铁屑电解与电化学工艺处理电镀综合废水的方法

摘要

一种铁屑电解与电化学工艺处理电镀综合废水的方法，其主要步骤为：1)将电镀废水通过铁屑进行电解处理；2)将电解处理的废水pH值调节至碱性，进行第一次混凝沉淀处理；3)第一次混凝沉淀处理后的出水进行电化学反应，反应后出水进行第二次混凝沉淀处理；4)第二次混凝沉淀处理后的出水经过砂滤即可达到排放标准。本发明工艺具有反应速度快，处理废水浓度范围广、能力强，废水处理后可回用，无二次污染，使用维修简单，适用广等优点。

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及一种通过铁屑微电解与电化学组合工艺处理电镀综合废水。

背景技术

电镀是污染较严重的工业之一。在电镀生产过程中会产生大量有毒有害废水，废水中含有大量重金属、氰化物和难降解有机物。如果不进行有效处理，将对环境造成严重危害。

处理电镀废水的方法目前主要有膜法、化学法、离子交换法等，上述方法存在运行费用高、设备占地面积大等缺点。微电解作用也得到应用，重金属离子可通过微电解中的氧化还原反应以及絮凝、吸附和混凝作用和铁氧体络合沉淀作用去除。微电解在适宜的pH范围内合适当反应时间条件下，可以综合处理多种重金属离子。

金属铁能够和废水中金属活动顺序排在铁之后的重金属例子发生置换反应，将废水调节至中性经曝气之后废水中大量的二价铁离子生成絮凝性极强的氢氧化铁。此外，原电池反应产物中，二价铁和三价铁也能和一些无机物发生反应生成沉淀而去除这些无机物。但是零价铁还原处理过程对低浓度微量的金属离子难以去除，同时需要延长停留时间。

在重金属废水处理的众多技术中，电化学技术以其操作方面、便捷、占地面积小等特点已得到应用。但是对于处理含重金属浓度较高的电镀废水，其处理效果较差，处理负荷偏大。

此外，在电镀废水处理工程中，每段工艺出水的电镀废水达标排放，已有众多的工艺。但是如何将电镀综合废水处理后达到回用标准的同时还能将其中铜、镍、铬等贵重金属进行回收，报道较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁屑电解与电化学工艺处理电镀综合废水的方法，以改进公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的铁屑电解与电化学工艺处理电镀综合废水的方法，其主要步骤为：

1)将电镀废水通过铁屑进行电解处理；

2)将电解处理的废水pH值调节至中性或弱碱性，进行第一次混凝沉淀处理；

3)第一次混凝沉淀处理后的出水调节pH值至弱酸性，进行电化学反应，反应后出水进行第二次混凝沉淀处理；

4)第二次混凝沉淀处理后的出水经过砂滤即可达到排放标准。

1所述的方法，其中，步骤1中铁屑电解处理时间为1-30分钟。

所述的方法，其中，步骤2中pH值为7-8。

所述的方法，其中，pH值调节是用氢氧化钠、氢氧化钾的一种或混合物。

所述的方法，其中，步骤3中pH值为4-6。

所述的方法，其中，步骤3中电化学反应时间为5-15分钟。

在上述步骤中，电镀酸性废水经过铁屑电解处理后，铁屑溶解于废水中的亚铁离子，可以与废水中的重金属离子发生置换反应，使高浓度的金属离子得到去除；同时亚铁离子与电镀废水中的氰化物形成氰化铁化合物沉淀；亚铁离子经过空气氧化形成铁离子经过水解形成铁氧化物，可与金属离子通过共沉淀去除，有机物与铁氧化物通过混凝沉淀反应得到部分去除。电化学处理是在pH 5-6左右的情况下进行，保证了电镀废水中剩余的氰化物通过氧化作用得到去除，有机物通过氧化和铁盐混凝共同作用得到去除，剩余的金属离子通过电还原和共沉淀混凝作用得到有效去除。

