一種利用印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理印染廢水的新方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理廢水的方法，屬于污水處理領(lǐng)域。本發(fā)明利用印染廢水中含有大量強電解質(zhì)溶質(zhì)的特點，利用其化學(xué)能與電能間的轉(zhuǎn)換過程即原電池?電絮凝?抽濾?循環(huán)的方式，利用廢水自身含有的強電解質(zhì)產(chǎn)生電流后對另外一部分廢水進行電絮凝，抽濾后濾液可繼續(xù)進入再循環(huán)過程。本發(fā)明的設(shè)計脫離了以通過添加額外試劑或能量對染料進行降解為主的印染廢水處理思路，處理過程不需要添加任何助劑，且可通過自身體系化學(xué)能和電能間轉(zhuǎn)換過程中交換的能量最大限度降低后期水處理的壓力，并將廢水潛在價值進行更徹底地挖掘，從而達到大規(guī)模節(jié)能減排的目的。本發(fā)明中的廢水處理方法實施成本低、工藝流程簡單，體系性能穩(wěn)定，因而具有潛在的應(yīng)用價值。
【專利說明】
一種利用印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理印染廢水的新方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護類別中污水處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種利用印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理印染廢水的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國工業(yè)廢水污染水體的現(xiàn)象嚴重，流經(jīng)全國40多個大城市的河流，則有90%以上受到污染，而其中紡織印染行業(yè)排放的印染廢水是我國工業(yè)系統(tǒng)中重點污染源之一，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國印染廢水每天排放量達到3 X 16?4X106m3。，同時印染廢水中含有大量的有色染料、無機鹽類雜質(zhì)等成分，其組成復(fù)雜，處理難度大，甚至有研究者形容印染廢水問題的解決是印染行業(yè)是否可以繼續(xù)生存和發(fā)展的最重要因素之一。
[0003]印染廢水中含有很大數(shù)量的染料含有大量的親水集團，極易溶于水，處理過程難度極大。同時其顯色度高，化學(xué)需氧量高，生化需氧量小，生化處理可能性較小。與此同時，由于印染廢水的水質(zhì)會隨染料種類、生產(chǎn)品種、生產(chǎn)工藝、管理水平等多方面因素的不同而出現(xiàn)差異，因此印染廢水處理過程中面臨著廢水水溫水量變化大的特點，同時也增加了處理難度?，F(xiàn)如今，大部分印染廢水的處理需要采用吸附法、化學(xué)絮凝法、氧化還原法等多種處理方法，且針對不同水質(zhì)往往需要采用完全不同的處理工藝，實際使用過程中凈化工藝性價比較低。
[0004]雖然國內(nèi)近年來針對印染廢水降解的研究很多，但有些整體處理效率不高，有些工藝過于復(fù)雜，甚至有的會產(chǎn)生二次污染，無法達到全面凈化污水的目的。專利CN105271594介紹了一種利用磁流體對高濃度印染廢水中雜質(zhì)進行絮凝的處理方法，處理速度快，效果良好，但由于磁流體價格相對較貴，因此大批量產(chǎn)業(yè)化推廣存在一定的瓶頸。專利CN101817575A中公開了一種電絮凝回收處理脫硫污水的方法和裝置，但絮凝反應(yīng)器中需要加入敏化劑和聚丙烯酰胺，導(dǎo)致后期處理殘渣難度有了一定程度的提升。專利CN105330104介紹的一種基于電絮凝的污水處理工藝，不需要添加任何絮凝劑，直接在污水中通入電極對其本身進行電絮凝處理，但由于電流需要外部接入，因此需要對企業(yè)原有的污水處理裝置進行全面改進升級，間接導(dǎo)致成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理印染廢水的新方法。