專利名稱：一種處理電鍍廢水的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水治理技術(shù)，利用鐵屑表面在一定條件下形成微電池的內(nèi)電解原理，選擇鑄鐵鐵屑和焦炭為填料在特制的柱內(nèi)處理含有害金屬離子如Cr6+、Cu2+、Ni2+、以及COD等電鍍廢水。
處理含Cr6+電鍍污水，以前曾用硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、水合肼等還原劑，工藝復(fù)雜、消耗大量化學(xué)藥品，致使處理費用昂貴，有的生產(chǎn)廠目前改用鐵粉還原或鐵屑法處理后仍需要消耗大量的酸使特制鐵粉、鐵屑成為Fe2+與重金屬反應(yīng)后，又消耗大量的堿形成氫氧化物沉淀，鐵與鐵氧化物易結(jié)塊，影響處理效果，這樣處理費也很高。操作上也帶來很多麻煩，為了克服結(jié)塊的缺點，又有人提出了在調(diào)節(jié)PH值的基礎(chǔ)上外加磁場的鐵粉處理廢水辦法，這樣使處理費用仍然很高，操作也更復(fù)雜。處理后重金屬離子能達到排放標準，但是鹽份增加，COD不能減少。
本發(fā)明的目的在于提供一種不需要添加任何化學(xué)藥品，不消耗能源(工作水泵除外)能處理含多種有害金屬離子的電鍍廢水處理方法和裝置。本發(fā)明利用鐵屑，尤其是鑄鐵鐵屑內(nèi)含有一定雜質(zhì)，如石墨、碳化鐵、表面氧化鐵皮等，這些雜質(zhì)通常都比鐵的電極電位正，因此，當鐵屑接觸到電解質(zhì)溶液時，表面就形成了許多微電池，這些微電池以較活潑的材料鐵作為負極，在負極上主要發(fā)生鐵的溶解。
負極Fe＝Fe2++2e E°＝-0.44V微電池以雜質(zhì)、焦炭或鐵銹等不活潑的物質(zhì)為正極，在正極上發(fā)生還原作用，通常有兩種可能，一種情況是溶液帶酸性，氫離子從正極獲得是獲得電子，生成氫氣放出來或O2與氫結(jié)合生成水。
另一種情況是溶液為中性，溶液中溶解的氧氣獲得電子而發(fā)生如下反應(yīng)。
正極
在負極上產(chǎn)生的Fe2+與正極上生成的OH-生成Fe(OH)2又被O2一步氧化成Fe(OH)3，由于鐵屑具有巨大的比表面積，構(gòu)成了難以計數(shù)的微電池，試驗證明了利用這些微電池的功，對電鍍液中電極電位較正的金屬離子進行自發(fā)的電解，相當于一個高效的不通電的電解處理，雖然沒有外加電動勢，Cr6+、Cu2+、Ni2+、COD等也可在微電池的正極上放電并沉積在它上面，另外在處理柱內(nèi)，除了電極反應(yīng)外，還應(yīng)用了置換絮凝、吸附、共沉淀及生成鐵氧體等反應(yīng)作用機理，將有害金屬離子以沉淀形式留在柱內(nèi)，達到凈化電鍍廢水的目的。
本發(fā)明是以如下方法和裝置完成的，在塑料或其它防腐材質(zhì)做成的填料柱內(nèi)，利用廢鐵屑尤其是鑄鐵鐵屑和焦炭為填料，加入焦炭的目的主要是增加微電池數(shù)量提高處理效果和便于沖洗，焦炭與鐵屑的比例為1∶3-6，焦炭的粒徑為5-30mm，裝填過濾柱時，鐵屑與焦炭應(yīng)分層放置，使填料層形成縫隙，改善水流分部便于沖洗，填料裝好后，配上工作水泵。使廢水自上而下，以3-6m/h的流速通過填料柱與填料充分接觸反應(yīng)，填料層同時又起過濾作用，電鍍液中金屬離子與鐵氫氧化物的沉淀都留在柱內(nèi)，填料柱下口出來的水很清徹。
因本發(fā)明所述的方法主要是利用鐵屑中微電池的功產(chǎn)生金屬離子的沉淀還原、絮凝、共沉等作用，微電池正極需要氧氣參加反應(yīng)，采用本發(fā)明的裝置可直接通入壓縮空氣、由泵前進氣或使被處理的水部分回流來增加廢水中氧的溶解量。
為了保證處理效果，每處理一段時間(1-2天)就需用清水和壓縮空氣將填料層內(nèi)的沉淀物沖出。采用本發(fā)明提供的分段通入壓縮空氣自下而上的反沖裝置，可由溢流槽及柱上口的排管將沉淀物排出，使反沖過程很快完成，用水沖洗沉淀的水量僅為填料的2倍。沖洗時間為5-7分鐘，沖出的沉淀物為無毒的水不溶性物質(zhì)，可采用壓濾機進行液固分離，高溫燃燒或深埋。
本發(fā)明的填料柱可以單獨使用，亦可幾個串聯(lián)使用。柱側(cè)面設(shè)排渣口，以便定期更換填料。
本發(fā)明適用范圍廣，對于鍍鉻、鍍銅、鍍鎳、鍍鋅、鈍化、磷化等單一或混合廢水，都可用本發(fā)明的方法和裝置處理，不但能去除廢水中的重金屬離子，還能去除COD。使之達到排放標準，由于不添加化學(xué)物質(zhì)，處理后水中鹽份降低、水質(zhì)好，另外對廢水的PH值要求很寬，PH值在2-7之間均能處理，操作簡單，不需增設(shè)自動控制裝置和專人管理，處理費用低，使用時間長，1m3鐵屑可處理中等濃度電鍍廢水2000T左右，處理柱再生容易，處理后的水繼續(xù)使用可實現(xiàn)盈利治理。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理結(jié)合實施例如圖所示圖中1、2、4、9、13-水閥門5、6、7-壓縮空氣閥門8-流量計10-焦炭11-填料柱12-廢鐵屑
