專利名稱：鐵屑電解與電化學工藝處理電鍍綜合廢水的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理領域，特別涉及一種通過鐵屑微電解與電化學組合工藝處理電 鍍綜合廢水。
背景技術：
電鍍是污染較嚴重的工業(yè)之一。在電鍍生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量有毒有害廢水，廢 水中含有大量重金屬、氰化物和難降解有機物。如果不進行有效處理，將對環(huán)境造成嚴重危害。處理電鍍廢水的方法目前主要有膜法、化學法、離子交換法等，上述方法存在運行 費用高、設備占地面積大等缺點。微電解作用也得到應用，重金屬離子可通過微電解中的氧 化還原反應以及絮凝、吸附和混凝作用和鐵氧體絡合沉淀作用去除。微電解在適宜的PH范 圍內(nèi)合適當反應時間條件下，可以綜合處理多種重金屬離子。金屬鐵能夠和廢水中金屬活動順序排在鐵之后的重金屬例子發(fā)生置換反應，將廢 水調(diào)節(jié)至中性經(jīng)曝氣之后廢水中大量的二價鐵離子生成絮凝性極強的氫氧化鐵。此外，原 電池反應產(chǎn)物中，二價鐵和三價鐵也能和一些無機物發(fā)生反應生成沉淀而去除這些無機 物。但是零價鐵還原處理過程對低濃度微量的金屬離子難以去除，同時需要延長停留時間。在重金屬廢水處理的眾多技術中，電化學技術以其操作方面、便捷、占地面積小等 特點已得到應用。但是對于處理含重金屬濃度較高的電鍍廢水，其處理效果較差，處理負荷 偏大。此外，在電鍍廢水處理工程中，每段工藝出水的電鍍廢水達標排放，已有眾多的工 藝。但是如何將電鍍綜合廢水處理后達到回用標準的同時還能將其中銅、鎳、鉻等貴重金屬 進行回收，報道較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鐵屑電解與電化學工藝處理電鍍綜合廢水的方法，以 改進公知技術中存在的缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的鐵屑電解與電化學工藝處理電鍍綜合廢水的方 法，其主要步驟為1)將電鍍廢水通過鐵屑進行電解處理；2)將電解處理的廢水PH值調(diào)節(jié)至中性或弱堿性，進行第一次混凝沉淀處理；3)第一次混凝沉淀處理后的出水調(diào)節(jié)pH值至弱酸性，進行電化學反應，反應后出 水進行第二次混凝沉淀處理；4)第二次混凝沉淀處理后的出水經(jīng)過砂濾即可達到排放標準。1所述的方法，其中，步驟1中鐵屑電解處理時間為1-30分鐘。所述的方法，其中，步驟2中pH值為7-8。所述的方法，其中，pH值調(diào)節(jié)是用氫氧化鈉、氫氧化鉀的一種或混合物。
所述 的方法，其中，步驟3中pH值為4-6。所述的方法，其中，步驟3中電化學反應時間為5-15分鐘。在上述步驟中，電鍍酸性廢水經(jīng)過鐵屑電解處理后，鐵屑溶解于廢水中的亞鐵離 子，可以與廢水中的重金屬離子發(fā)生置換反應，使高濃度的金屬離子得到去除；同時亞鐵離 子與電鍍廢水中的氰化物形成氰化鐵化合物沉淀；亞鐵離子經(jīng)過空氣氧化形成鐵離子經(jīng)過 水解形成鐵氧化物，可與金屬離子通過共沉淀去除，有機物與鐵氧化物通過混凝沉淀反應 得到部分去除。電化學處理是在PH 5-6左右的情況下進行，保證了電鍍廢水中剩余的氰化 物通過氧化作用得到去除，有機物通過氧化和鐵鹽混凝共同作用得到去除，剩余的金屬離 子通過電還原和共沉淀混凝作用得到有效去除。本發(fā)明的效果是1)在鐵屑電解處理廢水時，廢水中的Cd、Cu、Zn、Cr和Ni等重金屬離子和部分氰 化物都進行處理；2)經(jīng)鐵屑電解處理后，不僅重金屬離子得到去除，水中的有機物也得到較大去 除；3)電化學處理時，陽極和陰極均為鐵板，在直流電作用下可通過混凝、氧化、還原 和吸附等多種作用對電解出水進行進一步處理；4)經(jīng)電化學處理后的廢水進入混凝沉淀池，混凝沉淀處理后，pH在9以內(nèi)，不需要 再用酸調(diào)節(jié)，即可對外排放。


圖1是本發(fā)明處理電鍍廢水的工藝流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明欲進行處理的電鍍廢水中含有大量金屬離子、有機物和氰化絡合物。本發(fā) 明是將電鍍廢水進行綜合處理，首先經(jīng)過鐵屑微電解處理，將部分金屬離子還原去除，同時 溶解出鐵離子，調(diào)節(jié)PH進行混凝共沉淀進一步去除金屬離子和有機污染物以及氰化物。出 水經(jīng)過電化學混凝單元，進行進一步處理，最后通過固液分離，使其廢水中微量的Cd、Zn、 Cu、Cr、Ni等多種金屬進一步去除，同時有機物通過氧化作用得到去除，少量的氰化物也得 到有效去除，最后調(diào)節(jié)PH值，通過多介質(zhì)過濾器，出水水質(zhì)各項指標均可達到《電鍍污染物 排放標準》(GB21900-2008)表3要求。本發(fā)明采用的處理裝置均為公知技術，在此前提下對實現(xiàn)電鍍廢水去除的過程簡 述如下電鍍廢水中的金屬離子通過鐵屑微電解處理，廢水中的金屬離子通過置換反應還 原成金屬單質(zhì)或低價態(tài)金屬離子，同時有機物得到部分的還原去除。具體反應如下Cu2++Fe — Cu+Fe2+Ni2++Fe — Ni+Fe2+Cr6++Fe — Cr3++Fe2+接下來，通過調(diào)節(jié)pH值，進行混凝沉淀處理，未被去除的金屬離子以及還原出來 的Cr3+與二價鐵離子通過共沉淀和混凝反應得到去除。同時部分有機物也被混凝去除掉。
