本實(shí)用新型屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備，具體涉及一種含硬廢水除重金屬除硬裝置。
技術(shù)背景
火力發(fā)電行業(yè)的用水量位列五個(gè)高用水行業(yè)(火力發(fā)電、紡織、造紙、鋼鐵和石油化工)之首，其用水量占全國(guó)工業(yè)用水總量的50％以上。根據(jù)原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委主持制定的《工業(yè)節(jié)水“十二五”規(guī)劃》，全國(guó)用水總量控制在6350億立方米以內(nèi)，全國(guó)萬元GDP用水量降低到105立方米以下，比2010年下降30％；萬元工業(yè)增加值用水量降低到63立方米，比2010年降低30％以上；
盡管國(guó)內(nèi)各電廠脫硫水質(zhì)各異，但總體看來具有以下特點(diǎn)：1)呈弱酸性；2)重金屬含量高；3)礦化度高，氯離子高，加速了腐蝕速度；4)含有大量生垢離子，采出水中含有SO42-、CO3-、Ca2+、Mg2+、Ba2+等易成垢離子；5)懸浮物含量高、顆粒細(xì)小。
對(duì)于含硬廢水，一般呈酸性(pH4～6)，懸浮物在9000～12700mg/L，一般含汞、鉛、鎳、鋅等重金屬以及砷、氟等非金屬污染物。由于脫硫廢水屬弱酸性，故許多重金屬離子有良好的溶解性。所以，脫硫廢水的處理主要是以化學(xué)、機(jī)械方法分離重金屬和其它可沉淀的物質(zhì)，如氟化物、亞硫酸鹽和硫酸鹽。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的典型脫硫廢水處理方法均是基于脫硫除塵廢水的排放特征衍生而來，針對(duì)不同種類的污染物，其各自的去除機(jī)理如下：
先在廢水中加入石灰乳或其它堿性化學(xué)試劑(如：NaOH等)，將pH值調(diào)至6～7，為后續(xù)處理工藝環(huán)節(jié)創(chuàng)造良好的技術(shù)條件，同時(shí)在該環(huán)節(jié)可以有效去除氟化物(生成CaF2沉淀)和部分重金屬。然后加入石灰乳、有機(jī)硫和絮凝劑，將pH升至8～9，使重金屬以氫氧化物和硫化物的形式沉淀。
沉淀分離是一種常用的金屬分離法，除活潑金屬外，許多金屬的氫氧化物的溶解度較小。故脫硫廢水一般采用加入可溶性氫氧化物，如氫氧化鈉(NaOH)，產(chǎn)生氫氧化物沉淀來分離重金屬離子。值得一提的是，由于在不同的pH值下，金屬氫氧化物的溶度積相差較大，故反應(yīng)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其pH值。
在脫硫廢水處理中，一般控制pH值8.5～9.0之間，在這一范圍內(nèi)可使一些重金屬，如鐵、銅、鉛、鎳和鉻生成氫0氧化物沉淀。對(duì)于汞、銅等重金屬，一般采用加入可溶性硫化物如硫化鈉(Na2S)，以產(chǎn)生Hg2S、CuS等沉淀，這兩種沉淀物質(zhì)溶解度都很小，溶度積數(shù)量級(jí)在10-40～1050之間。
對(duì)于汞使用硫化鈉，只要添加小于1mg/LS2-，就可對(duì)小于10μg/L濃度的汞產(chǎn)生作用。為了改善重金屬析出過程，制備一種能良好沉淀的泥漿，一般可使用三價(jià)鐵鹽如FeCl3及一般為陰離子態(tài)的絮凝劑。通過以上兩級(jí)處理，即可使重金屬達(dá)標(biāo)排放。
還有一些工藝，以Ca(OH)2代替NaOH，反應(yīng)過程中同時(shí)產(chǎn)生CaF2、CaSO3、CaSO4沉淀物，以分離氟化物、亞硫酸鹽、硫酸鹽等鹽類物質(zhì)。采用Steinmullerj技術(shù)的波蘭RAFAKO公司認(rèn)為，使用Ca(OH)2溶液，通過加絮凝劑、助凝劑還可沉淀CaCl2分離Cl-。另外，德國(guó)一些公司，使用同樣有選擇作用的TMT(Trimer～capto-trianzin)替代Na2S來沉淀汞，這種工藝相對(duì)操作簡(jiǎn)單。