新方法處理過程簡單，且通過該法處理過的印染廢水脫色率良好，變廢為寶，在不增加或者盡可能少增加能耗的基礎(chǔ)上，最大程度挖掘了印染廢水的殘余使用價值。由于新方法利用了印染廢水自身化學(xué)能與電能間的循環(huán)轉(zhuǎn)換過程，因此只需要控制包括廢水PH值在內(nèi)的一些基本參數(shù)即可，省卻了另外添加絮凝劑的過程，進一步保證了產(chǎn)品配方的連續(xù)性。通過該方法處理過的印染廢水中脫色率良好，處理速度迅速，新方法具有技術(shù)工藝簡潔，整體體系技術(shù)性能穩(wěn)定等特點。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案，一種利用印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理印染廢水的新方法，該方法包括的具體步驟為:將含有大量鹽類強電解質(zhì)的印染廢水做為電解質(zhì)主體，并在以其為基礎(chǔ)的體系中添加合適材料的電極構(gòu)成液流型原電池，其中電極材料為鋅、鐵、石墨、碳氈、鎂、銅等任意具有原電池效應(yīng)的常規(guī)電極對;根據(jù)需要將多個原電池單元通過串聯(lián)及并聯(lián)的方式組成電池組，使其輸出的電能達到合適強度的低壓小電流，其中電壓為0.1——10￥，電流為0.01——5A;隨后將產(chǎn)生的電流通過合適的電極板通入另一組印染廢水中進行電絮凝，其中電極材料為鋅、鐵、石墨、碳氈、鎂、銅等任意具有原電池效應(yīng)的常規(guī)電極，電絮凝反應(yīng)時間為0.1—一30min，絮凝過程中通過電極旋轉(zhuǎn)攪拌或磁力攪拌的方式對廢水進行攪拌，可加快絮凝速度;絮凝完成后對懸濁液體系進行過濾，其中過濾方式為壓濾、抽濾等，使固液相分離；固體相烘干后根據(jù)已有的方法另行處理，液體相根據(jù)不同情況選擇循環(huán)進入原電池或加入新的染色過程。
[0007]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0008](I)與傳統(tǒng)的水處理方法相比，新方法處理過程簡單，且通過該法處理過的印染廢水脫色率良好，變廢為寶，在不增加或者盡可能少增加能耗的基礎(chǔ)上，最大程度挖掘了印染廢水的殘余使用價值。由于新方法利用了印染廢水自身化學(xué)能與電能間的循環(huán)轉(zhuǎn)換過程，因此只需要控制包括廢水PH值在內(nèi)的一些基本參數(shù)即可，省卻了另外添加絮凝劑的過程，進一步保證了產(chǎn)品配方的連續(xù)性，因而具有巨大的潛在價值。
[0009](2)整個從液流廢水原電池反應(yīng)到利用原電池產(chǎn)生的低壓電流對另外的廢水進行定向地電絮凝凈化處理的過程所需時間少，一次性脫色率超過85%，最終脫色率超過98%，且對反應(yīng)池內(nèi)其他有機雜質(zhì)同時具有良好地去除作用。
[0010](3)對處理過的透明無色液相部分進行回收再利用，連續(xù)循環(huán)使用2輪，觀察染色小樣的效果，并對最終剩余的液體項進行分光光度計檢測，結(jié)果證明經(jīng)過處理后的液體中有機污染物含量極其微量，整體去除率達到90 %以上。
[0011](4)在生產(chǎn)過程中使用此種污水處理方式，在固液相分離后可以通過氧化一一離心一一清洗一一抽濾一一烘干一一研磨的方式將其中不溶于水有色固相部分進行回收，徹底對廢水進行物理脫色，提高產(chǎn)品在市場的競爭能力。
【具體實施方式】
[0012]下面將結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但這些實施例并不限制本發(fā)明的保護范圍。
[0013]實施例1:
[0014]I)將活性紅2BF染料溶于自來水中，加入10g/L的氯化鈉用以模擬印染廢水中高鹽度的環(huán)境。
[0015]2)調(diào)節(jié)PH值中和過高的氫氧根濃度并使整體PH值達到不高于10的標準即可。
[0016]3)將模擬廢水染液分入兩部分中，其中一部分包含N個小池子，每個池子中放置一對鋅/碳氈電極對。將印染廢水原電池單電池根據(jù)不同方式串聯(lián)或并聯(lián)后，正負電極各自接出導(dǎo)線，導(dǎo)線另一端各連接一塊石墨電極板，形成一對石墨對電極。
