申請日2017.11.01
公開(公告)日2018.03.09
IPC分類號C02F1/461; C02F1/463; C02F101/10; C02F101/16; C02F101/20; C02F103/16
摘要
本發(fā)明公開了一種鍍鋅廢水處理回收裝置及方法，包括電化學(xué)反應(yīng)池、直流電源系統(tǒng)、工作電極模塊、空氣系統(tǒng)、氫氧化鐵沉淀物過濾系統(tǒng)，電化學(xué)反應(yīng)池的上表面安裝有若干組電極接線柱，電化學(xué)反應(yīng)池的外壁上方設(shè)置進水端口，電化學(xué)反應(yīng)池的外壁下方設(shè)置出水端口，電化學(xué)反應(yīng)池的外壁下方還設(shè)置放空管端口，電化學(xué)反應(yīng)池的底部設(shè)置有泥斗，泥斗的底部設(shè)置有排泥管;直流電源系統(tǒng)的正、負(fù)極接線柱通過電源導(dǎo)線分別與電極接線柱相連接;工作電極模塊，包括電極支架、電極組，電極支架安裝在電極接線柱上，電極組安裝在電極支架的下方，并延伸入電化學(xué)反應(yīng)池內(nèi)。本發(fā)明用于高鋅高氨氮廢液的處理，經(jīng)濟價值高，具有良好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.一種鍍鋅廢水處理回收裝置，其特征在于：包括電化學(xué)反應(yīng)池(1)、直流電源系統(tǒng)(2)、工作電極模塊(3)、空氣系統(tǒng)(4)、氫氧化鐵沉淀物過濾系統(tǒng)(5)，
所述電化學(xué)反應(yīng)池(1)的上表面安裝有若干組電極接線柱(101)，所述電化學(xué)反應(yīng)池(1)的外壁上方設(shè)置進水端口(102)，所述電化學(xué)反應(yīng)池(1)的外壁下方設(shè)置出水端口(103)，所述電化學(xué)反應(yīng)池(1)的外壁下方還設(shè)置放空管端口(104)，所述電化學(xué)反應(yīng)池(1)的底部設(shè)置有泥斗(105)，所述泥斗(105)的底部設(shè)置有排泥管(106);
所述直流電源系統(tǒng)(2)的正、負(fù)極接線柱通過電源導(dǎo)線分別與電極接線柱(101)相連接;
所述工作電極模塊(3)，包括電極支架(301)、電極組(302)，所述電極支架(301)安裝在電極接線柱(101)上，所述電極組(302)安裝在電極支架(301)的 下方，并延伸入電化學(xué)反應(yīng)池(1)內(nèi);
所述空氣系統(tǒng)(4)，包括空壓機(401)、空氣干管(402)、微孔曝氣器(403)，所述空氣干管(402)水平安裝在電化學(xué)反應(yīng)池(1)池內(nèi)的底部，所述微孔曝氣器(403)為多個，等間隔分別在空氣干管(402)上，且與空氣干管(402)相聯(lián)通，所述空氣干管(402)延伸出電化學(xué)反應(yīng)池(1)且與空壓機(401)相連接;
所述氫氧化鐵沉淀物過濾系統(tǒng)(5)，包括污泥泵(501)、污泥過濾器(502)，所述污泥泵(501)的一端與泥斗(105)相聯(lián)通，所述污泥泵(501)的另一端通過污泥過濾器(502)與電化學(xué)反應(yīng)池(1)相聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍍鋅廢水處理回收裝置，其特征在于：所述進水端口(102)、出水端口(103)、放空管端口(104)、排泥管(106)、空氣干管(402)與空壓機(401)之間、污泥泵(501)與泥斗(105)之間、污泥過濾器(502)與電化學(xué)反應(yīng)池(1)之間均安裝有控制閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍍鋅廢水處理回收裝置，其特征在于：所述電極支架(301)采用耐腐蝕的絕緣體制成，所述電極組(302)內(nèi)的一組面積相同的不銹鋼板作為負(fù)極，所述電極組(302)內(nèi)的NiO改性的鈦電極為正極，所述電極組(302)的數(shù)量為多組，且每組電極的間距為5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍍鋅廢水處理回收裝置，其特征在于：所述空壓機(401)上安裝有空氣流量計。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鍍鋅廢水處理回收裝置，其特征在于：所述電極接線柱(101)包括正極接線柱和負(fù)極接線柱，所述正極接線柱和負(fù)極接線柱分別與對應(yīng)的電極組(302)的正、負(fù)極相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍍鋅廢水處理回收裝置，其特征在于：所述泥斗(105)的形狀為漏斗形狀。
