本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，涉及一種處理重金屬廢水的方法，尤其涉及一種電絮凝-磁加載絮凝耦合處理重金屬廢水的方法。

背景技術(shù)：

重金屬廢水來源十分廣泛，主要來自礦山排水、廢石場淋浸水、選礦廠尾礦排水、有色金屬冶煉廠除塵排水、有色金屬加工廠酸洗水、電鍍廠鍍件洗滌水、鋼鐵廠酸洗排水等。廢水中重金屬離子的種類、含量及其存在形態(tài)隨生產(chǎn)種類不同而有所差異，但大都含有鉻、鎘、鎳、鉛、銅等重金屬元素。如果重金屬廢水不經(jīng)處理直接排放至水體，不但會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，而且由于重金屬離子在水體中溶解性高，容易被活的生物體所吸收，一旦它們進(jìn)入食物鏈，高濃度的重金屬可能會(huì)在人體內(nèi)富集，當(dāng)積累到一定程度時(shí)，會(huì)對(duì)人體健康造成極大的危害。因此，如何無害化處理好重金屬廢水已成為當(dāng)前亟待解決的工作。

采用傳統(tǒng)方法如化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、電解法、膜分離法和生物法等處理重金屬廢水盡管取得不錯(cuò)的成效，但效果并不理想，很難同時(shí)解決成本較高、操作易受外界環(huán)境的影響、處理低濃度重金屬廢水(低于100mg/l)效率低下和產(chǎn)生二次污染等問題，不能在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水回用和重金屬回收，單一的處理技術(shù)很難滿足行業(yè)發(fā)展的需要，因此，將幾種技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，相互配合，相互影響，并充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，耦合技術(shù)將成為未來重金屬廢水處理的研究熱點(diǎn)之一。

電絮凝是近些年發(fā)展起來的極具競爭力的重金屬廢水處理方法之一，它集絮凝、氧化還原和氣浮等作用為一體，具有污泥量少、設(shè)備簡單、占地面積小、自動(dòng)化程度高、易管理、能夠同時(shí)去除多種污染物等特點(diǎn)，但存在對(duì)低濃度重金屬廢水處理效果不好、能耗高、電極壽命短等問題。磁加載絮凝技術(shù)是一種將磁絮凝與磁分離技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型水處理技術(shù)，它具有占地面積小、投資和運(yùn)行成本低、操作靈活、可靠性高以及處理低濃度重金屬廢水去除率高等特點(diǎn)，但同時(shí)存在處理高濃度重金屬廢水效果不好等問題。

專利cn102001779a公開了一種電絮凝—活性炭吸附法處理重金屬電鍍廢水的方法,采用該方法處理的廢水雖然各項(xiàng)出水水質(zhì)指標(biāo)均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，但是活性炭價(jià)格比較昂貴，使用壽命短，重金屬吸附飽和后再生困難，難以回收重金屬資源。專利cn103193343a公開了一種利用電絮凝—離子交換法深度處理含鉻廢水的方法，電絮凝后增加了離子交換法，可以進(jìn)一步去除殘余的微量重金屬，但是離子交換法前期投資大，占地面積較大，存在再生洗脫液的處理問題，容易造成二次污染。專利cn105060580a公開了一種電絮凝—化學(xué)沉淀處理重金屬廢水的方法，該方法占用場地較多，會(huì)產(chǎn)生大量的污泥難以處理，同時(shí)出水的含鹽量高，難以回用。

綜上所述，有必要提出一種運(yùn)行成本低、工藝簡單且高效的重金屬廢水處理工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決傳統(tǒng)工藝處理重金屬廢水效果不理想、成本高、處理低濃度重金屬廢水(低于100mg/l)效率低下和產(chǎn)生二次污染等問題，本發(fā)明提供了一種電絮凝-磁加載絮凝耦合處理重金屬廢水的方法，其具體技術(shù)方案如下：

電絮凝-磁加載絮凝耦合處理重金屬廢水的方法，包括以下步驟：步驟(1)、電絮凝：調(diào)節(jié)重金屬廢水的ph和電導(dǎo)率，調(diào)節(jié)廢水的ph為3～6，電導(dǎo)率為500～2000us/cm，通過電絮凝單元，電絮凝處理并靜沉；