[0017]4)將此石墨對電極插入另外一部分廢水所在的池中，隨著輸出電流不同，第二部分模擬印染廢水池中以不同速度出現(xiàn)了大量絮狀沉淀。
[0018]5)5min一一20min后將石墨對電極取出并對混合相進行抽濾，固相部分單獨處理，液相部分根據(jù)脫色情況循環(huán)進入原電池電解液中或直接回收利用進行新一輪染色。
[0019]實施例2:
[0020]將實施例1步驟I中活性紅2BF調(diào)整為亞甲基藍，其余同實施例1，串并聯(lián)方式根據(jù)實際情況略作調(diào)整。
[0021]實施例3:
[0022]將實施例1步驟I中活性紅2BF調(diào)整為直接型翠蘭染料，其余同實施例1，串并聯(lián)方式根據(jù)實際情況略作調(diào)整。
[0023]實施例4:
[0024]將實施例1步驟I中活性紅2BF調(diào)整為靛藍染料染色廢液，其余同實施例1，串并聯(lián)方式根據(jù)實際情況略作調(diào)整。
[0025]性能測試例5:
[0026]使用Thermo Scientific Evolut1n 220紫外可見分光光度計測定四種實施例處理前和處理后的模擬印染廢水在200-800nm范圍的吸收光譜，結(jié)果顯示處理前后廢水樣品吸光度差別大，紫外光區(qū)圖譜顯示液相中的有機溶質(zhì)大幅度減小或基本消失。通過對實驗結(jié)果定量定性分析后可得出結(jié)論:經(jīng)過新方法處理后的印染廢水與之前未處理的樣本相比，一次脫色率均超過95 %，平均首次COD去除率超過85 %，方法工藝簡單，無需對原有企業(yè)設(shè)備進行大幅度修改，可以最大限度挖掘印染廢水剩余價值，達到大規(guī)模節(jié)能減排的目的。
【主權(quán)項】
1.一種利用印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理印染廢水的新方法，其特征是，利用印染廢水中含有大量強電解質(zhì)溶質(zhì)的特點，通過其化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)換過程即原電池一一電絮凝(低壓小電流)一一抽濾一一再循環(huán)的方式，使印染廢水自身含有的強電解質(zhì)形成原電池單元的電解液;在電解液里加入適當電極，電極材料可使用鋅、鐵、石墨、碳氈、鎂、銅等任意具有原電池效應(yīng)的常規(guī)電極對;將一定數(shù)量的原電池單元進行串聯(lián)或者并聯(lián)后對另外一部分廢水進行低壓小電流電絮凝，絮凝時間為0.05—一2小時；將固液相分離后，固液相分離的方法可使用抽濾、壓濾、離心等，濾出的液相可繼續(xù)進入再循環(huán)過程。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理印染廢水的新方法，其特征是，所選用的電極材料是鋅、鐵、石墨、碳氈、鎂、銅等任意具有原電池效應(yīng)的常規(guī)電極對。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理印染廢水的新方法，其特征是，所選用的對第二部分染料進行電絮凝的電極對是鋅、鐵、石墨、碳氈、鎂、銅等類型的常規(guī)電極板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理印染廢水的新方法，其特征是，每個原電池單元內(nèi)電極對的數(shù)量為I——20對，電極對數(shù)量適度增加可加大原電池單元的電流輸出能力。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印染廢水化學(xué)能與電能間轉(zhuǎn)換過程處理印染廢水的新方法，其特征是，所述原電池單元中可以加置鹽橋以增大原電池輸出電能功率，也可不加鹽橋以增大水循環(huán)的速度。
【文檔編號】C02F1/463GK105905994SQ201610283499
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】趙晉, 韓旭, 韓振邦, 景文玥, 李錦芳, 張仁杰, 朱若英
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)