本发明属于重金属废水处理的技术领域，具体涉及一种用于重金属废水处理的工艺方法。
背景技术：
电化学法废水处理技术作为一种环境友好水处理技术，目前在重金属废水治理领域得以广泛应用。该技术工艺简单、占地面积小、运行效果好、费用低、对重金属去除有较好的效果，能够有效的去除水中的重金属离子，使之完全排放达标，可用于去除含镉、砷、锑、铜、锌、汞、银、镍等重金属离子的废水，电化学系统能够通过电解凝聚、电解气浮以及电解氧化还原将重金属离子通过络合物的形式以其最稳定的方式结合成固体颗粒，从水中沉淀出来，得以去除。
电化学法通过给多块钢板加直流电，在钢板之间产生电场，使待处理的水流入钢板的空隙。在该电场中，通电的钢板会有一部分被消耗而进入水中。电场中的离子与非离子污染物被通电，并与电场中电离的产物以及消耗进入水中的钢板发生反应。在此过程中，各种离子相互作用的结果，通常是以其最稳定的形式结合成固体颗粒，从水中沉淀出来。在电化学反应器的电解过程中，可简单描述为三种效应，即主要包括三个方面：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就可对水中悬浮物及胶体进行絮凝作用，其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，能吸附水中产生的污染物絮凝团并浮升到水面，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Cl-、ClO-、O2等具有强氧化性的物质可以把水中的某些大分子有机污染物氧化成小分子有机物，有些物质还可被氧化成CO2和H2O而直接去除，小分子有机物通过絮凝和气浮就能很好去除。
由于电化学的多种协同作用，使其能降解的污染物种类多、效率高，因而被广泛采用。
但是，虽然该工艺方法相对其他重金属废水处理方法具有很多应用优势，但实际应用过程中针对一些种类的重金属废水仍存在一定程度的极板钝化、极板利用率较低、产生的铁屑渣容易堵塞后续工艺管道、后续絮凝沉降系统效果不稳定等问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种重金属处理效果好、可有效解决极板钝化、使极板利用率高、工艺运行稳定畅通的用于重金属废水处理的工艺方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于重金属废水处理的工艺方法，包括以下步骤：
(1)将经预处理后的重金属废水清液进行电化学反应，反应过程中对反应液进行间歇曝气；
(2)将电化学反应得到的产物进行沉降分离，去除含铁固渣；
(3)将沉降分离得到的浑浊液进行曝气反应；
(4)在曝气反应得到的混合液中加入混凝剂，进行混凝反应，形成絮体发生沉降，经固液分离后，所得上清液进行回用或达标排放，所得底泥进行后处理，完成对重金属废水的处理。
上述的用于重金属废水处理的工艺方法中，优选的，所述步骤(1)中，所述重金属废水清液中：悬浮物≤200mg/L，pH 7～11，重金属总量≤100mg/L。
上述的用于重金属废水处理的工艺方法中，优选的，所述步骤(1)的电化学反应过程中，每间隔1min～5min向反应液中充入空气进行间歇曝气，每次间歇曝气的空气充入量与所述重金属废水清液的体积比为2～5∶1。
上述的用于重金属废水处理的工艺方法中，优选的，所述步骤(2)中，所述沉降分离的时间为3min～10min。
上述的用于重金属废水处理的工艺方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述曝气反应充入的气体为空气，所述空气与所述浑浊液的体积比为3～5∶1。
上述的用于重金属废水处理的工艺方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述曝气反应的时间为20min～30min。
上述的用于重金属废水处理的工艺方法中，优选的，所述步骤(4)中，所述混凝剂为PAM(聚丙烯酰胺)。
上述的用于重金属废水处理的工艺方法中，优选的，所述步骤(4)中，所述底泥的后处理是指：将部分(优选20％～50％)底泥返送至步骤(1)的预处理中作为共沉剂对重金属废水进行混凝处理，将剩余部分底泥进行浓缩处理，浓缩后所得上清液返送至步骤(1)的重金属废水清液中，浓缩后所得污泥作为废渣处理。
上述的用于重金属废水处理的工艺方法中，优选的，所述步骤(1)中，所述预处理是指对重金属废水进行碱液中和处理、碱液铁盐处理、硫化处理、化学氧化处理或化学还原处理，得到重金属废水清液。
