專利名稱：一種微波處理電鍍廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，特別是一種微波處理電鍍廢水的方法背景技術(shù)目前，公知的處理電鍍廢水的方法主要有物理化學(xué)法、離子交換法和生物法等。
國內(nèi)廣泛采用的電鍍廢水的處理方法是物理化學(xué)法，通過沉淀、絮凝和過濾使廢水達(dá)標(biāo)排放。處理工藝要求將含鉻廢水、含氰廢水單獨收集和處理。一旦不同類廢水出現(xiàn)混排，現(xiàn)有處理工藝很難保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。雖然物理化學(xué)法處理電鍍廢水已得到廣泛運用，但往往需要向廢水中投加大量的化學(xué)藥劑，才能使氧化還原反應(yīng)或沉淀反應(yīng)完全充分，這直接導(dǎo)致運行成本高。由于工藝過程控制繁雜，工藝效果往往不穩(wěn)定。
離子交換法應(yīng)用于電鍍廢水曾被認(rèn)為是處理電鍍廢水的標(biāo)準(zhǔn)方法，但此方法的飽和時間短、操作難度大、運行費用和工程投資高，限制了其工程運用。
八十年代后相續(xù)出現(xiàn)的反滲透、電滲析、活性炭吸附、氣浮法和鐵氧體等方法，因各自的適應(yīng)性、投資費用以及操作運行管理等問題，而未能在電鍍廢水處理工程得到廣泛的運用。
專利93106616提供了一種微生物處理含鉻廢水的方法，但其未能滿足電鍍混合廢水的處理要求，并且占地面積大；專利200410021771.5提供了一種微生物處理電鍍混合廢水的方法，但該方法對環(huán)境的溫度敏感，在低溫季節(jié)影響了其正常的處理效率。專利99115141.0提供了一種微波處理廢水的方法，但其并未對電鍍廢水提出微波處理的具體解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有電鍍廢水處理方法適應(yīng)性不足、工藝過程控制復(fù)雜、占地面積大以及運行費用高等問題，本發(fā)明的目的是提供一種高效的微波處理電鍍廢水的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于該方法包括A.電鍍廢水進(jìn)行預(yù)處理，加入0.80～2.50g/L工藝添加劑，在攪拌下充分混合反應(yīng)；B.預(yù)處理后的廢水從自微波處理器的下部進(jìn)、中上部出，微波照射時間為1～20秒，在場效應(yīng)和熱點效應(yīng)以及催化作用等的共同作用下，使工藝添加劑和廢水發(fā)生充分的物理化學(xué)反應(yīng)；C.微波處理器的出水自流進(jìn)入沉淀過濾單元，出水可實現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。
所述預(yù)處理依據(jù)廢水的特性、污染物的種類及其濃度的高低設(shè)置二級或三級混合反應(yīng)，調(diào)整工藝添加劑的投加量為0.80～2.50g/L。
所述每級混合反應(yīng)的水力停留時間為1～15分鐘，混合反應(yīng)中的攪拌采用空氣攪拌或者電動攪拌。
所述工藝添加劑其組成成份包括I號添加劑和II號添加劑，在第一級混合反應(yīng)中投加I號添加劑，在第二級混合反應(yīng)中投加II號添加劑，并使最后一級混合反應(yīng)出水的pH值在7.5～9.0，二種添加劑的重量百分比及各組成成份的重量百分比如下I號添加劑15～35％II號添加劑65～85％
二種添加劑的組成成份及最佳重量比例如下I號添加劑的組份FeSO4+FeCl2各組份的百分比60～80％∶20～40％II號添加劑的組份Al2O3·4SiO2·3H2O+Na2Ca[AlSi5O12]4·12H2O+Ca(OH)2各組份的百分比50～75％∶10～20％∶15～30％工藝添加劑同時具有反應(yīng)劑和微波誘導(dǎo)劑的功能。其中FeSO4、FeCl2、Ca(OH)2主要體現(xiàn)為反應(yīng)劑的功能。反應(yīng)劑主要具有破除絡(luò)合物、調(diào)節(jié)pH值和絮凝作用，通過下列反應(yīng)式發(fā)揮作用的2Fe2++O2+4H+→2Fe3++2H2OFe2++2OH-→Fe(OH)↓Fe3++3OH-→Fe(OH)↓Ca(OH)2→Ca2++2OH-I號添加劑主要起破絡(luò)除絡(luò)合物、提供絮凝晶核的功能。對多家電鍍廠的混合廢水的水質(zhì)及特性分析，發(fā)現(xiàn)由于有機(jī)絡(luò)合物如檸蒙酸等的存在，導(dǎo)致重金屬銅、COD等難以去除或去除率較低。在進(jìn)行了反復(fù)試驗的基礎(chǔ)上，要獲得良好重金屬和COD去除率，必須預(yù)先破絡(luò)。并且I號添加劑的投加量為0.15～0.70g/L時，處理效果良好且穩(wěn)定。低于此投加量，出水中的COD和銅等指標(biāo)不穩(wěn)定；高于此投加量時，出水中易出現(xiàn)“還色”現(xiàn)象以及固液分離效果下降。
