催化微电解处理含氟多金属酸性废水

重金属废水处理

含砷、铅、铬、镉等多金属和氟化物酸性冶炼废水属于火法冶炼行业生产 中较为典型的废水，目前国内处理该废水主要采用中和沉淀法和硫化法等，在 运行过程中，这两种方法都会产生较大量的沉渣，且沉淀法产生的沉渣遇酸性环境容易返溶造成二次污染，而硫化法的处理成本较高。

与此同时，用石灰处理后的废水中氟化物含量一般不会低于20～30mg/L，很难达到国家排放标准;而采用硫化法对该废水中氟 化物几乎不能去除。

催化微电解工艺是利用铁碳间的电位差，在含有酸性的水溶液中发生电化学反应，在废水中会形成无数个微型原电池，通过电化学氧化还原作用、铁离子的絮凝作用、吸附共 沉淀作用，以及铁屑填料层之间的物理吸附作用和过滤作用等协同实现对废水 的净化处理。

微电解对重金属和氟化物的去除主要是通过吸附、离子交换、共沉淀等协调作用机理，其具体表现如下：

(1)吸附作用。铁炭微电解处理含多金属和含氟化物废水时，除了填料自身对重金属和氟化物有一定的吸附作用外，在曝气条件下，在内电解反应过 程中形成的具有很大比表面积的Fe(OH)3胶体对重金属和氟离子产生氢键吸 附，由于一些重金属离子和氟离子半径小，电负性强，通过Fe(OH)3胶体的吸附而容易被去除。

(2)离子交换作用。由于氟离子与氢氧根的半径及电荷都相近，在铁碳微电解-絮凝除氟过程中，新生的Fe2+和Fe3+在废水中能形成[Fe(OH)6]3-等聚羟阳 离子及水解后形成Fe(OH)2·nH2O和Fe(OH)3·nH2O水合物，其中的OH-能与废 水中的F-发生交换，从而达到去除废水中氟化物的目的。

(3)共沉淀作用。微电解反应过程中新生的Fe2+、Fe3+和金属离子共同形成活性较高的氢氧化物胶体，同时新生的Fe2+、Fe3+与砷形成难溶的砷酸铁沉淀物，这些胶体和沉淀物再通过络合吸附、混凝、共沉淀形成聚合度较大的高分子络合沉淀， 达到除去砷、铅、铬、镉等多金属离子的目的。

废水经预处理后用提升泵泵将已调节pH值为1.8~2.2的含氟多金属酸性废水打入微电解反应器内，同时进行曝气，并进行废水回流;反应0.5~2h后，出水加聚丙烯酰胺即PAM和聚合氯化铝即PAC絮凝沉淀，经泥水分离后，出水即可达到国家污水综合排放标准GB 8978-1996的一 级标准。

当废水中含砷、铅、铬、镉等多金属和氟化物的浓度较低 时，铁碳微电解反应采用连续运行，回流量为10倍进水量，废水停留时间 为1.5h;当废水中砷、铅、铬、镉等多金属和氟化物的 浓度较高时，铁碳微电解反应采用间歇运行，待废水灌满反应器后，关闭进 水泵，控制废水反应停留时间为0.5~2h;在实际操作时，根据进水水质特点和出水水质要求调 整回流比和停留时间，通过自动控制实现连续运行。

（1）通过催化微电解处理含砷、铅、铬、镉等多金属和氟化物酸 性冶炼废水，所用的铁屑为工业废铁屑，以废治废。本发明方法在实际运行过 程中具有占地面积小、设备紧凑，工艺简单、操作方便、耗能低、投资少的特 点。

(2)与化学法相比，该技术运行成本低，在处理过程中不需投加药剂、 不会增加废水中的盐分、不需处理剩余污泥，管理维护简便，运行成本主要为电费。

(3)原废水的酸度较大，一般pH值在1.1~1.5，处理过程中只需将其pH 值提高至1.8~2.2，所以需碱量小;并且经过催化微电解作用后，能提高废水 的pH，节约调节废水pH所需碱量成本。同时新生的[H]和新生的Fe2+具有很高的化学活性，能实现废水中的重金属和氟化物同时去除的效果。

(4)微电解反应器采用内回流，通过加大回流方式增加废水对铁碳表面沉积物的冲刷力，加大反应传质推动力，加快反应速率，同时对铁的氧化物和氢氧化物以及其他重金属氧化物垢等具有清除作用。

(5) 在实际操作上，根据进水水质特点和出水水质要求可调整回流比和停留时间， 通过自动控制实现连续运行。

(6)可高效处理含砷、铅、铬、镉等多金属和氟化物酸性综合冶炼废水，重金属砷的去除率在97%以上，重金属铅、铬的去除率达到80%以上，废水中氟化 物的去除率达到90%。