本发明的步骤(4)中，对混凝反应的具体过程没有特殊的要求，为常规工艺。
本发明中电化学法处理重金属废水是利用外加电压来电解废水，通常采用可溶性阳极铁(Fe)，在阳极上生成Fe2+、Fe3+等阳离子，与水中OH-离子结合成Fe(OH)2、Fe(OH)3等微絮剂。同时在电解的过程中在电场环境下废水中还发生了电氧化还原和电泳的电化学过程，使得形成的含重金属铁絮体更加稳定、结实。
电化学法中常用的电极材料为铁，在阳极和阴极之间通以直流电，发生的电极反应如下：
铁阳极
Fe－2e→Fe2+ (1)
在碱性条件下
Fe2++2OH-→Fe(OH)2 (2)
进一步曝气氧化
4Fe2++O2+2H2O→4Fe3++4OH- (3)
另外，水的电解在阴极有氢气放出
2H2O+2e→H2+2OH- (4)
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的用于重金属废水处理的工艺方法采用全新设计的工艺路线，对当前重金属废水处理工艺进行创新性改进，电化学反应过程中进行间歇曝气，对极板有冲刷作用，能够有效解决极板钝化问题；电化学反应后设置沉渣池，对反应产生的铁渣进行初步分离，能够避免铁渣在后续工艺设施中堆积而影响工艺畅通运行；电化学沉渣后进行曝气氧化，在物理除泡的同时对亚铁离子进行氧化，以避免后续出水中因亚铁离子而影响出水浑浊的问题。本发明的工艺方法能够使各类重金属废水稳定达到各行业污染物排放标准，同时具有有效解决极板钝化、提高极板利用率、保障工艺运行畅通稳定、降低系统维护频次等技术优势。
附图说明
图1为本发明实施例中用于重金属废水处理的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例和说明书附图对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
一种本发明的用于重金属废水处理的工艺方法，如图1所示，所用重金属废水为某铅锌冶炼企业经预处理后的生产废水，主要包括经石灰中和预处理后的酸性重金属废水清液。工艺方法包括以下步骤：
(1)将预处理后的重金属废水清液(即重金属废水预处理上清液)送入中间池，中间池清液以50m3/h的水量排入电化学设备中进行电化学反应，清液中SS≤200mg/L，pH 7～11，重金属总量≤100mg/L，每间隔5min充入1.7m3/min的空气进行间歇曝气，每次间歇曝气的空气充入量为按电化学设备废水处理量的2倍，即空气与重金属废水清液(反应液)的体积比为2∶1。
(2)将步骤(1)中电化学反应后得到的产物溶液排入沉渣池中进行沉降分离，分离含铁固渣，得到浑浊液，其中沉降分离的停留时间为3min。通过对电化学反应过程中产生的含铁固渣进行分离，以避免其对后续工艺设施造成负面影响。
(3)将步骤(2)中沉降分离后得到的浑浊液排入曝气池中，充入空气进行曝气反应。曝气池采用穿孔管充入2.5m3/min的空气，充入的空气量与沉降分离后得到的浑浊液的体积比为3∶1，曝气反应的时间为25min。
(4)将步骤(3)中曝气反应后得到的混合液排入混凝反应池中，投加PAM进行混凝反应，形成大颗粒絮体，并将其排入沉淀池中进行澄清，固液分离后得到上清液和底泥。所得上清液进行回用或达标排放；所得底泥进行后续处理，包括将所得的一部分底泥(优选20％～50％)回送到预处理石灰中和工艺段进行混凝反应，作为共沉剂强化处理效果，剩余底泥排入污泥浓缩池进行浓缩处理。
本实施例中底泥浓缩处理得到的上清液排入中间池，浓缩处理后得到的污泥经污泥脱水机压缩脱水后作废渣处理，所得泥饼外运另行环保处理，所得滤液排入中间池。以上便完成了对重金属废水的处理。
本实例中中间池废水、沉淀池出水及执行的《铅、锌工业污染物排放标准》(GB25466-2010)相关指标要求的检测数据对比，如表1所示。
表1处理前后废水各指标的检测数据对比
由上表可知，经预处理后的重金属废水，再经本发明的电化学法工艺处理后，各项重金属指标完全能满足《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466-2010)相关指标要求。
本实施例工艺运行过程中没有极板钝化的现象，极板的利用率达到91.27％。在工艺运行过程中絮凝效果稳定，出水清澈，悬浮物浓度稳定在20mg/L以下，电化学反应产生的废渣得到了回收利用，一定程度上减少了重金属废水处理过程废渣的产生量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种用于重金属废水处理的工艺方法，包括以下步骤：
