專利名稱：一種電芬頓-混凝組合處理焦化廢水的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種電芬頓-混凝組合工藝處理 焦化廢水的方法。本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)上述方法的電化學(xué)反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
焦化廢水主要來自鋼鐵企業(yè)中的焦化廠，化學(xué)成分十分復(fù)雜，含有多種難以被微 生物降解或有生物毒性的有機(jī)物以及大量的氨鹽、硫化物、氰化物等無機(jī)鹽類，是一類很難 凈化處理的有機(jī)工業(yè)廢水。目前，我 國現(xiàn)有的焦化廢水處理技術(shù)主要是采用A/0或Α/Α/0的 生物處理法結(jié)合混凝沉淀法，即使生物處理最大限度地發(fā)揮作用，出水中的懸浮物、有機(jī)污 染物、鹽等含量仍然較高，很難實(shí)現(xiàn)焦化廢水的再生利用。經(jīng)過Α/Α/0工藝處理后的出水中 COD值及色度分別大于150mg/L和60倍，這已遠(yuǎn)超過《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996) 的一級標(biāo)準(zhǔn)。目前許多焦化廠都面臨著焦化廢水深度處理回用的難題，對現(xiàn)有焦化廢水深度處 理工藝進(jìn)行升級改造已非常迫切。各焦化廠都有將焦化廢水回用于循環(huán)冷卻水的需求，這 樣不僅可以減少企業(yè)環(huán)境的污染，又可以節(jié)省大量的水資源。冷卻回用水水質(zhì)最低標(biāo)準(zhǔn)為 COD ^ 60mg/L。焦化廢水深度回用處理既要去除水中的大量有機(jī)物、油、懸浮物，同時兼顧去除水 中的鹽分、硬度、堿度與氯化物等。處理手段大體為預(yù)處理與膜法相結(jié)合工藝。常見的預(yù)處 理工藝有化學(xué)絮凝法、化學(xué)氧化法、活性炭吸附法、多介質(zhì)過濾法、MBR法等；膜工藝一般采 用超濾、納濾、反滲透等膜技術(shù)。采用膜技術(shù)出水水質(zhì)都能達(dá)到要求，但膜污染比較嚴(yán)重，化 學(xué)清洗比較頻繁；同時，膜濾濃縮液產(chǎn)量大，易造成二次污染等。電混凝沉淀法投資少，設(shè)備 簡單，對部分有機(jī)物處理效果良好并且處理速度快，但單獨(dú)的電混凝工藝對焦化廢水中的 難生物降解有機(jī)物的去除能力有限，難以達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)。電化學(xué)氧化可以有效去除難降 解有機(jī)污染物，但是投資成本和運(yùn)行成本較高，難以大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電芬頓_混凝組合處理焦化廢水的方法。本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的電化學(xué)反應(yīng)器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的電芬頓-混凝組合處理焦化廢水的方法，其主要 步驟為1)調(diào)節(jié)生化出水pH至3-4 ；2)將步驟1出水利用電化學(xué)陽極氧化、電芬頓氧化以及電混凝作用去除焦化廢水 中的有機(jī)污染物，反應(yīng)過程中每升焦化廢水投加0. 2 0. 5mL的H2O2 ；3)步驟2處理后的出水調(diào)節(jié)PH為7-8，每升焦化廢水投加0. 5 2. 5mg的絮凝劑 沉淀后排出清水。
所述的方法，其中，步驟2中電化學(xué)陽極氧化、電芬頓氧化以及電混凝的電流為 50A 300A/m2。所述的方法，其中，步驟3中包括有使殘余Fe2+氧化為Fe3+的曝氣過程。本發(fā)明提供的多陽極感應(yīng)電芬頓-混凝處理焦化廢水的電化學(xué)反應(yīng)器，該反應(yīng)器 包括一底板，其側(cè)壁或底部開有進(jìn)水口，該底板的上方設(shè)有布水板；反應(yīng)器的上部開有溢流堰出水口 ；反應(yīng)器兩側(cè)側(cè)壁設(shè)有卡槽，用于固定極板；反應(yīng)器以形穩(wěn)電極為陽極，碳纖維電極為陰極，鐵電極作為感應(yīng)極板；各種極板相 互平行排布為一個單元，排布方式為網(wǎng)狀形穩(wěn)電極-鐵板電極-碳纖維電極-鐵板電極-網(wǎng)狀形穩(wěn)電極-鐵板電極-碳 纖維電極_鐵板電極_網(wǎng)狀形穩(wěn)電極；或

