[发明专利]含氰重金属污水零排放净化回用系统

权利要求书

1.含氰重金属污水零排放净化回用系统，是由污水均化调节池(1)、水泵(2)、 中和箱(3)、缓冲箱(4)、电解系统(5)、活性炭过滤器(6)、多功能絮 凝反应器(7)、压滤机(8)、储水池(9)、石英砂(10)、活性炭(11)、 精密过滤器(12)、RO反渗透系统(13)和超滤系统(14)组成，其特征 在于：污水均化调节池(1)与中和箱(3)、中和箱(3)与缓冲箱(4)、 缓冲箱(4)与电解系统(5)、电解系统(5)与活性炭过滤器(6)、多功 能絮凝反应器(7)与压滤机(8)、活性炭过滤器(6)与储水池(9)之 间均设有水泵(2)，污水均化调节池(1)内的含氰重金属污水经水泵(2) 进入中和箱(3)进行中和反应，中和反应后的水再经水泵(2)进入缓冲 箱(4)缓冲，缓冲后的水经由水泵(2)进入电解系统(5)，加入NACL 进行电解反应，电解反应后的水经水泵(2)进入活性炭过滤器(6)，加 入NAC、PAM、PAC进行过滤后进入多功能絮凝反应器(7)，所述储水箱(9) 中的水经石英砂(10)、活性炭(11)、精密过滤器(12)、RO反渗透系统 (13)、超滤系统(14)净化，净化水即可回用，浓水回流至污水均化调 节池(1)循环处理。

2.根据权利要求1所述含氰重金属污水零排放净化回用系统，其净化回用方 法，其特征在于：污水均化调节池(1)内的含氰重金属污水经由水泵(2) 进入中和箱(3)加入NAOH进行中和，中和后经水泵(2)进入缓冲箱(4)， 缓冲后再经由水泵(5)进入电解系统，加入NACL进行电解反应，通过水 泵(2)进入活性炭过滤器(6)，加入NAC、PAM、PAC进行过滤后进入多 功能絮凝反应器(7)，过滤后的水进入储水箱(9)，经过絮凝反应的水通 过水泵(2)进水压滤机(8)，压滤水回污水均化调节池(1)循环处理， 储水池(9)中的水经石英砂(10)、活性炭(11)、精密过滤器(12)、RO 反渗透系统(13)、超滤系统(14)进一步净化处理，完全可以达标，通 过反渗透技术处理后的水，即可回车间继续利用，也可以用于浇地，养鱼， 种花。

3.根据权利要求1所述含氰重金属污水零排放净化回用系统，电解系统处理 原理，其特征在于：电解法是利用直流电进行溶液氧化还原反应的过程， 处理含氰废水的节本原理是直接电解化学氧化还原的反应过程，电解时废 水中的CN，在阳极上氧化成氰酸盐，二氧化碳和氮气等物质，消除了氰化 物的危害，其主要反应如下：

