CN102424457A - 含重金属工业废水的处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含重金属工业废水的处理系统，包括：电解槽(1)，电解槽(1)包括相对设置的第一槽壁(11)和第二槽壁(12)，电解槽(1)内交错设置有阳极板(2)和阴极板(3)，阳极板(2)的第一端固定在第一槽壁(11)上，阴极板(3)的第一端固定在第二槽壁(12)上；每一阴极板(3)为三维网状结构的始极板。本发明的处理系统由于使用三维网状结构的阴极始极板，该阴极始极板的承受应力的能力大大提高，避免了阴极板开裂造成阴阳极短路的问题；且无需进行剥板操作。本发明还提供了一种是用上述系统的含重金属工业废水的处理方法。

Description

含重金属工业废水的处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及工业废水处理及资源回收领域，特别地，涉及一种低含量重金属工业废水的处理系统。此外，本发明还涉及一种包括上述处理系统的低含量重金属工业废水的处理方法。

背景技术

工业废水是当前环境污染的重要源头之一，各国对工业废水的处理以及资源的回收利用十分重视。目前，对重金属离子含量在15克/升以下的酸性工业废液的处理工艺主要有两种：其一、中和沉淀法；其二、电积沉积法。

中和沉淀法是目前处理低含量重金属工业废液最为普遍的工艺，其工艺特点是工艺成熟简单，能够保证处理后的重金属工业废液达到环保排放标准，但也存在以下致命的不足：利用中和沉淀法处理重金属离子工业废液所得到的产物是金属离子品位只有几个百分点的污泥，其经济价值大打折扣；如要到对上述污泥所含重金属进行再利用必需进行提纯处理，这势必造成对环境的二次污染；如要将重金属离子含量在15克/升以下重金属工业废液通过中和沉淀法达到环保排放标准，生产成本较高。

电积沉积法处理重金属离子含量在15克/升以下的酸性工业废液主要有两种：一、平板电积工艺，二、强化电积工艺。其中，平板电积工艺阴极上只能得到海绵状的金属沉积物，由于对海绵状的金属的防氧化处理成本较高，所以平板电积工艺只能得到金属含量在80％以下的产品。其中，强化电积工艺是目前市场上较为先进的处理工艺，其基本原理是通过对电积设备的特定设计，强化电积过程中金属离子的传质，最大限度的降低由于废液中金属离子含量过低而引起的浓差极化，同时通过特殊添加剂的加入使金属离子在阴极上以致密的细结晶析出和保证较高的阴极电流效率。目前，该工艺在生产应用中存在的主要问题是：设备制造成本较高；设备的占地面积较大；从废液中提取一吨金属量的添加剂成本较高；处理范围存在一定的局限性，只有金属离子含量在6克/升以上时其经济效益才比较明显；当废液中的金属离子含量降低到1克/升以下时，其阴极电流效率将大幅下降，导致生产成本明显提出；设备运行稳定性较差；设备安全性不高，阴极析出物存在开裂造成阴阳极短路的可能性；生产操作的劳动强度较大，剥板操作需通过手工操作完成。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、回收的金属纯度高的含重金属工业废水的处理系统，以解决现有工业废除处理设备成本高、回收的金属纯度低、操作复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种含重金属工业废水的处理系统，包括：电解槽，该电解槽包括相对设置的第一槽壁和第二槽壁，电解槽内交错设置有阳极板和阴极板，阳极板的第一端固定在第一槽壁上，阴极板的第一端固定在第二槽壁上，每一阴极板的第二端位于相邻的两个阳极板之间；每一阴极板为三维网状结构的始极板。

进一步地，阳极板为网状钛涂层结构的阳极板。

进一步地，处理系统还包括处理液混合室，处理液混合室通过一带阀门的连通管道与电解槽连通。

进一步地，处理液混合室内设置有搅拌机。

进一步地，处理系统还包括循环槽和中转槽，循环槽与处理液混合室连通，循环槽可操控地向处理液混合室内注入待处理液；中转槽与电解槽的上端部相连接。

进一步地，在循环槽与处理液混合室之间设置有循环泵。

进一步地，中转槽和循环槽连通，且在中转槽与循环槽之间设置有回流泵。

一种含重金属工业废水的处理方法，使用上述的处理系统，具体步骤为：第一步，将一定量的待处理溶液注入到循环槽内，加入适量的添加剂，开启循环泵、搅拌机和回流泵将待处理液循环运行10～20分钟，使添加剂在待处理液中分布均匀；第二步，使电解槽通电，当电解液的金属离子浓度大于或者等于2克/升时，阴极电流密度控制在370A/m2～450A/m2；当电解液的金属离子浓度小于2克/升、且大于或者等于500ppm时，阴极电流密度控制在320A/m2～370A/m2；当电解液的金属离子浓度小于500ppm时，阴极电流密度控制在270A/m2～320A/m2；第三步，当电解液的金属离子浓度小于100ppm时，结束电解，取出阴极板，并装入新的阴极始极片。

