申请日2013.01.24
公开(公告)日2013.05.01
IPC分类号C02F1/62; C02F1/46
摘要
本发明公开了一种多级斜板式电滤床及其在电化学辅助的条件下净化重金属废水中的应用，该装置包括溢流堰、电滤床主体、进水口、反冲洗管道、出水口、布水装置、重金属浓液收集槽，本装置使得电滤床中的填料不易出现阴阳极分离现象，且易于更换;重金属离子被还原为单质回收、重金属废水得以高速有效净化的同时，减少了铁以及亚铁离子的付出，延长了电滤床的使用周期，改善了电滤床在酸性条件下易板结、泥渣多等缺点，提高了废水的可生化性指标，操作维护方便。
权利要求书
1.一种多级斜板式电滤床，其特征在于：其包括溢流堰(1)、电滤床主体(2)、进水口(3)、反冲洗管道(4)、出水口(5)、布水装置(6)、重金属浓液收集槽(7)，溢流堰(1)设置在电滤床主体(2)顶端，重金属浓液收集槽(7)设置在电滤床主体(2)底部，布水装置(6)设置在电滤床主体(2)和重金属浓液收集槽(7)之间，进水口(3)通过管道和布水装置(6)连接，出水口(5)设置在电滤床主体(2)上，反冲洗管道(4)入口设置在出水口(5)上，另一端设置在电滤床主体(2)的上方用于冲洗电滤床主体(2)，进水口、出水口和反冲洗管道由阀门控制。
2.根据权利要求1所述多级斜板式电滤床，其特征在于：电滤床主体(2)为圆柱体或长方体。
3.根据权利要求1所述多级斜板式电滤床，其特征在于：布水装置(6)为环状管网布水器。
4.根据权利要求1所述多级斜板式电滤床，其特征在于：电滤床主体(2)中设置有斜板式填料床体(8)，斜板式填料床体(8)在电滤床主体的分布方式为交错式或顺序式分布，其中顺序式分布的斜板式填料床体以倾斜角度为0～45°的平行方式分布在电滤床主体中，交错式分布的斜板式填料床体以倾斜角度为1～30°的“Z”字型分布在电滤床中，每层斜板式填料床体均与电极相连，斜板式填料床体(8)与电极连接采用阴极/阴极、阴极/阳极、阳极/阳极三种形式中一种。
5.根据权利要求4所述多级斜板式电滤床，其特征在于：其特征在于斜板式填料床体的制备按如下步骤进行：
(1)铁屑的预处理：将铁屑用工业碱清洗后用水冲洗干净，烘干，过筛得到粒度为10～20目的铁屑备用，使用前用稀酸清洗表面的氧化物，然后用水冲洗干净;
(2)将粒度为4～18mm的焦炭用水清洗，烘干后备用;
(3)将铁屑和焦炭按质量比7～12:2～5的比例混合均匀，制成铁碳填料，然后将石墨球
与铁碳填料按体积比为0.1～1:1的比例混合，混合物填充在多孔薄板中，制得斜板式填料床体。
6.根据权利要求5所述多级斜板式电滤床，其特征在于：多孔薄板是带孔的塑料、金属或木质的板材。
7.根据权利要求5所述多级斜板式电滤床，其特征在于：所使用的工业碱为质量百分比浓度为4%～8%的氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠其中的一种，稀酸为质量百分比浓度为2%～6%的稀盐酸或稀硫酸。
8.一种多级斜板式电滤床在净化重金属废水中的应用，其特征在于按如下步骤进行：
(1)在多级斜板式电滤床中放置好斜板式填料床体后，对多级斜板式电滤床施加外电压，打开进水口阀门，使重金属废水通过布水装置流入电滤床主体，电滤床内pH为3～7，常温下废水在电滤床主体内停留处理10～30min，出水通过溢流堰从出水口流出并按需要进行后续深度处理;
(2)多级斜板式电滤床运行20～60天以后，关闭进水口阀门和出水口阀门，打开反冲洗管道阀门，采用质量百分比浓度为1%～8%的酸溶液对电滤床主体进行反冲洗处理，此时，斜板式填料床体所加电压方式为阳极/阳极，处理时间为40～70min，出水为浓缩重金属酸液，进入重金属浓液收集槽进行后续重金属浓缩富集处理。
9.根据权利要求8所述多级斜板式电滤床在净化重金属废水中的应用，其特征在于：外加电压为0.1～10V交流电。
10.根据权利要求8所述多级斜板式电滤床在净化重金属废水中的应用，其特征在于：反冲洗酸溶液为硫酸、硝酸或盐酸。
说明书
多级斜板式电滤床及其在净化重金属废水中的应用
技术领域
本发明涉及一种多级斜板式电滤床及其在净化重金属废水中的应用，属于水处理技术领域。
背景技术
铁碳床处理法是金属铁处理废水技术的一种应用形式，对有毒有害、高浓度COD废水具有很好的效果。但是，铁碳法也有其缺点，主要是(1)铁屑在酸性介质中长期浸泡后易于板结成块，造成堵塞，形成沟流，使操作困难，处理效果降低;(2)铁在酸性条件下溶出的铁量较大，加碱中和后产生的泥渣量多。
