專利名稱：一種以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含重金屬廢水的處理方法，尤其涉及一種以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水回收廢水中重金屬資源的方法，屬于廢水處理技術領域。
背景技術：
伴隨著我國礦山、冶煉、電鍍、金屬加工、化工、顏料等行業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)的生產(chǎn)能力不斷提高，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含重金屬廢水，且廢水水量越來越大，若這些含重金屬廢水直接排放于環(huán)境，不僅會對水體或其他環(huán)境因素造成嚴重的污染，而且會對人體產(chǎn)生巨大的潛在威脅，因為環(huán)境中的重金屬不能被分解破壞，而只能發(fā)生物理、化學形態(tài)的轉(zhuǎn)變，通過食物鏈的生物放大作用重金屬在生物體內(nèi)得到富集，最終進入人體產(chǎn)生重金屬中毒，危及人體健康乃至生命安全，同時，含重金屬廢水的直接排放也會造成資源的極大浪費，帶來企業(yè)的內(nèi)部不經(jīng)濟性。為此，含重金屬廢水排放前必須經(jīng)過處理凈化以達到排放標準要求，并最大力度回收廢水中金屬資源，變廢為寶。目前，對含重金屬廢水的處理技術大體可歸納為化學法、物理化學法、生物法三大類。在眾多處理方法中電化學法由于其具有去除率高、可回收金屬資源、環(huán)境兼容性好、二次污染小等優(yōu)點越來越受到環(huán)保工作者的青睞。而電化學法中的微電解法為含重金屬廢水的處理提供了一種新的途徑，該法是利用鐵屑、活性炭等作微電解填料，以廢水為電解質(zhì)溶液，通過微電解顆粒之間的原電池反應電沉積廢水中重金屬，達到凈化處理廢水回收金屬資源的目的。該法相比傳統(tǒng)化學法能變廢為寶，通過以廢治廢的手段來處理廢水，同時該法還具有能耗低、處理成本低、操作簡便等優(yōu)點，在含重金屬廢水處理中應用前景廣闊。經(jīng)過環(huán)保工作者的不懈努力開發(fā)了一些針對于含重金屬廢水的微電解處理技術，如專利200910218380. 5公開了一種“鉛鋅冶煉廢水的微電解處理方法”，專利20101(^93120. 7公開了一種“一種鐵碳微電解處理高濃度含銅抗生素廢水及回收銅的方法”，專利201010503732. 4公開了一種“內(nèi)電解-電解法處理含重金屬廢水”等等，不斷拓展了微電解技術的應用。但是，由于微電解法僅利用其自身的原電池作用，只能在微電解顆粒表面形成微弱的電流和電壓，而該電流電壓的催化反應能力有限，這必然帶來廢水處理時間較長、處理效率偏低等問題，進而導致水處理設備過大、達標率偏低，限制了微電解技術在含重金屬廢水處理中的推廣應用。針對含重金屬廢水微電解處理時存在的問題，如何通過改進、改良該技術或開發(fā)聯(lián)合技術，在保持傳統(tǒng)微電解技術優(yōu)勢的前提下有效解決上述弊端問題，從而高效、經(jīng)濟地處理含重金屬廢水已經(jīng)成為一個重要的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了傳統(tǒng)微電解技術的不足和缺點，提供了一種以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水的方法，這是一種含重金屬廢水高效處理凈化及金屬資源回收的方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過外電場的引入強化傳統(tǒng)微電解原電池反應，產(chǎn)生更大的原電池電流及電壓，提高催化反應能力，以在最短的反應時間內(nèi)達到最高的重金屬去處率，處理后水可直接排放或回用于生產(chǎn)過程。本發(fā)明方法強化技術處理對象是各種類型的含重金屬廢水或含重金屬有機廢水， 如冶煉廢水、礦山廢水、選礦廢水、電鍍廢水、制藥廢水等；也可以是各種類型的有機廢水， 如印染廢水、食品加工廢水等。