[发明专利]一种同步浓缩和纯化重金属废水的电去离子方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种重金属废水的处理方法与装置，尤其是一种电去离子浓缩和纯化重金属废水的处理方法，属于废水处理技术。

背景技术

电镀废水是重金属废水的最主要来源。国内电镀行业每年产生的电镀废水超过40亿m³，其中占80％以上的为低浓度的电镀漂洗水，所含重金属离子的典型浓度一般不超过100mg·L^-1。

现有的重金属废水处理方法有蒸发浓缩法、化学法、生物法、离子交换法、膜分离(电渗析、反渗透)等。蒸发浓缩和化学法(包括化学沉淀和电解法)主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理，出水浓度不能降的很低，因此对以电镀漂洗水为代表的低浓度重金属废水几乎无能为力。化学沉淀法出水需进行pH调节，还产生大量含重金属污泥，难以处理，易导致二次污染；蒸发浓缩和电解法亦存在投资大、能耗高的缺陷。

生物法主要指生物絮凝和生物吸附。这两种技术虽可用于较低浓度重金属废水处理，但在工业应用时，一般需建设2个与废水池同体积的培菌池交替使用，每天保持约40℃条件进行功能菌培养，消耗大量培养基，同时需要使用较多的化学药剂，因此处理的成本较高，占地面积大；处理后的出水仍含有较多残余微生物，不能直接回用，还需作进一步净化处理。此外，生物法处理重金属废水一般都具有选择性，只能吸取或吸附一种或几种金属，有的在重金属离子浓度较高时会导致中毒，有的在存在共存离子的竞争吸附时处理效果会受很大影响。

发明专利公开CN1557999A则描述了一种“生化法治理电镀废水工艺”。该工艺的特征在于利用BM功能菌团对电镀污水进行两级生化处理：先在废水调节池中加入BM功能菌，进行一级生物反应；然后再加入氢氧化钠或同时加入BM功能菌，进行二级生化反应沉淀过滤。这种将生物法和化学法相结合起来处理电镀废水的方法，着重于废水的净化达标排放，但并没有免除生物法和化学法处理重金属废水各自的缺陷，而且仍存在含重金属污泥的二次处理问题。

离子交换法是一直被广泛采用的一种低浓度重金属离子废水处理技术，出水水质较好，往往能够回用；缺陷在于系统复杂，投资较高，操作繁琐；尤其是所用离子交换树脂需频繁使用酸碱化学药剂再生，产生二次污染，而且存在再生洗脱液的处理问题。

发明专利公开CN1403385A描述了一种“氰系及含有重金属电镀废水的双回收循环的方法”。该技术主要将氰系电镀废水通过以离子交换树脂制成的回收装置，使有毒的氰化物重金属物质完全吸附于树脂；经离子交换树脂净化过的水返回上一工艺作为电镀制程所需的漂洗水；再以阴离子再生剂(碱液)，将有毒氰化物重金属物质从树脂中脱离，树脂可再利用，而脱离的氰化物重金属物质再以正、负电的电极电解。上述过程虽然能回收净化水与重金属物质，但是没有解决间歇式运行、操作繁琐、化学再生、二次污染等问题。

除此之外，也有一些采用蒸发浓缩与离子交换或化学法相结合的处理方法，如发明专利公开CN1456713A，描述了“一种将镀酸铜、氰化电镀、镀镍、镀铬的电镀废水循环回用的新工艺”。该工艺首先将收集起来的电镀废水用蒸发浓缩器浓缩处理，再用离子交换或化学净化或反电解净化作进一步处理，最终得到的液体按电镀要求，适当添加新的试剂，配制成电镀补充液返回电镀系统。该法着重于重金属物质的浓缩回收，但同样存在突出的系统复杂、流程过长、高投资、二次污染等问题。

对于重金属废水的处理，上述方法中，目前工业应用相对较多的是化学沉淀法和离子交换法，或者是基于这两种方法的多种工艺的集成。这两种方法本质上都是一种污染转移，即将废水中的重金属转化为沉淀或是更易处理的其他形式，但都无法在现场直接实现闭路循环，不能有效回收有价金属和水资源。

膜分离作为当代新型先进的化工分离技术之一，具有高效、节能、无污染、操作简便、用途广泛等特点，其中电渗析和反渗透等膜技术在重金属废水处理中有重要应用价值，但主要也多用于较高离子浓度的重金属废水处理。对于浓度为数十mg·L^-1级的低浓度重金属废水，则因浓差极化等技术和经济上的限制而难以应用。