申請日2015.07.28

　　公開(公告)日2015.12.02

　　IPC分類號C02F9/06; C02F1/461; C02F1/463; C02F101/34; C02F101/20; C02F101/30; C02F1/465

　　摘要

　　本實(shí)用新型公開了一種多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，該裝置主要由進(jìn)水系統(tǒng)、破絡(luò)電極、氣浮電極、氣浮室和沉降分離室等部分組成;廢水在破絡(luò)電極陽極的催化氧化作用下徹底破絡(luò)分離，分離的金屬離子和絡(luò)合離子降解產(chǎn)物通過破絡(luò)電極、氣浮電極和沉降分離室的絮凝沉淀、氧化還原、電泳、氣浮等聯(lián)合作用得以高效去除。本實(shí)用新型把電解破絡(luò)與電解氣浮技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，為選冶、電鍍等行業(yè)排放的毒性強(qiáng)、成分復(fù)雜的多金屬絡(luò)合廢水提供了一種有效的處理裝置，該裝置在去除廢水中金屬絡(luò)合物的同時也能夠有效去除懸浮物、有機(jī)物等多種污染物。本實(shí)用新型設(shè)備簡單、占地少、處理效果顯著，適應(yīng)于各種重金屬絡(luò)合廢水的處理。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，其特征在于，包括進(jìn)水系統(tǒng)、破絡(luò)電極、氣浮電極、氣浮室和沉降分離室;

　　所述進(jìn)水系統(tǒng)，其包括進(jìn)水管道和加藥管道;

　　所述破絡(luò)電極設(shè)在所述氣浮電極底部，兩者均與直流電源相連;

　　所述氣浮電極頂部設(shè)置氣浮室，氣浮室頂部設(shè)有刮渣機(jī)，刮渣機(jī)排渣口下端設(shè)有集渣槽;

　　所述沉降分離室設(shè)置在所述氣浮室之后;

　　廢水由所述進(jìn)水系統(tǒng)依次經(jīng)過破絡(luò)電極、氣浮電極、氣浮室、沉降分離室而排放。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，其特征在于，所述破絡(luò)電極和所述沉降分離室底部設(shè)有排泥斗，沉降分離室末端上方設(shè)有溢流口。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，其特征在于，所述的氣浮電極的陽極、陰極均為惰性電極。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，其特征在于，所述的破絡(luò)電極的陽極為含銅的合金，陰極為惰性電極。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一所述的多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，其特征在于，所述的破絡(luò)電極和氣浮電極的極板間距為0.5～5cm。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，其特征在于，所述破絡(luò)電極和氣浮電極的連接方式，可以為單級式、雙極式、復(fù)合式之一的連接方式，極板數(shù)為2～20塊，極板間設(shè)有固定、防短路裝置。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，其特征在于，所述破絡(luò)電極與氣浮電極的極板面積比在1～0.2間。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，其特征在于，所述的破絡(luò)電極、氣浮電極、氣浮室三者的總體積與沉降分離室體積比為1/2～1/10。

　　說明書

　　一種多金屬絡(luò)合廢水處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多金屬絡(luò) 合廢水處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　重金屬絡(luò)合廢水是一種毒性強(qiáng)、易累積、可生化性差、成分復(fù)雜的難 處理工業(yè)廢水。此類廢水重金屬離子與NH4+、EDTA、二巰基丙醇、二巰 基丙烷磺酸鈉、巰基乙胺、巰基乙酸等多種絡(luò)合劑發(fā)生配位絡(luò)合形成穩(wěn)定 的可溶性重金屬絡(luò)合廢水，如Ni-EDTA廢水，Ni-EDTA在常溫條件下的 穩(wěn)定常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其氫氧化物的穩(wěn)定常數(shù)，且強(qiáng)氧化劑如芬頓試劑、氯酸 鈉等難以氧化破壞Ni-EDTA結(jié)構(gòu)，與游離態(tài)的重金屬廢水相比，此類廢水 處理更加困難，加堿沉淀或者離子交換等常規(guī)處理方法難以達(dá)到處理要求。 絡(luò)合重金屬更容易在生物體內(nèi)累積，最終通過食物鏈在人體內(nèi)富集，嚴(yán)重 影響到人類的生存與健康。此類廢水主要來源于選礦、冶金、電鍍、化工、 印染、印制線路板等行業(yè)，廢水中不僅含有重金屬，還存在有機(jī)物、懸浮 物等多種污染物，廢水排放量大、來源廣，且隨著更多種類絡(luò)合試劑的開 發(fā)利用，使得廢水成分越加復(fù)雜，處理難度更大。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā) 展，水體重金屬污染已嚴(yán)重影響到我國工農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及人們的正常 生活，對于此類廢水的處理越加迫切。

