论电化学法在重金属废水处理中的实际应用

2022-09-11

电化学法指在外加电场的作用下, 在电化学反应器中, 通过控制电压或电流, 发生电化学反从而去除污染物的方法。

一、电化学工作原理

电化学处理重金属废水是一种使用电能去除水中的重金属、悬浮固体、有机物和其它多种污染物的电化学过程。电化学工艺是利用外加电压来电解废水, 其采用可溶性阳极 (Al或Fe) , 在阳极上生成Al3+, Fe2+, Fe3+等阳离子, 与水中OH-离子结合成Al (OH) 3, Fe (OH) 2, Fe (OH) 3等絮凝剂, 去除废水中的微粒和杂质。同时在阳极上析出O2微气泡, 在阴极上产生具有还原能力H2微气泡, 可与废水中的污染物起还原反应, 或生成氢气。未被彻底氧化的有机物部分还可和悬浮固体颗粒被Al (OH) 3吸附凝聚并在氢气和氧气带动下上浮分离, 从而提高水处理效率。

其工作机理主要包括三个方面:电解凝聚、电解气浮以及电解氧化还原。

(1) 电解凝聚是指可溶性阳极产生的阳离子经过水解、聚合作用, 可以产生一系列多核羟基络合物及氢氧化物, 这些物质作为絮凝剂可对水中污染悬浮物及胶体进行絮凝作用, 它们的絮凝效果要比传统的絮凝剂高很多。

(2) 电解气浮是指水在电解时产生少量的O2和H2微气泡, 这些气泡的粒径和密度都非常小, 具有一定的吸附能力和浮载能力, 能吸附水中的污染物, 并产生絮凝团浮升到水面, 从而达到固液分离的效果。

(3) 电解氧化还原是指水在电解过程中产生的O2等具有强氧化性的物质可以把大分子有机物氧化成小分子有机物, 小分子有机物通过絮凝和气浮就能很好去除。

二、电化学技术的实际应用

某铜冶炼厂已成功运用电化学技术处理重金属废水, 废水能够稳定达标外排。

1. 工艺设计

各路废水收集至调节池内, 均质均化后将废水抽送至电化学设备间, 发生电解凝聚、电解气浮以及电解氧化还原等反应, 与水中重金属形成絮凝团;出水进入曝气池, 使水中氧化亚铁离子其转化为氢氧化铁沉淀物;在絮凝池中投加PAM药剂, 同时进行搅拌, 使废水中已生成的氢氧化铁等沉淀物生成更大的絮凝体, 便于沉降;随后出水进入到斜板沉淀池, 去除污染物絮凝团, 上清液直接达标排入在线监测计量渠道。其处理工见下图。

由于全厂废水来源点较多, 均化调节池可使各种废水很好的进行均化混合;且一旦废水出现异常波动 (主要是p H波动较大) , 即启动碱液投加系统对废水进行预调节;正常运行时用作用作均化调节池和事故应急池。曝气氧化池的停留时间不得少于间30min。在絮凝反应池内投加少量PAM是为了进一步的絮凝反应;PAM (聚丙烯酰胺) 是一种现状的有机高分子聚合物, 可加快沉淀的速度。

2. 运行效果

该铜冶炼厂重金属废水治理处理设施运行稳定后, 对进出口的水质进行了监测, 监测项目为As、Hg、Ni、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、F-;连续监测2天, 4次/天。经统计后日均值数据详见下表:

表中的监测数据可以看出, 处理后各因子日平均监测值满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》 (GB25467-2010) 排放标准要求;As、Hg、Ni、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、F-处理效率分别为99.5%、97.5%、95.3%、98.8%、78.3%、92.7%、79.0%、95.2%。

3. 项目投资及运行成本

项目前期总投资约5340万, 运行投产后, 按废水站年正常运行天数365天计算, 年废水处理量为547500m3。按照处理成本的构成项目计算全年费用, 经核算单位处理总成本在1.79~2.54元/吨之间。

摘要：重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。目前常用的处理工艺有化学沉淀法、生物法、膜分离法和电化学法等。化学沉淀法排放浓度波动大且运行成本较高。生物法存在对水质要求高、自动化程度低、占地面积大等劣势。膜分离法在实际运用中会遇到膜堵塞、电极极化等问题。而电化学法具有处理效率高、运行成本低、自动化程度高、操作简单、占地小等一系列的优点。本文主要介绍电化学法技术的原理、工艺, 以及在重金属废水处理中的实际应用。

关键词：电化学法,重金属废水,电解,絮凝