7.一種鍍鋅廢水處理回收方法，其特征在于：包括以下步驟，
步驟(A)，將鍍鋅廢水、空氣從進水端口(102)、微孔曝氣器(403)進入到電化學(xué)反應(yīng)池(1)中，達到指定液位后，停止進鍍鋅廢水、空氣;
步驟(B)，啟動直流電源系統(tǒng)(2)，進行電化學(xué)反應(yīng)池(1)內(nèi)的鍍鋅廢水處理，并開始計時，直流電源系統(tǒng)(2)的工作電壓在0.7-1.3V;
步驟(C)，計時30min，將鍍鋅廢水中的亞鐵離子轉(zhuǎn)化為三價鐵離子，繼續(xù)計時30min后，關(guān)閉直流電源系統(tǒng)(2);
步驟(D)，開啟空壓機(401)，通過微孔曝氣器(403)對電化學(xué)反應(yīng)池(1)內(nèi)的鍍鋅廢水鼓氣10min，將三價鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵絮體并沉淀于電化學(xué)反應(yīng)池(1)底部的泥斗(105)中;
步驟(E)，開啟氫氧化鐵沉淀物過濾系統(tǒng)(5)，將泥斗(105)內(nèi)的氫氧化鐵絮體過濾，并回收污泥泥餅，并將過濾的清液回到電化學(xué)反應(yīng)池(1)中;
步驟(F)，再次啟動直流電源系統(tǒng)(2)，將直流電源系統(tǒng)(2)的工作電壓調(diào)節(jié)到2.7V，繼續(xù)進行30min的電化學(xué)反應(yīng)池(1)內(nèi)的鍍鋅廢水處理，直至鍍鋅廢水中鋅能夠按照鋅回收率的要求沉積在電極組(302)的負(fù)極上;
步驟(G)，按照鋅回收率的要求回收電極組(302)負(fù)極上的鋅后，若鋅廢水中的氨氮濃度未達標(biāo)，再根據(jù)鋅廢水排水時氨氮濃度的要求，在2.7V的工作電壓下繼續(xù)處理的電化學(xué)反應(yīng)池(1)內(nèi)的鍍鋅廢水，直至達到氨氮濃度達到排放要求，完成整個鍍鋅廢水的處理過程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鍍鋅廢水處理回收方法，其特征在于：步驟(F)，鍍鋅廢水中鋅能夠按照鋅回收率的要求沉積在電極組(302)的負(fù)極上，當(dāng)沉積鋅后的負(fù)極與其對應(yīng)的正極之間的距離小于1mm-1.5mm時，需要關(guān)閉直流電源系統(tǒng)(2)，對電極組(302)的負(fù)極進行鋅回收，在繼續(xù)工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8述的一種鍍鋅廢水處理回收方法，其特征在于：所述對電極組(302)的負(fù)極進行鋅回收，是送至熱鍍鋅溶解爐或熱鍍鋅槽或電鍍鋅槽將負(fù)極的鋅熱溶解退鋅的。
說明書
一種鍍鋅廢水處理回收裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于鍍鋅廢水處理回收的裝置及方法。
背景技術(shù)
鍍鋅包括電鍍鋅及熱鍍鋅，是應(yīng)用范圍廣、使用量大的鋼鐵材料耐腐蝕表面保護技術(shù)。如全世界每年金屬鋅的總產(chǎn)量約40%用于鋼材熱鍍鋅。我國每年鋼鐵制件(不含板材和絲材)熱鍍鋅的產(chǎn)量大約在7000萬噸左右。在鍍鋅之前需要對金屬材料表面進行預(yù)處理，如熱鍍鋅工藝常包括脫脂、酸洗、浸助鍍液及熱鍍鋅等工序。因此熱鍍鋅過程會產(chǎn)生脫脂廢水、酸洗廢水及廢助鍍液等不同水質(zhì)的高濃度廢水。顯然，鍍鋅又是高污染、高能耗的金屬材料表面處理工藝。所以，減少鍍鋅廢水排放并回收有用的資源一直是工程界研究的焦點。