步驟(2)、磁加載絮凝：調(diào)節(jié)步驟(1)出水的ph，依次加入絮凝劑、磁種和助凝劑進(jìn)行磁加載絮凝，靜沉后出水。

電絮凝單元調(diào)節(jié)廢水的ph為3～6，電導(dǎo)率為500～2000us/cm。步驟(1)中廢水的ph可以是3、4、5或6，優(yōu)選為3～5；所述溶液電導(dǎo)率可以是500us/cm、600us/cm、700us/cm、800us/cm、900us/cm、1000us/cm、1100us/cm、1200us/cm、1300us/cm、1400us/cm、1500us/cm、1600us/cm、1700us/cm、1800us/cm、1900us/cm或2000us/cm，優(yōu)選為500～1800us/cm。

所述步驟(1)中的電絮凝單元選用周期換向脈沖電源，電流密度為5～15ma/cm²，占空比為0.4～0.6，頻率為0.5～2.0khz，通電周期為0.5～1.0ms，斷電周期為0.3～1.5ms。

所述步驟(1)中的電絮凝單元的電極為鐵電極、鋁電極或鐵鋁電極組合使用，電極間距為5～20mm，電極的連接方式采用復(fù)級(jí)式連接。

所述步驟(1)中的電絮凝處理時(shí)間為20～40min，例如可以是25min、30min、35min或40min，優(yōu)選為20～35min；后續(xù)靜沉?xí)r間為5min。

所述磁加載絮凝單元調(diào)節(jié)電絮凝單元出水的ph為7～10，例如可以為7、7.5、8、8.5、9、9.5或10，優(yōu)選為8～9。

步驟(2)中的絮凝劑選用聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵或聚合氯化鋁鐵中任意一種或至少兩種的組合，投加量為40～140mg/l，例如可以是40mg/l、50mg/l、60mg/l、70mg/l、80mg/l、90mg/l、100mg/l、110mg/l、120mg/l、130mg/l或140mg/l，優(yōu)選為40～120mg/l。

所述步驟(2)中的磁種選用磁鐵礦粉，該磁鐵礦粉中fe3o4含量在60％以上，顆粒粒徑為100～300目，投加量為100～200mg/l。例如可以是100mg/l、110mg/l、120mg/l、130mg/l、140mg/l、150mg/l、160mg/l、170mg/l、180mg/l、190mg/l或200mg/l，優(yōu)選為100～180mg/l。

所述步驟(2)中的助凝劑選用聚丙烯酰胺，投加量為0.5～3.0mg/l。

所述步驟(2)中磁加載絮凝處理時(shí)間為10～25min，例如可以是10min、15min、20min或25min，優(yōu)選為10～20min；后續(xù)靜沉?xí)r間為5min。

本發(fā)明電絮凝的作用機(jī)理：

電絮凝器通電后，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，主要反應(yīng)式如下：

陽極:

m(s)→mⁿ⁺(aq)+ne^-

2h2o(l)→4h⁺(aq)+o2(g)+4e^-

陰極:

mn⁺(aq)+ne^-→m(s)

2h2o(l)+2e^-→h2(g)+2oh^-(aq)

電絮凝的機(jī)理主要體現(xiàn)在絮凝作用、氧化還原作用和氣浮作用，此外，電絮凝還會(huì)發(fā)生電泳遷移、吸附以及其他物理化學(xué)反應(yīng)。絮凝作用指可溶性陽極產(chǎn)生的陽離子經(jīng)過一系列水解、聚合后，發(fā)展成為多種羥基絡(luò)合物、多核羥基絡(luò)合物以至氫氧化物，它們能夠高效地通過多種方式使污染物聚集形成絮凝體并沉降分離。氧化還原作用指陰極能夠產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基，可以把廢水中的某些大分子有機(jī)污染物氧化成小分子有機(jī)物，有些物質(zhì)還可以直接被氧化成二氧化碳和水而去除，同時(shí)陽極還會(huì)產(chǎn)生還原性極強(qiáng)的金屬離子，污染物可被還原而去除。氣浮作用是指電絮凝過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氧氣和氫氣微氣泡，它們可以吸附在污染物絮體表面并浮升至水面，實(shí)現(xiàn)良好的固液分離效果。

