專利名稱：一種催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝深度處理工業(yè)廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝深度處理工業(yè)廢水的方法，涉及一種催化內(nèi)電解耦 合氧化絮凝技術(shù)及工業(yè)廢水深度處理新方法。
背景技術(shù)：
由于工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)廢水的水量及水質(zhì)污染量很大，它是最重要的污染源， 具有以下幾個特點(1)排放量大，污染范圍廣，排放方式復(fù)雜。工業(yè)生產(chǎn)用水量大，相當(dāng)一部分生產(chǎn)用 水中都攜帶原料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)物及終產(chǎn)物等排出廠外。工業(yè)企業(yè)遍布全國各地，污染范 圍廣，不少產(chǎn)品在使用中又會產(chǎn)生新的污染。如全世界化肥施用量約5億t，農(nóng)藥200多萬 噸，使遍及全世界廣大地區(qū)的地表水和地下水都受到不同程度的污染。工業(yè)廢水的排放方 式復(fù)雜，有間歇排放，有連續(xù)排放，有規(guī)律排放和無規(guī)律排放等，給污染的防治造成很大困 難。(2)污染物種類繁多，濃度波動幅度大。由于工業(yè)產(chǎn)品品種繁多，生產(chǎn)工藝也各不 相同，因此，工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的污染物也數(shù)不勝數(shù)，不同污染物性質(zhì)有很大差異，濃度 也相差甚遠(yuǎn)。(3)污染物質(zhì)毒性強，危害大。被酸堿類污染的廢水有刺激性、腐蝕性，而有機(jī) 含氧化合物如醛、酮、醚等則有還原性，能消耗水中的溶解氧，使水缺氧而導(dǎo)致水生生物死 亡。工業(yè)廢水中含有大量的氮、磷、鉀等營養(yǎng)物，可促使藻類大量生長耗去水中溶解氧，造成 水體富營養(yǎng)化污染。工業(yè)廢水中懸浮物含量很高，可達(dá)3000mg/L，為生活廢水的10倍。(4) 污染物排放后遷移變化規(guī)律差異大。工業(yè)廢水中所含各種污染物的性質(zhì)差別很大，有些還 有較強毒性，較大的蓄積性及較高的穩(wěn)定性。一旦排放，遷移變化規(guī)律很不相同，有的沉積 水底，有的揮發(fā)轉(zhuǎn)入大氣，有的富集于生物體內(nèi)，有的則分解轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，甚至造成二 次污染，使污染物具有更大的危險性。(5)恢復(fù)比較困難。水體一旦受到污染，即使減少或 停止污染物的排放，要恢復(fù)到原來狀態(tài)仍需要相當(dāng)長的時間。常見經(jīng)過生化處理后難以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的工業(yè)廢水包括造紙廢水、焦 化廢水以及印染廢水等，這些廢水經(jīng)過各種組合工藝處理后，C0D&值在200-300mg/L，色度 在100-400倍之間，仍難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，且C0Dtt/B0D5 < 0. 2，可生化性差，不能繼續(xù)采用 生物處理。內(nèi)電解法是利用金屬腐蝕原理，形成原電池對廢水進(jìn)行處理的良好工藝，又稱為 微電解法、零價鐵法、鐵屑過濾法、鐵碳法。該工藝自誕生開始就引起了許多國家的重視，如 美國、蘇聯(lián)、日本等。20世紀(jì)70年代，由前蘇聯(lián)的科學(xué)工作者首先把鐵屑用于印染廢水的處 理。該法于20世紀(jì)80年代引入我國，是近30年來被廣泛應(yīng)用于印染、重金屬、制藥、油田 廢水等污水處理中的一種新興的電化學(xué)方法，其具有使用范圍廣、工藝簡單、處理效果好等 特點，尤其對于高鹽度，高CODtt以及高色度的廢水處理較其他工藝具有更加明顯的優(yōu)勢。 難生物降解的廢水經(jīng)微電解工藝處理后B/C值(生化需氧量與化學(xué)需氧量的比值)大大提 高，有利于后續(xù)生物處理效果的提高。國內(nèi)一般將該工藝用于廢水的預(yù)處理，或者與其他工
3藝結(jié)合使用以達(dá)到去除污染物的目的。微電解法處理廢水因廢水的性質(zhì)不同，處理過程中 所涉及的原理亦不同。在電極反應(yīng)的基礎(chǔ)上，微電解法降解廢水中的污染物還可能有電場 作用、鐵的還原作用、氫的氧化還原作用、鐵離子的絡(luò)合作用、電子傳遞作用以及物理吸附 作用等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效的工業(yè)廢水深度處理技術(shù)方法，該方法對于去除 工業(yè)廢水中難降解的有機(jī)物有很好的效果，并且脫色效果優(yōu)異，適用于各種工業(yè)廢水難以 達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的深度處理，處理后的出水CODtt < 100mg/L,色度< 50倍，達(dá)到《污水綜合排 放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明以鐵碳內(nèi)電解為主要處理工藝，同時耦合氧化絮凝，通 過協(xié)同作用來深度處理各種工業(yè)廢水。