微電解處理電解金屬錳鈍化廢水處理工程實例

電解錳生產廢水主要來自電解槽供水、壓力濾水、鈍極板水和車間地板水。多數企業的冷卻水采用直排方式進入河流,壓濾機洗濾布水則采用微孔陶瓷磚過濾后重復利用,鈍化及洗板廢水中含大量水溶錳、懸浮物、總鉻、六價鉻等。由于水量大、含污染物濃度高,處理難度大。國內電解錳生產廢水治理一般是加硫代硫酸鈉將六價鉻還原為三價鉻,再加可溶性碳酸鹽,使廢水中錳離子與碳酸根離子結合生成碳酸錳沉淀、三價鉻離子與碳酸鹽水解生成的氫氧根結合生成氫氧化物沉淀而分離出來。或加可溶性堿,使廢水中錳離子、三價鉻離子與氫氧根離子結合生成氫氧化錳、氫氧化鉻沉淀而分離出來。根據湘西自治州多家電解錳廠的實踐和有關廠家的報道,上述方法存在如下問題:①藥劑投加量不易控制,外排廢水很難穩定達標;②廢水治理過程中產生的沉淀物難以脫水;③由于廢水量太大,治理費用高,企業無法承受。1冷卻水循環利用針對以上問題,經過大量試驗與實踐,作者認為電解錳生產廢水治理應本著節水降耗、減少排放、操作簡便、運行費少為原則。首先對廢水進行清污分流,冷卻水循環利用,這樣能減少95%的排水量。其次對鈍化清洗水和極板洗滌水采用節水清洗流程,使原來噸產品排污水量由25m3減少到5～8m3。最后把必須處理的廢水引入鐵?炭微電解床進行處理如圖1。鐵/炭微電解床是集電化學反應、電附集與絮凝、過濾等多種功能于一體。是工藝中的關鍵設備,它由池體、填料、反應室、進出水系統和反沖洗系統等部分組成。池體由混凝土做成,填料為廉價易得的廢鐵屑與焦炭組成,填料裝填前需要預先活化。2反應機制2.1鐵屑炭的制備鐵屑?炭反應池是利用鐵屑在廢水中腐蝕形成原電池原理來處理廢水的,是電化學的氧化還原、電化學電對對絮體的電附集作用、以及電化學反應產物的凝聚、新生絮體的吸附和床層過濾等作用的綜合效應,其中主要是氧化還原和電附集及凝聚作用。鐵屑是鐵和碳的合金,當其浸沒在含大量電解質的廢水中時,形成無數個微小的原電池,在鐵屑中加入焦炭后,鐵屑與焦炭粒接觸進一步形成大原電池,使鐵屑在受到微原電池腐蝕的基礎上,又受到大原電池的腐蝕,從而加快了電化學反應的進行,既能提高處理效果,又可維持一定的空隙率,防止鐵屑結塊板結,保持較好的水力條件,延長再生周期。主要反應如下:陽極Fe:Fe-2e→Fe2+E0(Fe2+Fe?2e→Fe2+E0(Fe2+Fe)=-0.44V陰極C:Ο2+4Η++4e→2Η2ΟE0(Ο2H2O)=1.22V在充空氣的情況下,電解質溶液中鐵的腐蝕加快,大量的Fe2+進入溶液,不但有效地克服了陽極鈍化,而且新生態的Fe2+具有較強的活性,能與溶液中的氧化劑反應生成具有良好絮凝作用的Fe3+,其反應為:6Fe2++Cr2Ο2-7+14Η+→2Cr3++6Fe3++7Η2Ο由于反應中不斷消耗H+,反應后期出水pH值升高,有利于廢水中的金屬離子形成難溶的金屬氫氧化物和鐵的多核絡合物,提高Fe3+絮凝劑的吸附、凝聚和共沉淀作用。同時,在無數微小原電池電場的作用下,廢水中的帶電膠體向相反電荷的電極運動,附集并沉積到電極上,從而強化了廢水處理效果。2.2性錳和三價鐵加石灰的主要目的是調節pH值,去除三價鉻、水溶性錳和三價鐵等。主要反應如下:Cr3++3ΟΗ-→Cr(ΟΗ)3↓Μn2++2ΟΗ-→Μn(ΟΗ)2↓Fe3++3ΟΗ-→Fe(ΟΗ)3↓3水質、ph值監測運行中一要嚴格控制反應池的進水流量,二要有足量的鐵屑填料,以保證廢水在反應池內有足夠的反應時間。反應時間的長短與廢水水質、pH值等因素有關,應視具體情況而定。實際運行時,進水pH值一般在5～6左右,可不加酸。出水pH值接近中性,只需投加少量的Ca(OH)2調至pH值為9即可收到滿意的效果。經湘西自治州環境監測站對自治州6家采用該工藝處理鈍化廢水的電解錳廠驗收監測,結果如表1所示。從表1可以看出,廢水經處理后Cr總、Cr+6、Mn去除率均達99%以上。4金屬錳的計算該技術用于電解錳鈍化及洗板廢水處理,以每年1萬t金屬錳規模計算。土建投資30萬元,設備投資10萬元。年運行費用3萬元,廢水處理成本0.5元?m3。5填料處理系統(1)鐵/炭微電解床處理電解錳鈍化及洗板廢水,采用廉價易得的工業廢料為填料,該系統集多種功能于一體,構造