(1)将经预处理后的重金属废水清液进行电化学反应，反应过程中对反应液进行间歇曝气；
(2)将电化学反应得到的产物进行沉降分离，去除含铁固渣；
(3)将沉降分离得到的浑浊液进行曝气反应；
(4)在曝气反应得到的混合液中加入混凝剂，进行混凝反应，形成絮体发生沉降，经固液分离后，所得上清液进行回用或达标排放，所得底泥进行后处理，完成对重金属废水的处理。
2.根据权利要求1所述的用于重金属废水处理的工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述重金属废水清液中：悬浮物≤200mg/L，pH 7～11，重金属总量≤100mg/L。
3.根据权利要求1所述的用于重金属废水处理的工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)的电化学反应过程中，每间隔1min～5min向反应液中充入空气进行间歇曝气，每次间歇曝气的空气充入量与所述重金属废水清液的体积比为2～5∶1。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的用于重金属废水处理的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述沉降分离的时间为3min～10min。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的用于重金属废水处理的工艺方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述曝气反应充入的气体为空气，所述空气与所述浑浊液的体积比为3～5∶1。
6.根据权利要求5所述的用于重金属废水处理的工艺方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述曝气反应的时间为20min～30min。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的用于重金属废水处理的工艺方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述混凝剂为PAM。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的用于重金属废水处理的工艺方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述底泥的后处理是指：将部分底泥返送至步骤(1)的预处理中作为共沉剂对重金属废水进行混凝处理，将剩余部分底泥进行浓缩处理，浓缩后所得上清液返送至步骤(1)的重金属废水清液中，浓缩后所得污泥作为废渣处理。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的用于重金属废水处理的工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述预处理是指对重金属废水进行碱液中和处理、碱液铁盐处理、硫化处理、化学氧化处理或化学还原处理，得到重金属废水清液。
技术总结
本发明公开了一种用于重金属废水处理的工艺方法，包括以下步骤：将经预处理后的重金属废水清液进行电化学反应，反应过程中间歇曝气，所得产物进行沉降分离，去除含铁固渣，所得浑浊液进行曝气反应，所得混合液中加入混凝剂进行混凝反应，形成絮体发生沉降，经固液分离后，所得上清液进行回用或达标排放，所得底泥进行后处理，完成对重金属废水的处理。本发明的工艺方法重金属处理效果好，可有效解决极板钝化问题，使极板利用率高、工艺运行稳定畅通。
技术研发人员：蒋晓云;徐先锋
受保护的技术使用者：长沙华时捷环保科技发展股份有限公司
文档号码：201610756318
技术研发日：2016.08.29
技术公布日：2016.12.14
声明：
“用于重金属废水处理的工艺方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：长沙华时捷环保科技发展股份有限公司;
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