重金属废水主要是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。目前重金属废水处理的方法大致可分为三大类， 化学沉淀法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体沉淀法、化学还原法、电化学法和高分子法;物理处理法，包括吸附法、萃取法、离子交换法、膜分离法、蒸发和凝固法等;生物处理法，包括生物絮凝法、生物化学法和植物修复法。
传统的方法处理重金属废成本高、反应慢、易造成二次污染、对于低浓度的重金属难处理等缺点。
发明内容
本发明目的在于提供一种多级斜板式电滤床，该装置包括溢流堰1、电滤床主体2、进水口3、反冲洗管道4、出水口5、布水装置6、重金属浓液收集槽7，溢流堰1设置在电滤床主体2顶端，重金属浓液收集槽7设置在电滤床主体2底部，布水装置6设置在电滤床主体2和重金属浓液收集槽7之间，进水口3通过管道和布水装置6连接，出水口5设置在电滤床主体2上，反冲洗管道4的入口设置在出水口5部位(即以出水口作为反冲洗管道的入水口，冲洗时，从出水口注入反冲洗液，另一端设置在电滤床主体(2)的上方用于冲洗电滤床主体(2)，整体位于系统上部，进水口、出水口和反冲洗管道由阀门控制。
本发明中电滤床主体2为圆柱体或长方体形状。
本发明中布水装置6为环状管网布水器。
本发明中电滤床主体2中设置有斜板式填料床体8，斜板式填料床体8在电滤床主体的分布方式为交错式或顺序式分布，其中顺序式分布的斜板式填料床体以倾斜角度为0～45°的平行方式分布在电滤床主体中，交错式分布的斜板式填料床体以倾斜角度为1～30°的“Z”字型分布在电滤床中，每层斜板式填料床体均与电极相连。
本发明中斜板式填料床体8与电极连接采用阴极/阴极、阴极/阳极、阳极/阳极三种形式中一种。
本发明中斜板式填料床体是按如下方法制备的：
(1)铁屑的预处理：将铁屑用市售工业碱清洗后用水冲洗干净，烘干，过筛得到粒度为10～20目的铁屑备用，使用前用稀酸清洗表面的氧化物，然后用水冲洗干净，其中工业碱为质量百分比浓度为4%～8%的氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种，稀酸为质量百分比浓度为2%～6%的稀盐酸或稀硫酸;
(2)将粒度为4～18mm的焦炭用水清洗，防止杂质的干扰，烘干后备用;
(3)将铁屑和焦炭按质量比7～12:2～5的比例混合均匀，制成铁碳填料，然后将市售石
墨球与铁碳填料按体积比为0.1～1:1的比例混合，混合物填充在多孔薄板中密封，制得斜板
式填料床体;其中多孔薄板是带孔的塑料、金属或木质等材料的板材。
电滤床内部填料斜板式填料床体分布分为交错式和顺序式两种，组成多级斜板式电滤床，每个斜板式填料床体中的填料能够更换，不易出现阴阳极分离现象。
本发明另一目的是将多级斜板式电滤床应用在净化重金属废水中，具体按如下步骤进行：
(1)在多级斜板式电滤床中放置好斜板式填料床体后，对多级斜板式电滤床施加外电压，打开进水口阀门，使重金属废水通过布水装置流入电滤床主体，电滤床内pH为3～7，常温下废水在电滤床主体内停留处理10～30min，出水通过溢流堰从出水口流出并按需要进行后续深度处理;
(2)多级斜板式电滤床运行20～60天以后，关闭进水口阀门和出水口阀门，打开反冲洗管道阀门，采用质量百分比浓度为1%～8%的酸溶液对电滤床主体进行反冲洗处理，此时，电滤床内所加电压方式为阳极/阳极，处理时间为40～70min，出水为浓缩重金属酸液，进入重金属浓液收集槽进行后续重金属浓缩富集处理。
本发明中所述的电滤床外加电压为0.1～10V的交流电。
本发明中所述反冲洗酸溶液为硫酸、硝酸或盐酸，质量百分比为1%～8%。
本发明的有点和技术效果如下：
本发明提出一种多级斜板式电滤床，本装置结合传统铁碳床工艺与电化学方法，电滤床中的Fe2+可以使各种重金属离子形成具有磁性的铁氧体晶体沉淀;该方法可除去废水中多种重金属离子，形成的颗粒较大且易于分离，电滤床工作一段时间后进行反冲洗处理，使得重金属离子得到浓缩从而进一步进行后续纯化处理。
该多级斜板式电滤床，使得铁碳填料无现分层现象，且易于更换;使得重金属废水中的重金属元素在电滤床系统还原，在重金属浓液收集槽进行有效浓缩回收，重金属废水得以高速有效净化的同时，减少了铁以及亚铁离子的付出，延长了电滤床的使用周期，改善了传统铁碳床在酸性条件下易板结，泥渣多，使用周期短等缺点，提高重金属废水的可生化性指标，为后续深度处理提供了基础，且该装置做维护方便。