冷轧电镀锡废水处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冷乳工业废水处理技术领域，具体涉及一种冷乳电镀锡废水处理工
-H-
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【背景技术】
[0002]冷乳电镀锡废水主要来自冷乳电镀锡工艺漂洗水，废水主要成分为硫酸亚锡、苯酚磺酸、苯酚和有机添加剂，其突出特点是有机物浓度较高、难生物降解，且对环境危害大。该类废水达标处理技术难度较大，国内无成熟工艺技术。目前，宝钢和东北大学等高校联合进行了一些技术研究与探索，采用高级氧化技术处理电镀锡废水，基本可以解决水质达标问题，但运行不稳定，维护工作量大，药剂成本很高。
[0003]《冷乳PSA废水处理系统(公开号:CN203639296U)》通过将微电解与催化氧化和生物接触氧化工艺联用处理PSA废水，其工艺流程长，投资费用高，且催化氧化出水含强氧化剂和较高浓度的有毒重金属离子，使得后续的生物法处理难以正常运行。《苯酚磺酸废水的三维催化氧化处理系统(公开号:CN101492213A)》中的处理流程为先进行中和絮凝沉淀，而后进行二级芬顿催化氧化反应。由于苯酚磺酸在水中溶解性好、分散效果强，破环前进行中和絮凝沉淀基本无处理效果。系统无铁碳反应器预处理装置，处理较高浓度苯酚磺酸废水时双氧水耗量很大，运行成本高，且处理效果不稳定，出水总铁和悬浮物指标难达标。《一种处理高浓度有机废水的铁炭反应器设备及处理工艺(公开号:CN103936113A)》所公开的反应器改变了填料的结构形状和反应器的结构，在反应器底部增加了空气曝气头预防填料板结，用三层倾斜的多孔隔板承载铁片和活性炭填料，但这种类型的铁碳反应器存在明显不足:①配气不均衡，倾斜隔板上端空气擦洗强度较大，铁片与活性炭易分层，微电解反应单元数量不足;②在断面空气擦洗强度不均匀条件下，倾斜装载的填料在运行时下端会逐渐变厚，过水量变小，并导致填料板结堵塞，出现沟流;③填料分层倾斜装填，换料检修较困难。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种冷乳电镀锡废水处理工艺，以对废水中的苯酚磺酸、苯酚和硫酸亚锡等水污染物进行有效处理。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所设计的技术方案包括如下步骤:
[0006]I)将冷乳电镀锡废水输送排放至调节池中，通过与池内设置的穿孔曝气排管相连的空气供应管，通入0.06MPa?0.07MPa的低压空气进行搅拌曝气，防止水中杂质沉积；同时，通过对来水pH值进行检测和投加硫酸溶液，以控制池内pH值在2?4之间，为后续酸性条件下进行微电解提供必要条件。
[0007]2)然后，通过提升栗将电镀锡废水由调节池输送至铁碳微电解反应器，由铁碳微电解反应器下端的进水口进入后，通过穿孔曝气管曝气后，经设置在筛板上的布水布气滤头均匀穿过卵石垫层进入铁碳复合体填料层进行微电解反应，所述铁碳复合填料由铁粉与焦煤混匀后结焦制备得到的“铁一煤质活性炭”复合体颗粒料，所述穿孔曝气管呈水平鱼刺状，由中心输气管和其两侧对称排列的下部开满气孔的曝气支管组成，所述布水布气滤头由长柄滤杆和半球形滤帽组成，所述半球形滤帽的球面均匀布满线槽，所述长柄滤杆设置有外螺丝且轴向对称设置有两条线槽，且长柄滤杆穿过筛板并通过螺母固定在筛板上。
[0008]3)经铁碳微电解反应器处理后的电镀锡废水输送至氧化反应池，按体积比I?
