论电化学法在重金属废水处理中的实际应用

2014-09-22方芳张一凡刘静铜陵市环境监测中心站安徽铜陵244000

化工管理 2014年26期

方芳张一凡刘静（铜陵市环境监测中心站安徽铜陵 244000）

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。

图1 电化学法处理工艺流程图

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：

重金属废水治理数据统计表单位：mg/l

监测点位（日均值）As Hg（μg/l）3.2 7 0.0 76 0.3 44 0.0 25 Pb Zn F-1 2出口进口1.2 0 0.0 08 0.0 09 0.7 84 0.0 17 0.9 23 0.0 28进口/2.8 6 0.0 14 0.3 84 0.0 18标准0.5 Ni Cu 0.2 00 0.0 25 0.8 86 0.0 25 0.0 47 0.0 015 0.0 80 0.0 015 0.0 23 0.0 05 0.0 13 0.0 05出口0.5 89 0.0 17 0.0 15 0.0 37 0.5 50 Cd 0.5 0.5 0.1 Cr 4.3 3 0.6 24 0.4 35 0.6 56/1.5 5

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%。