一种含重金属冶炼废水的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种含重金属冶炼废水的处理方法；本方法将含重金属冶炼废水进行预处理，去除废水中颗粒杂质和调节废水pH值为酸性后，将废水转入铁碳微电解反应器中处理，在酸性条件下进行单级或多级微电解电化学处理去除废水中的大部分重金属离子后，调节pH值为弱碱性或碱性，进行单级或多级化学絮凝处理，进一步去除废水中的其余重金属离子和砷、氟、氯等污染物，最后进行固液分离得到可回收利用的生产水，整个处理工艺由废水预处理、铁碳微电解、化学絮凝和固液分离串联有机耦合组成，本发明专利技术将微电解法和化学絮凝两者有机结合，相互配合共同发挥作用，具有处理方法和工艺简单，处理成本较低，处理效率高，处理后废水能达标排放并回收利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于环境科学

技术介绍
含重金属冶炼废水是指冶金工业生产过程中排出的含有大量重金属的工业废水。含重金属冶炼废水(如含铅、镉、铜、汞、锌、砷、氟等)是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。含重金属冶炼废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态。目前在含重金属冶炼废水的实际处理应用中，主要采用的是中和沉淀法、铁氧体法和硫化法等方法，但是中和沉淀法和铁氧体法存在渣量大、会产生二次污染，硫化法处理成本较高。而电化学处理技术因具有高环境相容性、高能源利用率、可控性、多功能性及经济性等优越性，能较好实现废水的净化以及重金属的回收，在重金属废水处理中有着较好的应用前景，并且随着该处理技术的不断发展使其更加广泛地成为近年发展起来的颇具竞争力的重金属废水处理方法。本专利技术在处理含重金属废水中主要涉及微电解法，微电解法具有使用范围广、工艺简单、处理效果好、能耗低等特点。微电解法的原理非常简单，就是利用铁碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池，并以废水为电解质溶液，以电化学反应为主并集合氧化还原、化学置换等多种作用，来处理含重金属冶炼废水。将铁碳颗粒物浸没在废水中时，如果废水酸性强，还原铁会和酸反应生成 ^2+，在弱酸或中性条件下由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。将铁和碳浸没在废水中时，如果废水有较强的酸性的话，还原铁会和酸反应生成狗2+，在弱酸或中性条件下由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，发生电化学反应，其反应过程如下阳极(Fe) Fe-2e — Fe2+ ；阴极(C ) 2H++2e — 2 — H2,有机难降解污染物+ne —易降解有机物，重金属离子+ne —重金属单质；铁还可以置换活性较低的重金属离子，如Fe+Cu2+ — Cu+Fe2+ ；若水中有氧存在和曝气情况下，还可以发生如下反应02+4H++4e — 2H20,02+2H20+4e — 40H —，2Fe2++02+4H+ — 2H20+Fe3+。从反应中看出，铁碳微电解能使重金属在阴极碳上析出，但由于重金属离子化学位的原因，采用单一的铁碳微电解处理很难使废水中的重金属离子处理后达到排放或回用要求，需要进一步处理。另外，反应中铁耗H+以及微电解反应生成的0H—是出水pH值升高的原因。而由铁碳微电解产生的狗2+，如果能氧化生成的狗3+，提高废水的pH值，狗3+就能逐渐水解生成聚合度大的!^e(OH)3胶体絮凝物，可以通过自絮凝作用有效地吸附、凝聚水中的重金属、非金属污染离子和其它污染物，从而增强对废水的净化效果。微电解的氧化还原、吸附、絮凝、置换等综合反应能较好的去除水体中部分的金属离子和杂质，但是微电解过程中PH值只升高到5-6，同时Fe2+只是在有氧条件下氧化生成的Fe3+，不进行强化处理，生成的Fe (OH) 3胶体絮凝物量少，吸附絮凝等作用很弱，因此一般微电解作为预处理，需要在后面添加后续处理。