14-反沖水管道15-工作水泵(耐酸泵)16-廢水貯槽17-沉淀物貯槽18-清水貯槽19-空氣壓縮機20-排渣口操作時啟動水泵15，讓廢水進入填料柱，用出水口的閥9控制流量，打開閥2并使部分廢水通過溢流口3回流到廢水貯槽，起到攪拌循環(huán)，增加溶氧作用(通過通氣或泵前進氣也可達到同樣目的)處理后清水流入清水貯槽18，處理一段時間(1-2日)填料層內(nèi)存有沉淀物，用自來水通過閥門13流入柱內(nèi)，同時開啟空氣壓縮機19和壓縮空氣閥門5、6、7向柱內(nèi)通入壓縮空氣，沖洗數(shù)分鐘后，沖洗用水量約2倍鐵屑體積，將沉淀物沖到柱上口部，打開閥門1和閥門10，(關(guān)閥門2)。使沉淀物經(jīng)溢流槽和柱側(cè)排管進入沉淀物貯槽，廢水處理參數(shù)及結(jié)果如下流速250l/h處理時間30-60min焦炭粒徑10-30mm裝鐵屑體積187l處理結(jié)果離子名稱濃度處理前處理后Cu2+mg/l 22.34 0.46Zn2+mg/l 8.89 0.01Fe2++Fe3+mg/l 0.36 0.06Ni2+mg/l 16.04 0.02
Cr6+mg/l 50 0.009Gr3+mg/l 50 0.009Cr2+mg/l 79.69 10.25Mg2+mg/l 14.48 0.74Na+mg/l 72.05 2.36Cl-mg/l 179.08 140.28SO2-4mg/l 294.83 113.33CODmg/l214.4963.15PH5.489.00以上處理結(jié)果證明使用本發(fā)明的方法和裝置處理電鍍廢水完全能達到排放標準。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及到一種處理電鍍廢水的方法，其特征在于用廢鐵屑，尤其是鑄鐵鐵屑和焦炭作為填料，利用鐵屑表面微電池的內(nèi)電解原理對含Cr6+、Ni2+、Cu2+、COD等有害物質(zhì)的電鍍廢水進行處理。反應(yīng)過程中需要提供空氣以補充氧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于反應(yīng)柱內(nèi)鐵屑與焦炭應(yīng)分層裝填。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于鐵屑與焦炭的比例為3-6∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于焦炭作為填料粒徑為5-30mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于利用內(nèi)電解原理可對于PH值在2-7之間的電鍍廢水都能處理，處理后的清水的PH值保持在7-9之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于可以利用側(cè)面通入壓縮空氣，泵前進氣或使被處理的水部分回流來提供反應(yīng)所需氧氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法使用的裝置，其特征在于一個或一組裝有填料的反應(yīng)過濾柱與廢水貯槽、清水貯槽、沉淀物貯槽相聯(lián)。過濾柱的上口外側(cè)設(shè)有溢流槽。柱的上部設(shè)有反沖沉淀物排放口。柱的側(cè)面分段設(shè)置壓縮空氣進口和排渣口。過濾柱下口可接反沖水管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述裝置，其特征在于溢流槽有管道與廢水槽相聯(lián)，使部分廢水回流增加溶氧量，同時又通過閥門與沉淀物貯槽相聯(lián)，反沖時可將沉淀物引入貯槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于柱上部的排放口與沉淀物貯槽相聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于柱側(cè)面的壓縮空氣進口分別由閥門控制與柱下反沖進水閥門配合使用。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于柱下與清水貯槽相聯(lián)接的管道裝有閥門和流量計以控制反應(yīng)過濾柱的廢水處理量。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種用廢鐵屑，尤其是鑄鐵鐵屑和焦炭作為填料處理電鍍污水的方法和裝置。本發(fā)明利用鐵屑表面形成微電池的內(nèi)電解原理，處理含有害金屬離子的電鍍污水，鐵屑與焦炭的分層裝填可有效地防止處理過程中鐵氧化物與鐵屑的結(jié)塊問題，分段通入壓縮空氣反沖可以使處理柱很快再生。本發(fā)明不需填加任何化學(xué)物質(zhì)，不消耗其它能源(工作水泵除外)適用范圍廣處理費用低，并能取得很好的效果。
文檔編號C02F1/70GK1040016SQ89101580
公開日1990年2月28日 申請日期1989年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月18日
發(fā)明者溫寶忠 申請人:機械電子工業(yè)部北方設(shè)計研究院