電化學處理單元中，電極中的鐵(Fe)作為陽極時，發(fā)生鐵溶解的電化學反應產(chǎn)生 鐵離子，進一步形成鐵氧化物，可以混凝去除上一階段未被去除的金屬離子和有機物。同時 通過電化學陽 極氧化作用可以氧化水中的有機物和氰化物，其反應如下Fe — Fe2++2e在堿性或中性條件下Fe2++20r — Fe (OH) 2在酸性條件下4Fe2++02+2H20 — 4Fe3++40!T。同時陽極發(fā)生H2O電解析出O2的反應2H20 — 02+4H++4e陰極主要是H2O的電解釋放出H2的反應2H20+2e — Η2+20!Γ。電極表面釋放出的微小氣泡加速了顆粒絮體的碰撞過程，提高了廢水中污染物的 去除效率。電解中的氧化作用分為直接氧化和間接氧化。直接氧化，即污染物直接在陽極失 去電子而發(fā)生氧化，如氰化物的氧化破除。間接氧化，陽極電解出的氧氣和臭氧在電場的作 用下，與水發(fā)生反應，生成雙氧水，而鐵極板上又能電解出亞鐵離子，此類物質(zhì)可能會發(fā)生 類芬頓效應，產(chǎn)生強氧化活性物種，羥基自由基等。陰極可以讓部分金屬離子還原為單質(zhì)。接下來，通過混凝沉淀處理，實現(xiàn)絮體的分離去除，出水經(jīng)過多介質(zhì)過濾器后，水 中金屬離子、氰化物和有機物得到有效去除。本發(fā)明的電鍍廢水處理方法包括如下步驟1)將綜合廢水進行鐵屑微電解處理；此處理單元的停留時間< 0. 5小時；2)出水進入一級混凝沉淀池，進行混凝沉淀處理，此步驟不需加藥；3)沉淀池出水進入電化學處理單元；4)電化學處理單元出水進入二級混凝沉淀池，再次進行混凝沉淀處理，出水可以 達標排放。本發(fā)明的特點1)通過零價鐵的置換反應，可以實現(xiàn)大部分金屬離子的置換，金屬離子得到回收。2)本發(fā)明不僅適合金屬離子較低濃度的電鍍廢水處理，也適合金屬離子濃度較高 的電鍍廢水處理。3)本處理電鍍廢水的工藝占地面積小，處理工藝簡單，運行成本低。以下結(jié)合附圖并列舉實施例作進一步的說明。實施例1請參閱圖1所示，采用本發(fā)明微電解處理及電化學組合工藝處理某電鍍廢水。處 理量為3m3/d，鐵屑微電解單元停留時間為30分鐘，然后出水加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值到7. 8， 進入一級混凝沉淀池；沉淀池出水調(diào)節(jié)PH值到4. 5后進入電化學單元，電化學單元停留時 間為15分鐘，電解的陰極和陽極均為鐵板電極；電化學單元出水后調(diào)節(jié)pH至8左右，經(jīng)過 二級混凝沉淀池，沉淀出水，進行砂濾單元過濾，出水即可達標排放。具體的水質(zhì)指標見表
Io表1 原水和各工藝段出水
權(quán)利要求
1.一種鐵屑電解與電化學工藝處理電鍍綜合廢水的方法，其主要步驟為1)將電鍍廢水通過鐵屑進行電解處理；2)將電解處理的廢水PH值調(diào)節(jié)至中性或弱堿性，進行第一次混凝沉淀處理；3)第一次混凝沉淀處理后的出水調(diào)節(jié)pH值至弱酸性，進行電化學反應，反應后出水進 行第二次混凝沉淀處理；4)第二次混凝沉淀處理后的出水經(jīng)過砂濾即可達到排放標準。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟1中鐵屑電解處理時間為1-30分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟2中pH值為7-8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其中，步驟2中pH值調(diào)節(jié)是用氫氧化鈉、氫氧化鉀 的一種或混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟3中pH值為4-6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟3中電化學反應時間為5-15分鐘。
全文摘要
一種鐵屑電解與電化學工藝處理電鍍綜合廢水的方法，其主要步驟為1)將電鍍廢水通過鐵屑進行電解處理；2)將電解處理的廢水pH值調(diào)節(jié)至堿性，進行第一次混凝沉淀處理；3)第一次混凝沉淀處理后的出水進行電化學反應，反應后出水進行第二次混凝沉淀處理；4)第二次混凝沉淀處理后的出水經(jīng)過砂濾即可達到排放標準。本發(fā)明工藝具有反應速度快，處理廢水濃度范圍廣、能力強，廢水處理后可回用，無二次污染，使用維修簡單，適用廣等優(yōu)點。
文檔編號C02F103/16GK102101733SQ201110005118
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者劉會娟, 曲久輝, 趙旭 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心