申请日2015.12.22
公开(公告)日2016.05.11
IPC分类号C02F9/06; C02F101/18; C02F101/20
摘要
本发明提供一种含氰重金属污水零排放净化回用系统，污水均化调节池内的含氰重金属污水经水泵进入中和箱进行中和反应，中和反应后的水再经水泵进入缓冲箱缓冲，缓冲后的水经由水泵进入电解系统，加入NACL进行电解反应，电解反应后的水经水泵进入活性炭过滤器，加入NAC、PAM、PAC进行过滤后进入多功能絮凝反应器，所述储水箱中的水经石英砂、活性炭、精密过滤器、RO反渗透系统、超滤系统净化，净化水即可回用，浓水回流至污水均化调节池循环处理，本发明占地面积小，适用范围广，药剂使用量小，操作简单方便，维护费用低设备处理效率高，回收水的回收利用率和回收水质比较高，而且回用水水质比较稳定，废水循环利用，节约资源，保护环境。
摘要附图
权利要求书
1.含氰重金属污水零排放净化回用系统，是由污水均化调节池(1)、水泵(2)、中和箱(3)、缓冲箱(4)、电解系统(5)、活性炭过滤器(6)、多功能絮凝反应器(7)、压滤机(8)、储水池(9)、石英砂(10)、活性炭(11)、精密过滤器(12)、RO反渗透系统(13)和超滤系统(14)组成，其特征在于：污水均化调节池(1)与中和箱(3)、中和箱(3)与缓冲箱(4)、缓冲箱(4)与电解系统(5)、电解系统(5)与活性炭过滤器(6)、多功能絮凝反应器(7)与压滤机(8)、活性炭过滤器(6)与储水池(9)之间均设有水泵(2)，污水均化调节池(1)内的含氰重金属污水经水泵(2)进入中和箱(3)进行中和反应，中和反应后的水再经水泵(2)进入缓冲箱(4)缓冲，缓冲后的水经由水泵(2)进入电解系统(5)，加入NACL进行电解反应，电解反应后的水经水泵(2)进入活性炭过滤器(6)，加入NAC、PAM、PAC进行过滤后进入多功能絮凝反应器(7)，所述储水箱(9)中的水经石英砂(10)、活性炭(11)、精密过滤器(12)、RO反渗透系统(13)、超滤系统(14)净化，净化水即可回用，浓水回流至污水均化调节池(1)循环处理。
2.根据权利要求1所述含氰重金属污水零排放净化回用系统，其净化回用方法，其特征在于：污水均化调节池(1)内的含氰重金属污水经由水泵(2)进入中和箱(3)加入NAOH进行中和，中和后经水泵(2)进入缓冲箱(4)，缓冲后再经由水泵(5)进入电解系统，加入NACL进行电解反应，通过水泵(2)进入活性炭过滤器(6)，加入NAC、PAM、PAC进行过滤后进入多功能絮凝反应器(7)，过滤后的水进入储水箱(9)，经过絮凝反应的水通过水泵(2)进水压滤机(8)，压滤水回污水均化调节池(1)循环处理，储水池(9)中的水经石英砂(10)、活性炭(11)、精密过滤器(12)、RO 反渗透系统(13)、超滤系统(14)进一步净化处理，完全可以达标，通过反渗透技术处理后的水，即可回车间继续利用，也可以用于浇地，养鱼，种花。
3.根据权利要求1所述含氰重金属污水零排放净化回用系统，电解系统处理原理，其特征在于：电解法是利用直流电进行溶液氧化还原反应的过程，处理含氰废水的节本原理是直接电解化学氧化还原的反应过程，电解时废水中的CN，在阳极上氧化成氰酸盐，二氧化碳和氮气等物质，消除了氰化物的危害，其主要反应如下：
CN-+2OH--2e→CNO-+H2O
2CNO-+4OH-6e→2CO2+N↑+2H2O
若废水中氰化物浓度较高或在电流密度较大的情况下电解时，氰根也能在阳极上发生如下反应：
2CN-+4H2O-6e→(COO)22-+2NH4+
电解处理含氰废水时，电解液中常加入食盐为提高导电能力，因而，电解时可以产生氯气和次氯酸盐，氯气和次氯酸盐有很强的氧化作用，可以与氰根作用。
2C1--2e→C12
C12+CN-+2OH-→CNO-+2C1-+H2O
2CNO-+3C12+4OH-→2CO2↑+N2↑+6C1-+2H2O
氯气能溶于水中生成次氯酸：
