CFEN多元素内源微电解反应装置重金属废水治理中的应用

 

1.1 电镀废水来源及分类

根据常规电镀厂生产工艺，主要废水产生点和水质特点如下：

（1）随着电镀工艺技术发展，各种添加剂、络合剂的大量使用，络合物干扰沉淀法的处理效果，导致出水重金属离子超标；

（2）随着环保排放标准的提高（由表2提高到表3标准），有机污染物的去除成为电镀废水达标的一项重要指标，而常规沉淀法不能确保达标。

（3）由于中和沉淀法处理技术不稳定，重金属经常超标，对后段厌氧-好氧工艺微生物造成冲击，微生物培养难以正常运行。另外由于电解生产工艺中加入的添加剂种类越来越多，越来越复杂，可生化性很差，采用常规传统中和沉淀+生化工艺方法难以达标。

（1）概述

电镀废水原有分类排水、含氰含铬废水预处理工艺等相对成熟，在电镀废水治理工程改造时尽可能保存和充分利用。建议各种废水进入综合调节池后，后续除重金属和有机污染物，可以考虑利用微电解材料具有破络、除重金属、降解有机物和提高废水可生化性（B/C值）多重作用的特点，对原有工艺进行改造，提高出水水质，达到最新表3排放标准或回用。

 

（2）电镀废水达标改造工程工艺流程举例（某线路板废水改造工程）

 

       碱 次氯酸钠          次氯酸钠  

含氰废水             一次破氰          二次破氰   综合调节池

 

        酸 还原剂            碱  

含铬废水           还原三价铬    中和沉淀    上清液   

 

 

含铜、镍清洗废水            

 

 

达标   二沉池   生化    沉淀池   混凝池     中和池   NY微电解设备

（其中红色部分为增加处理单元）

（3）工艺说明

以上工艺是在保持传统工艺基础上，为实现破络、提高重金属去除率、对电镀废水有机污染物进行断链降解、提高废水可生化性，因此增设了微电解处理工艺。

增加微电解工艺后，可破解络合物干扰，充分去除废水中重金属离子，同时对废水中有机污染物进行断链降解，去除部分COD，降低后续生化处理单元COD负荷，同时提高废水的可生化性，提高后续生化处理效率，为系统全面达到表3标准，打下坚实的基础。

根据现有工程实例运行结果分析，综合调节池PH值控制在3-6，有效反应时间控制在40---45min时处理效果最佳，在该条件下Cu、Ni、Cr等重金属离子均可达到表3标准。出水经厌氧-BAF处理后，完全能达到表3标准。

 

2          CFEN多元素内源微电解反应装置产品的先进性

2.1 专为环保废水治理研制生产

2.2  微孔发达，比表面积大，活性高    

密度可以达到1.0-1.2g/cm³,微孔发达，比表面积大，反应活性强，采用高温磁化构架、微孔活化技术，表面Zeta电位高，能大幅度降低污染物开环、断链及降解反应的活化能，提高反应速率和净化效率。

2.3  结构接触反应更彻底，易于反洗

2.4  堆密度低，填充重量更少、投资成本低

2.5  铁-碳均匀分布，电化学反应效率更高

2.6  无钝化\无堵塞\消耗量小，运行成本低

2.7  预处理（解毒）作用稳定确保后续生化高效运行

    加药及高级氧化等预处理工艺在来水水质波动时反应条件控制往往滞后，不能充分保障出水水质，容易对后续生化处理造成破坏性影响（这也是以往高浓度有毒工业废水生化系统难以稳定高效运行的根本原因）。而本设备采用过滤方式，来水水质波动对出水水质影响小，能充分确保出水水质可生化性满足后续生化处理要求，维持生化处理单元平稳高效运行，最终确保出水水质达标。

无需外接电源的情况下自身产生1.2伏电位差对废水进行电化学处理。当系统通水后设备内形成无数个微电解电池，产生氧化还原反应，达到降解有机污染的目的。

铁在废水处理过程中释放电子生成新生态Fe²⁺，具有氧化--还原的作用，能与废水中的许多组分发生氧化还原反应：（1）将六价铬还原为三价铬，经沉淀分离；（2）将重金属（如汞、铜离子）还原为单质，沉淀分离；（3）将无机阴离子（如S^2-离子、磷酸根等与铁形成不溶物）沉淀分离；（4）将硝基（苯）还原为胺基（苯胺），降低生物毒性，提高可生化性；（5）将共轭有色基团（如偶氮类等有色基团或助色基团）氧化--还原，使发色基团降解脱色；（6）长链或环状高分子有机物开环断链降解，提高了废水的可生化性。生成的Fe²⁺与空气中O₂进一步氧化成Fe³⁺，废水反应后PH升至8--9，Fe³⁺形成的氢氧化物是一种很好的絮凝剂。新形成的氢氧化铁胶体具有强烈的吸附-絮凝作用，其吸附能力远远高于那些外加化学药剂水解得到的絮凝剂；分散在水污中的悬浮物、有毒物、重金属离子及有机大分子能被吸附-絮凝、沉淀分离。

微电解工艺的工作原理是电化学氧化—还原反应、化学反应、物理化学吸附及絮凝沉淀的共同作用的结果。

CFEN多元素内源微电解反应装置中铁碳元素去除重金属离子的电极过程如下：

  阳极反应：

Fe-2e→Fe²⁺            E⁰(Fe²⁺/Fe)=-0.44V
    阴极反应：

 Cu²⁺ +2e    Cu      E⁰(Cu²⁺/ Cu)=0.17V

  2H⁺  +2e→ H₂↑            E⁰(H⁺/H₂)=0.00V  

一方面由于重金属离子具有更低的电负性，因此更容易得到电子，被还原为单质，从水中分离。

[Cu（NH₃）₄]²⁺     Cu²⁺ + 4NH₃       

由于置换反应为非可逆反应：

 Fe  +  Cu²⁺ →  Fe²⁺  +  Cu  

另一方面，当有氧气存在（设置曝气）时，

O₂+4H⁺+4e→2H₂O        E⁰(O₂)=1.23V
        阴阳极电势差达到1.67V，具有很强的氧化还原能力，可以使有机络合物中官能团断链降解，打破重金属络合系统的稳定性，促进含重金属离子废水中有机污染物经生化降解后净化达标。

第三是长链、环状、杂原子有机络合物在微电解处理过程中，发生断链、开环、解毒等作用，提高废水可生化性，使后续生化单元能获得很高的净化效率，从而提高出水水质，实现重金水废水充分达到最新排放标准。

 

案例现场：某电子有限公司

废水类型：线路板生产废水

水量：12800m3/d

原工艺流程：常规预处理—综合调节—PH调节—混凝—沉淀—砂滤—排放  

由于采用的络合剂品种增多、浓度增加，出水水质超标严重，通常出水水质在1—15mg/l，无法达到环保要求。从2012年10月开始采用CFEN多元素内源微电解反应装置和工艺技术改造，即在原调节池后增加微电解池，停留时间45min，后续工艺均不变，出水水质达到表2标准。通过1年连续运行检测，出水稳定达标。

某电子公司污水站运行记录表

一期：2012.12.25   0:00-8:00                                  记录人：yy

7:00—8:40调节池加液碱

二期：2012.12.25   0:00-8:00                               记录人：