申请日2016.04.27
公开(公告)日2016.06.22
IPC分类号C02F9/10; C02F103/16; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种去除电镀废水中镉的处理方法，废水依次经过集水井、粗格栅、一次沉淀池、pH值调节池、茶粕-曝气浮选净化系统、加热浓缩池、碱化沉淀池、pH值二次调节池、二次沉淀池、净水池进行处理。本发明创造性的利用了茶粕中所含有的茶皂素具有的镉离子浮选特性，在pH值为5.5~6.5的条件下，茶粕中的茶皂素会与废水中的镉离子结合并形成易于气浮的分子结构，再通过压缩空气曝气的方式向水中通入大量气泡，气泡会夹带已结合镉离子的茶皂素一起上浮至水面，并汇聚形成泡沫，从而有针对性的去除废水中的镉离子。同时，茶粕本身为油茶籽经榨油后的残渣，其成本低廉，容易获取，可大大降低废水处理的物料成本。
权利要求书
1.一种去除电镀废水中镉的处理方法，其特征在于，含镉的电镀废水通过废水管线进入集水井，集水井的出口通过废水管线连接粗格栅，粗格栅的出口通过废水管线连接一次沉淀池，一次沉淀池的出口通过废水管线连接pH值调节池，pH值调节池的出口通过废水管线连接茶粕-曝气浮选净化系统，茶粕-曝气浮选净化系统的泡沫排口通过废水管线连接加热浓缩池，加热浓缩池的出口通过废水管线连接碱化沉淀池，碱化沉淀池排出的含镉污泥回收再利用，同时，碱化沉淀池和茶粕-曝气浮选净化系统的出口分别通过废水管线连接pH值二次调节池，pH值二次调节池的出口通过废水管线连接二次沉淀池，二次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将经过处理后的净化出水外排;其中，茶粕-曝气浮选净化系统的池体底部安装有10支微孔曝气头，每支微孔曝气头均由气体管路连接至空气压缩机，池体中部纵向安装有4组共8支虑料斗支架，每组两支虑料斗支架呈左右对称，每组虑料斗支架上均固定有一个茶粕滤料斗，池体左侧中部设有进水阀门，池体右侧顶部水面以上位置设有泡沫排口，池体右侧顶部水面以下位置设有出水阀门;经过pH值调节处理后的电镀废水通过茶粕-曝气浮选净化系统左侧中部的进水阀门进入净化系统内部，位于池体中部的4个茶粕滤料斗中的茶粕与废水发生充分接触，茶粕中含有的茶皂素与废水中的镉离子结合并形成易于气浮的分子结构，同时，位于池体底部的10支微孔曝气头开始工作产生超细气泡，并在池体内部做上浮运动，当超细气泡通过茶粕滤料斗时，会夹带已结合镉离子的茶皂素一起上浮至水面，并逐渐汇聚形成漂浮泡沫，漂浮泡沫通过位于水面以上的泡沫排口排出并进入加热浓缩池，经过低温加热浓缩后的泡沫废水进入碱化沉淀池，在碱性条件下完成镉的沉淀过程，形成含镉污泥，从而将镉离子从废水中加以去除，并得以回收利用。
2.根据权利要求1所述的去除电镀废水中镉的处理方法，其特征在于，茶粕-曝气浮选净化系统池体的有效容积为260m3，茶粕滤料斗的容积为10.5m3，孔径为25目，茶粕中的茶皂素含量约为18.5%~21.0%。
3.根据权利要求1所述的去除电镀废水中镉的处理方法，其特征在于，茶粕-曝气浮选净化系统中的空气压缩机的工作电压为380V，微孔曝气头可产生直径为80~120μm的气泡，其曝气阻力损失为8500Pa。
4.根据权利要求1所述的去除电镀废水中镉的处理方法，其特征在于，经过pH值调节处理后的电镀废水的pH值约为5.5~6.5。
说明书
一种去除电镀废水中镉的处理方法
技术领域
本发明涉及一种去除电镀废水中镉的处理方法，属于环境保护中的废水处理领域。
背景技术
