一种以外电场强化微电解技术处理含重金属废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种以外电场强化微电解技术处理含重金属废水的方法，属于水处理技术及资源化领域；本方法是将含重金属废水经过或不经过预处理后引入外电场强化微电解反应器进行处理，反应器内填充有微电解填料并将其置于一定强度的外电场中，通过外电场的强化作用，促进和强化微电解反应的进行，使得废水中金属离子在填料表面还原成金属单质，最终出水能达到废水排放标准要求或可直接回用于生产过程；本方法具有反应速度快、去除率高、资源化效率高、环境兼容性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含重金属废水的处理方法，尤其涉及一种以外电场强化微电解技术处理含重金属废水回收废水中重金属资源的方法，属于废水处理

技术介绍
伴随着我国矿山、冶炼、电镀、金属加工、化工、颜料等行业的快速发展，企业的生产能力不断提高，生产过程中产生大量含重金属废水，且废水水量越来越大，若这些含重金属废水直接排放于环境，不仅会对水体或其他环境因素造成严重的污染，而且会对人体产生巨大的潜在威胁，因为环境中的重金属不能被分解破坏，而只能发生物理、化学形态的转变，通过食物链的生物放大作用重金属在生物体内得到富集，最终进入人体产生重金属中毒，危及人体健康乃至生命安全，同时，含重金属废水的直接排放也会造成资源的极大浪费，带来企业的内部不经济性。为此，含重金属废水排放前必须经过处理净化以达到排放标准要求，并最大力度回收废水中金属资源，变废为宝。目前，对含重金属废水的处理技术大体可归纳为化学法、物理化学法、生物法三大类。在众多处理方法中电化学法由于其具有去除率高、可回收金属资源、环境兼容性好、二次污染小等优点越来越受到环保工作者的青睐。而电化学法中的微电解法为含重金属废水的处理提供了一种新的途径，该法是利用铁屑、活性炭等作微电解填料，以废水为电解质溶液，通过微电解颗粒之间的原电池反应电沉积废水中重金属，达到净化处理废水回收金属资源的目的。该法相比传统化学法能变废为宝，通过以废治废的手段来处理废水，同时该法还具有能耗低、处理成本低、操作简便等优点，在含重金属废水处理中应用前景广阔。经过环保工作者的不懈努力开发了一些针对于含重金属废水的微电解处理技术，如专利200910218380. 5公开了一种“铅锌冶炼废水的微电解处理方法”，专利20101(^93120. 7公开了一种“一种铁碳微电解处理高浓度含铜抗生素废水及回收铜的方法”，专利201010503732. 4公开了一种“内电解-电解法处理含重金属废水”等等，不断拓展了微电解技术的应用。但是，由于微电解法仅利用其自身的原电池作用，只能在微电解颗粒表面形成微弱的电流和电压，而该电流电压的催化反应能力有限，这必然带来废水处理时间较长、处理效率偏低等问题，进而导致水处理设备过大、达标率偏低，限制了微电解技术在含重金属废水处理中的推广应用。针对含重金属废水微电解处理时存在的问题，如何通过改进、改良该技术或开发联合技术，在保持传统微电解技术优势的前提下有效解决上述弊端问题，从而高效、经济地处理含重金属废水已经成为一个重要的技术问题。
技术实现思路
本专利技术克服了传统微电解技术的不足和缺点，提供了，这是一种含重金属废水高效处理净化及金属资源回收的方法。为实现本专利技术的目的，本专利技术通过外电场的引入强化传统微电解原电池反应，产生更大的原电池电流及电压，提高催化反应能力，以在最短的反应时间内达到最高的重金属去处率，处理后水可直接排放或回用于生产过程。本专利技术方法强化技术处理对象是各种类型的含重金属废水或含重金属有机废水， 如冶炼废水、矿山废水、选矿废水、电镀废水、制药废水等；也可以是各种类型的有机废水， 如印染废水、食品加工废水等。