微波處理污水的技術(shù)原理主要體現(xiàn)在“分子的極性運動”和不同物質(zhì)對微波能的選擇性吸收。微波對流體中的物質(zhì)有選擇性加熱的功能，對吸波物質(zhì)將形成低溫催化作用。微波用于處理電鍍廢水，通過微波場對吸波物質(zhì)的選擇性加熱、低溫催化、快速穿透等功能，達(dá)到凈化廢水的目的。
在廢水中同樣也有不能直接吸波的物質(zhì)，如有機(jī)化合物。為強(qiáng)化微波處理效率，必須向廢水中人為的投加一定比例的強(qiáng)吸波物質(zhì)—微波誘導(dǎo)劑，并通過這些強(qiáng)吸波物質(zhì)，將微波能傳遞給不能明顯吸收微波波能的有機(jī)化物等物質(zhì)，并在其表面局部區(qū)域形成能量聚焦，從而形成低溫誘導(dǎo)催化反應(yīng)。
除低溫催化作用外，在微波場中還同時發(fā)生超高頻振蕩，加速物理化學(xué)反應(yīng)速度；場效應(yīng)作用的結(jié)果，使分子發(fā)生定向排列。提高反應(yīng)過程中的物理、化學(xué)反應(yīng)以及催化反應(yīng)，體現(xiàn)在加速細(xì)小顆粒的凝聚和固液分離速度、提高重金屬的反應(yīng)效果和COD的去除效率等。
II號添加劑的功能是提高廢水吸收微波能的能力或者是將微波能傳遞給不能明顯吸收微波能的物質(zhì)以及調(diào)節(jié)PH值，其合適的投加量為0.65～1.80g/L。低于此投加量時，會出現(xiàn)達(dá)不到PH值調(diào)節(jié)的工藝要求和不能充分發(fā)揮微波處理的效率；高于此投加量時，PH值將高9.0，不利于充分去除重金屬、固液分離效果下降以及運行費用升高。
電鍍廠的混合廢水，其pH值大多為3.0～5.0，投加Ca(OH)2的主要目的是調(diào)節(jié)最后混合反應(yīng)出水的pH值在7.5～9.0和強(qiáng)化絮凝效果。pH值低于7.5時，較難以去除重金屬離子；當(dāng)pH值高于9.0，將影響重金屬離子的去除率以及固液分離的效果。通過控制Ca(OH)2的投加量來達(dá)到調(diào)節(jié)pH值的目的，從而實現(xiàn)良好的工藝效果。
所述混合反應(yīng)投加工藝添加劑，在攪拌下充分混合反應(yīng)，并使最后一級混合反應(yīng)出水的pH值在7.5～9.0。將最后一級混合反應(yīng)出水的pH值調(diào)整在7.5～9.0，其目的是確保廢水的重金屬離子和有機(jī)污染物的高效去除。
所述廢水在微波處理器內(nèi)的照射時間為1～20秒，出水溫度較進(jìn)水溫度高0～10度。
微波處理電鍍廢水的方法由加藥裝置和二至三級混合反應(yīng)、微波處理器和沉淀過濾三個單元構(gòu)成，包括以下步驟1.電鍍廢水依次經(jīng)過二級或三級混合反應(yīng)，水流以推流和混流的方式通過混合反應(yīng)。設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)向混合反應(yīng)內(nèi)進(jìn)行曝氣攪拌或者電動攪拌。往混合反應(yīng)內(nèi)投加工藝添加劑，并使最后一級混合反應(yīng)出水PH值為7.5～9.0。將最后一級混合反應(yīng)出水的pH值調(diào)整在7.5～9.0，其目的是確保廢水的重金屬離子和有機(jī)污染物的高效去除。每級混合反應(yīng)的反應(yīng)時間為1～15分鐘。
2.經(jīng)過上步處理后的廢水泵入微波處理器內(nèi)，廢水自微波處理器的下部進(jìn)、中上部出水。在微波處理器的場效應(yīng)和熱點效應(yīng)以及催化作用等協(xié)同作用下發(fā)生高效率的物理和化學(xué)反應(yīng)。廢水在微波處理器內(nèi)的照射時間為1～20秒。采用循環(huán)冷卻水對微波處理器進(jìn)行降溫以維持微波處理器主體的溫度不高于50℃。
