申请日2015.07.28
公开(公告)日2015.12.02
IPC分类号C02F9/06; C02F1/461; C02F1/463; C02F101/34; C02F101/20; C02F101/30; C02F1/465
摘要
本实用新型公开了一种多金属络合废水处理装置，该装置主要由进水系统、破络电极、气浮电极、气浮室和沉降分离室等部分组成;废水在破络电极阳极的催化氧化作用下彻底破络分离，分离的金属离子和络合离子降解产物通过破络电极、气浮电极和沉降分离室的絮凝沉淀、氧化还原、电泳、气浮等联合作用得以高效去除。本实用新型把电解破络与电解气浮技术有机地结合在一起，为选冶、电镀等行业排放的毒性强、成分复杂的多金属络合废水提供了一种有效的处理装置，该装置在去除废水中金属络合物的同时也能够有效去除悬浮物、有机物等多种污染物。本实用新型设备简单、占地少、处理效果显著，适应于各种重金属络合废水的处理。
权利要求书
1.一种多金属络合废水处理装置，其特征在于，包括进水系统、破络电极、气浮电极、气浮室和沉降分离室;
所述进水系统，其包括进水管道和加药管道;
所述破络电极设在所述气浮电极底部，两者均与直流电源相连;
所述气浮电极顶部设置气浮室，气浮室顶部设有刮渣机，刮渣机排渣口下端设有集渣槽;
所述沉降分离室设置在所述气浮室之后;
废水由所述进水系统依次经过破络电极、气浮电极、气浮室、沉降分离室而排放。
2.根据权利要求1所述的多金属络合废水处理装置，其特征在于，所述破络电极和所述沉降分离室底部设有排泥斗，沉降分离室末端上方设有溢流口。
3.根据权利要求1所述的多金属络合废水处理装置，其特征在于，所述的气浮电极的阳极、阴极均为惰性电极。
4.根据权利要求1所述的多金属络合废水处理装置，其特征在于，所述的破络电极的阳极为含铜的合金，阴极为惰性电极。
5.根据权利要求1～4任一所述的多金属络合废水处理装置，其特征在于，所述的破络电极和气浮电极的极板间距为0.5～5cm。
6.根据权利要求5所述的多金属络合废水处理装置，其特征在于，所述破络电极和气浮电极的连接方式，可以为单级式、双极式、复合式之一的连接方式，极板数为2～20块，极板间设有固定、防短路装置。
7.根据权利要求5所述的多金属络合废水处理装置，其特征在于，所述破络电极与气浮电极的极板面积比在1～0.2间。
8.根据权利要求5所述的多金属络合废水处理装置，其特征在于，所述的破络电极、气浮电极、气浮室三者的总体积与沉降分离室体积比为1/2～1/10。
说明书
一种多金属络合废水处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种工业污水处理技术领域，尤其涉及一种多金属络 合废水处理装置。
背景技术
重金属络合废水是一种毒性强、易累积、可生化性差、成分复杂的难 处理工业废水。此类废水重金属离子与NH4+、EDTA、二巯基丙醇、二巯 基丙烷磺酸钠、巯基乙胺、巯基乙酸等多种络合剂发生配位络合形成稳定 的可溶性重金属络合废水，如Ni-EDTA废水，Ni-EDTA在常温条件下的 稳定常数远远大于其氢氧化物的稳定常数，且强氧化剂如芬顿试剂、氯酸 钠等难以氧化破坏Ni-EDTA结构，与游离态的重金属废水相比，此类废水 处理更加困难，加碱沉淀或者离子交换等常规处理方法难以达到处理要求。 络合重金属更容易在生物体内累积，最终通过食物链在人体内富集，严重 影响到人类的生存与健康。此类废水主要来源于选矿、冶金、电镀、化工、 印染、印制线路板等行业，废水中不仅含有重金属，还存在有机物、悬浮 物等多种污染物，废水排放量大、来源广，且随着更多种类络合试剂的开 发利用，使得废水成分越加复杂，处理难度更大。随着经济社会的快速发 展，水体重金属污染已严重影响到我国工农业可持续发展以及人们的正常 生活，对于此类废水的处理越加迫切。
对于此类废水的处理，目前主要有酸法破络法、置换破络法、电化学 氧化法、芬顿氧化法以及离子交换法等方法。
酸法破络法是通过调节废水的pH值到2以下，大部分重金属离子能够 从配位络合离子中解离出来，从而实现重金属离子和络合离子的分离，但 是此类废水大部分呈碱性，调节pH需要消耗酸，之后仍需要添加碱性物质 来沉淀重金属离子，在此过程中还有大量的有机络合离子难以去除，仍需 进一步处理有机废水，处理过程较复杂。
置换破络法通过采用某些化学药剂如Na2S来置换沉淀重金属离子，此 方法能有效置换大部分的重金属，但形成的重金属硫化物颗粒微小，分离 困难，而且出水带有异味。
