[发明专利]一种催化内电解耦合铁氧体法处理重金属废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化内电解耦合铁氧体法处理重金属废水的方法，重金属废水包 括矿山开采、钢铁及有色金属冶炼、金属材料和制品的加工等行业产生和排放的含重金属 废水。属于重金属废水处理技术领域。

背景技术

重金属废水来源广、水量大，其中往往含有铜、锌、铅、镉、铬和砷等有毒有害物质，如果不加处理直接排放，则会对环境造成严重污染，同时造成资源的极大浪费。目前，重金属废水处理方法主要有：化学沉淀法：化学沉淀法是目前使用较为普遍的方法，是通过向废水中投加药剂，使重金属离子转变为不溶于水的沉淀物，通过沉淀或过滤的方法去除。化学沉淀法设备简单，操作方便，但产生的污泥若处理不当会造成二次污染；离子交换法：离子交换法是靠交换剂的自由移动离子与重金属离子通过交换来实现的。离子交换法虽占地面积小、可回收金属，但初期投资较大，对废水的预处理程度要求高，难以推广使用；电解法：电解法是通过外加电源使得重金属离子在阴极表面得到电子被还原为金属。电解法虽可回收重金属单质，后处理简单，而能耗高、处理能力小限制了其在含重金属废水处理中的应用；膜分离法：膜分离法是通过膜组件的选择透过性使重金属离子得到分离。但膜易堵塞、寿命短，投资及运行费用高，大大阻碍了其广泛应用；吸附法：吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。吸附法虽去除效率高，操作简单，但不适合高浓度废水处理，再生成本较高。

铁氧体法是1973年日本电气公司首先提出用于处理含重金属废水的一种方法。它 是向废水中投加铁盐，通过控制工艺条件，使废水中的重金属离子在铁氧体的包裹、夹带作 用下进入铁氧体晶格中形成复合铁氧体，然后采取固液分离方式，一次能脱除多种重金属 离子的方法。该技术能去除重金属废水中大部分重金属离子，但处理后仍达不到污水综合 排放标准，还需进行后续处理，增加工艺流程和处理成本。另一方面，投加硫酸亚铁后还需 投加氢氧化钠来调节pH值至10以上，同时系统温度要在70℃左右，对设备要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理效率高、运行费用低、操作简单的催化内电解耦 合铁氧体法处理重金属废水工艺，该工艺能有效去除重金属，减轻重金属废水对生态环境 的破坏和人类健康的危害。适用于矿山开采、钢铁及有色金属冶炼和金属材料加工企业产 生的重金属废水的达标排放，处理后出水重金属浓度均满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)。

为了达到上述目的，本发明首先采用基于新型铁碳复合填料的催化内电解技术处 理重金属废水，通过氧化还原作用、化学沉淀作用和吸附絮凝作用去除重金属离子。本发明 提出的新型铁碳复合填料是在传统铁碳填料的基础上，利用废铁屑和粉末活性炭并添加多 元微量稀土金属粉末，经高压成型、高温无氧烧结和淬火工序制成规整化填料。

铁氧体法是通过向内电解出水中投加Ca(OH)₂和PAM，生成Fe(OH)₂、Fe(OH)₃絮状沉 淀，以及Fe(OH)₃水解生成的Fe(OH)²⁺、Fe(OH)₂⁺等络离子，通过铁氧体、絮状沉淀和络离子的 吸附絮凝作用，与重金属离子结合生成稳定的絮状物，达到去除重金属的作用。具体步骤如 下：

（１）制备铁碳复合填料

将钢铁加工厂的废铁屑研磨成粉末，控制其粒径为100目，按铁、碳、铜、稀土金属和粘 结剂的质量比为0.95：0.04：0.002：0.003：0.005，混合成均匀粉末，经高压成型、高温无氧 烧结和淬火工序制成鲍尔环状规整的铁碳复合填料，铁碳复合填料使用前用体积分数5%的 稀盐酸浸泡0.5h后备用；

（２）催化内电解处理

将重金属废水pH值调节为2~4，进入填充有步骤（１）所述的铁碳复合填料的催化内电解 反应器，在酸性充氧的条件下反应2~2.5h，溶解氧浓度为2~3mg/L，铁碳复合填料的投加 量为0.8kg/L~1.2kg/L；

（３）铁氧体处理