进一步地，第一步中添加的添加剂为高分子有机化合物。该高分子有机化合物优选为骨胶、干络素或者硫脲。

进一步地，第二步中电解液的金属离子浓度的监测是每隔1.5～2.5小时使用EDTA(EDTA的中文名称为：乙二胺四乙酸)对电解液进行滴定分析。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的处理系统由于使用三维网状结构的阴极始极板，该阴极始极板的承受应力的能力大大提高，避免了阴极板开裂造成阴阳极短路的问题；使得在电解过程中吸附在阴极始极板上的金属析出物能够穿过该阴极始极板，从而阴极板在电解过程中无需旋转或移动，集聚在阴极始极板两侧的析出物牢固地结合在一起，大大提高了设备的稳定性能和安全性能。

2、本发明的处理系统由于使用了材质和电解析出物相同的阴极始极板，因此在电解过程中，电解析出物吸附到阴极始极板上后，无需进行剥板操作，设备的自动化程度明显提高。

3、本发明的处理方法由于加入了添加剂，经处理后的废液的重金属浓度降低到0.5克/升，甚至根据需要可将最低重金属浓度降低至ppm级；该处理方法的阴极电流效率能够整体保持在80％以上，相应的电耗成本将得到有效的降低。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的工业废水处理系统结构示意图，图中电解槽部分表示的是俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，一种含重金属工业废水的处理系统，包括：电解槽1、循环槽5和中转槽6。电解槽1的一侧设置有处理液混合室4，处理液混合室4与电解槽1连通，在处理液混合室4与电解槽1之间设置有连通管道41，该连通管道41上设置有阀门，待处理溶液由连通管道41进入电解槽1内。处理液混合室4内设置有搅拌机42，当向待处理溶液内添加有添加剂时，开启搅拌机42，使得添加剂在待处理溶液在进入电解槽1之前充分混合，并分布均匀。循环槽5与处理液混合室4连通，在循环槽5与处理液混合室4之间设置有循环泵7，循环槽5是工业废水即待处理溶液的储液槽，根据该处理系统的处理能力，一次性将一定量的工业废水注入到循环槽5内，加入添加剂后，通过循环泵7将待处理溶液抽取到处理液混合室4内，再注入到电解槽1内。优选地，该添加剂为高分子有机化合物。电解槽1通过管道61与中转槽6连通，该管道61与电解槽1连接的一端设置在电解槽1的上端部，当电解槽1内的电解液过量时，电解液从管道61溢出电解槽1后，流到中转槽6内。中转槽6与循环槽5连通，在中转槽6与循环槽5之间设置有回流泵8，这样，开启回流泵8后，可以及时将溢流到中转槽6内的电解液抽取至循环槽5，实现待处理溶液的循环电解。

电解槽1包括相对设置的第一槽壁11和第二槽壁12，第一槽壁11上平行地设置有多个阳极板2的安装槽，第二槽壁12上平行地设置有多个阴极板3的安装槽，该多个阳极板2的安装槽和该多个阴极板3的安装槽的位置交错排列。阳极板2通过阳极板2的安装槽固定在第一槽壁11上，阴极板3通过阴极板3的安装槽固定在第二槽壁12上，多块阳极板2和多块阴极板3交错地设置在电解槽1内，阳极板2伸出第一槽壁11的一端深入相邻的两块阴极板3之间，阴极板3伸出第二槽壁12的一端深入相邻的两块阳极板2之间，即阳极板2和阴极板3有部分重叠设置。阴极板3为三维网状结构的阴极始极板，即阴极板3的内部为镂空的丝网状结构，该丝网状结构为规则或者不规则的多边形支架结构。阴极板3使用与被电解溶液内的析出物同样的材料制作，这样，电解析出物吸附在该阴极始极板上后，只要将阴极始极板取出后即可一起被出售，无需进行剥板操作。优选地，阳极板2为网状钛涂层结构的阳极板。优选地，电解槽1还包括电解液循环系统、尾气处理系统、电控冷却系统。