形穩(wěn)電極_鐵板電極_碳纖維電極_鐵板電極_形穩(wěn)電極；或 形穩(wěn)電極-鐵板電極-鐵板電極-碳纖維電極-鐵板電極-鐵板電極-形穩(wěn)電極。所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其中，各單元之間進(jìn)行并聯(lián)排布。所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其中，形穩(wěn)電極為網(wǎng)狀形穩(wěn)電極。所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其中，各電極之間的間距為l-2cm。所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其中，極板的間距可調(diào)。所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其中，形穩(wěn)電極、鐵板電極和碳纖維電極的面積之和與反應(yīng) 器的體積比例控制在30 160m2/m3。本發(fā)明的特點(diǎn)在于1)本發(fā)明利用形穩(wěn)電極作為陽極，碳纖維電極為陰極，通過感應(yīng)電方式進(jìn)行鐵溶 解；2)形穩(wěn)電極的陽極起電氧化作用，感應(yīng)電解出的二價鐵和雙氧水發(fā)生芬頓反應(yīng)， 結(jié)合電氧化技術(shù)和電芬頓技術(shù)，高效氧化分解有機(jī)污染物；3)本發(fā)明降低了鐵板消耗量和產(chǎn)泥量；與單獨(dú)電氧化反應(yīng)器相比，縮短了反應(yīng)時 間和能耗。


圖1為電化學(xué)反應(yīng)處理焦化廢水工藝流程圖。圖2為電化學(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。1槽體；2布水板；3底部固定槽；4電極；5固定卡槽；6溢流堰。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的多陽極感應(yīng)電芬頓-混凝組合工藝深度處理焦化廢水的方法，對焦 化廢水生化出水進(jìn)行深度預(yù)處理，將廢水中COD的濃度降低至60mg/L以下，解決生化處理 存在的問題，達(dá)到膜分離深度處理進(jìn)水要求。本發(fā)明是利用電化學(xué)技術(shù)可有效去除污水廢 水中有機(jī)污染物的特點(diǎn)，針對目前電化學(xué)反應(yīng)器的單一性，確立了將電氧化、電芬頓、電混 凝集合在單個反應(yīng)器中的新思路，從而提供一種高效去除污水廢水中污染物的多陽極感應(yīng)電芬頓-混凝反 應(yīng)器及方法，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約工程投資及運(yùn)行成本的高效集約化深度處理焦化 廢水等污水廢水的技術(shù)。本發(fā)明是在多陽極感應(yīng)電芬頓(Fenton)-混凝反應(yīng)器內(nèi)多種過程協(xié)同去除有機(jī) 物(1)電極氧化過程在電場作用下，使污染物直接斷鏈或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，利于混凝 或氧化去除，或利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性的自由基·0Η，無選擇地對有機(jī)物進(jìn)行氧化處 理。如果污水中含有Cl_時，陽極有氧化性的Cl2或者次氯酸生成，可以氧化有機(jī)物和無機(jī) 物。(2)電極還原過程一類是直接還原，即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還 原作用，部分有機(jī)物得到電子被還原成易氧化降解的物質(zhì)；另一類是間接還原，污染溶液中 的陽離子首先在陰極得到電子，然后再將電子轉(zhuǎn)移給溶液中的污染物。(3)電Fenton過程。本發(fā)明中H2O2既可以通過電還原產(chǎn)生又可以通過外部投加， 電反應(yīng)器的感應(yīng)鐵電極會在電場的作用下產(chǎn)生Fe2+，體系中的H2O2經(jīng)Fe2+催化產(chǎn)生羥基自 由基，F(xiàn)e3+催化劑也能激發(fā)這個反應(yīng)，這兩個反應(yīng)生成的·0Η自由基能有效地氧化各種有毒 的和難處理的有機(jī)化合物，對焦化廢水生化出水中難生化降解的多環(huán)芳烴、含氮雜環(huán)類物 質(zhì)有很好的去除效果。