申请日2016.11.27
公开(公告)日2017.03.22
IPC分类号C02F5/02
摘要
本发明公开了一种水处理技术领域的机械设备，具体涉及一种含硬废水除重金属除硬装置。本发明包括：进水口和出水口设置在配水板上面，正极接线柱和负极接线柱分别设置在配水板的外侧，装置内的部件的排列顺序依次为：正极接线柱与正极连接，再与氟基阳离子交换膜、铁电极、铝电极和双极膜依次排列。本发明的优点是具有添加剂用量少、对于待处理物料的沉淀速度快、沉淀效果好的特点。
权利要求书
1.一种含硬废水除重金属除硬装置，包括进水口(1)和出水口(7)设置在配水板(8)上面，正极接线柱(9)和负极接线柱(10)分别设置在配水板(8)的外侧，其特征在于，还包括铁电极(4)、铝电极(5)，氟基阳离子交换膜(3)、双极膜(6)、自动倒极直流电源;
装置内的部件的排列顺序依次为：正极接线柱(9)与正极(2)连接，再与氟基阳离子交换膜(3)、铁电极(4)、铝电极(5)和双极膜(6)依次排列，其中铁电极(4)是厚度为1-10毫米的纯铁板;铝电极(5)是厚度为1-10毫米的纯铝板;铁电极(4)与铝电极(5)交替排列，其间距为10-100mm;氟基阳离子交换膜(3)采用厚度为0.1毫米的纯四氟乙烯膜为基膜进行辐照接枝制备的阳膜;所述的自动倒极直流电源，稳压稳流电源加装倒向继电器并用PLC控制。
2.根据权利要求1所述的一种含硬废水除重金属除硬装置，其特征在于，在装置内铁电极(4)和铝电极(5)相互交替放置多组。
3.根据权利要求1所述的一种含硬废水除重金属除硬装置，其特征在于，所述双极膜具有膜电阻不大于20Ω/cm2，跨膜电压不大于2.0V，破裂强度不小于0.6MPa，膜厚度为0.25mm，选择性不小于97%。
4.根据权利要求1所述的一种含硬废水除重金属除硬装置，其特征在于，装置中的电压控制在每对电极1-5V，电流密度控制在20-300Am2，正负换向时间控制在10-500s。
5.根据权利要求1所述的一种含硬废水除重金属除硬装置，其特征在于，所述的氟基阳离子交换膜与正极(2)和铁电极(4)的间距为0.1-2mm。
说明书
一种含硬废水除重金属除硬装置
技术领域
本发明属于水处理技术领域的机械设备，具体涉及一种含硬废水除重金属除硬装置。
技术背景
火力发电行业的用水量位列五个高用水行业(火力发电、纺织、造纸、钢铁和石油化工)之首，其用水量占全国工业用水总量的50%以上。根据原国家经贸委主持制定的《工业节水“十二五”规划》，全国用水总量控制在6350亿立方米以内，全国万元GDP用水量降低到105立方米以下，比2010年下降30%;万元工业增加值用水量降低到63立方米，比2010年降低30%以上;
尽管国内各电厂脱硫水质各异，但总体看来具有以下特点：1)呈弱酸性;2)重金属含量高;3)矿化度高，氯离子高，加速了腐蚀速度;4)含有大量生垢离子，采出水中含有SO42-、CO3-、Ca2+、Mg2+、Ba2+等易成垢离子;5)悬浮物含量高、颗粒细小。
对于含硬废水，一般呈酸性(pH4～6)，悬浮物在9000～12700mg/L，一般含汞、铅、镍、锌等重金属以及砷、氟等非金属污染物。由于脱硫废水属弱酸性，故许多重金属离子有良好的溶解性。所以，脱硫废水的处理主要是以化学、机械方法分离重金属和其它可沉淀的物质，如氟化物、亚硫酸盐和硫酸盐。
国内现行的典型脱硫废水处理方法均是基于脱硫除尘废水的排放特征衍生而来，针对不同种类的污染物，其各自的去除机理如下：
先在废水中加入石灰乳或其它碱性化学试剂(如：NaOH等)，将pH值调至6～7，为后续处理工艺环节创造良好的技术条件，同时在该环节可以有效去除氟化物(生成CaF2沉淀)和部分重金属。然后加入石灰乳、有机硫和絮凝剂，将pH升至8～9，使重金属以氢氧化物和硫化物的形式沉淀。