以上的方法都有添加沉淀劑過多、沉淀速度慢、沉淀效果不理想等缺點(diǎn)。我們從這些缺點(diǎn)著手，我們針對(duì)以上現(xiàn)狀，在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)含硬廢水水質(zhì)情況，進(jìn)行了系列研究與開發(fā)，經(jīng)過多方面試驗(yàn)研究，開發(fā)出了具有添加劑少、沉淀速度快、沉淀效果好的除重金屬除硬裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的主要目的是開發(fā)一種利用電極反應(yīng)與膜過程的含硬廢水除重金屬除硬裝置。本實(shí)用新型的目的還在于提供一種可以進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的含硬廢水除重金屬除硬的運(yùn)行參數(shù)。
本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
一種含硬廢水除重金屬除硬裝置，包括進(jìn)水口和出水口設(shè)置在配水板上面，正極接線柱和負(fù)極接線柱分別設(shè)置在配水板的外側(cè)，其特征在于，還包括鐵電極、鋁電極，氟基陽(yáng)離子交換膜、雙極膜、自動(dòng)倒極直流電源；
裝置內(nèi)的部件的排列順序依次為：正極接線柱與正極連接，再與氟基陽(yáng)離子交換膜、鐵電極、鋁電極和雙極膜依次排列，其中鐵電極是厚度為1～10毫米的純鐵板；鋁電極是厚度為1～10毫米的純鋁板；鐵電極與鋁電極交替排列，其間距為10～100mm；氟基陽(yáng)離子交換膜采用厚度為0.1毫米的純四氟乙烯膜為基膜進(jìn)行輻照接枝制備的陽(yáng)膜；所述的自動(dòng)倒極直流電源，穩(wěn)壓穩(wěn)流電源加裝倒向繼電器并用PLC控制。
作為優(yōu)選，上述一種含硬廢水除重金屬除硬裝置中，在裝置內(nèi)鐵電極和鋁電極相互交替放置多組，可以實(shí)現(xiàn)效能的提高，同時(shí)不增加整個(gè)裝置。
作為優(yōu)選，上述一種含硬廢水除重金屬除硬裝置中，所述雙極膜具有膜電阻不大于20Ω/cm2，跨膜電壓不大于2.0V，破裂強(qiáng)度不小于0.6MPa，膜厚度為0.25mm，選擇性不小于97％。這是本申請(qǐng)經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)所得出的較佳技術(shù)效果，雖然這些數(shù)值是確定的，但對(duì)于整體技術(shù)方案的選擇，并非一蹴而就，在結(jié)合理論與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，進(jìn)行探索性試驗(yàn)后所得出的結(jié)論。
作為優(yōu)選，上述一種含硬廢水除重金屬除硬裝置中，裝置中的電壓控制在每對(duì)電極1～5V，電流密度控制在20～300Am2，正負(fù)換向時(shí)間控制在10-500s。這也是實(shí)用新型人考慮到能耗與經(jīng)濟(jì)效益相結(jié)合的多因素后，所綜合得出的結(jié)論。
作為優(yōu)選，上述一種含硬廢水除重金屬除硬裝置中，所述的氟基陽(yáng)離子交換膜與正極(2)和鐵電極(4)的間距為0.1-2mm。
在本實(shí)用新型中的配件按正極、氟基陽(yáng)離子交換膜、鐵電極、鋁電極、鐵電極、鋁電極……、鐵電極、鋁電極、雙極膜、氟基陽(yáng)離子交換膜、負(fù)極的排列次序進(jìn)行排列。