本发明提供的一种含重金属工业废水的处理方法，使用上述的处理系统，具体步骤为：第一步，将一定量的待处理溶液注入到循环槽5内，加入适量的添加剂，开启循环泵7、搅拌机42和回流泵8，将待处理液循环运行10～20分钟，使添加剂在待处理液中分布均匀；第二步，使电解槽1通电，当电解液的金属离子浓度大于或者等于2克/升时，控制阴极电流密度在400A/m²；当电解液的金属离子浓度小于2克/升、且大于或者等于500ppm时，控制阴极电流密度在350A/m²；当电解液的金属离子浓度小于500ppm时，控制阴极电流密度在300A/m²；第三步，当电解液的金属离子浓度小于100ppm时，结束电解，取出阴极板3，并装入新的阴极板3，以备下次电解使用。优选地，第一步中添加的添加剂为高分子有机化合物，该高分子有机化合物优选为骨胶、干络素或者硫脲，该类高分子有机化合物是阴极表面活性物质，其在电解过程中的作用机理是能够在阴极板3的表面形成一层高分子薄膜，达到降低阴极浓差极化和提高阴极电化学极化的目的，保证在较高的阴极电流密度下阴极析出物能够以致密、细结晶、块状、高纯的形式析出。优选地，第二步中电解液的金属离子浓度的监测是每隔1.5～2.5小时使用EDTA(EDTA的中文名称为：乙二胺四乙酸)对电解液进行滴定分析。优选地，第二步中电解槽1的通电开机程序为：依次开启电解液循环系统、尾气处理系统、电控冷却系统，在确定上述系统正常运转后开启直流电源，根据设备的阴极有效面积和设定的阴极电流密度通入直流电对电积液进行金属电积回收处理。优选地，第三步中结束电解时的关机程序为：当电积液中的金属离子含量下降至工艺设定值后，依次关闭直流电源、电控冷却系统、循环系统、尾气处理系统。

作为其它的实施例，本发明的处理方法中的第二步的电流密度的取值范围，可以在满足相应的金属离子浓度值时，在下列范围内任意选取：当电解液的金属离子浓度大于或者等于2克/升时，阴极电流密度控制在370A/m²～450A/m²；当电解液的金属离子浓度小于2克/升、且大于或者等于500ppm时，阴极电流密度控制在320A/m²～370A/m²；当电解液的金属离子浓度小于500ppm时，阴极电流密度控制在270A/m²～320A/m²。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含重金属工业废水的处理系统，包括：电解槽(1)，所述电解槽(1)包括相对设置的第一槽壁(11)和第二槽壁(12)，所述电解槽(1)内交错设置有阳极板(2)和阴极板(3)，其特征在于：

所述阳极板(2)的第一端固定在所述第一槽壁(11)上，所述阴极板(3)的第一端固定在所述第二槽壁(12)上，每一所述阴极板(3)的第二端位于相邻的两个所述阳极板(2)之间；

每一所述阴极板(3)为三维网状结构的始极板。

2.根据权利要求1所述的含重金属工业废水的处理系统，其特征在于，

所述阳极板(2)为网状铱钽涂层结构的钛阳极板。

3.根据权利要求2所述的含重金属工业废水的处理系统，其特征在于，

所述处理系统还包括处理液混合室(4)，所述处理液混合室(4)通过一带阀门的连通管道(41)与所述电解槽(1)连通。

4.根据权利要求3所述的含重金属工业废水的处理系统，其特征在于，

所述处理液混合室(4)内设置有搅拌机(42)。

5.根据权利要求4所述的含重金属工业废水的处理系统，其特征在于，

所述处理系统还包括循环槽(5)和中转槽(6)，所述循环槽(5)与所述处理液混合室(4)连通，所述循环槽(5)可操控地向所述处理液混合室(4)内注入待处理液；

所述中转槽(6)与所述电解槽(1)的上端部相连接。

6.根据权利要求5所述的含重金属工业废水的处理系统，其特征在于，

在所述循环槽(5)与所述处理液混合室(4)之间设置有循环泵(7)。

7.根据权利要求6所述的含重金属工业废水的处理系统，其特征在于，

所述中转槽(6)和所述循环槽(5)连通，且在所述中转槽(6)与所述循环槽(5)之间设置有回流泵(8)。

8.一种含重金属工业废水的处理方法，使用权利要求7所述的处理系统，其特征在于，具体步骤为：

第一步，将一定量的待处理液注入到所述循环槽(5)内，加入适量的添加剂，开启所述循环泵(7)、所述搅拌机(42)和所述回流泵(8)将待处理液循环运行10～20分钟，使添加剂在待处理液中分布均匀；

第二步，给所述电解槽(1)通电，当电解液的金属离子浓度大于或者等于2克/升时，控制阴极电流密度在370A/m²～450A/m²；当电解液的金属离子浓度小于2克/升、且大于或者等于500ppm时，控制阴极电流密度在320A/m²～370A/m²；当电解液的金属离子浓度小于500ppm时，控制阴极电流密度在270A/m²～320A/m²；

第三步，当电解液的金属离子浓度小于100ppm时，结束电解，取出阴极板，并装入新的阴极板。

9.根据权利要求8所述的含重金属工业废水的处理方法，其特征在于，

所述第一步中添加的所述添加剂为高分子有机化合物。

10.根据权利要求9所述的含重金属工业废水的处理方法，其特征在于，

所述第二步中电解液的金属离子浓度的监测是通过每隔1.5～2.5小时使用EDTA对电解液进行滴定分析而进行的。

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