沉淀分离是一种常用的金属分离法，除活泼金属外，许多金属的氢氧化物的溶解度较小。故脱硫废水一般采用加入可溶性氢氧化物，如氢氧化钠(NaOH)，产生氢氧化物沉淀来分离重金属离子。值得一提的是，由于在不同的pH值下，金属氢氧化物的溶度积相差较大，故反应时应严格控制其pH值。
在脱硫废水处理中，一般控制pH值8.5～9.0之间，在这一范围内可使一些重金属，如铁、铜、铅、镍和铬生成氢0氧化物沉淀。对于汞、铜等重金属，一般采用加入可溶性硫化物如硫化钠(Na2S)，以产生Hg2S、CuS等沉淀，这两种沉淀物质溶解度都很小，溶度积数量级在10-40～1050之间。
对于汞使用硫化钠，只要添加小于1mg/LS2-，就可对小于10μg/L浓度的汞产生作用。为了改善重金属析出过程，制备一种能良好沉淀的泥浆，一般可使用三价铁盐如FeCl3及一般为阴离子态的絮凝剂。通过以上两级处理，即可使重金属达标排放。
还有一些工艺，以Ca(OH)2代替NaOH，反应过程中同时产生CaF2、CaSO3、CaSO4沉淀物，以分离氟化物、亚硫酸盐、硫酸盐等盐类物质。采用Steinmullerj技术的波兰RAFAKO公司认为，使用Ca(OH)2溶液，通过加絮凝剂、助凝剂还可沉淀CaCl2分离Cl-。另外，德国一些公司，使用同样有选择作用的TMT(Trimer～capto-trianzin)替代Na2S来沉淀汞，这种工艺相对操作简单。
以上的方法都有添加沉淀剂过多、沉淀速度慢、沉淀效果不理想等缺点。我们从这些缺点着手，我们针对以上现状，在前人研究的基础上，针对含硬废水水质情况，进行了系列研究与开发，经过多方面试验研究，开发出了具有添加剂少、沉淀速度快、沉淀效果好的除重金属除硬装置。
发明内容
本发明的主要目的是开发一种利用电极反应与膜过程的含硬废水除重金属除硬装置。本发明的目的还在于提供一种可以进行经济、环保的含硬废水除重金属除硬的运行参数。
本发明通过下述技术方案得以实现的：
一种含硬废水除重金属除硬装置，包括进水口和出水口设置在配水板上面，正极接线柱和负极接线柱分别设置在配水板的外侧，其特征在于，还包括铁电极、铝电极，氟基阳离子交换膜、双极膜、自动倒极直流电源;
装置内的部件的排列顺序依次为：正极接线柱与正极连接，再与氟基阳离子交换膜、铁电极、铝电极和双极膜依次排列，其中铁电极是厚度为1～10毫米的纯铁板;铝电极是厚度为1～10毫米的纯铝板;铁电极与铝电极交替排列，其间距为10～100mm;氟基阳离子交换膜采用厚度为0.1毫米的纯四氟乙烯膜为基膜进行辐照接枝制备的阳膜;所述的自动倒极直流电源，稳压稳流电源加装倒向继电器并用PLC控制。
作为优选，上述一种含硬废水除重金属除硬装置中，在装置内铁电极和铝电极相互交替放置多组，可以实现效能的提高，同时不增加整个装置。
作为优选，上述一种含硬废水除重金属除硬装置中，所述双极膜具有膜电阻不大于20Ω/cm2，跨膜电压不大于2.0V，破裂强度不小于0.6MPa，膜厚度为0.25mm，选择性不小于97%。这是本申请经大量实验所得出的较佳技术效果，虽然这些数值是确定的，但对于整体技术方案的选择，并非一蹴而就，在结合理论与实践的基础上，进行探索性试验后所得出的结论。
作为优选，上述一种含硬废水除重金属除硬装置中，装置中的电压控制在每对电极1～5V，电流密度控制在20～300Am2，正负换向时间控制在10-500s。这也是发明人考虑到能耗与经济效益相结合的多因素后，所综合得出的结论。
作为优选，上述一种含硬废水除重金属除硬装置中，所述的氟基阳离子交换膜与正极(2)和铁电极(4)的间距为0.1-2mm。
在本发明中的配件按正极、氟基阳离子交换膜、铁电极、铝电极、铁电极、铝电极……、铁电极、铝电极、双极膜、氟基阳离子交换膜、负极的排列次序进行排列。
有益效果：本申请相对现有技术中的效果，具有添加剂用量少、对于待处理物料的沉淀速度快、沉淀效果好的特点。