1.2:1的比例加入浓度为30 %的硫酸亚铁和浓度为27.5 %双氧水，控制氧化反应池的pH为2?4，使该阶段COD去除率可达80 %?95 %之间，确保出水COD小于200mg/L。
[0009]4)经氧化反应池处理后的电镀锡废水输送至中和池，在中和池投加石灰乳调整pH值至8?10，提供铁离子、锡离子混凝沉淀和铁离子对有机物吸附絮凝反应环境，随后在絮凝池中投加0.3?0.5ppm高分子有机絮凝剂PAM，改善絮凝沉淀效果，通过斜管沉淀池沉淀后，可确保沉淀池出水COD < 50mg/L，SS < 30mg/L，完全满足最新国标要求。
[0010]优选地，所述铁碳微电解反应器设有两个，并联设置;氧化反应池设有两个，串联设置。
[0011]优选地，所述铁碳微电解反应器的高度与直径比为3?3.5之间，过水断面为2m2，单台处理水量2.5m3/h。
[0012]优选地，所述铁碳复合体填料层高1300?1500mm，铁碳复合体外形为椭球形，短轴长8?10mm，长轴长15?20mm。
[0013]优选地，所述穿孔曝气管为316不锈钢材质，曝气支管为3排6根，下部气孔的直径为4mm ο
[0014]优选地，所述布水布气滤头半球形滤帽球面上的线槽宽度为0.4mm;长柄滤杆上的线槽宽度为2_，长度为10_。
[0015]优选地，所述调节池和氧化反应池的pH值控制为2?2.5。
[0016]优选地，所述筛板的筛孔直径为25mm。
[0017]本发明的工作原理如下:
[0018]冷乳电镀锡废水中的有机物主要为苯酚磺酸、苯酚等苯环化合物和亚锡、亚铁离子，对环境危害大，抗氧化性强，可生化性能差，常规生化处理和化学氧化工艺无法解决其环保达标问题。
[0019]本发明在调节池增设曝气和投加酸性中和剂，可在调节池中控制电镀锡废水pH值至合适范围，不仅为后续微电解反应提供稳定、高效地反应基础条件，同时可防止杂质在调节池沉淀。
[0020]采用铁碳微电解反应器和芬顿氧化技术，利用铁和碳之间的电极电位差，在废水中形成无数个微原电池。这些微原电池以电位低的铁成为阳极，电位高的碳为阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应。
[0021 ] 其反应过程如下:
[0022]阳极(Fe):Fe-2e—Fe2+;
[0023]阴极(C):2H++2e—2[H](酸性溶液)
[0024][H]+H2O^OH.+H2
[0025]RH+0H.-^H20+R.
[0026]R.+Fe3+^Fe2++R+
[0027]R++02^R 0 0+^---^C02+H20
[0028]阴极反应产生大量新生态的[H]，新生态的[H]和H2O反应生成羟基自由基(OH.)。发明人发现，在PH值为2?2.5的条件下氧化能力极强的羟基自由基(0H.)产生量较多，微电解反应对苯环破环断链作用较强，其破环率在40%?60%，且可降低⑶D含量约10%?20%，多数有机化合物已氧化为无机态;在pH值2.5?4的条件下，羟基自由基(0H.)产生量有所减少，微电解效果主要体现在对有机物的开环、断链作用，使之由大分子变为易于降解的小分子，苯环的破环率约为30%?45%。且铁碳微电解反应器出水⑶D是升高过程，升高幅度在60%?100%之间。其原因是苯环化合物不能被重铬酸钾彻底氧化，检测COD指标无法真实反映苯酚磺酸废水中有机物含量。另外，本发明与典型芬顿氧化反应的应用有所不同，氧化池中硫酸亚铁投加比例大幅度降低，但氧化效果明显提高，主要原因是废水中本身含有较高的亚铁离子可以利用，以及微电解的预处理功效，对降低药剂消耗有很大帮助。
[0029]反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液，部分进一步氧化成三价铁离子。由于铁离子有混凝作用，对水中带微弱负电荷的有机污染物有较强的吸附絮凝作用，导致反应器易产生铁泥。
[0030]通过在铁碳微电解反应器内设置特定结构的曝气装置(即穿孔曝气管)和布气布水滤头，一方面可以增氧促进微电解反应，代替投加双氧水，既减少药剂消耗，又可利用空气擦洗铁碳填料，防止填料板结堵塞，提高反应效率，延长填料使用周期；另一方面，可避免断面过水量、通气量不均衡导致废水短流、沟流，提高填料水处理容积负荷率;而利用特定制备的铁碳复合体，既可避免铁碳颗粒料在流动状态下重力分层，稳定微电解电极对数量，有利于提高对苯环化合物的破环断链效果。
[0031]通过在氧化反应池投加硫酸亚铁和双氧水，利用Fe2+与H2O2混合时发生的芬顿反应，在废水中再次产生强氧化性羟基自由基(0H.)，对废水中残留苯环化合物继续进行开环、断链，使之转化为易于氧化降解的小分子，并进一步将其氧化成无机物。其反应过程如下:
[0032]Fe2++H202^Fe3++0H.+OH—
[0033]Fe2++0H.—Fe3++0H—
[0034]Fe3++H202^Fe2++H02+H+
[0035]HO2+H2O24O2+H2O+OH.
[0036]RH+OH.4H2O+R.
[0037]R.+Fe3+^Fe2++R+
[0038]R++02^R 0 0+^---^C02+H20
[0039]Fe2+与H2O2间反应很快，生成氧化能力很强的羟基自由基OH.，有Fe3+共存时，Fe3+与H2O2反应缓慢生成Fe2+，Fe2+与H2O2迅速反应，生成羟基自由基OH.，0H.与有机物RH发生反应生成有机自由基R.，R.进一步氧化最终使有