具體工藝如下先用廢酸調(diào)節(jié)經(jīng)生化處理后C0D&為200 300mg/L、色度為100 400倍的工業(yè) 廢水的PH = 5，然后加入鮑爾環(huán)填料，按10個填料/L廢水投加，曝氣兩小時；接著按熟石 灰過氧化氫溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)水=2 1 17(質(zhì)量比)配置、攪拌均勻后的混 合溶液，將其投加到經(jīng)過內(nèi)電解曝氣后的廢水中，調(diào)節(jié)廢水PH值至8 9，然后再加入市售 陰離子聚丙烯酰胺，使廢水中聚丙烯酰胺含量為保持在0. 5ppm左右，再以80r/min轉(zhuǎn)速攪 拌30min后，停止攪拌，靜置30min，沉淀得到上層清液，經(jīng)測定上層清液的CODtt < IOOmg/ L，色度< 50倍，出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》國家一級標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行排放。所述的鮑爾環(huán)填料是形狀與國家標(biāo)準(zhǔn)的鮑爾環(huán)填料形狀一樣，鮑爾環(huán)填料的組成 為鐵碳質(zhì)量比為1 1。所述的過氧化氫在混合溶液中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量為5%。所述的熟石灰在混合溶液中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量為10%。本發(fā)明的優(yōu)點如下1.本發(fā)明將內(nèi)電解應(yīng)用于污水深度處理，能快速高效的去處污水中有機(jī)污染物， 并且脫色效果優(yōu)異，出水可以直接排放，不會產(chǎn)生二次污染。2. 一般微電解處理時必須將廢水pH調(diào)到3以下，而本發(fā)明用廢酸調(diào)節(jié)廢水pH值 在5左右，減少了酸的使用量；3.由于本發(fā)明向曝氣后的廢水出水中投過氧化氫，其與二價鐵離子可以形成芬頓 反應(yīng)，進(jìn)一步去處污水中的有機(jī)物，因此與傳統(tǒng)的微電解處理比較，COD的去除效果高。4.本發(fā)明投加的PAM量極少，能大大降低藥劑成本。5.本發(fā)明反應(yīng)后泥水分離快，生成的污泥沉降性能好、產(chǎn)量少，便于處理。6.本發(fā)明方法工藝簡單，操作簡便，便于推廣，可在原有的池體基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)即 可。


圖1為本發(fā)明的流程示意圖
圖2為本發(fā)明與投加常規(guī)絮凝劑的效果對比圖 圖3為將本發(fā)明與常規(guī)絮凝劑用于實施例2的效果對比圖
4圖4為將本發(fā)明與常規(guī)絮凝劑用于實施例3的效果對比圖
具體實施例方式實施例1請看流程圖1。1、向取自某造紙廠生化出水(C0D&為290mg/L、色度為220倍左右)廢水中投加 一定量的廢酸溶液，攪拌，調(diào)節(jié)廢水的PH值為5左右。2、向廢水中加入自制的形狀與國家標(biāo)準(zhǔn)的鮑爾環(huán)填料形狀一樣，鮑爾環(huán)填料的組 成為鐵碳體積比為1 1的鮑爾環(huán)填料。按照10個填料/L廢水的比例投加填料，曝氣2 小時出水；3、按熟石灰過氧化氫溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)水=2 1 17(質(zhì)量比)配 置，攪拌均勻后得到混合溶液，將混合溶液投加到經(jīng)過內(nèi)電解曝氣后的廢水出水中，混合溶 液投加量以出水的pH值至8 9為準(zhǔn)；4、然后加入市售陰離子聚丙烯酰胺，使聚丙烯酰胺在廢水中的含量為0. 5ppm，攪 拌半小時后，靜置沉淀半小時，然后檢測經(jīng)本發(fā)明的催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝對造紙廢水 生化出水的C0D&和色度的去除率分別約為C0D&80%、色度93%，去除效果均優(yōu)于常規(guī)絮凝 劑，完全符合排放要求。而同時對比常規(guī)藥劑(PAC和硫酸鋁)對該廢水的處理效率。常規(guī)藥劑在其最佳 投加量條件下進(jìn)行混凝試驗，另投加0. 5mg/L的聚丙烯酰胺助凝劑。測定水樣的CODtt和色 度，結(jié)果比較如下常規(guī)藥劑對C0D&去除率最高為60%，對色度去除率最高為90%。請見 圖2所示。將本發(fā)明的催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝方法與投加常規(guī)絮凝劑進(jìn)行對比，證實了 其對造紙廢水深度處理的優(yōu)越性。實施例2應(yīng)用實施例1的操作流程對取自某焦化廠生化出水進(jìn)行處理。將本發(fā)明的催化內(nèi) 電解耦合氧化絮凝方法與投加常規(guī)絮凝劑進(jìn)行對比，結(jié)果見圖3所示。焦化廠生化出水的水質(zhì)情況為C0D&為200mg/L，懸浮物為80mg/L，色度為150 倍。采用催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝進(jìn)行深度處理，而同時對比常規(guī)藥劑(PAC和硫酸鋁)對 該廢水的處理效率。