本發(fā)明的一種以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水的方法，采用的具體技術方案為含重金屬廢水經(jīng)過或不經(jīng)過預處理，廢水預處理是采用廢水處理中常用的預處理方法，如通過均化池、混凝沉淀池、PH調(diào)節(jié)池等任一種方式或幾種方式組合進行預處理， 使得進入微電解反應器的廢水PH等水質(zhì)指標符合進水要求，PH控制在2、范圍內(nèi)，且去除懸浮物，當原廢水符合強化微電解進水要求時可不經(jīng)過預處理直接引入微電解反應器；將 PH為2、的廢水以0. lmL/s 100L/S流速弓|入外電場強化微電解反應器中進行處理，外電場強化微電解反應器內(nèi)填充按一定比例混合均勻的微電解填料，然后在一定強度的外電場中，電場強度> 0. lV/cm，通過外電場的強化作用，促進和強化填料微電解反應的進行，使得廢水中金屬離子在填料表面還原成金屬單質(zhì)得以回收金屬單質(zhì)，同時廢水中有機物也可分解為小分子有機物或無機物以降低廢水C0D，強化處理后出水能達到廢水排放標準要求或可直接回用于生產(chǎn)過程。本發(fā)明所述的外電場是直流電場、交流電場、脈沖電場中的一種或幾種電場，外電場電場強度> 0. lV/cm。本發(fā)明所述的外電場通過填料左右兩側或上下兩側的電極板或電極棒引入，或通過填料周圍的電極套引入，或電極板和電極套的組合方式引入，或電極棒和電機套的組合方式引入，或電極板與電極棒的組合方式引入。本發(fā)明所述的微電解填料是鐵、鋁、銅、碳任意組合構成的二元微電解填料床層， 或鐵、銅、鋁、鋅、碳任意組合構成的三元或三元以上微電解填料床層，或鐵、銅、鋁、鋅任意組合的合金與碳構成的微電解填料床層。本發(fā)明所述二元微電解填料、合金與碳的微電解填料中活性陽極與惰性陰極質(zhì)量之比> 1:10，且該比例值越大，強化作用越明顯，合金為市售合金材料；按各成分活性由大到小的順序，三元或三元以上微電解填料中各成分間的質(zhì)量比> 1:10。本發(fā)明所述的微電解填料是分散型混合顆粒不規(guī)整填料形態(tài)和/或結合型混合顆粒規(guī)整填料形態(tài)。本發(fā)明所述的微電解反應器中填料構成的床層是固定床層、移動床層、流化床層中的一種。本發(fā)明中強化處理后出水可再經(jīng)過一定的后處理，排放或回用，廢水后處理采用廢水處理中常用的后處理方法。本發(fā)明所述的外電場的引入對微電解過程的強化作用主要表現(xiàn)為微電解反應在外加電場的極化作用下能改變?nèi)芤褐薪饘匐x子的化學位能，降低反應所需活化能，并且由于外電場的施加使得陰陽極電極電位差擴大，進而提高了原有的腐蝕原電池標準電極電位 E，按照電化學理論E越大，自發(fā)性程度越大，金屬電沉積反應越徹底，同時外加電場能促進微電解顆粒表面電子的遷移及溶液中金屬離子向顆粒表面的遷移，進而提高傳質(zhì)效率，加快反應的進行，綜合結果使得反應速率及去除率得到顯著的提高。本發(fā)明所述的一種以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水的方法與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點
1、與傳統(tǒng)微電解技術相比，本發(fā)明反應速率快、去除率高、處理效率高、資源化效率高。2、根據(jù)所述方法開發(fā)的設備比傳統(tǒng)微電解設備小，占地面積也小。3、與常規(guī)化學法相比，本方法能回收廢水中金屬資源，達到變廢為寶的目的，同時，該法還具有環(huán)境兼容性好、產(chǎn)泥量少、二次污染小、操作簡便等優(yōu)點。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明方法作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于所述內(nèi)容。實施例1 本以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水的方法，具體步驟如下 以殘留銅離子濃度大小評價該法的可行性及優(yōu)越性，同時對比傳統(tǒng)微電解法處理該廢