　　對于此類廢水的處理，目前主要有酸法破絡(luò)法、置換破絡(luò)法、電化學(xué) 氧化法、芬頓氧化法以及離子交換法等方法。

　　酸法破絡(luò)法是通過調(diào)節(jié)廢水的pH值到2以下，大部分重金屬離子能夠 從配位絡(luò)合離子中解離出來，從而實(shí)現(xiàn)重金屬離子和絡(luò)合離子的分離，但 是此類廢水大部分呈堿性，調(diào)節(jié)pH需要消耗酸，之后仍需要添加堿性物質(zhì) 來沉淀重金屬離子，在此過程中還有大量的有機(jī)絡(luò)合離子難以去除，仍需 進(jìn)一步處理有機(jī)廢水，處理過程較復(fù)雜。

　　置換破絡(luò)法通過采用某些化學(xué)藥劑如Na2S來置換沉淀重金屬離子，此 方法能有效置換大部分的重金屬，但形成的重金屬硫化物顆粒微小，分離 困難，而且出水帶有異味。

　　電化學(xué)氧化法是通過電極陽極氧化降解污染物質(zhì)，并利用陰極產(chǎn)生的 OH-來沉淀解離的重金屬離子，但金屬絡(luò)合物性質(zhì)穩(wěn)定，在沒有催化劑的 條件下對于金屬絡(luò)合物的破絡(luò)能力較差，且對于含As、F等難以沉淀去除 的廢水處理效果甚微。

　　芬頓氧化法是利用H2O2在Fe2+催化作用下產(chǎn)生的活性強(qiáng)氧化物質(zhì)氧化 破絡(luò)，重金屬離子和絡(luò)合離子分離后加減沉淀的方法，此方法在處理過程 中需要大量的H2O2與含F(xiàn)e2+試劑，處理費(fèi)用較高，處理過程難以控制。

　　離子交換法是利用離子交換材料上的可交換離子與廢水中具有相同電 性的金屬絡(luò)合離子進(jìn)行交換而去除金屬絡(luò)合離子的處理方法，但高濃度的 重金屬離子容易使交換樹脂飽和，絡(luò)合離子容易造成使交換樹脂污染和老 化，能夠處理的重金屬種類比較單一。因此，此類方法在實(shí)際應(yīng)用過程中 均受到了一定的限制。

　　實(shí)用新型內(nèi)容

　　針對上述技術(shù)方案處理多金屬絡(luò)合廢水的劣勢和不足，本實(shí)用新型提供了 一種多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，此裝置采用具有催化氧化作用的破絡(luò)電極，先 對重金屬絡(luò)合物進(jìn)行破絡(luò)，之后利用破絡(luò)電極和氣浮電極共同的絮凝沉淀、氧 化還原、電泳、氣浮等聯(lián)合作用除去剩余污染物質(zhì)。本實(shí)用新型把電解破絡(luò)技 術(shù)與電解氣浮技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，將電解破絡(luò)與電解氣浮進(jìn)行串聯(lián)使用， 設(shè)備簡單、占地少、處理效果顯著，適應(yīng)于各種重金屬絡(luò)合廢水的處理。

　　本實(shí)用新型提供了一種多金屬絡(luò)合廢水處理裝置，包括進(jìn)水系統(tǒng)、破絡(luò)電 極、氣浮電極、氣浮室和沉降分離室;其中進(jìn)水系統(tǒng)由進(jìn)水管道和加藥管道組 成，破絡(luò)電極設(shè)在氣浮電極底部，兩者均與直流電源相連;氣浮電極頂部設(shè)置 氣浮室，氣浮室頂部設(shè)有刮渣機(jī)，刮渣機(jī)排渣口下端設(shè)有集渣槽;破絡(luò)電極和 沉降分離室底部設(shè)有排泥斗，沉降分離室末端上方設(shè)有溢流口;廢水由進(jìn)水系 統(tǒng)依次經(jīng)過破絡(luò)電極、氣浮電極、氣浮室、沉降分離室，由溢流口排放。