磁加載絮凝作用機(jī)理：

到目前為止，絮凝的作用機(jī)理主要分為4個(gè)方面：壓縮雙電層作用、電中和作用、吸附架橋作用、網(wǎng)捕卷掃作用。磁加載絮凝的機(jī)理是與傳統(tǒng)絮凝機(jī)理遵循著類似的機(jī)理，通過加入絮凝劑或者磁粉，改變污染物或膠狀物表面的穩(wěn)定性，使其脫穩(wěn)促進(jìn)凝聚，再通過吸附架橋和網(wǎng)捕等作用使絮體不斷凝聚增大，而磁粉則能夠起到絮凝核的作用。

電絮凝-磁加載絮凝工藝充分結(jié)合了前者破絡(luò)與去除cod的功能和后者加快固液分離的功能，使得整體工藝流程結(jié)構(gòu)緊促，能夠處理不同類型的重金屬廢水，適應(yīng)能力強(qiáng)，污泥產(chǎn)量小，無二次污染且處理效果好。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

作為優(yōu)選方案，一種電絮凝-磁加載絮凝耦合處理重金屬廢水的方法，主要包括以下步驟：

一、電絮凝單元：首先調(diào)節(jié)重金屬廢水的ph為3～5、電導(dǎo)率為500～1800us/cm，然后進(jìn)行電絮凝處理：采用周期換向脈沖電源，電流密度為5～15ma/cm²，占空比為0.4～0.6，頻率為0.5～2.0khz，通電周期為0.5～1.0ms，斷電周期為0.3～1.5ms，電極間距為5～20mm，電解時(shí)間為20～35min，靜沉?xí)r間為5min；

二、磁加載絮凝單元：調(diào)節(jié)電絮凝單元出水的ph為8～9，依次加入40～120mg/l的絮凝劑、100～180mg/l的磁鐵礦粉(fe3o4含量在60％以上)和0.5～3.0mg/l的聚丙烯酰胺進(jìn)行磁加載絮凝，時(shí)間為10～20min，接著靜沉5min后出水。

下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：

取1000ml重金屬廢水，其中鉻、鋅和銅的含量均為10mg，首先調(diào)節(jié)廢水的ph為4.0，加鹽調(diào)節(jié)電導(dǎo)率為800us/cm，然后進(jìn)行電絮凝處理：采用周期換向脈沖電源，電流密度為5ma/cm²，占空比為0.5，頻率為1.0khz，通電周期為0.5ms，斷電周期為0.5ms，陰極采用鋁電極，陽極采用鐵電極，電極間距為10mm，電解時(shí)間為20min，靜沉?xí)r間為5min。隨后調(diào)節(jié)電絮凝單元出水的ph為8.0，依次加入60mg的聚合氯化鋁、100mg的磁鐵礦粉(fe3o4含量在60％以上)和0.5mg的聚丙烯酰胺進(jìn)行磁加載絮凝，時(shí)間為15min，接著靜沉5min后出水。

經(jīng)測定，磁加載絮凝出水中鉻、鋅和銅的濃度分別為0.045mg/l、0.118mg/l和0.221mg/l。

實(shí)施例2：

取1000ml重金屬廢水，其中鉻、鋅和銅的含量均為10mg，首先調(diào)節(jié)廢水的ph為3.0，加鹽調(diào)節(jié)電導(dǎo)率為1000us/cm，然后進(jìn)行電絮凝處理：采用周期換向脈沖電源，電流密度為7ma/cm²，占空比為0.5，頻率為1.0khz，通電周期為0.5ms，斷電周期為0.5ms，陰極采用鐵鋁組合電極，陽極采用鐵電極，電極間距為12mm，電解時(shí)間為25，靜沉?xí)r間為5min。隨后調(diào)節(jié)電絮凝單元出水的ph為8.5，依次加入60mg的復(fù)合絮凝劑(其中含60％的聚合氯化鋁和40％的聚合氯化鋁鐵)、100mg的磁鐵礦粉(fe3o4含量在60％以上)和1.0mg的聚丙烯酰胺進(jìn)行磁加載絮凝，時(shí)間為10min，接著靜沉5min后出水。