C12+H2O=HC1O+H++C1-
氯和次氯酸与氰根作用，生成剧毒的氯化氰气体：
C12+CN-→CNC1↑+C1-
HC1O+CN-→CNC1↑+OH-
生成的氯化氰一部分在碱性废水中水解，另一部分随着电解槽内废水的搅动而逸出到空气中，氯化氢水解为氰酸根的反应为：
CNC1+2OH-→CNO-+C1-+H2O
在空气中的氯化氰，经过一段时间，就聚合为三聚氯化氰：
3CNC1-→(CNC1)3
三聚氯化氰的毒性比氯化氰的毒性小得多，氯化氰的聚合与时间和温度有关，夏天在室外条件下约十分钟，冬天在室内条件下约二十分钟，室外约两小时。
在电解过程中产生的氰酸根离子在水中也可缓水解：
CNO-+2H2O→NH+4+CO32-
当废水中氰的浓度较低时，OH极电的趋势就增大：
4OH--4e→O2↑+2H2O
阴极上的反应是析出氢气或者沉积金属。
电解法处理含铬废水是利用铁作阳极在电解过程中以亚铁离子溶解，生成的亚铁离子在酸性条件下，将六价铬离子还原成三价铬离子，同时电解时，由于阴极析出氢气，使废水的PH值逐渐上升，最终由酸性变成近似中性，三价铬便以氢氧化物的形式沉淀，达到净化的目的，对阳极和阴极的反应分析如下：
阳极反应：电解法处理含铁废水，废水起始的PH值一般都小于7.0，呈酸性，一般处于酸性条件下，一般又加入氯化钠作为导电盐，阳极处于活化状态，发生铁的溶解反应：Fe→Fe2++2e
由于Fe2+有很强的还原性，立即把Cr6+还原成Cr3+：
Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe2++7H2O
CrO42-+3Fe2++8H+→Cr3++3Fe+4H2O
当阳极局部纯化时，阳极区也会发生OH放电析出氧的反应：
4OH-+4e→↑O2+2H2O
阴极反应：阴极主要发生析出氢气的反应：
2H++2e→H2↑
阴极也可能发生六价铬还原成三价格的反应：
Cr2O72-+6e+14H+→2Cr3++7H2O
CrO72-+3e+8H+→Cr3++4H2O
实践证明，六价铬是在阴极上直接还原的量是微不足道的，阳极铁板溶解成的亚铁离子才是六价铬还原成三价格的主要因素，由此可以看出，电解处理含铁铬废水实际上是一种间接电化学氧化还原反应过程，随着电解反应的进行，废水中的氢离子浓度逐渐下降，溶液中的PH值不断上升，当达到氢氧化铬能沉淀PH值时，两者便生成了稳定的氢氧化物沉淀：
Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓
Fe3++3OH-→Fe(OH)3
最后将水和沉淀物分离，清水可循环使用或排放，达到了去除废水中六价铬的目的。
电解法处理含铬废水是由于铁阳极溶解出大量二价铁离子，把六价铬离子还原成城三价铬离子，而本身氧化成三价铁，并与电解过程中逐渐增多的氢氧根结合成氢氧化铁，被还原的三价铬离子也与氢氧根结合生成氢氧化铬，混合废水中的铜，镍，锌，铬等金属阳离子并不参与还原反应，只是在电解过程中由于水中的氢离子在阴极上得到电子变成氢气后，水中
氢氧根离子相对增加，致使这些金属阳离子成为氢氧化物沉淀。
Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓
Cu2++2OH=Cu(OH)2↓
Ni2++2OH=Ni(OH)2↓
Zn2=+2OH=Zn(OH)2↓
这些金属氢氧化物的溶解度都比较小，在接近中性的PH值内会沉淀下来，电解过程中，PH值逐渐升高，水中有足够的氢氧根，可以充分地与金属阳离子反应生成沉淀物，使混合废水得到净化。
4.根据权利要求1所述含氰重金属污水零排放净化回用系统，其特征在于：废水经过电解处理后，80%的有害物质被清除，为了彻底的净化处理后废水，在采用化学和电解法进一步提高处理后水质，通常我们采用以下处理方法：
化学混凝沉淀法：投加化学沉淀剂，化学沉淀的主要处理对象是电镀废水中的重金属离子，如铜，镍，铬，汞，锌，铁，铅，锡等，投加的化学沉淀剂和废水中的有害物质发生反应，生成难溶的化学物质，使污染物呈沉淀析出。