(4)混凝過程陽極鐵板通以直流電后，陽極失去電子，形成Fe2+和Fe3+，水解生成 氫氧化鐵膠體絮凝劑，將廢水中的有機(jī)物等污染物質(zhì)吸附去除?；谏鲜鲈?，本發(fā)明提出采用多陽極感應(yīng)電芬頓_混凝組合工藝對焦化廢水生 化出水進(jìn)行深度處理，為焦化廢水的治理提供新的技術(shù)途徑和理論依據(jù)。本發(fā)明提供的電化學(xué)反應(yīng)器，見附圖2。反應(yīng)器槽體1為方形，下部通過布水板2 進(jìn)水，通過有法蘭的底部固定槽3固定，電極4平行排布，通過固定卡槽5固定在槽體上，電 化學(xué)反應(yīng)出水通過上部溢流堰6溢出。其中，有兩個或者數(shù)個形穩(wěn)電極作為陽極；一個或者 數(shù)個碳纖維電極作為陰極；兩塊或者數(shù)塊鐵電極作為感應(yīng)極板。各種極板平行排布，間距可 調(diào)。電化學(xué)反應(yīng)過程中投加雙氧水。電極排布方式為網(wǎng)狀形穩(wěn)電極、鐵板電極、碳纖維電極、鐵板電極、網(wǎng)狀形穩(wěn)電 極、鐵板電極、碳纖維電極、鐵板電極、網(wǎng)狀形穩(wěn)電極；或者為網(wǎng)狀形穩(wěn)電極、鐵板電極、碳纖 維電極、鐵板電極、網(wǎng)狀形穩(wěn)電極；或者為網(wǎng)狀形穩(wěn)電極、鐵板電極、鐵板電極、碳纖維電極、 鐵板電極、鐵板電極、網(wǎng)狀形穩(wěn)電極。當(dāng)電化學(xué)反應(yīng)器所需的電極數(shù)量較大時，可以任一種排布方式作為一個單元，各 單元之間進(jìn)行并聯(lián)排布。根據(jù)本發(fā)明所提供的電化學(xué)反應(yīng)器，其形穩(wěn)電極、鐵板電極和碳纖維電極的面積 之和與反應(yīng)器的體積比例控制在20 160m2/m3。本發(fā)明利用多陽極感應(yīng)電芬頓_混凝組合工藝深度處理焦化廢水方法，其主要步 驟為1)調(diào)節(jié)生化出水pH至3-4 ；2)將步驟1出水引入電化學(xué)反應(yīng)器，投加H2O2，施加電流為50A 300A/m2，水力停 留時間為3 20min,出水pH為6左右；H2O2為30% (w/v)，投加量為0. 2 0. 5mL(H2O2)/ L (焦化廢水)，也可以將H2O2稀釋后再投加。
3)將步驟2出水引入混凝沉淀池，用堿液將pH調(diào)為7 8，前段曝氣，使殘余Fe2+ 氧化為Fe3+，同時起到攪拌作用；并投加0. 5 3. Omg/L的絮凝劑PAM，水力停留時間為 30min ； 4)將步驟2出水引入中間水池，以進(jìn)入回用處理單元。下面兩個實(shí)施例是用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案和實(shí)施后的效果，不應(yīng)理解為是對 本發(fā)明的權(quán)利要求范圍的限制。實(shí)施例1山西某焦化廠廢水處理工藝，二生化出水COD為120 150mg/L，以及色度等都不 達(dá)標(biāo)，對后續(xù)的除鹽工藝有較大的沖擊壓力，影響最終出水水質(zhì)。采用本發(fā)明的處理方法和電化學(xué)反應(yīng)器，出水各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到國家一級排放要 求，COD為54mg/L，優(yōu)于一級標(biāo)準(zhǔn)且滿足冷卻回用水最低標(biāo)準(zhǔn)要求彡60mg/L。處理流程為 焦化廢水生化出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，投加酸液調(diào)節(jié)PH為2. 7，然后進(jìn)入多陽極感應(yīng)電芬頓反應(yīng) 器，H2O2由水射器在線投加，投量為0. 2mL/L，施加電流密度為266. 7A/m2，停留時間為3 IOmin0多陽極電芬頓反應(yīng)器出水進(jìn)入混凝沉淀池，投加堿液將pH調(diào)為7 8，絮凝劑PAM 投量為1. Omg/L，停留時間為30min，出水COD降至54mg/L，已達(dá)到后續(xù)脫鹽工藝的前處理要 求。實(shí)施例2內(nèi)蒙古某焦化廠廢水，生化出水COD為100-110mg/L，需進(jìn)行深度處理達(dá)標(biāo)回用。待處理的焦化廢水的生化出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，投加酸液調(diào)節(jié)pH為3. 2，然后進(jìn)入多 陽極感應(yīng)電芬頓反應(yīng)器，H2O2由水射器在線投加，投量為0. 7mL/L，施加電流密度為200. 7A/ m2，停留時間為lOmin。