[发明专利]一种电絮凝处理重金属废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种电絮凝处理重金属废水的方法，尤其涉及一种电絮凝处理低浓度重金属废水的方法。

背景技术

重金属废水是指含有铬、镉、镍和铅等重金属离子的工业废水。机械加工业、矿山冶炼业及部分化工企业在生产过程中会产生重金属废水，该种废水经各种初步处理后重金属离子的浓度<50mg/L，但这种低浓度的重金属废水仍未达到国家排放标准，若直接排放会造成水体污染，并通过土壤、水和空气，尤其通过食物链，对人类健康直接造成严重危害。因此，对含低浓度重金属废水的净化处理已成为环境保护中亟待解决的问题之一。

当前重金属废水的处理工艺主要有化学沉淀、化学絮凝、电解还原、膜分离法以及化学吸附等，各种处理工艺均有其各自的优缺点。如前三种处理方法存在的主要问题是二次污染严重以及有效处理率低等，而膜分离法存在膜易污染、成本高和膜寿命短等问题，化学吸附存在吸附率低、吸附剂昂贵并且难再生等困难。任何单一的处理工艺都满足不了现在对重金属废水排放的要求，因此采用工艺联用技术成为了重金属废水处理工艺的重要发展方向。

近年来在重金属废水处理领域中，电化学絮凝技术的应用越来越广泛，这是由于电凝聚过程包含了电解还原、电解气浮和吸附絮凝等多种反应且各反应协同作用，因而可以快速且高效地处理重金属废水，操作简单，不会或者很少产生二次污染等；但是单一的电凝聚技术对低浓度重金属处理效果不好，并且耗电量大，费用高并且处理效果不明显。硫化物沉淀去除重金属效果很好，并且能够将重金属浓度降到0.05mg/L以下，但是硫化物容易污染环境，生成的金属硫化物颗粒较小不易沉降。

专利CN104261526A公开了一种重金属废水的处理方法，该处理方法采用单独加入硫化物的方法对重金属进行处理，但硫化物过量后没有进行处理，很容易污染环境。专利CN103288185A公开了一种利用外循环电絮凝技术处理重金属废水的方法，单独采用电絮凝处理重金属后出水中重金属浓度仍为20～30mg/L，对低浓度重金属处理效果不好。专利CN102001779A公开了一种利用电絮凝-活性炭吸附法来处理重金属电镀废水的方法，为了吸附电絮凝之后的低浓度重金属，该方法采用了后续的活性炭吸附，经过吸附后，活性炭需要再生，使得该工艺操作较为复杂且自动化程度低，同时活性炭环节一定程度上提高了吨水处理成本。CN103193343A公开了一种利用电絮凝-离子交换法来深度处理含铬废水的方法，电絮凝后低浓度的重金属采用离子交换的方法来进一步降低其浓度，重金属虽然达到了排放标准，但是离子交换树脂易污染，需要解吸再生，增加了工艺流程，操作复杂。

综上所述，为了对低浓度重金属废水进行低成本、工艺简单且高效的处理，为了推动电化学絮凝技术在重金属废水行业的应用，有必要再对传统的电化学絮凝技术进行改进，以降低处理能耗和成本。

发明内容

针对现有技术中低浓度重金属废水(重金属离子的浓度为0.1～20mg/L)处理工艺中存在的二次污染、成本高、工艺流程繁琐、操作复杂、单独的电絮凝技术处理效果不理想以及处理过程中由于添加其他物质造成出水污染等问题，本发明提供了一种电絮凝处理低浓度重金属废水的方法。该方法首先进行电凝聚步骤，电解产生的金属离子(如铁离子或锌离子)与硫化物结合形成凝聚源；同时，生成的硫化物与重金属离子发生置换反应沉淀其他重金属离子，并且水解会产生大量的多羟基化合物与低浓度的重金属离子发生反应、吸附和螯合等富集作用；然后调节pH值，再加入硫化物，加入的硫化物也能够与电絮凝协同作用去除重金属；最后曝气一段时间，过滤排水。本方法可以使出水重金属含量更低，满足达标排放标准；同时本方法处理效率高，无污染，使用的设备简单，占地面积小且操作方便。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种电絮凝处理重金属废水的方法，所述方法包括以下步骤：将重金属废水加入电絮凝反应器中，进行电絮凝反应10～60min；再调节pH，加入硫化物，然后进行曝气处理，过滤出水。

其中，电絮凝反应时间可为10min、14min、18min、22min、26min、30min、34min、40min、45min、50min、55min或60min等。

以铁电极为例，电絮凝过程中由电解产生的亚铁离子与硫化物结合形成凝聚源，同时，产生的硫化亚铁与重金属离子发生置换反应沉淀其他重金属离子；并且，电化学过程中会产生高活性吸附基团，该基团能够吸附、螯合水中的胶体颗粒、悬浮物以及重金属离子等杂质，形成较大的絮凝体结构从水中析出。