本专利技术的，采用的具体技术方案为含重金属废水经过或不经过预处理，废水预处理是采用废水处理中常用的预处理方法，如通过均化池、混凝沉淀池、PH调节池等任一种方式或几种方式组合进行预处理， 使得进入微电解反应器的废水PH等水质指标符合进水要求，PH控制在2、范围内，且去除悬浮物，当原废水符合强化微电解进水要求时可不经过预处理直接引入微电解反应器；将 PH为2、的废水以0. lmL/s 100L/S流速弓|入外电场强化微电解反应器中进行处理，外电场强化微电解反应器内填充按一定比例混合均勻的微电解填料，然后在一定强度的外电场中，电场强度> 0. lV/cm，通过外电场的强化作用，促进和强化填料微电解反应的进行，使得废水中金属离子在填料表面还原成金属单质得以回收金属单质，同时废水中有机物也可分解为小分子有机物或无机物以降低废水C0D，强化处理后出水能达到废水排放标准要求或可直接回用于生产过程。本专利技术所述的外电场是直流电场、交流电场、脉冲电场中的一种或几种电场，外电场电场强度> 0. lV/cm。本专利技术所述的外电场通过填料左右两侧或上下两侧的电极板或电极棒引入，或通过填料周围的电极套引入，或电极板和电极套的组合方式引入，或电极棒和电机套的组合方式引入，或电极板与电极棒的组合方式引入。本专利技术所述的微电解填料是铁、铝、铜、碳任意组合构成的二元微电解填料床层， 或铁、铜、铝、锌、碳任意组合构成的三元或三元以上微电解填料床层，或铁、铜、铝、锌任意组合的合金与碳构成的微电解填料床层。本专利技术所述二元微电解填料、合金与碳的微电解填料中活性阳极与惰性阴极质量之比> 1:10，且该比例值越大，强化作用越明显，合金为市售合金材料；按各成分活性由大到小的顺序，三元或三元以上微电解填料中各成分间的质量比> 1:10。本专利技术所述的微电解填料是分散型混合颗粒不规整填料形态和/或结合型混合颗粒规整填料形态。本专利技术所述的微电解反应器中填料构成的床层是固定床层、移动床层、流化床层中的一种。本专利技术中强化处理后出水可再经过一定的后处理，排放或回用，废水后处理采用废水处理中常用的后处理方法。本专利技术所述的外电场的引入对微电解过程的强化作用主要表现为微电解反应在外加电场的极化作用下能改变溶液中金属离子的化学位能，降低反应所需活化能，并且由于外电场的施加使得阴阳极电极电位差扩大，进而提高了原有的腐蚀原电池标准电极电位 E，按照电化学理论E越大，自发性程度越大，金属电沉积反应越彻底，同时外加电场能促进微电解颗粒表面电子的迁移及溶液中金属离子向颗粒表面的迁移，进而提高传质效率，加快反应的进行，综合结果使得反应速率及去除率得到显著的提高。本专利技术所述的与现有技术相比具有以下优点1、与传统微电解技术相比，本专利技术反应速率快、去除率高、处理效率高、资源化效率高。2、根据所述方法开发的设备比传统微电解设备小，占地面积也小。3、与常规化学法相比，本方法能回收废水中金属资源，达到变废为宝的目的，同时，该法还具有环境兼容性好、产泥量少、二次污染小、操作简便等优点。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术方法作进一步的说明，但本专利技术的保护范围不限于所述内容。实施例1 本以外电场强化微电解技术处理含重金属废水的方法，具体步骤如下 以残留铜离子浓度大小评价该法的可行性及优越性，同时对比传统微电解法处理该废水，废水水质为Cu2+=100mg/L、Nei2SO4=O. lmol/L。用硫酸调节废水pH=9，以lOOL/s的恒定流量将废水通入强化微电解反应器，强化微电解反应器内填充以铁碳分散型混合颗粒不规整填料为微电解填料制成的固定床层，铁碳质量比为1 10，并通过电极套电极输入直流电场，电场强度为0. lV/cm,外电场作用于填料层上，当废水流经反应器填料层时废水中铜离子在铁碳表面被还原成铜单质析出，从而达到去除废水中铜离子及回收铜资源的目的，废水在强化微电解反应器内反应停留一定时间后流出反应器，出水立即过滤检测废水中残留铜离子浓度，同时，在相同条件下以传统微电解技术处理该废水作对比实验，实验结果见表1。表1 强化微本文档来自技高网...

【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，王刚，杨津津，朱丽云，高琨阳，聂蕊，范领东，韩振宇，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：