在鍍鋅過程中，往往會產(chǎn)生一種特殊水質(zhì)的廢水，其中Zn2+含量3000mg/L，氨氮300-2000mg/L，亞鐵離子在1000mg/L以上，氯離子含量高等特點。由于其中含有高濃度的氨氮及鋅離子，是導(dǎo)致鍍鋅企業(yè)排放水質(zhì)超標(biāo)的2個常見指標(biāo)，也是導(dǎo)致接管集中式污水處理廠出水氨氮超標(biāo)的主要影響因素。因此緣故，迫使企業(yè)常常將此類鍍鋅廢水作為危廢進行處置，不僅處置費用高，且造成了鋅資源的浪費;同時也會在后續(xù)處理中產(chǎn)生大量的含鋅污泥。
為解決熱鍍鋅行業(yè)的環(huán)境污染問題，發(fā)明專利(CN103482817A)公布了一種熱鍍鋅廢水零排放處理系統(tǒng)，該法主要針對堿性脫脂廢水、酸洗廢水的綜合處理與回用，未涉及含高鋅高氨氮廢水/液的處理。發(fā)明專利(CN103951105A)公布了一種酸洗廢水處理及污泥資源化利用的方法，也未涉及含高鋅高氨氮廢水/液的處理。發(fā)明專利(CN103755080A)公布了一種采用電解法處理熱鍍鋅酸洗廢液的方法。該方法將電解產(chǎn)生的氯氣及氫氧化鈉溶液分別回用于助鍍槽液生產(chǎn)及廢酸液的中和處理中，實現(xiàn)了鍍鋅廢酸液的資源化并減少了熱鍍鋅工藝的廢水排放量。發(fā)明專利(94112437.1)公布了鍍鋅廢水處理及沉淀物回收方法，該方法利用加入的多種化學(xué)試劑，并結(jié)合調(diào)節(jié)廢水pH，實現(xiàn)對鍍鋅廢水的處理和氧化鋅的回收。發(fā)明專利(200810060227.X)公開了一種氯化鋅廢水鋅鹽的回收方法。該方法利用加入硫化鈉，并控制pH在8-9范圍，將Zn2+轉(zhuǎn)化為ZnS沉淀加以回收。發(fā)明專利(200810117788.9)公開了一種冷軋電鍍鋅廢水的處理方法。其是通過向廢水中加入工業(yè)消石灰進行中和，并控制pH在8.5-9范圍，過濾沉淀物后，實現(xiàn)了廢水的達標(biāo)排放。楊甫發(fā)表在材料保護(2014，47(增刊)：122-126)一文中報道了J.Carrillo-Abad等采用單室電解槽處理熱鍍鋅酸洗廢水時，當(dāng)電解超過一定時間后，Zn會出現(xiàn)再溶解現(xiàn)象，使用陰離子交換膜(AEM)可使電解生成的Cl2不能到達正極，阻止Zn的再溶解。然而，由于Cl2的存在，F(xiàn)e2+會和Zn2+共沉積在負(fù)極上，造成鋅的純度顯著下降。為阻止鐵的共沉積，將AEM換成陽離子交換膜(CEM)，酸洗廢水在正極部分，這種NAFION-117膜(CEM)允許Zn2+優(yōu)先通過到達負(fù)極，在正極Fe2+被氧化成Fe3+而不能通過。但因Fe3+等的存在，會對膜造成不可逆性污染，縮短了膜的使用壽命，增加了廢水的綜合處理成本。
綜上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，針對鍍鋅過程產(chǎn)生的含高鋅高氨氮廢水的處理，均存在不同的缺點，如何克服，是當(dāng)前急需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有對鍍鋅過程產(chǎn)生的含高鋅高氨氮廢水處理所存在的問題。本發(fā)明的鍍鋅廢水處理回收裝置及方法，不銹鋼板作為負(fù)極，電極組內(nèi)的NiO改性的鈦電極為正極，并通過控制不同時段的工作電壓，實現(xiàn)了對鍍鋅廢水中鋅離子、亞鐵離子的分別回收及對氨氮的凈化，具有處理過程清潔、易控制、電能消耗低的特點，經(jīng)濟價值高，具有良好的應(yīng)用前景。
為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種鍍鋅廢水處理回收裝置，其特征在于：包括電化學(xué)反應(yīng)池、直流電源系統(tǒng)、工作電極模塊、空氣系統(tǒng)、氫氧化鐵沉淀物過濾系統(tǒng)，
所述電化學(xué)反應(yīng)池的上表面安裝有若干組電極接線柱，所述電化學(xué)反應(yīng)池的外壁上方設(shè)置進水端口，所述電化學(xué)反應(yīng)池的外壁下方設(shè)置出水端口，所述電化學(xué)反應(yīng)池的外壁下方還設(shè)置放空管端口，所述電化學(xué)反應(yīng)池的底部設(shè)置有泥斗，所述泥斗的底部設(shè)置有排泥管;
所述直流電源系統(tǒng)的正、負(fù)極接線柱通過電源導(dǎo)線分別與電極接線柱相連接;
所述工作電極模塊，包括電極支架、電極組，所述電極支架安裝在電極接線柱上，所述電極組安裝在電極支架的下方，并延伸入電化學(xué)反應(yīng)池內(nèi);
