解决废水中重金属的方法有很多,有絮凝法、化学沉淀法、吸附法、离子交换、生物法、膜法、微电解食盐水等。
电絮凝法为近些年颇有潜力的一种废水处理工艺,此加工工艺使用方便,工作效率高,不含有混凝剂,是一种环境友好的污水处理工艺,已经被用以解决生活污水处理、电镀废水处理、重金属废水、造纸废水、含油污水。本试验选用电絮凝方法对冶金行业污水予以处理,改善了原始pH、极板间距、电流强度、反应速度等数据标准,取得了显著应用效果。
1、试验一部分
1.1 试验自来水与仪器设备
试验自来水来源于于某冶炼厂污水,废水水质如表1。
测试仪器:国外ThermoFisher6300ICP检测仪,hachHQ40d检测仪。
1.2 实验方案
电絮凝实验方法为自做机器设备,电絮凝反应槽宽度为400mmX200mmX200mm,电极板选用招极片,宽度为150mmx100mmx3mm,10块平板电脑电极排列在反应槽内,间隔为20mm。废水根据磁力驱动泵开展循环系统,废水进去后逐渐循环系统,开机后调整至需要电**算时间,隔一段时间后抽样100mL,静放10min后取发酵液检测Ni和Co成分。
2、结果和探讨
2.1 原始pH值对电絮凝功效的危害
在极板间距20mm、电流强度15mA/cm2、槽工作电压2.8V、反应速度4min环境下,用0.1mol/L硫酸和0.1mol/L氢氧化钠溶液调整污水的处理pH值,调查污水原始pH值对金属离子污泥负荷产生的影响,结论如下图1,处理之后水体如表2。
由图1得知,当原始pH=5时,Ni和Co的污泥负荷都不高,分别是72%、62.5%。伴随着pH系数的上升,污泥负荷也会跟着上升,当原始pH>7时,伴随着pH系数的上升,污泥负荷保持稳定,Ni的污泥负荷做到99%,Co的污泥负荷做到98%之上。酸碱性标准下会适合形成Al(0H)3及其铝多核甲基化学物质,无法有效吸咐和二沉池金属离子,伴随着pH系数的上升,产生的A1(0H)3及其铝多核甲基化学物质比较多,二沉池效果越好。电絮凝处理重金属废水还好偏碱环境下。由表2得知,当PH=7.0时,Ni的污泥负荷做到99.57%,可是处理之后Ni含量为2.9mg/L,不符合国家标准GB25467—2010《铜、钴、镍工业污染源排放标准》中Ni矣0.5mg/L、Co<1.0mg/L排放规定。当原始pH=8时,处理之后Ni含量为0.3mg/L,Co含量为0.2mg/L,充分满足国家标准排出规定,电絮凝佳原始pH数值8.0。
2.2 极板间距对电絮凝功效的危害
在原始pH=8.0、电流强度15mA/cm2、反应速度4min环境下,调查电絮凝极板间距对金属离子污泥负荷产生的影响,结论如下图2所显示。
由图2得知,极板间距在10-40mm范围之内,伴随着极板间距增大,Ni和Co去除扩大后减少。极板间距20mm时,Ni和Co的污泥负荷高,分别达到99.91%、98.64%。主要是因为同样电流强度环境下,极板间距越低,电级侵蚀作用和电级工作中表层运用越充足,效果也是就越好。但极板间距小,极片之间的静电场遍布不均性**,易导致短路故障反映,在同一电流强度下,间隔越多,槽工作电压将上升,电力消耗也增大,佳极板间距为20mm。
2.3 电流强度对电絮凝功效的危害
在原始pH=8.0、极板间距20mm、反应速度4min环境下,调查电流强度对金属离子污泥负荷产生的影响,结论如下图3所显示。
由图3得知,伴随着电流强度增大,Ni和Co的污泥负荷扩大。电流强度为5maA/cm2时,Ni和Co污泥负荷均低于65%,15mA/cm2时,Ni和Co污泥负荷高,自此再扩大电流强度,污泥负荷升高高不显著,基本上保持稳定。这是因为电**密度越大,阳极板间所产生的Al3+越大,阴极板增加更多的H2泡,二沉池、气浮机效果越好,处理能力越大。当电流强度达到一定抗压强度时,电解法所产生的Al3+越大,形成Al(OH)3W&招多核甲基化学物质也比较多,二沉池效果越好,污泥负荷越大。当电**浓度值再上升时容易产生胶体溶液抵触,反倒也会降低二沉池水平,电絮凝佳电流强度15mA/cm2。
2.4 反应速度对电絮凝功效的危害
在原始pH=8.0、极板间距20mm、电流强度15mA/cm2、槽工作电压2.8V环境下,调查反应速度对金属离子污泥负荷产生的影响,结论如下图4所显示。
由图4得知,Ni和Co的污泥负荷伴随着电絮凝时间的推移而变化,1-2min内Ni和Co的污泥负荷明显**,反应速度在4-10min内Ni的污泥负荷**保持稳定,4min时Ni的污泥负荷已经达到99.91%。4-10min内Co的污泥负荷迟缓**,8min时做到99.95%,以后保持稳定。但4min时Co的含量为0.2mg/L,合乎Co≤1.0mg/L排放规定。因为反映时间越长电力消耗越大,在符合排放标准情况下,4min为比较好的反应速度。
电絮凝反应造成淤泥偏少,沉淀显深蓝色,对电絮凝处理4min后沉淀干躁解决,阐述了这其中的Ni、Co、A1成分,结论如表3。
表3分析数据中,沉淀中Ni含量做到61.20%,这跟沉淀深蓝色外型相符合。因为沉淀中Ni含量高,中后期能通过其他方式对这其中的Ni进行处理或重复利用。
3、结果
根据实验分析了电絮凝方法对重金属废水处理效果,各自研究了原始pH、电流强度、极板间距、反应速度等多种因素,研究发现:
(1)伴随着PH系数的上升,污泥负荷也会跟着上升,当原始PH≥7时,Ni的污泥负荷做到99%,Co的污泥负荷做到98%之上。极板间距10-40mm范围之内,伴随着极板间距增大,Ni和Co去除扩大后减少。极板间距20mm时,Ni和Co的污泥负荷高,分别达到99.91%、98.64%。
(2)伴随着电流强度增大,Ni和Co的污泥负荷一直**,当电流强度为15mA/cm2时,Ni和Co污泥负荷高。Ni和Co的污泥负荷伴随着电絮凝时间的推移而变化,4min时Ni的污泥负荷已经达到99.91%,8min时Co的污泥负荷做到99.95%。
(3)重金属废水处理佳标准为:原始pH=8.0、极板间距20mm、电流强度15mA/cm2、反应速度4min,这时Ni污泥负荷为99.91%,污水处理后Ni的含量为0.3mg/L,Co污泥负荷98.64%,Co的含量为0.2mg/L,合乎国家标准GB25467—2010《铜、钴、镍工业污染源排放标准》中Ni≤0.5mg/L、Co≤1.0mg/L排放规定。