水，廢水水質(zhì)為Cu2+=100mg/L、Nei2SO4=O. lmol/L。用硫酸調(diào)節(jié)廢水pH=9，以lOOL/s的恒定流量將廢水通入強化微電解反應器，強化微電解反應器內(nèi)填充以鐵碳分散型混合顆粒不規(guī)整填料為微電解填料制成的固定床層，鐵碳質(zhì)量比為1 10，并通過電極套電極輸入直流電場，電場強度為0. lV/cm,外電場作用于填料層上，當廢水流經(jīng)反應器填料層時廢水中銅離子在鐵碳表面被還原成銅單質(zhì)析出，從而達到去除廢水中銅離子及回收銅資源的目的，廢水在強化微電解反應器內(nèi)反應停留一定時間后流出反應器，出水立即過濾檢測廢水中殘留銅離子濃度，同時，在相同條件下以傳統(tǒng)微電解技術處理該廢水作對比實驗，實驗結果見表1。表1 強化微電解及傳統(tǒng)微電解技術實驗結果對比(殘留銅離子濃度mg/L)
權利要求
1.一種以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水的方法，其特征是含重金屬廢水經(jīng)過或不經(jīng)過預處理后，將PH為2、的廢水以0. lmL/s^l00L/s的流速引入外電場強化微電解反應器中進行處理，外電場強化微電解反應器內(nèi)填充有微電解填料，然后在電場強度 ^ 0. lV/cm外電場中進行5 120min電沉積反應，回收廢水中金屬單質(zhì)，強化處理后出水直接排放或回用于生產(chǎn)。
2.根據(jù)權利要求1所述的以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水方法，其特征是外電場是直流電場、交流電場、脈沖電場中的一種或幾種電場。
3.根據(jù)權利要求1所述的以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水方法，其特征是外電場通過電極板、電極棒、電極套中一種或幾種方式引入。
4.根據(jù)權利要求1所述的以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水方法，其特征是微電解填料是鐵、鋁、銅、碳任意組合構成的二元微電解填料床層，或是鐵、銅、鋁、鋅、碳任意組合構成的三元或三元以上微電解填料床層，或是鐵、銅、鋁、鋅任意組合的合金與碳構成的微電解填料床層。
5.根據(jù)權利要求4所述的以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水方法，其特征是二元微電解填料或合金與碳的微電解填料中陽極與陰極的質(zhì)量比> 1:10 ；按各成分活性由大到小的順序，三元或三元以上微電解填料中各成分間的質(zhì)量比> 1:10。
6.根據(jù)權利要求5所述的以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水方法，其特征是微電解填料是分散型混合顆粒不規(guī)整填料形態(tài)和/或結合型混合顆粒規(guī)整填料形態(tài)。
7.根據(jù)權利要求6所述的以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水方法，其特征是微電解反應器中填料構成的床層是固定床層、移動床層、流化床層中的一種。
8.根據(jù)權利要求1所述的以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水方法，其特征是強化處理后出水再經(jīng)過后處理后排放或回用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以外電場強化微電解技術處理含重金屬廢水的方法，屬于水處理技術及資源化領域；本方法是將含重金屬廢水經(jīng)過或不經(jīng)過預處理后引入外電場強化微電解反應器進行處理，反應器內(nèi)填充有微電解填料并將其置于一定強度的外電場中，通過外電場的強化作用，促進和強化微電解反應的進行，使得廢水中金屬離子在填料表面還原成金屬單質(zhì)，最終出水能達到廢水排放標準要求或可直接回用于生產(chǎn)過程；本方法具有反應速度快、去除率高、資源化效率高、環(huán)境兼容性好等優(yōu)點。
文檔編號C02F1/461GK102432087SQ201110344489
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權日2011年11月4日
發(fā)明者徐曉軍, 朱麗云, 楊津津, 王剛, 聶蕊, 范領東, 韓振宇, 高琨陽 申請人:昆明理工大學