3.微波處理器的出水自流進(jìn)入沉淀過濾單元，沉淀區(qū)的污泥自底部采用重力自流排至污泥池進(jìn)行污泥處置。經(jīng)本發(fā)明工藝處理排出的污泥含水率低，約為97～99％；脫水性能良好；污泥量少，約為化學(xué)沉淀處理工藝的60-80％。出水即可實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。處理鍍前較高COD濃度的鍍前廢水，可在沉淀區(qū)前投加適量的陰離子性PAM以提高固液分離效率。
處理不同廢水的工藝流程當(dāng)電鍍廢水呈強(qiáng)酸性(pH＜2.0＝時，可在調(diào)節(jié)池中投加堿液將其pH值調(diào)節(jié)在＞3.0以方便工藝過程的控制；將電鍍廢水自調(diào)節(jié)池泵入混合反應(yīng)1內(nèi)、往混合反應(yīng)1內(nèi)投加I號添加劑0.15～0.70g/L；往混合反應(yīng)2內(nèi)投加II號添加劑0.65～1.80g/L；并使混合反應(yīng)3出水的pH值在7.5～9.0?；旌戏磻?yīng)在鼓風(fēng)機(jī)的曝氣或電動攪拌下充分混合反應(yīng)?；旌戏磻?yīng)3的出水進(jìn)入微波處理器內(nèi)，在微波處理器內(nèi)的照射時間為1～20秒。利用微波的場效應(yīng)、熱點效應(yīng)和低溫催化作用，提高物理化學(xué)反應(yīng)的效率，同時有效地去除重金屬和COD等污染物。經(jīng)本方法處理后的出水，可去除60～85％的COD、95％以上的重金屬。出水溫度較進(jìn)水溫度高0～10℃。出水經(jīng)沉淀過濾后可實現(xiàn)穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放。其主要特征具有如下工藝流程如

圖1所示。
工藝添加劑中包含的I號和II號添加劑，依據(jù)原始廢水的特性、污染物的種類及其濃度的高低調(diào)整其用量。二種添加劑同時使用，并用清水配制成6～10％的濃度分別投加在要求的混合反應(yīng)中。
本方法適用于處理以重金屬和COD為主要污染物的各類廢水，包括含包括電鍍混合廢水、五金加工廢水、線路板清洗廢水等。經(jīng)本方法處理后，可保證出水中的COD和重金屬等指標(biāo)的達(dá)標(biāo)排放。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果1、本方法可適用電鍍廢水、線路板廢水的清洗廢水和五金加工廢水等以重金屬和COD為主要污染物的廢水，經(jīng)本方法處理后，可實現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。現(xiàn)有電鍍廢水處理工藝中最常見的是COD和銅等出水指標(biāo)不穩(wěn)定，這是由于工藝控制復(fù)雜、工藝處理不徹底以及不同類廢水出現(xiàn)混排后的工藝適應(yīng)性不強(qiáng)所致。本方法的處理效率高、針對性強(qiáng)，對各類電鍍廢水包括可能出現(xiàn)的混排問題提出了良好的解決。
2、為了提高電鍍廢水處理的工藝效率和適應(yīng)性，提出了微波處理電鍍廢水的方法，向電鍍廢水中投加工藝添加劑，在微波的場效應(yīng)、熱點效應(yīng)和催化作用等協(xié)同作用下，可大幅度的提高處理電鍍廢水的適應(yīng)性和有效性，并大大地簡化了工藝過程的控制。
3、本方法在具有良好的低溫催化破氰效率。由于廢水的混排而使混合廢水中存在的低濃度氰化物，經(jīng)處理后可保證氰化物的達(dá)標(biāo)排放。
4、本發(fā)明方法的工藝過程簡單、控制方便。處理費用較傳統(tǒng)方法下降10～35％。
5、本方法處理后的出水，各種重金屬離子的濃度遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)、電導(dǎo)率比化學(xué)沉淀法低10～30％，有利于中水回用等后續(xù)深度處理工藝的正常運行以及降低其處理費用。