混凝剂：通过凝聚，沉降，浮选，过滤，离心，吸附等方法将沉淀物从溶液中分离出来，电镀废水处理的沉淀主要有硫化物沉淀法，钡盐法，碳酸盐法，置换沉淀法等，在电镀废水中含有多种重金属离子，投加氢氧钙进行中和和沉淀，可使各种重金属离子都以氢氧物形式沉淀下来。
活性炭：利用活性炭的物理吸附，化学吸附，生物吸附，氧化，催化氧化还原等性能,可以去除废水中多种污染物质，活性炭是由木材，煤，果壳 等含碳物质在高温和缺氧条件活化制成的，在活性炭的晶格间，形成了各种形状，大小不同的微孔结构与巨大的表面积，因而具有很强的吸附性能,可有效的吸附废水中的有机污染物和金属离子,活性炭处理电镀废水中的各种金属离子及氰根有害物质效果非常理想,所以我们采用电解化学等混凝剂和活性炭相结合的处理方法。处理后水质保证达到国家规定的排放标准。
5.根据权利要求1与2所述含氰重金属污水零排放净化回用系统，其特征在于：通过电解后废水中形成很多细小的氧化物，悬浮在废水中，把电解后废水用提升泵送进多功能絮凝反应器(7)，在多功能絮凝反应器(7)中投加絮凝剂和助凝剂，把电解生成的氧化物通过混凝反应生成较大的胶体颗粒，快速下沉，达到固液分离的效果，多功能絮凝反应器(7)是一个多功能一体化设备，它有化学反应区，斜板沉淀区，活性炭吸附过滤区，活性炭(11)有吸附氧化，还原能力，是整个流程中最后一道净化程序，活性炭(11)本身有大小不同的微孔结构与巨大的表面积，具有很强吸附性。
6.根据权利要求1所述含氰重金属污水零排放净化回用系统，其特征在于：精密过滤器(12)采用多次过滤层的过滤器，主要目的是去除原水中含有用手动阀门控制或者全自动控制器进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。
7.根据权利要求1所述含氰重金属污水零排放净化回用系统，其特征在于：游离氯可以氧化破坏反渗透膜，反渗透一般要求进水余氯<0.1ppm，有机物不仅是微生物的饵料，而且当其浓缩到一定程度后，可以溶解有机膜材料，使膜性能劣化，水中有机物种类繁多，不同的有机物对反渗透膜的危害也不一样，因而在反渗透预处理系统设计时，如果水中总有机碳TOC的 含量超过2mg/L，一般需要进行处理，对于以自来水为水源的净化系统，活性炭过滤器吸附是必要的。
说明书
含氰重金属污水零排放净化回用系统
技术领域
本发明涉及环境保护、污水处理技术领域，尤其涉及一种含氰重金属污水零排放净化回用系统。
背景技术
目前，含氰重金属污水处理采用传统化学法处理，一般采用：碱氯氧化法、双氧水氧化法、化学络合法等方法，这些方法在使用过程中存在着以下缺点：1、药剂使用量大，处理费用高，还学要添加辅助药剂;2、控制要求高，污泥体积庞大，色度高，处理深度不高，污染环境;3、操作运行费用高，维护费用高。
发明内容
为了克服现有技术的问题，本发明提供一种含氰重金属污水零排放净化回用系统，它占地面积小，适用范围广，药剂使用量小，操作简单方便，维护费用低设备处理效率高，回收水的回收利用率和回收水质比较高，而且回用水水质比较稳定，废水循环利用，节约资源，保护环境。
本发明的技术方案是：提供一种含氰重金属污水零排放净化回用系统，是由污水均化调节池、水泵、中和箱、缓冲箱、电解系统、活性炭过滤器、多功能絮凝反应器、压滤机、储水池、石英砂、活性炭、精密过滤器、RO反渗透系统和超滤系统组成，污水均化调节池与中和箱、中和箱与缓冲箱、缓冲箱与电解系统、电解系统与活性炭过滤器、多功能絮凝反应器与压滤机、活性炭过滤器与储水池之间均设有水泵，污水均化调节池内的含氰重金属污水经水泵进入中和箱进行中和反应，中和反应后的水再经水泵进入缓冲箱缓冲，缓冲后的水经由水泵进入电解系统，加入NACL进行电解反应，电解反应后的水经水泵进入活性炭过滤器，加入NAC、PAM、PAC进行过滤后进入多功能絮凝反应器，所述 储水箱中的水经石英砂、活性炭、精密过滤器、RO反渗透系统、超滤系统净化，净化水即可回用，浓水回流至污水均化调节池循环处理。
