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含銅廢水處理微電解技術(shù)

2024-04-13 15:19:59 37

鐵碳微電解(micro-electrolysis)技術(shù),又稱為鐵炭法、鐵屑法、內(nèi)電解、鐵還原等技術(shù),是被廣泛研究與應(yīng)用的一種廢水處理方法。

1、鐵碳微電解技術(shù)去除銅離子的原理及說明

“微電解法”主要是用特制的催化鐵碳一體化材料為填料,利用原電池原理將廢水中的重金屬離子去除。反應(yīng)方程式為:

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該工藝?yán)描F碳復(fù)合微電解技術(shù),由鐵釋放電子,銅離子得到電子,發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成銅單質(zhì),沉積在鐵碳復(fù)合微電解材料表面,銅離子得以去除。

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,鐵可以迅速置換銅離子,沒有逆反應(yīng)發(fā)生。銅沉積在鐵碳復(fù)合微電解材料表面,與水分離,可定期回收金屬銅。微電解反應(yīng)將消耗填料,可視實際消耗量定期補充投加。采用反沖洗可將填料間截留的懸浮物沖洗出來,最終排至沉淀槽沉淀,防止堵塞,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

2、微電解和混凝實驗

2.1 采樣及樣品保存

2.1.1 采樣點及采樣次數(shù)

在現(xiàn)有的調(diào)節(jié)池設(shè)定一個監(jiān)測點,于第14天的1030、1430以及1800這幾個時間段為采樣時間點,進(jìn)行了為期4天,共12次的取樣。

2.1.2 樣品采集及保存

在調(diào)節(jié)池固定的采樣點于固定的采樣時間,將采水瓶沉沒到水面表層以下0.5m,待35min,將瓶提出水面,瓶內(nèi)水樣倒入保存瓶待用。根據(jù)實驗要求,保存瓶選擇體積為2L的飲料瓶,待保存瓶內(nèi)裝滿水之后,密封放入加有冰塊的泡沫箱內(nèi),運回實驗室。將所采集的水樣編號,放入低于4℃的冰箱內(nèi)保存,并在24h內(nèi)對水樣中的銅含量進(jìn)行監(jiān)測。

2.2 微電解和混凝實驗

2.2.1 微電解和混凝實驗步驟

①直接微電解。

每天分別從已取的各時段調(diào)節(jié)池廢水水樣中取樣1000ml,測pH值約為4,將這1000ml水樣分成等量3份,然后進(jìn)行微電解反應(yīng),分別搖晃攪拌10min、20min、30min,分別倒出相應(yīng)反應(yīng)時間后的水樣200ml,經(jīng)沉淀取上清液測定銅離子濃度及PH值。

②直接微電解然后混凝。

取以上步驟分別倒出相應(yīng)反應(yīng)時間后的水樣200ml,經(jīng)沉淀取上清液測定銅離子濃度,調(diào)節(jié)pH值在89之間,投加適量PACPAM,進(jìn)行沉淀后分別取上清液測銅離子濃度及pH值。

2.2.2 Cu的測定銅的測定

采用火焰原子吸收分光光度法,在此不再闡述。

2.3 微電解和混凝實驗結(jié)果及分析

直接微電解和直接微電解然后混凝得到的水樣進(jìn)行Cu離子濃度和pH測定,結(jié)果列于表1。從表1中可見,隨著微電解反應(yīng)時間的增加,Cu離子的去除效率提高;直接微電解然后混凝去除效率進(jìn)一步提高。反應(yīng)時間10min左右,去除效率約15%,經(jīng)混凝沉淀后去除效率約50%時;微電解反應(yīng)20min左右時,去除效率約50%,混凝沉淀后去除效率達(dá)70%;反應(yīng)時間在30min后,去除效率可以達(dá)到99%以上,經(jīng)加藥混凝沉淀后基本可以達(dá)標(biāo)。

通過實驗,可采用鐵碳微電解法結(jié)合現(xiàn)有的工藝去除該線路板廠的含銅廢水中的銅離子,經(jīng)試驗確定最佳運行條件是pH34之間,停留時間大于等于30min。

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3、工程應(yīng)用

根據(jù)建設(shè)方提供的資料,本方案確定廢水進(jìn)水pH34,Cu2+濃度110mg/L。每天來水量為2000m3/d,設(shè)計廢水處理規(guī)模2000m3/d,按20h連續(xù)運行方式設(shè)計,即100m3/h。外排廢水執(zhí)行《廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)水污染物排放限值》(DB4426-2001)第二時段表2總銅執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn),總銅濃度≤0.5mg/L。根據(jù)從工廠采水樣并進(jìn)行微電解和混凝實驗得到的含銅廢水的處理工藝參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行設(shè)計,進(jìn)行工廠的實際工程應(yīng)用。

3.1 原污水治理系統(tǒng)處理工藝流程及說明

含銅廢水經(jīng)過收集系統(tǒng)送入調(diào)節(jié)池后,在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行均質(zhì)均量,然后由泵入混凝池調(diào)節(jié)pH89,然后進(jìn)入混凝絮凝反應(yīng)池內(nèi),在PAC、PAM的作用下混凝進(jìn)行破乳、絮凝成大塊的絮狀體,以便提高沉降效果。再進(jìn)入平流式沉淀池進(jìn)行泥水分離后進(jìn)入砂炭過濾器進(jìn)行過濾。

3.2 改造后污水治理系統(tǒng)處理工藝流程及說明

依據(jù)微電解及混凝實驗結(jié)果,需在現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)中增加鐵碳微電解系統(tǒng)。結(jié)合該廠實際情況,經(jīng)過反復(fù)驗算,將現(xiàn)有的調(diào)節(jié)池隔出三個部分,一部分仍作為調(diào)節(jié)池使用,一部分作為鐵碳微電解反應(yīng)系統(tǒng),一部分作為緩沖池由泵送至現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)中。含銅廢水經(jīng)過收集系統(tǒng)在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行均質(zhì)均量后,被泵入鐵炭微電解反應(yīng)池,通過一定的反應(yīng)時間將銅離子還原;出水進(jìn)入緩沖池,泵入原有的中和池調(diào)節(jié)pH89,經(jīng)原有混凝反應(yīng)池出水進(jìn)入原有的沉淀池進(jìn)行泥水分離,處理后清水排放,鐵碳微電解反應(yīng)池內(nèi)設(shè)曝氣進(jìn)行反沖洗,防止鐵碳板結(jié)。

3.3 處理效果

在增加鐵碳微電解系統(tǒng)后,污水處理效果均能達(dá)到要求,且處理系統(tǒng)較穩(wěn)定,所選取的工藝非常適用于該線路板廠含銅廢水的處理,具體運行效果見表2。

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4、結(jié)語

通過該廠鐵碳微電解技術(shù)的實際應(yīng)用,且通過對水體中總銅的連續(xù)監(jiān)測,得到了以下結(jié)論:鐵碳微電解技術(shù)對于處理含銅廢水在進(jìn)水pH34,反應(yīng)時間大于30min的情況下具有良好的處理效果,在今后的含銅廢水的處理中能得到廣泛的應(yīng)用。(來源:廣州巨邦環(huán)保工程設(shè)備有限公司)