多陽極電芬頓反應(yīng)器出水進(jìn)入混凝沉淀池，投加堿液將pH調(diào)至7 8，PAM投量為1. 5mg/L，停留時間為25min，出水COD降至45mg/L，達(dá)到其回用標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電芬頓-混凝組合處理焦化廢水的方法，其主要步驟為1)調(diào)節(jié)生化池出水pH至3-4；2)將步驟1出水進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)單元，利用電化學(xué)陽極氧化、電芬頓氧化以及電混凝 作用去除焦化廢水中的有機(jī)污染物，反應(yīng)過程中投加H2O2 ；3)步驟2處理后的出水調(diào)節(jié)pH為7-8，進(jìn)入絮凝沉淀池，絮凝沉淀后排出清水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，每升焦化廢水投加0.2 0. 5mL的H2O2 ；每升焦 化廢水投加0. 5 2. 5mg的絮凝劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟2中電化學(xué)陽極氧化、電芬頓氧化以及電混 凝的電流為50A 300A/m2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟3中包括有使殘余Fe2+氧化為Fe3+的曝氣 過程。
5.一種多陽極感應(yīng)電芬頓-混凝處理焦化廢水的電化學(xué)反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括一底板，其側(cè)壁或底部開有進(jìn)水口，該底板的上方設(shè)有布水板；反應(yīng)器的上部開有溢流堰；反應(yīng)器兩側(cè)側(cè)壁設(shè)有卡槽，用于固定極板；反應(yīng)器以形穩(wěn)電極為陽極，碳纖維電極為陰極，鐵電極作為感應(yīng)極板；各種極板相互平 行排布為一個單元，排布方式為網(wǎng)狀形穩(wěn)電極_鐵板電極_碳纖維電極_鐵板電極_網(wǎng)狀形穩(wěn)電極_鐵板電極_碳纖 維電極_鐵板電極_網(wǎng)狀形穩(wěn)電極；或形穩(wěn)電極_鐵板電極_碳纖維電極_鐵板電極_形穩(wěn)電極；或形穩(wěn)電極_鐵板電極_鐵板電極_碳纖維電極_鐵板電極_鐵板電極_形穩(wěn)電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其中，各單元之間進(jìn)行并聯(lián)排布。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其中，形穩(wěn)電極為網(wǎng)狀形穩(wěn)電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其中，各電極之間的間距為l-2cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其中，極板的間距可調(diào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)反應(yīng)器，其中，形穩(wěn)電極、鐵板電極和碳纖維電極的 面積之和與反應(yīng)器的體積比例控制在30 160m2/m3。
全文摘要
一種電芬頓-混凝組合處理焦化廢水的方法，其主要步驟為調(diào)節(jié)生化單元出水pH至3-4；出水進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)單元，通過電化學(xué)陽極氧化、電芬頓氧化以及電混凝作用去除焦化廢水中的有機(jī)污染物，反應(yīng)過程中投加H2O2；處理后的出水調(diào)節(jié)pH為7-8，進(jìn)入絮凝沉淀單元，經(jīng)過絮凝沉淀處理后排出清水。本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)上述方法的電化學(xué)反應(yīng)器。本發(fā)明不僅可以對焦化廢水進(jìn)行深度處理，也可用于其它工業(yè)行業(yè)廢水的深度處理。
文檔編號C02F1/52GK102139980SQ20111011455
公開日2011年8月3日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者蘭華春, 劉會娟, 張寶峰, 曲久輝, 趙旭 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心