6、本發(fā)明方法產(chǎn)生的污泥量少，約為傳統(tǒng)工藝污泥量的60～80％；污泥的沉降性能好，其沉淀速度是傳統(tǒng)工藝的3～4倍；污泥的含水率低，為97～99％；污泥的脫水性能良好。
7、本發(fā)明方法的工程占地面積小，約為化學(xué)沉淀法的20～40％。
8、本方法具有良好的殺菌除臭能功，經(jīng)處理后的出水細(xì)菌總數(shù)可達(dá)到廢水的排放要求。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1取電鍍廠內(nèi)的混合廢水，按照本發(fā)明經(jīng)過以下工藝流程廢水經(jīng)混合反應(yīng)1、混合反應(yīng)2、微波處理器處理后，沉淀過濾，出水。
其過程及參數(shù)如下混合廢水流量為400L/h、水溫為21℃，連續(xù)進(jìn)入有效容積100升的混合反應(yīng)1中，并向其中投加I號添加劑0.12g/L(組成FeSO4∶FeCI2＝3∶2)并連續(xù)攪拌；出水進(jìn)入有效容積50升的混合反應(yīng)2中，往其中投加II號添加劑0.68g/L(組成比例Al2O3·4SiO2·3H2O∶Na2Ca[AlSi5O12]4·12H2O∶Ca(OH)2＝5∶2∶3)；出水采用水泵抽入微波處理器內(nèi)運行波10秒，出水水溫為22℃，出水自流進(jìn)入沉淀過濾。過程的水質(zhì)如表1所示。
表1 廢水的水質(zhì)單位除pH外為mg/L

注出水水質(zhì)為連續(xù)運行三次取樣化驗結(jié)果的平均值。
實施例2
電鍍廠內(nèi)的混合廢水，按照本發(fā)明經(jīng)過以下工藝流程廢水經(jīng)混合反應(yīng)1、混合反應(yīng)2、混合反應(yīng)3和微波處理器處理后，沉淀過濾，出水。
其過程及參數(shù)如下混合廢水流量為400L/h、水溫為23℃，進(jìn)入有效容積80升的混合反應(yīng)1中，并向其中投加I號添加劑0.70g/L(組成FeSO4∶FeCI2＝4∶1)并連續(xù)攪拌；出水進(jìn)入有效容積40升的混合反應(yīng)2中，往其中投加II號添加劑1.80g/L(組成比例Al2O3·4SiO2·3H2O∶Na2Ca[AlSi5O12]4·12H2O∶Ca(OH)2＝7.5∶1∶1.5)；出水采用水泵抽入微波處理器內(nèi)運行波20秒，出水水溫為26℃，出水自流進(jìn)入沉淀過濾。過程的水質(zhì)如表2所示。
表2 廢水的水質(zhì)單位除pH外為mg/L

注出水水質(zhì)為連續(xù)運行三次取樣化驗結(jié)果的平均值。
實施例3電鍍城內(nèi)的電鍍混合廢水，按照本發(fā)明經(jīng)過以下工藝流程處理廢水經(jīng)混合反應(yīng)1、混合反應(yīng)2、混合反應(yīng)3和微波處理器處理后，沉淀過濾，出水。
其試驗過程和參數(shù)如下電鍍廢水、水溫19℃、流量為480L/h，進(jìn)入有效容積100升的混合反應(yīng)1中，并向其中投加I號添加劑0.40g/L(組成FeSO4∶FeCI2＝4∶1)并連續(xù)攪拌；出水進(jìn)入有效容積100升混合反應(yīng)2中，往其中投加II號添加劑1.20g/L(組成比例Al2O3·4SiO2·3H2O∶Na2Ca[AlSi5O12]4·12H2O∶Ca(OH)2＝6∶1.5∶2.5)；出水自流進(jìn)入有效容積50升的混合反應(yīng)3中，連續(xù)曝氣，出水采用水泵抽入微波試驗處理器內(nèi)運行波5秒，出水自流進(jìn)入沉淀過濾，過濾后出水的溫度為22℃，出水水質(zhì)如下表3所示表3 廢水的水質(zhì)單位除pH外為mg/L

注出水水質(zhì)為連續(xù)試驗間隔1小時三次取樣化驗結(jié)果的平均值。
實施例4電鍍廢水(10m3/d)，按照本發(fā)明經(jīng)過以下工藝流程廢水經(jīng)混合反應(yīng)1、混合反應(yīng)2、混合反應(yīng)3、微波處理器處理后，沉淀過濾，出水。
其試驗過程和參數(shù)如下電鍍廢水、水溫16℃、流量為480L/h，進(jìn)入有效容積100升的混合反應(yīng)1中，并向其中投加I號添加劑0.50g/L(組成FeSO4∶FeCI2＝7∶3)并連續(xù)攪拌；出水進(jìn)入有效容積100升的混合反應(yīng)2中，往其中投加II號添加劑0.95g/L(組成比例Al2O3·4SiO2·3H2O∶Na2Ca[AlSi5O12]4·12H2O∶Ca(OH)2＝7.5∶1∶1.5)；出水自流進(jìn)入有效容積100升的反應(yīng)混合3中，連續(xù)曝氣，出水采用水泵抽入微波試驗處理15秒，出水自流進(jìn)入沉淀過濾，過濾后出水的溫度為18℃，出水水質(zhì)如下表4所示表4 廢水的水質(zhì)單位除pH外為mg/L