水体重金属污染成为当今世界普遍关注的环境问题之一。镉是工业电镀废水中极为常见的重金属离子。通过食物链富集，给动物和人类带来极大危害。发生在日本富山的“骨痛病”事件就是当地铝厂将含镉废水排入水体，居民长期食用含镉大米、饮用含镉水，体内镉积累过多，引起肾功能失调、骨质中的钙被镉取代，使骨骼软化、骨折而造成的。镉还有致癌、致畸形、致突变的毒害作用。
现有对水环境中镉的去除技术主要有三大类：一是物理化学修复技术、二是植物修复技术、三是生物修复技术。
1、物理化学修复技术
物理化学修复技术包含了许多具体的处理方法，如沉淀、溶剂萃取、离子交换、膜分离、吸附、中和法、漂白粉氧化法、铁氧化沉淀法和金属还原法、电解法等。
(1)中和沉淀法：在碱性条件下,镉生成难溶、稳定的沉淀物。碱石灰(CaO)、消石灰[Ca(OH)2]、飞灰(石灰粉，CaO)、白云石(CaO&MgO)等石灰类中和剂价格低廉，可去除废水中的镉离子，且工艺简单。但此法沉渣量大，出水硬度高。
(2)硫化物沉淀法：将硫化剂投加到废水中，镉离子便呈硫化物沉淀析出，常用的硫化剂有Na2S、NaHS、H2S等。硫化法产生的沉渣含水率低，且不易返溶形成二次沉淀。但硫化剂价格高，在酸性废水中易产生H2S而污染周围的环境，所以此法的处理费用较高，易产生二次污染,在工业上难以广泛应用。
(3)吸附法：吸附法是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而除去的方法。吸附法处理含隔废水的影响因素较多，如吸附剂的粒度、吸附剂的添加量、废水的成分、废水的含镉浓度、pH值、吸附时间等，这些都会增加实际操作的难度。
(4)漂白粉氧化法：此法仅适用于处理氰法镀镉工厂中含氰、镉的废水，这种废水的主要成分是[Cd(CN)4]2-、Cd2+和CN-。废水处理中的主要反应过程为：漂白粉首先水解生成Cd(OH)2和HOC，OH-与Cd2+生成Cd(OH)2沉淀,漂白粉水解生成的HOC具有强氧化性，将CN-氧化生成CO32-和N2，促进[Cd(CN)4]2-的离解，最后CO32-与Ca2+在碱性条件下生成CaCO3沉淀，但此方法适用范围较窄。
(5)铁氧化法：向含镉废水中投加硫酸亚铁，采用氢氧化钠调节pH至9~10，加热并通入压缩空气进行氧化，即可形成铁氧体晶体并使镉等金属离子进入铁氧体晶格中，过滤便可分离出含镉铁氧体。此方法使用面较窄，还有许多技术组合带来的问题。
(6)电解法：电解法是指应用电解的基本原理,使废水中重金属离析电解，在阳-阴两极上分别发生氧化和还原反应使其富集，然后进行处理。此方法镉去除率高，但成本也比较高。
2、植物修复技术
植物修复技术是利用剑兰、台湾水韭、尖叶皇冠等水生植物对镉污染水体的耐性，对水体进行修复，能不同程度地去除水体中的镉，但可选择的耐性植物种类及数量少。
3、生物强化技术
传统的生物修复技术即利用生物的新陈代谢作用来处理废水。在传统的生物处理体系中投加具有特定功能的微生物或某些基质，增强它对特定污染物的降解能力，从而改善整个污水处理体系的处理效果，这种技术被称为生物强化技术。此方法的缺点是固定化载体成本高、使用寿命短。
目前，现有的含镉电镀废水处理方法存在反应慢、适用范围窄、控制条件多、成本高及易造成二次污染等不足。因此，有必要摆脱现有的处理技术思路，开辟出处理电镀废水中有镉的新途径，进而开发一种全新形式的电镀废水镉处理技术。