论文摘要
铅锌废水中含有铅、锌等重金属离子,处理困难。目前,工业应用中以投加石灰及石灰石通过沉淀去除,此法生成大量的含有重金属离子的沉渣,处理不当不仅造成资源的浪费还容易造成二次污染。铁碳微电解法可通过氧化还原、吸附絮凝沉积等作用处理某些含重金属离子废水,但存在易板结、反应活性较低的问题。针对传统铁碳微电解法处理铅锌废水中存在的问题,论文借鉴和利用选矿的原理,利用铁碳填料的物理和物理化学性质的差异,借助设备将影响微电解反应的钝化膜、絮状体和沉积物等分离,达到使有用组分相对富集,从而克服铁碳微电解技术在应用过程中出现的板结问题,提高填料的处理能力。设计制造了一种滚动型的铁碳微电解反应装置,研究了所制造反应装置对铅锌废水的处理工艺条件及处理能力,并与传统的固定床反应器进行了对比试验研究,填料的处理能力明显提升。滚动型微电解反应器采用有机玻璃管制造,滚动型微电解反应器的各项参数：外径为100mm,厚度为6mm,内径为8mm,筒体长度为145mm,出水口内半径为24mm,进水口内半径为14mm,最大填充率为Φ=17.1%,临界转速nc为143r/min;并选择了适当的减速电机和传动装置,传动比为1：1。采用设计制造的滚动型微电解反应装置,对于配置的铅锌废水进行了处理试验研究,最佳处理条件为：进水pH为3.0,反应时间为30min,装填率为6.5%,转速为10r/min,处理后,Pb2+去除率为98.3%,Zn2+去除率为89.9%；固定床对废水的最佳处理条件为：进水pH为3.0,反应时间为30min,Pb2+、Zn2+的去除率分别达到了96.2%和82.3%。通过穿透试验对比填料的处理能力,发现滚动反应器单位填料处理能力为0.124L/g；固定反应器中单位填料处理能力为0.094L/g。滚动型微电解反应器使得填料的处理能力比固定型微电解反应器高出0.03L/g,提升了32%。观察填料在筒体内的运动状态,发现主要有三种形态：由沿筒壁的圆弧的运动,沿填料堆积斜面的滑落运动即泻落运动和沿一定的抛物线轨迹的抛落运动,其中填料在筒体内做泻落运动对微电解反应最有利。结合二相运动理论,对工作状态下的填料进行了运动轨迹分析,发现转速、装填率、摩擦系数对运动轨迹的影响较大。滚动型微电解反应器对于提高铁碳填料在处理废水时的处理能力防止板结等方面效果好。本研究为解决铁碳微电解技术在废水处理中的应用提供了有益的探索,开发了一种新型的铁碳微电解处理设备。