在铁碳微电解后再采用化学絮凝的方法进行进一步处理，铁碳微电解和化学絮凝过程中曝气和添加氧化剂的目的是提高Fe2+氧化生成的Fe3+的过程，也是改变废水中诸如砷、铬、镉等化学态的过程；提高水中的PH值的目的是使Fe3+自絮凝生成的Fe (OH)3等胶体絮凝物，投加絮凝剂的目的是促进Fe (OH) 3胶体絮凝物的生产和细小絮体增大，从而进一步提高Fe (OH)3胶体絮凝物的絮凝、吸附水中污染物的效果，因此就能够很好地进一步降低废水中的重金属和非金属污染离子的含量，同时工艺过程曝气和添加氧化剂的确定需要根据废水的性质来确定。对含重金属冶炼废水，微电解法方法对重金属离子处理效果好，但对非金属污染离子(如砷、氟等)效果差，化学絮凝方法对低浓度重金属离子和非金属污染离子(如砷、氟等)效果处理效果好，但对较高浓度重金属离子处理效果不理想。本专利技术考虑将微电解法和化学絮凝法两者相结合，将两种技术的功能进行有机融合，相互配合共同发挥作用，充分发挥了这二种处理方法的各自优点，满足了含重金属冶炼废水处理的特点和要求，解决了方法微电解法及化学絮凝法单独使用不能使废水处理达标的问题，同时以化学絮凝来增强对含重金属冶炼废水中污染物的去除，从而实现高效、低成本处理含重金属冶炼废水并回收废水中的重金属的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法基于微电解和化学絮凝的原理，将这两种方法进行有机地耦合用于处理含重金属冶炼废水，特别适用于含复杂重金属冶炼废水的处理。本专利技术采用铁碳微电解和化学絮凝处理相结合的方法去除含重金属冶炼废水中的重金属离子等污染物，具体方法为将含重金属冶炼废水进行预处理，去除废水中颗粒杂质，调节废水PH值为2. 0-5.0，再将预处理后的废水转入铁碳微电解反应器中，在酸性条件下进行单级或多级微电解电化学处理去除废水中的大部分重金属离子后，调节PH值，进行单级或多级化学絮凝处理，进一步去除废水中的其余重金属离子和其他非金属污染离子， 如砷、氟、氯等污染物，最后进行固液分离得到可回收利用的生产水，整个处理工艺由废水预处理、铁碳微电解、化学絮凝和固液分离串联组成，本专利技术方法可以单独使用，也可以是作为含重金属冶炼废水处理中的一个单元过程与其他方法结合形成完整的处理含重金属冶炼废水的技术。本专利技术中含重金属冶炼废水的预处理是根据含重金属冶炼废水的性质和微电解反应要求，在微电解前先将含重金属冶炼废水采用酸或碱调PH到2 5，改变废水性质，采用格栅、筛分、曝气沉砂、沉淀分离、加絮凝剂絮凝沉淀等预处理方法中的一种或几种去除废水中颗粒杂质，保证含重金属冶炼废水满足微电解处理时的要求和保证铁碳微电解反应床不被颗粒杂质堵塞。本专利技术所用pH酸碱调整剂为(1)碱性物质为各种可利用的工业废碱、氢氧化钠、碳酸钠、石灰石(粉)或石灰乳(粉)；(2)酸性物质为各种可利用的工业废酸、待处理的废酸及酸性废水、硫酸、盐酸、硝酸。本专利技术中铁碳微电解反应器是以铁-碳微电解反应为主的固定床、滚动床和流化床中的一种或几种的任意组合，铁碳微电解反应是单级的或多级的反应，每级微电解反应停留时间一般为5-120min。本专利技术中铁碳微电解反应床为铁碳混合颗粒床、铁碳规整填料床或铁碳混合颗粒与规整填料共同构成的混合床；铁碳混合颗粒床中铁颗粒和碳颗粒总质量之和占填料总质量80%以上，铁和碳质量之比为1-10:1 ；铁碳规整填料床是由铁颗粒和碳颗粒组成具有不同形状和微孔的成块的结合体，这种结合体是烧结而成的(如高碳海绵铁规整填料)，或是粘合而成的，其中铁和碳的总质量占填料总质量80%以上，铁和碳质量之比为1-10:1 ；其中铁颗粒物是铸铁屑、金属铁、含碳金属铁、含碳海绵铁、钢铁、以及含铁重量百分比> 70%的铁基合金屑颗粒物中的一种或几种的任意比例组合；碳颗粒物是活性炭、焦炭、石墨、碳纤维、煤、粉煤灰中的一种或几种的任意比例组合；同时电解时还可在微电解混合颗粒物及规整填料中添加少量铜、铝、锌等金属的一种或多种元素以强化微电解处理效果，添加量不超过总质量的10%。本专利技术中所述铁碳微电解反应时，可根据需要采用连续或间断曝气方式、添加氧化剂方式或曝气和添加氧化剂共同使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓军，杨津津，黄伟忠，黄昌元，韦建初，王刚，陈晓宏，施国飞，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：