常規(guī)藥劑在其最佳投加量條件下進(jìn)行混凝試驗，另投加0. 5mg/L的聚 丙烯酰胺助凝劑。結(jié)果比較如下催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝對焦化廢水生化出水的CODtt和色度的去除效果均優(yōu)于 常規(guī)絮凝劑，去除率分別約為C0D&70%、SS90%、色度80%，而常規(guī)藥劑CODtt去除率最高 為45%，SS去除率最高為82%，色度最高去除率為75%。實施例3應(yīng)用實施例1的操作流程對工業(yè)污水生化出水進(jìn)行處理，實驗用水取自某印染廠 生化出水。將本發(fā)明的催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝方法與投加常規(guī)絮凝劑進(jìn)行對比，見圖4 所示。印染廠生化出水水質(zhì)情況為C0D&* 220mg/L，色度為300倍。采用催化內(nèi)電解耦 合氧化絮凝進(jìn)行深度處理，而同時對比常規(guī)藥劑(PAC和硫酸鋁)對該廢水的處理效率。常 規(guī)藥劑在其最佳投加量條件下進(jìn)行混凝試驗，另投加0. 5mg/L的聚丙烯酰胺助凝劑。結(jié)果 比較如下
催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝對印染廢水生化出水的CODtt和色度的去除效果均優(yōu)于 常規(guī)絮凝劑，去除率分別為C0D&75%，色度94%，而常規(guī)藥劑對C0D&去除率最高為45%， 色度去除率最高為80%。
權(quán)利要求
一種催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝深度處理工業(yè)廢水的方法，其特征是先用廢酸將經(jīng)生化處理后CODCr為200～300mg/L、色度為100～400倍的工業(yè)廢水的pH調(diào)節(jié)為5～6，然后加入鐵碳鮑爾環(huán)填料，鐵碳鮑爾環(huán)填料的投加量為每L工業(yè)廢水投加10個鐵碳鮑爾環(huán)填料，曝氣兩小時，得到經(jīng)過內(nèi)電解曝氣后的出水；接著按熟石灰∶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的過氧化氫溶液∶水＝2∶1∶17質(zhì)量比量取后攪拌均勻得到混合溶液，將混合溶液投加到經(jīng)過內(nèi)電解曝氣后的出水中，使出水的pH＝8～9，然后加入市售陰離子聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的加入量為聚丙烯酰胺在廢水中的含量為0.5ppm，以80r/min轉(zhuǎn)速攪拌15min后，停止攪拌，靜置30min，沉淀得到上層清液，經(jīng)測定，上層清液的CODCr＜100mg/L，色度＜50倍，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》國家一級標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝深度處理工業(yè)廢水的方法，其特征 在于所述的鐵碳鮑爾環(huán)填料，其組成為鐵碳=1 1體積比，形狀與國家標(biāo)準(zhǔn)的鮑爾環(huán) 填料形狀相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝深度處理工業(yè)廢水的方法，其特征 在于所述的混合溶液，其中過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝深度處理工業(yè)廢水的方法，其特征 在于所述的混合溶液，其中熟石灰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。
全文摘要
一種催化內(nèi)電解耦合氧化絮凝深度處理工業(yè)廢水的方法，涉及一種工業(yè)廢水深度處理技術(shù)。先將經(jīng)生化處理后CODCr為200～300mg/L、色度為100～400倍的工業(yè)廢水的pH調(diào)節(jié)為5，然后加入鐵碳(體積比為1∶1)鮑爾環(huán)填料，曝氣兩小時；再將熟石灰∶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％過氧化氫溶液∶水＝2∶1∶17(質(zhì)量比)的混合溶液投入使廢水的pH＝8～9；加入陰離子聚丙烯酰胺，使廢水中PAM的含量保持在0.5ppm左右，水力攪拌15min后(轉(zhuǎn)速為80r/min)，靜止沉淀30min，測定上層清液的CODCr＜100mg/L，色度＜50倍，排放出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》國家一級標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明在催化內(nèi)電解電解、氧化、吸附和絮凝協(xié)同作用下完成，處理效率高、水力停留時間短、污泥沉降速度快、產(chǎn)泥量少、運行成本低，能廣泛適用于各種工業(yè)廢水深度處理。
文檔編號C02F9/06GK101955279SQ20101022550
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者余波, 吳錦峰, 潘碌亭, 王文蕾 申請人:同濟(jì)大學(xué)