有益效果：本申請(qǐng)相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的效果，具有添加劑用量少、對(duì)于待處理物料的沉淀速度快、沉淀效果好的特點(diǎn)。
附圖說明
圖1本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
1、進(jìn)水口 2、正極 3、氟基陽(yáng)離子交換膜 4、鐵電極 5、鋁電極
6、雙極膜 7、出水口 8、配水板 9、正極接線柱 10、負(fù)極接線柱
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施作具體說明：
實(shí)施例1
一種含硬廢水除重金屬除硬裝置，包括進(jìn)水口1和出水口7設(shè)置在配水板8上面，正極接線柱9和負(fù)極接線柱10分別設(shè)置在配水板8的外側(cè)，其特征在于，還包括鐵電極4、鋁電極5，氟基陽(yáng)離子交換膜3、雙極膜6、自動(dòng)倒極直流電源；其中鐵電極4是厚度為1毫米的純鐵板；鋁電極5是厚度為1毫米的純鋁板；鐵電極4與鋁電極5交替排列，其間距為10mm；氟基陽(yáng)離子交換膜3采用厚度為0.1毫米的純四氟乙烯膜為基膜進(jìn)行輻照接枝制備的陽(yáng)膜；雙極膜6采用ASTOM公司的BP-1雙極膜。
自動(dòng)倒極直流電源、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源加裝倒向繼電器并用PLC控制，電壓控制在每對(duì)電極2.5V，電流密度控制在50Am2，正負(fù)換向時(shí)間控制在90s。
一種含硬廢水除重金屬除硬裝置中的配件按正極2、氟基陽(yáng)離子交換膜3、鐵電極4、鋁電極5、鐵電極4、鋁電極5……、鐵電極4、鋁電極5、雙極膜6、氟基陽(yáng)離子交換膜3、負(fù)極的排列次序進(jìn)行排列。氟基陽(yáng)離子交換膜3與正負(fù)極的間距為0.5mm。
通入裝置的廢水的硬度為1200mg/L，鎳離子含量為10mg/L，COD為200mg/L，TDS＝5000mg/L。經(jīng)過裝置的除硬除重金屬后，出水水質(zhì)硬度為20mg/L，鎳離子含量為0.5mg/L，COD為160mg/L，TDS＝4800mg/L，除硬與除重金屬效果明顯。實(shí)施例2
除重金屬除硬裝置的鐵電極4是厚度為2毫米的純鐵板；鋁電極5是厚度為2毫米的純鋁板；鐵電極4與鋁電極5交替排列，其間距為20mm；氟基陽(yáng)離子交換膜3采用厚度為0.1毫米的純四氟乙烯膜為基膜進(jìn)行輻照接枝制備的陽(yáng)膜；雙極膜采用ASTOM公司的BP-1雙極膜，雙極膜具有膜電阻為18Ω/cm2，跨膜電壓為1.8V，破裂強(qiáng)度為0.6MPa，膜厚度為0.25mm，選擇性為97％。
自動(dòng)倒極直流電源、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源加裝倒向繼電器并用PLC控制，電壓控制在每對(duì)電極2.5V，電流密度控制在80Am2，正負(fù)換向時(shí)間控制在120s。
一種含硬廢水除重金屬除硬裝置中的配件按正極2、氟基陽(yáng)離子交換膜3、鐵電極4、鋁電極5、鐵電極4、鋁電極5……、鐵電極4、鋁電極5、雙極膜6、氟基陽(yáng)離子交換膜3、負(fù)極的排列次序進(jìn)行排列。氟基陽(yáng)離子交換膜3與正極2和鐵電極4的間距為1mm。
通入裝置的廢水的硬度為1600mg/L，鎳離子含量為20mg/L，COD為1000mg/L，TDS＝6000mg/L。經(jīng)過裝置的除硬除重金屬后，出水水質(zhì)硬度為20mg/L，鎳離子含量為0.4mg/L，COD為500mg/L，TDS＝5200mg/L，除硬與除重金屬效果明顯。