所述空氣系統(tǒng)，包括空壓機、空氣干管、微孔曝氣器，所述空氣干管水平安裝在電化學(xué)反應(yīng)池池內(nèi)的底部，所述微孔曝氣器為多個，等間隔分別在空氣干管上，且與空氣干管相聯(lián)通，所述空氣干管延伸出電化學(xué)反應(yīng)池且與空壓機相連接;
所述氫氧化鐵沉淀物過濾系統(tǒng)，包括污泥泵、污泥過濾器，所述污泥泵的一端與泥斗相聯(lián)通，所述污泥泵的另一端通過污泥過濾器與電化學(xué)反應(yīng)池相聯(lián)通。
前述的一種鍍鋅廢水處理回收裝置，其特征在于：所述進水端口、出水端口、放空管端口、排泥管、空氣干管與空壓機之間、污泥泵與泥斗之間、污泥過濾器與電化學(xué)反應(yīng)池之間均安裝有控制閥門。
前述的一種鍍鋅廢水處理回收裝置，其特征在于：所述電極支架采用耐腐蝕的絕緣體制成，所述電極組內(nèi)的一組面積相同的不銹鋼板作為負(fù)極，所述電極組內(nèi)的NiO改性的鈦電極為正極，所述電極組的數(shù)量為多組，且每組電極的間距為5mm。
前述的一種鍍鋅廢水處理回收裝置，所述空壓機上安裝有空氣流量計。
前述的一種鍍鋅廢水處理回收裝置，所述電極接線柱包括正極接線柱和負(fù)極接線柱，所述正極接線柱和負(fù)極接線柱分別與對應(yīng)的電極組的正、負(fù)極相連接。
前述的一種鍍鋅廢水處理回收裝置，所述泥斗的形狀為漏斗形狀。
一種鍍鋅廢水處理回收方法，包括以下步驟，
步驟(A)，將鍍鋅廢水、空氣從進水端口、微孔曝氣器進入到電化學(xué)反應(yīng)池中，達到指定液位后，停止進鍍鋅廢水、空氣;
步驟(B)，啟動直流電源系統(tǒng)，進行電化學(xué)反應(yīng)池內(nèi)的鍍鋅廢水處理，并開始計時，直流電源系統(tǒng)的工作電壓在0.7-1.3V;
步驟(C)，計時30min，將鍍鋅廢水中的亞鐵離子轉(zhuǎn)化為三價鐵離子，繼續(xù)計時30min后，關(guān)閉直流電源系統(tǒng);
步驟(D)，開啟空壓機，通過微孔曝氣器對電化學(xué)反應(yīng)池內(nèi)的鍍鋅廢水鼓氣10min，將三價鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵絮體并沉淀于電化學(xué)反應(yīng)池底部的泥斗中;
步驟(E)，開啟氫氧化鐵沉淀物過濾系統(tǒng)，將泥斗內(nèi)的氫氧化鐵絮體過濾，并回收污泥泥餅，并將過濾的清液回到電化學(xué)反應(yīng)池中;
步驟(F)，再次啟動直流電源系統(tǒng)，將直流電源系統(tǒng)的工作電壓調(diào)節(jié)到2.7V，繼續(xù)進行30min的電化學(xué)反應(yīng)池內(nèi)的鍍鋅廢水處理，直至鍍鋅廢水中鋅能夠按照鋅回收率的要求沉積在電極組的負(fù)極上;
步驟(G)，按照鋅回收率的要求回收電極組負(fù)極上的鋅后，若鋅廢水中的氨氮濃度未達標(biāo)，再根據(jù)鋅廢水排水時氨氮濃度的要求，在2.7V的工作電壓下繼續(xù)處理的電化學(xué)反應(yīng)池內(nèi)的鍍鋅廢水，直至達到氨氮濃度達到排放要求，完成整個鍍鋅廢水的處理過程。
前述的一種鍍鋅廢水處理回收方法，步驟(F)，鍍鋅廢水中鋅能夠按照鋅回收率的要求沉積在電極組的負(fù)極上，當(dāng)沉積鋅后的負(fù)極與其對應(yīng)的正極之間的距離小于1mm-1.5mm時，需要關(guān)閉直流電源系統(tǒng)，對電極組的負(fù)極進行鋅回收，在繼續(xù)工作。
前述的一種鍍鋅廢水處理回收方法，所述對電極組的負(fù)極進行鋅回收，是送至熱鍍鋅溶解爐或熱鍍鋅槽或電鍍鋅槽將負(fù)極的鋅熱溶解退鋅的。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的鍍鋅廢水處理回收裝置及方法，包括電化學(xué)反應(yīng)池、直流電源系統(tǒng)、工作電極模塊、空氣系統(tǒng)、氫氧化鐵沉淀物過濾系統(tǒng)，采用不銹鋼板作為負(fù)極，電極組內(nèi)的NiO改性的鈦電極為正極，并通過控制不同時段的工作電壓，實現(xiàn)了對鍍鋅廢水中鋅離子、亞鐵離子的分別回收及對氨氮的凈化，具有處理過程清潔、易控制、電能消耗低的特點，適用于高鋅高氨氮廢液的處理，經(jīng)濟價值高，具有良好的應(yīng)用前景。