进一步的，净化回用方法，污水均化调节池内的含氰重金属污水经由水泵进入中和箱加入NAOH进行中和，中和后经水泵进入缓冲箱，缓冲后再经由水泵进入电解系统，加入NACL进行电解反应，通过水泵进入活性炭过滤器，加入NAC、PAM、PAC进行过滤后进入多功能絮凝反应器，过滤后的水进入储水箱，经过絮凝反应的水通过水泵进水压滤机，压滤水回污水均化调节池循环处理，储水池中的水经石英砂、活性炭、精密过滤器、RO反渗透系统、超滤系统进一步净化处理，完全可以达标，通过反渗透技术处理后的水，即可回车间继续利用，也可以用于浇地，养鱼，种花。
进一步的，电解系统处理原理，电解法是利用直流电进行溶液氧化还原反应的过程，处理含氰废水的节本原理是直接电解化学氧化还原的反应过程，电解时废水中的CN，在阳极上氧化成氰酸盐，二氧化碳和氮气等物质，消除了氰化物的危害，其主要反应如下：
CN-+2OH--2e→CNO-+H2O
2CNO-+4OH—6e→2CO2+N↑+2H2O
若废水中氰化物浓度较高或在电流密度较大的情况下电解时，氰根也能在阳极上发生如下反应：
2CN-+4H2O-6e→(COO)22-+2NH4+
电解处理含氰废水时，电解液中常加入食盐为提高导电能力，因而，电解时可以产生氯气和次氯酸盐，氯气和次氯酸盐有很强的氧化作用，可以与氰根作用。
2C1--2e→C12
C12+CN-+2OH-→CNO-+2C1-+H2O
2CNO-+3C12+4OH-→2CO2↑+N2↑+6C1-+2H2O
氯气能溶于水中生成次氯酸：
C12+H2O=HC1O+H++C1-
氯和次氯酸与氰根作用，生成剧毒的氯化氰气体：
C12+CN-→CNC1↑+C1-
HC1O+CN-→CNC1↑+OH-
生成的氯化氰一部分在碱性废水中水解，另一部分随着电解槽内废水的搅动而逸出到空气中，氯化氢水解为氰酸根的反应为：
CNC1+2OH-→CNO-+C1-+H2O
在空气中的氯化氰，经过一段时间，就聚合为三聚氯化氰：
3CNC1-→(CNC1)3
三聚氯化氰的毒性比氯化氰的毒性小得多，氯化氰的聚合与时间和温度有关，夏天在室外条件下约十分钟，冬天在室内条件下约二十分钟，室外约两小时。
在电解过程中产生的氰酸根离子在水中也可缓水解：
CNO-+2H2O→NH+4+CO32-
当废水中氰的浓度较低时，OH极电的趋势就增大：
4OH--4e→O2↑+2H2O
阴极上的反应是析出氢气或者沉积金属。
电解法处理含铬废水是利用铁作阳极在电解过程中以亚铁离子溶解，生成的亚铁离子在酸性条件下，将六价铬离子还原成三价铬离子，同时电解时，由于阴极析出氢气，使废水的PH值逐渐上升，最终由酸性变成近似中性，三价 铬便以氢氧化物的形式沉淀，达到净化的目的，对阳极和阴极的反应分析如下：
阳极反应：电解法处理含铁废水，废水起始的PH值一般都小于7.0，呈酸性，一般处于酸性条件下，一般又加入氯化钠作为导电盐，阳极处于活化状态，发生铁的溶解反应：FeFe2++2e→
由于Fe2+有很强的还原性，立即把Cr6+还原成Cr3+：
Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe2++7H2O
CrO42-+3Fe2++8H+→Cr3++3Fe+4H2O
当阳极局部纯化时，阳极区也会发生OH放电析出氧的反应：
4OH-+4e→↑O2+2H2O
阴极反应：阴极主要发生析出氢气的反应：
2H++2e→H2↑
阴极也可能发生六价铬还原成三价格的反应：
Cr2O72-+6e+14H+→2Cr3++7H2O
CrO72-+3e+8H+→Cr3++4H2O
实践证明，六价铬是在阴极上直接还原的量是微不足道的，阳极铁板溶解成的亚铁离子才是六价铬还原成三价格的主要因素，由此可以看出，电解处理含铁铬废水实际上是一种间接电化学氧化还原反应过程，随着电解反应的进行，废水中的氢离子浓度逐渐下降，溶液中的PH值不断上升，当达到氢氧化铬能沉淀PH值时，两者便生成了稳定的氢氧化物沉淀：
Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓
Fe3++3OH-→Fe(OH)3
最后将水和沉淀物分离，清水可循环使用或排放，达到了去除废水中六价铬的目的。
电解法处理含铬废水是由于铁阳极溶解出大量二价铁离子，把六价铬离子还原成城三价铬离子，而本身氧化成三价铁，并与电解过程中逐渐增多的氢氧根结合成氢氧化铁，被还原的三价铬离子也与氢氧根结合生成氢氧化铬，混合废水中的铜，镍，锌，铬等金属阳离子并不参与还原反应，只是在电解过程中由于水中的氢离子在阴极上得到电子变成氢气后，水中氢氧根离子相对增加，致使这些金属阳离子成为氢氧化物沉淀。
Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓
Cu2++2OH=Cu(OH)2↓
Ni2++2OH=Ni(OH)2↓
Zn2=+2OH=Zn(OH)2↓
这些金属氢氧化物的溶解度都比较小，在接近中性的PH值内会沉淀下来，电解过程中，PH值逐渐升高，水中有足够的氢氧根，可以充分地与金属阳离子反应生成沉淀物，使混合废水得到净化。
进一步的，废水经过电解处理后，80%的有害物质被清除，为了彻底的净化处理后废水，在采用化学和电解法进一步提高处理后水质，通常我们采用以下处理方法：
化学混凝沉淀法：投加化学沉淀剂，化学沉淀的主要处理对象是电镀废水中的重金属离子，如铜，镍，铬，汞，锌，铁，铅，锡等，投加的化学沉淀剂和废水中的有害物质发生反应，生成难溶的化学物质，使污染物呈沉淀析出。混凝剂：通过凝聚，沉降，浮选，过滤，离心，吸附等方法将沉淀物从溶液中分离出来，电镀废水处理的沉淀主要有硫化物沉淀法，钡盐法，碳酸盐法，置换沉淀法等，在电镀废水中含有多种重金属离子，投加氢氧钙进行中和和沉淀， 可使各种重金属离子都以氢氧物形式沉淀下来。
活性炭：利用活性炭的物理吸附，化学吸附，生物吸附，氧化，催化氧化还原等性能,可以去除废水中多种污染物质，活性炭是由木材，煤，果壳等含碳物质在高温和缺氧条件活化制成的，在活性炭的晶格间，形成了各种形状，大小不同的微孔结构与巨大的表面积，因而具有很强的吸附性能,可有效的吸附废水中的有机污染物和金属离子,活性炭处理电镀废水中的各种金属离子及氰根有害物质效果非常理想,所以我们采用电解化学等混凝剂和活性炭相结合的处理方法,处理后水质保证达到国家规定的排放标准。
进一步的，通过电解后废水中形成很多细小的氧化物，悬浮在废水中，把电解后废水用提升泵送进多功能絮凝反应器，在多功能絮凝反应器中投加絮凝剂和助凝剂，把电解生成的氧化物通过混凝反应生成较大的胶体颗粒，快速下沉，达到固液分离的效果，多功能絮凝反应器是一个多功能一体化设备，它有化学反应区，斜板沉淀区，活性炭吸附过滤区，活性炭有吸附氧化，还原能力，是整个流程中最后一道净化程序，活性炭本身有大小不同的微孔结构与巨大的表面积，具有很强吸附性。
进一步的，精密过滤器采用多次过滤层的过滤器，主要目的是去除原水中含有用手动阀门控制或者全自动控制器进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。
进一步的，游离氯可以氧化破坏反渗透膜，反渗透一般要求进水余氯<0.1ppm，有机物不仅是微生物的饵料，而且当其浓缩到一定程度后，可以溶解有机膜材料，使膜性能劣化，水中有机物种类繁多，不同的有机物对反渗透膜的危害也不一样，因而在反渗透预处理系统设计时，如果水中总有机碳TOC的含量超过2mg/L，一般需要进行处理，对于以自来水为水源的净化系统，活性炭过滤器吸附是必要的。
本发明的有益效果是：占地面积小，适用范围广，药剂使用量小，操作简单方便，维护费用低设备处理效率高，回收水的回收利用率和回收水质比较高，而且回用水水质比较稳定，废水循环利用，节约资源，保护环境。