sn等两性金属存在时，其生成的沉淀物 可能会在较高的PH值下再溶解，因此要严格控制pH值，实行分段沉淀。对于有可能和重金 属形成络合物，影响处理效果的阴离子(例如卤素、氰根、腐殖质等)，则需预先进行去除。 化学法处理后出水如果用于工业回用水，则由于出水中含钙量过高，硬度过大，容易使输水 管道堵塞，损坏处理设备，严重的将导致工艺事故。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种设备紧凑、占地 面积小、设备自动化程度高、可控性好、投资成本小的含重金属偏酸性废水的处理系统。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为一种含重金属偏酸性废水的处理系统，所述处理系统包括依次相连接的调节池、内电解池、电化学反应池、沉淀池和过 滤池；所述内电解池中设有反应床，所述反应床中充填有由阳离子表面活性剂改性的沸石、 炭粉和铁屑组成的滤料；所述电化学反应池中装设有电化学反应器，所述电化学反应器是 以金属铁或金属铝为阳极；所述过滤池中装设有表面膜过滤器。为了进一步回收利用资源，优选的，上述的处理系统中，所述沉淀池还设有排泥 口，该排泥口连通至一污泥浓缩池，所述污泥浓缩池和过滤池均另设有排污口，各排污口均 连通至一压滤机，所述压滤机的滤液排出口连通至所述的调节池。通过增设回收装置以进 一步利用污泥、滤渣中的废弃资源。本技术提供的处理系统主要用于下述的含重金属偏酸性废水的处理方法中， 该处理方法包括以下步骤(1)内电解处理将炭粉、铁屑按1 (1 10)的质量比混合(所述铁屑还可以 是铁粉或者铁片、铁球和其他铁构件的边角废料；所述炭粉可以是活性炭或焦炭等等)，再 添加炭粉和铁屑总重量0% 15%的经阳离子表面活性剂改性的沸石，充分混合后置于内 电解池中，将经过预处理后的废水输送到该内电解池中，曝气条件下进行反应，反应时间控 制在10 30min ；(2)电化学处理使内电解处理后的出水直接进入电化学反应池，电化学反应池 中设置的极板的间距为0. 6 1. 4cm(电化学系统一股是以铁、铝等作为阳极板，以石墨等 作为阴极板)，反应时间控制在5s 5min ；(3)沉淀使电化学处理后的出水进入沉淀池进行沉淀；(4)过滤沉淀后的澄清液通过表面膜过滤器进行固液分离，完成处理过程，处理 完成后的出水可用于工业回用水，也可以直接排放。上述的含重金属偏酸性废水的处理方法中，所述沉淀步骤后得到的污泥可进入一 污泥浓缩池中进行浓缩处理以回收利用废弃资源。所述污泥浓缩池浓缩处理后的污泥和所 述过滤步骤后的滤渣均进入一压滤装置进行压滤处理，压滤处理后的滤液进行循环处理以 回收利用。本技术的上述技术方案是根据含重金属酸性废水的特殊性质提出来的，特别 适合于有色冶炼及电镀废水的处理。本技术中所述的含重金属偏酸性废水可以是PH 在0. 1 8. 5之间和/或重金属污染物最大浓度在200mg/L以上(不超过1000mg/L)的废 水。本技术上述技术方案的基本思路是将内电解技术和电化学处理技术进行优 化结合，起到协同增效的处理效果。具体来说，内电解是利用铁屑和炭粉分别作为微小原电池的正极和负极，以充入 的废水为电解质溶液，形成原电池后发生氧化_还原反应，其电解反应的原理如下阳极(Fe) =Fe — Fe2++2e E0 = _0· 44V阴极(C):a)酸性条件下:2H++2e — 2 — H2 E°(H+/H2) = OVb)酸性充氧条件下02+4H++4e — 2H20 E0(O2) = 1. 23Vc)中性条件下02+2H20+4e — 40Γ E0 (02/0Γ) = 0. 40V由阴极反应可见，在酸性充氧条件下，两者的电位差最大，腐蚀反应进行最快，这 说明铁在还原曝气条件下处理化工有机废水的效果优于不曝气条件下的处理效果，因此本技术的内电解处理是在曝气的条件下进行。另外，由于阴极反应消耗了大量的H+，因此 会提高处理液的PH值。此外，在微电解的过程中还会发生下列反应Fe2++02+H+ — Fe3++H20Fe2++H202 — Fe3++0H+0rFe2++0H — Fe3++0F由上述反应式可见，在反应过程中所生成的羟自由基OH氧化性极强，可以使有机 物氧化。另外，由于内电解形成电池的电极周围存在电场效应，这使得溶液中带电粒子在电 场作用下定向移动并进行富集，最后沉积在电极上而被除去。内电解反应生成的新生态的 Fe2+及它们的水合物还具有较强的吸附_絮凝活性，特别是在加碱调PH值后生成Fe (OH)2 和Fe (OH) 3胶体絮凝剂，具有很大的吸附絮凝能力。由上可见，内电解处理步骤去除污染物的主要机理包括(1)铁、铝等低电位金属 溶解产生具有新生态活性的Fe和Al，从而起到吸附-凝聚作用，通过电凝聚而去除污染物； (2)Fe的还原作用，例如六价铬与Fe2+作用还原为三价铬，以及对其他部分有机物的还原 等；(3)阴极上H+还原产生新生态H，能与废水中许多组分发生氧化还原反应，使污染物降 解或破坏发色物质的发色结构而脱色；(4)阴极的氧去极化过程出现有强氧化能力的中间 产物，可去除水中有机污染物；(5)阴极直接还原作用，将高价金属离子还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含重金属偏酸性废水的处理系统，其特征在于：所述处理系统包括依次相连接的调节池、内电解池、电化学反应池、沉淀池和过滤池；所述内电解池中设有反应床，所述反应床中充填有由阳离子表面活性剂改性的沸石、炭粉和铁屑组成的滤料；所述电化学反应池中装设有电化学反应器，所述电化学反应器是以金属铁或金属铝为阳极；所述过滤池中装设有表面膜过滤器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭自强，付中和，蒋晓云，姚健，王强，
申请(专利权)人：长沙华时捷环保科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]