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种去除电镀废水中镉的处理方法，含镉的电镀废水通过废水管线进入集水井，在此进行集中收集和初步稳定调节，集水井的出口通过废水管线连接粗格栅，在此去除废水中的大直径固体物质，粗格栅的出口通过废水管线连接一次沉淀池，在此进一步去除废水中的不溶物质，一次沉淀池的出口通过废水管线连接pH值调节池，废水在此进行pH值的精确调节，pH值调节池出水的pH值范围为5.5~6.5，以满足茶粕-曝气浮选净化系统的入水pH值要求，pH值调节池的出口通过废水管线连接茶粕-曝气浮选净化系统，茶粕-曝气浮选净化系统的泡沫排口通过废水管线连接加热浓缩池，在此通过低温加热(50~60℃)使泡沫得以浓缩，加热浓缩池的出口通过废水管线连接碱化沉淀池，废水在此进行碱化处理，使之在碱性条件下完成镉的沉淀过程，形成含镉污泥并回收利用，同时，碱化沉淀池和茶粕-曝气浮选净化系统的出口分别通过废水管线连接pH值二次调节池，在此将经过茶粕-曝气浮选净化系统处理后的废水和经过碱化沉淀池处理后的废水的pH值调节为接近中性，pH值二次调节池的出口通过废水管线连接二次沉淀池，在此将废水中的其他不溶物质全部除去，二次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排;其中，茶粕-曝气浮选净化系统采用高硅奥氏体不锈钢材质，内层涂刷耐腐蚀涂层，池体底部安装有10支微孔曝气头，每支微孔曝气头均由气体管路连接至空气压缩机，池体中部纵向安装有4组共8支虑料斗支架，每组两支虑料斗支架呈左右对称，每组虑料斗支架上均固定有一个茶粕滤料斗，池体左侧中部设有进水阀门，池体右侧顶部水面以上位置设有泡沫排口，池体右侧顶部水面以下位置设有出水阀门;经过pH值调节处理后(处理后pH值为5.5~6.5)的电镀废水通过茶粕-曝气浮选净化系统左侧中部的进水阀门进入净化系统内部，位于池体中部的4个茶粕滤料斗中的茶粕与废水发生充分接触，茶粕中含有的茶皂素与废水中的镉离子结合并形成易于气浮的分子结构，同时，位于池体底部的10支微孔曝气头开始工作，产生80~120μm的超细气泡，并在池体内部做上浮运动，当超细气泡通过茶粕滤料斗时，会夹带已结合镉离子的茶皂素一起上浮至水面，并逐渐汇聚形成漂浮泡沫，漂浮泡沫通过位于水面以上的泡沫排口排出并进入加热浓缩池，经过低温加热(50~60℃)浓缩后的泡沫废水进入碱化沉淀池，在碱性条件下完成镉的沉淀过程，形成含镉污泥，从而将镉离子从废水中加以去除，并得以回收利用;其中，pH值调节池的作用是将经过一次沉淀的废水pH值调节至5.5~6.5，以满足茶粕-曝气浮选净化系统的入水pH值要求;其中，加热浓缩池的作用是通过低温加热(50~60℃)使泡沫得以浓缩;其中，碱化沉淀池的作用是将废水碱化，使之在碱性条件下完成镉的沉淀过程形成含镉污泥;其中，pH值二次调节池的作用是将经过茶粕-曝气浮选净化系统处理后的废水和经过碱化沉淀池处理后的废水的pH值调节为接近中性。
其中，茶粕-曝气浮选净化系统池体的有效容积为260m3，茶粕滤料斗的容积为10.5m3，孔径为25目，茶粕中的茶皂素含量为18.5%~21.0%。
其中，茶粕-曝气浮选净化系统的空气压缩机的工作电压为380V，微孔曝气头可产生直径为80~120μm的气泡，其曝气阻力损失为8500Pa。
本发明的优点在于：
(1)本方法摆脱了现有的含镉电镀废水净化处理原理，创造性的利用了茶粕中含有的茶皂素具有的镉离子浮选特性，在弱酸条件下，茶皂素极易与镉发生结合并形成易于气浮的分子结构，有利于后续的曝气浮选处理的进行。
(2)本方法创新设计了一套曝气浮选系统，纵向设置了4组装有茶粕颗粒的滤料斗，作为其表面接触反应介质，使废水中的镉离子能够与茶粕颗粒中含有的茶皂素发生充分接触，提高了吸附络合反应效率，提升了整个系统的处理能力，通过本方法处理后的电镀废水，其镉离子去除效率可达97.2%。
(3)本方法采用了油茶籽经榨油后的残渣——茶粕作为反应物料，不使用任何有毒化学物质，从而消除了引入新的、危害更大的污染物的风险;同时，茶粕的成本低廉，容易获取，可大大降低废水处理的物料成本。
(4)本方法原理简单易行，设计施工成本较低，并且处理效果较好，运行维护成本很低，有利于在我国广大油茶籽种植区推广应用。