本发明的效果是：

1)在铁屑电解处理废水时，废水中的Cd、Cu、Zn、Cr和Ni等重金属离子和部分氰化物都进行处理；

2)经铁屑电解处理后，不仅重金属离子得到去除，水中的有机物也得到较大去除；

3)电化学处理时，阳极和阴极均为铁板，在直流电作用下可通过混凝、氧化、还原和吸附等多种作用对电解出水进行进一步处理；

4)经电化学处理后的废水进入混凝沉淀池，混凝沉淀处理后，pH在9以内，不需要再用酸调节，即可对外排放。

附图说明

图1是本发明处理电镀废水的工艺流程图。

具体实施方式

本发明欲进行处理的电镀废水中含有大量金属离子、有机物和氰化络合物。本发明是将电镀废水进行综合处理，首先经过铁屑微电解处理，将部分金属离子还原去除，同时溶解出铁离子，调节pH进行混凝共沉淀进一步去除金属离子和有机污染物以及氰化物。出水经过电化学混凝单元，进行进一步处理，最后通过固液分离，使其废水中微量的Cd、Zn、Cu、Cr、Ni等多种金属进一步去除，同时有机物通过氧化作用得到去除，少量的氰化物也得到有效去除，最后调节pH值，通过多介质过滤器，出水水质各项指标均可达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)表3要求。

本发明采用的处理装置均为公知技术，在此前提下对实现电镀废水去除的过程简述如下：

电镀废水中的金属离子通过铁屑微电解处理，废水中的金属离子通过置换反应还原成金属单质或低价态金属离子，同时有机物得到部分的还原去除。具体反应如下：

Cu²⁺+Fe→Cu+Fe²⁺

Ni²⁺+Fe→Ni+Fe²⁺

Cr⁶⁺+Fe→Cr³⁺+Fe²⁺

接下来，通过调节pH值，进行混凝沉淀处理，未被去除的金属离子以及还原出来的Cr³⁺与二价铁离子通过共沉淀和混凝反应得到去除。同时部分有机物也被混凝去除掉。

电化学处理单元中，电极中的铁(Fe)作为阳极时，发生铁溶解的电化学反应产生铁离子，进一步形成铁氧化物，可以混凝去除上一阶段未被去除的金属离子和有机物。同时通过电化学阳极氧化作用可以氧化水中的有机物和氰化物，其反应如下：

Fe→Fe²⁺+2e

在碱性或中性条件下：

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

在酸性条件下：

4Fe²⁺+O₂+2H₂O→4Fe³⁺+4OH^-。

同时阳极发生H₂O电解析出O₂的反应：

2H₂O→O₂+4H⁺+4e

阴极主要是H₂O的电解释放出H₂的反应：

2H₂O+2e→H₂+2OH^-。

电极表面释放出的微小气泡加速了颗粒絮体的碰撞过程，提高了废水中污染物的去除效率。电解中的氧化作用分为直接氧化和间接氧化。直接氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化，如氰化物的氧化破除。间接氧化，阳极电解出的氧气和臭氧在电场的作用下，与水发生反应，生成双氧水，而铁极板上又能电解出亚铁离子，此类物质可能会发生类芬顿效应，产生强氧化活性物种，羟基自由基等。阴极可以让部分金属离子还原为单质。

接下来，通过混凝沉淀处理，实现絮体的分离去除，出水经过多介质过滤器后，水中金属离子、氰化物和有机物得到有效去除。

本发明的电镀废水处理方法包括如下步骤：

1)将综合废水进行铁屑微电解处理；此处理单元的停留时间＜0.5小时；

2)出水进入一级混凝沉淀池，进行混凝沉淀处理，此步骤不需加药；

3)沉淀池出水进入电化学处理单元；

4)电化学处理单元出水进入二级混凝沉淀池，再次进行混凝沉淀处理，出水可以达标排放。

本发明的特点：

1)通过零价铁的置换反应，可以实现大部分金属离子的置换，金属离子得到回收。

2)本发明不仅适合金属离子较低浓度的电镀废水处理，也适合金属离子浓度较高的电镀废水处理。

3)本处理电镀废水的工艺占地面积小，处理工艺简单，运行成本低。

以下结合附图并列举实施例作进一步的说明。

实施例1

请参阅图1所示，采用本发明微电解处理及电化学组合工艺处理某电镀废水。处理量为3m³/d，铁屑微电解单元停留时间为30分钟，然后出水加氢氧化钠调节pH值到7.8，进入一级混凝沉淀池；沉淀池出水调节pH值到4.5后进入电化学单元，电化学单元停留时间为15分钟，电解的阴极和阳极均为铁板电极；电化学单元出水后调节pH至8左右，经过二级混凝沉淀池，沉淀出水，进行砂滤单元过滤，出水即可达标排放。具体的水质指标见表1。

表1：原水和各工艺段出水