　　優(yōu)選的，進(jìn)水管道的進(jìn)水為選礦、冶金、電鍍、化工、印染、印制線路板 等行業(yè)產(chǎn)生的多金屬絡(luò)合廢水;加藥管道所加的藥劑為NaOH、Ca(OH)2、HCl、 H2SO4、雙氧水、強(qiáng)電解質(zhì)、助凝劑、表面活性劑等試劑中的一種試劑或者多 種試劑的混合液。

　　優(yōu)選的，破絡(luò)電極的陽極材料為鐵鋁銅合金、鋁銅合金、鐵銅合金，其中 陽極所含的銅是催化劑，催化劑可為其他具有催化作用的過渡金屬或者非金屬 材料;陽極催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.1%～1%間;破絡(luò)電極的陰極為惰性電極。

　　優(yōu)選的，氣浮電極的陽極、陰極均為惰性電極。

　　優(yōu)選的，破絡(luò)電極和氣浮電極的極板間距為0.5～5cm，電極連接方式為單 級式、雙極式、復(fù)合式連接，極板數(shù)為2～20塊，極板間設(shè)有固定、防短路裝 置。

　　優(yōu)選的，裝置殼體由耐腐蝕、高抗性的材料制成，破絡(luò)電極與氣浮電極的 極板面積比在1～0.2間;破絡(luò)電極、氣浮電極、氣浮室總體積與沉降分離室體 積比為1/2～1/10。

　　優(yōu)選的，若進(jìn)水pH值過大或者過低，用強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿調(diào)節(jié)進(jìn)水pH值在 3～10間，廢水采用連續(xù)進(jìn)水方式，水力停留時間在0.5～30min間。

　　本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型提供了一種多金屬絡(luò)合廢水處理裝 置，包括進(jìn)水系統(tǒng)、破絡(luò)電極、氣浮電極、氣浮室和沉降分離室。破絡(luò)電極采 用鐵鋁銅合金作為陽極材料，其中陽極所含的銅是催化劑，陽極在銅的催化作 用下能夠高效氧化重金屬絡(luò)合物，為重金屬絡(luò)合物的去除提供了前提條件，同 時，陽極合金在電解過程中有大量的Fe2+、Al3+溶出，為廢水的后續(xù)處理提供 了良好的絮凝劑;破絡(luò)電極的陰極為惰性電極，電極過程中產(chǎn)生大量的OH- 和H2，OH-與部分重金屬離子發(fā)生沉淀反應(yīng)以便重金屬的沉淀或氣浮分離， H2為體系形成的大量懸浮顆粒提供了上浮條件，同時，部分重金屬離子在陰 極得以電還原沉積，能后回收部分重金屬。氣浮電極的陽極、陰極均為惰性電 極，其陰極和破絡(luò)電極陰極有著相同的功能，其陽極能夠徹底氧化重金屬破絡(luò) 后的絡(luò)合離子降解產(chǎn)物，有效去除廢水有機(jī)物，在此過程中部分Cl-被氧化成 強(qiáng)氧化劑Cl2，可以對廢水污染物進(jìn)行間接氧化降解，同時，陽極產(chǎn)生大量的 O2;氣浮電極產(chǎn)生大量的H2和O2對廢水重金屬沉淀等顆粒態(tài)污染物進(jìn)行二次 氣浮分離。污水到達(dá)沉降分離室時得到進(jìn)一步的凈化。在整個處理過程中利用 裝置提供的電絮凝、電還原沉積、電解氣浮、電化學(xué)催化氧化、沉淀分離等作 用能夠?qū)崿F(xiàn)廢水的高效處理。

　　本實(shí)用新型所提供的方法重金屬絡(luò)合物破絡(luò)徹底，重金屬、有機(jī)物及懸浮 物等各種污染物得以有效去除，且不需要投加大量的藥劑，流程簡單，占地面 積少，處理成本低，操作方便，還能夠回收部分貴金屬。