CN^-+2OH^--2e→CNO^-+H2O

2CNO^-+4OH^-6e→2CO₂+N↑+2H₂O

若废水中氰化物浓度较高或在电流密度较大的情况下电解时，氰根也 能在阳极上发生如下反应：

2CN^-+4H₂O-6e→(COO)₂^2-+2NH₄⁺

电解处理含氰废水时，电解液中常加入食盐为提高导电能力，因而， 电解时可以产生氯气和次氯酸盐，氯气和次氯酸盐有很强的氧化作用，可 以与氰根作用。

2C1^--2e→C1₂

C1₂+CN^-+2OH^-→CNO^-+2C1^-+H₂O

2CNO^-+3C1₂+4OH^-→2CO₂↑+N2↑+6C1^-+2H₂O

氯气能溶于水中生成次氯酸：

C1₂+H₂O＝HC1O+H⁺+C1^-

氯和次氯酸与氰根作用，生成剧毒的氯化氰气体：

C1₂+CN^-→CNC1↑+C1^-

HC1O+CN^-→CNC1↑+OH^-

生成的氯化氰一部分在碱性废水中水解，另一部分随着电解槽内废水的搅 动而逸出到空气中，氯化氢水解为氰酸根的反应为：

CNC1+2OH^-→CNO^-+C1^-+H₂O

在空气中的氯化氰，经过一段时间，就聚合为三聚氯化氰：

3CNC1^-→(CNC1)₃

三聚氯化氰的毒性比氯化氰的毒性小得多，氯化氰的聚合与时间和温度有 关，夏天在室外条件下约十分钟，冬天在室内条件下约二十分钟，室外约 两小时。

在电解过程中产生的氰酸根离子在水中也可缓水解：

CNO^-+2H₂O→NH⁺₄+CO₃^2-

当废水中氰的浓度较低时，OH极电的趋势就增大：

4OH^--4e→O₂↑+2H₂O

阴极上的反应是析出氢气或者沉积金属。

电解法处理含铬废水是利用铁作阳极在电解过程中以亚铁离子溶解， 生成的亚铁离子在酸性条件下，将六价铬离子还原成三价铬离子，同时电 解时，由于阴极析出氢气，使废水的PH值逐渐上升，最终由酸性变成近 似中性，三价铬便以氢氧化物的形式沉淀，达到净化的目的，对阳极和阴 极的反应分析如下：

阳极反应：电解法处理含铁废水，废水起始的PH值一般都小于7.0， 呈酸性，一般处于酸性条件下，一般又加入氯化钠作为导电盐，阳极处于 活化状态，发生铁的溶解反应：Fe→Fe²⁺+2e

由于Fe²⁺有很强的还原性，立即把Cr⁶⁺还原成Cr³⁺：

Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺→2Cr³⁺+6Fe²⁺+7H₂O

CrO₄^2-+3Fe²⁺+8H⁺→Cr³⁺+3Fe+4H₂O

当阳极局部纯化时，阳极区也会发生OH放电析出氧的反应：

4OH^-+4e→↑O₂+2H₂O

阴极反应：阴极主要发生析出氢气的反应：

2H⁺+2e→H₂↑

阴极也可能发生六价铬还原成三价格的反应：

Cr₂O₇^2-+6e+14H⁺→2Cr³⁺+7H₂O

CrO₇^2-+3e+8H⁺→Cr³⁺+4H₂O

实践证明，六价铬是在阴极上直接还原的量是微不足道的，阳极铁板 溶解成的亚铁离子才是六价铬还原成三价格的主要因素，由此可以看出， 电解处理含铁铬废水实际上是一种间接电化学氧化还原反应过程，随着电 解反应的进行，废水中的氢离子浓度逐渐下降，溶液中的PH值不断上升， 当达到氢氧化铬能沉淀PH值时，两者便生成了稳定的氢氧化物沉淀：

Cr³⁺+3OH^-→Cr(OH)₃↓

Fe³⁺+3OH^-→Fe(OH)₃

最后将水和沉淀物分离，清水可循环使用或排放，达到了去除废水中 六价铬的目的。

电解法处理含铬废水是由于铁阳极溶解出大量二价铁离子，把六价铬 离子还原成城三价铬离子，而本身氧化成三价铁，并与电解过程中逐渐增 多的氢氧根结合成氢氧化铁，被还原的三价铬离子也与氢氧根结合生成氢 氧化铬，混合废水中的铜，镍，锌，铬等金属阳离子并不参与还原反应， 只是在电解过程中由于水中的氢离子在阴极上得到电子变成氢气后，水中

氢氧根离子相对增加，致使这些金属阳离子成为氢氧化物沉淀。

Fe³⁺+3OH^-＝Fe(OH)₃↓

Cr³⁺+3OH^-＝Cr(OH)₃↓

Cu²⁺+2OH＝Cu(OH)₂↓

Ni²⁺+2OH＝Ni(OH)₂↓

Zn^2＝+2OH＝Zn(OH)₂↓

这些金属氢氧化物的溶解度都比较小，在接近中性的PH值内会沉淀下来， 电解过程中，PH值逐渐升高，水中有足够的氢氧根，可以充分地与金属阳 离子反应生成沉淀物，使混合废水得到净化。