權(quán)利要求
1.一種微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于該方法包括A.預(yù)處理向電鍍廢水中加入工藝添加劑并充分?jǐn)嚢杌旌?；B.微波照射時間為1～20秒；C.沉淀過濾處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于將所述預(yù)處理設(shè)置二級或三級混合反應(yīng)，并于第一、第二級混合反應(yīng)分別投加I號和II號添加劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于工藝添加劑的投加量為0.80～2.50g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于所述每級混合反應(yīng)的水力停留時間為1～15分鐘，混合反應(yīng)中的攪拌采用空氣攪拌或者電動攪拌。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于所述工藝添加劑其組成成份包括I號添加劑和II號添加劑，在第一級混合反應(yīng)中投加I號添加劑，在第二級混合反應(yīng)中投加II號添加劑，并使最后一級混合反應(yīng)出水的pH值在7.5～9.0，二種添加劑的重量百分比及各組成成份的重量百分比如下I號添加劑15～35％II號添加劑 65～85％二種添加劑的組成成份及最佳重量比例如下I號添加劑的組份 FeSO4+FeCl2各組份的百分比 60～80％∶20～40％II號添加劑的組份 Al2O3·4SiO2·3H2O+Na2Ca[AlSi5O12]4·12H2O+Ca(OH)2各組份的百分比 50～75％∶10～20％∶15～30％
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于所述廢水在微波處理器內(nèi)的照射時間為1～20秒，出水溫度較進(jìn)水溫度高0～10度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于所述的處理工藝為間斷運行或是連續(xù)運行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于所述微波處理器為矩形諧振腔式微波處理器或是波導(dǎo)管式微波處理器，微波頻率為2450Hz或915Hz。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于所述電鍍廢水主要為以重金屬和COD為污染物的電鍍混合廢水，或是混入了低濃度的含氰廢水或含鉻廢水的電鍍混合廢水。
全文摘要
一種微波處理電鍍廢水的方法，其特征在于所述電鍍廢水進(jìn)行預(yù)處理；預(yù)處理后的出水進(jìn)入微波處理器內(nèi)利用微波照射工藝添加劑與電鍍廢水的混合物，提高電鍍廢水中重金屬和COD等污染物的去除率；經(jīng)微波處理后的出水經(jīng)過沉淀、過濾，可實現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明的優(yōu)點是1.工藝質(zhì)量穩(wěn)定高效、適應(yīng)性強(qiáng)，各種重金屬的去除率在95％以上、COD的去除率在60～85％；對混排的含氰、含鉻廢水，同樣高效穩(wěn)定處理；2.處理費用低，在微波的協(xié)同作用下，較大幅度的提高了藥劑的利用率；污泥量為傳統(tǒng)工藝的60～80％、污泥的脫水性能好；3.廢水凈化時間大大縮短，占地面積約為化學(xué)沉淀方法的20～40％；4.操作運行管理簡便。
文檔編號C02F1/72GK101081708SQ20071002704
公開日2007年12月5日 申請日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月1日
發(fā)明者陳杰, 郭觀發(fā) 申請人:陳杰, 郭觀發(fā)