經(jīng)測定，磁加載絮凝出水中鉻、鋅和銅的濃度分別為0.032mg/l、0.103mg/l和0.211mg/l。

實(shí)施例3：

取1000ml重金屬廢水，其中鉻、鋅和銅的含量均為50mg，首先調(diào)節(jié)廢水的ph為3.0，加鹽調(diào)節(jié)電導(dǎo)率為1400us/cm，然后進(jìn)行電絮凝處理：采用周期換向脈沖電源，電流密度為10ma/cm²，占空比為0.5，頻率為1.5khz，通電周期為0.5ms，斷電周期為0.5ms，陰極采用鐵電極，陽極采用鋁電極，電極間距為15mm，電解時(shí)間為30min，靜沉?xí)r間為5min。隨后調(diào)節(jié)電絮凝單元出水的ph為8.5，依次加入100mg的聚合氯化鋁鐵、150mg的磁鐵礦粉(fe3o4含量在60％以上)和1.5mg的聚丙烯酰胺進(jìn)行磁加載絮凝，時(shí)間為15min，接著靜沉20min后出水。

經(jīng)測定，磁加載絮凝出水中鉻、鋅和銅的濃度分別為0.056mg/l、0.208mg/l和0.313mg/l。

實(shí)施例4：

取1000ml重金屬廢水，其中鉻、鋅和銅的含量均為50mg，首先調(diào)節(jié)廢水的ph為4.0，加鹽調(diào)節(jié)電導(dǎo)率為1600us/cm，然后進(jìn)行電絮凝處理：采用周期換向脈沖電源，電流密度為8ma/cm²，占空比為0.5，頻率為1.5khz，通電周期為0.5ms，斷電周期為0.5ms，陰極采用鋁電極，陽極采用鐵電極，電極間距為15mm，電解時(shí)間為25min，靜沉?xí)r間為5min。隨后調(diào)節(jié)電絮凝單元出水的ph為9.0，依次加入90mg的聚合硫酸鐵、150mg的磁鐵礦粉(fe3o4含量在60％以上)和2.0mg的聚丙烯酰胺進(jìn)行磁加載絮凝，時(shí)間為10min，接著靜沉5min后出水。

經(jīng)測定，磁加載絮凝出水中鉻、鋅和銅的濃度分別為0.078mg/l、0.234mg/l和0.336mg/l。

實(shí)施例5：

取1000ml重金屬廢水，其中鉻、鋅和銅的含量均為100mg，首先調(diào)節(jié)廢水的ph為5.0，加鹽調(diào)節(jié)電導(dǎo)率為1800us/cm，然后進(jìn)行電絮凝處理：采用周期換向脈沖電源，電流密度為10ma/cm²，占空比為0.5，頻率為2.0khz，通電周期為0.5ms，斷電周期為0.5ms，采用鐵電極，電極間距為8mm，電解時(shí)間為30min，靜沉?xí)r間為5min。隨后調(diào)節(jié)電絮凝單元出水的ph為9.0，依次加入120mg的復(fù)合絮凝劑(其中含75％聚合氯化鋁鐵和25％聚合硫酸鐵)、200mg的磁鐵礦粉(fe3o4含量在60％以上)和2.0mg的聚丙烯酰胺進(jìn)行磁加載絮凝，時(shí)間為15min，接著靜沉5min后出水。

經(jīng)測定，磁加載絮凝出水中鉻、鋅和銅的濃度分別為0.096mg/l、0.315mg/l和0.417mg/l。

實(shí)施例6：

取1000ml重金屬廢水，其中鉻、鋅和銅的含量均為100mg，首先調(diào)節(jié)廢水的ph為4.0，加鹽調(diào)節(jié)電導(dǎo)率為2000us/cm，然后進(jìn)行電絮凝處理：采用周期換向脈沖電源，電流密度為15ma/cm²，占空比為0.5，頻率為2.5khz，通電周期為0.5ms，斷電周期為0.5ms，采用鐵電極，電極間距為10mm，電解時(shí)間為35min，靜沉?xí)r間為5min。隨后調(diào)節(jié)電絮凝單元出水的ph為8.5，依次加入120mg的聚合氯化鋁鐵、180mg的磁鐵礦粉(fe3o4含量在60％以上)和3.0mg的聚丙烯酰胺進(jìn)行磁加載絮凝，時(shí)間為20min，接著靜沉5min后出水。

經(jīng)測定，磁加載絮凝出水中鉻、鋅和銅的濃度分別為0.087mg/l、0.302mg/l和0.398mg/l。

本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。