电化学氧化法是通过电极阳极氧化降解污染物质，并利用阴极产生的 OH-来沉淀解离的重金属离子，但金属络合物性质稳定，在没有催化剂的 条件下对于金属络合物的破络能力较差，且对于含As、F等难以沉淀去除 的废水处理效果甚微。
芬顿氧化法是利用H2O2在Fe2+催化作用下产生的活性强氧化物质氧化 破络，重金属离子和络合离子分离后加减沉淀的方法，此方法在处理过程 中需要大量的H2O2与含Fe2+试剂，处理费用较高，处理过程难以控制。
离子交换法是利用离子交换材料上的可交换离子与废水中具有相同电 性的金属络合离子进行交换而去除金属络合离子的处理方法，但高浓度的 重金属离子容易使交换树脂饱和，络合离子容易造成使交换树脂污染和老 化，能够处理的重金属种类比较单一。因此，此类方法在实际应用过程中 均受到了一定的限制。
实用新型内容
针对上述技术方案处理多金属络合废水的劣势和不足，本实用新型提供了 一种多金属络合废水处理装置，此装置采用具有催化氧化作用的破络电极，先 对重金属络合物进行破络，之后利用破络电极和气浮电极共同的絮凝沉淀、氧 化还原、电泳、气浮等联合作用除去剩余污染物质。本实用新型把电解破络技 术与电解气浮技术有机地结合在一起，将电解破络与电解气浮进行串联使用， 设备简单、占地少、处理效果显著，适应于各种重金属络合废水的处理。
本实用新型提供了一种多金属络合废水处理装置，包括进水系统、破络电 极、气浮电极、气浮室和沉降分离室;其中进水系统由进水管道和加药管道组 成，破络电极设在气浮电极底部，两者均与直流电源相连;气浮电极顶部设置 气浮室，气浮室顶部设有刮渣机，刮渣机排渣口下端设有集渣槽;破络电极和 沉降分离室底部设有排泥斗，沉降分离室末端上方设有溢流口;废水由进水系 统依次经过破络电极、气浮电极、气浮室、沉降分离室，由溢流口排放。
优选的，进水管道的进水为选矿、冶金、电镀、化工、印染、印制线路板 等行业产生的多金属络合废水;加药管道所加的药剂为NaOH、Ca(OH)2、HCl、 H2SO4、双氧水、强电解质、助凝剂、表面活性剂等试剂中的一种试剂或者多 种试剂的混合液。
优选的，破络电极的阳极材料为铁铝铜合金、铝铜合金、铁铜合金，其中 阳极所含的铜是催化剂，催化剂可为其他具有催化作用的过渡金属或者非金属 材料;阳极催化剂的质量分数在0.1%～1%间;破络电极的阴极为惰性电极。
优选的，气浮电极的阳极、阴极均为惰性电极。
优选的，破络电极和气浮电极的极板间距为0.5～5cm，电极连接方式为单 级式、双极式、复合式连接，极板数为2～20块，极板间设有固定、防短路装 置。
优选的，装置壳体由耐腐蚀、高抗性的材料制成，破络电极与气浮电极的 极板面积比在1～0.2间;破络电极、气浮电极、气浮室总体积与沉降分离室体 积比为1/2～1/10。
优选的，若进水pH值过大或者过低，用强酸或者强碱调节进水pH值在 3～10间，废水采用连续进水方式，水力停留时间在0.5～30min间。
本实用新型的有益效果是，本实用新型提供了一种多金属络合废水处理装 置，包括进水系统、破络电极、气浮电极、气浮室和沉降分离室。破络电极采 用铁铝铜合金作为阳极材料，其中阳极所含的铜是催化剂，阳极在铜的催化作 用下能够高效氧化重金属络合物，为重金属络合物的去除提供了前提条件，同 时，阳极合金在电解过程中有大量的Fe2+、Al3+溶出，为废水的后续处理提供 了良好的絮凝剂;破络电极的阴极为惰性电极，电极过程中产生大量的OH- 和H2，OH-与部分重金属离子发生沉淀反应以便重金属的沉淀或气浮分离， H2为体系形成的大量悬浮颗粒提供了上浮条件，同时，部分重金属离子在阴 极得以电还原沉积，能后回收部分重金属。气浮电极的阳极、阴极均为惰性电 极，其阴极和破络电极阴极有着相同的功能，其阳极能够彻底氧化重金属破络 后的络合离子降解产物，有效去除废水有机物，在此过程中部分Cl-被氧化成 强氧化剂Cl2，可以对废水污染物进行间接氧化降解，同时，阳极产生大量的 O2;气浮电极产生大量的H2和O2对废水重金属沉淀等颗粒态污染物进行二次 气浮分离。污水到达沉降分离室时得到进一步的净化。在整个处理过程中利用 装置提供的电絮凝、电还原沉积、电解气浮、电化学催化氧化、沉淀分离等作 用能够实现废水的高效处理。
本实用新型所提供的方法重金属络合物破络彻底，重金属、有机物及悬浮 物等各种污染物得以有效去除，且不需要投加大量的药剂，流程简单，占地面 积少，处理成本低，操作方便，还能够回收部分贵金属。
