CN101638257A

CN101638257A - 一种周期换向电凝聚处理染料废水的方法及装置

Info

Publication number: CN101638257A
Application number: CN200910012599A
Authority: CN
Inventors: 胡筱敏; 付忠田; 孙兆楠; 梁吉燕; 孙淑波
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: CN101638257B

Abstract

一种周期换向电凝聚处理染料废水方法和装置，装置电解槽的反应电极为铝极板和铁极板，采用周期换向电源供电。处理染料废水的方法为：将染料废水引入电解槽，并向废水中加入电解质，使电解质浓度为0.008～0.015mol/L，开启搅拌器，控制搅拌速率750～1250转/分钟，控制电极电压8～13V，控制电流换向周期：6～20秒，调节废水pH值为5～9，电解处理30～50分钟，然后将处理后的水排出。本发明系统结构紧凑，占地面积小，易实现自动控制，运行管理与系统维修简单。用于处理染料废水，色度去除率可达到96％以上，处理后废水COD能达到《污水综合排放标准》(GB8978－1996)一级排放标准要求。

Description

一种周期换向电凝聚处理染料废水的方法及装置

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及污水处理技术，具体涉及染料废水的处理方法。

背景技术

在世界范围内，印染工业是排放废水的大户，由于其废水量大，水质复杂，有机物浓度高，难于生物降解的物质多，色度深，导致生态环境破坏的特点，成为废水处理的难点和热点。同时随着水资源日益匮乏，考虑到废水的回用以及排放标准的提高，印染废水的处理已受到学术界和社会的广泛关注。

由于染料废水具有高COD、高色度、高含盐量，有机物难生化降解，水质水量随时间变化较大(废水间歇性排放)等特点，已经成为工业废水治理的难点。工业废水处理的突出问题是色度和难降解有机物的去除问题。国内外采用了化学法，如氧化法、混凝法、电解法等；物理化学法，如吸附法、膜技术等；生物法，如投菌法、厌氧好氧工艺等对其进行处理，处理机理大致为两种：①富集发色物质，再分离去除；②破坏发色物质，以达到脱色和降解有机物的目的。

混凝法具有工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高的优点，但运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差、在添加混凝剂进行处理时往往对出水造成二次污染。化学氧化法一般采用湿式氧化法，设备造价高，其中O₃氧化法效果较好，但O₃投加量大、成本高；Cl₂氧化法虽处理效果好，但它容易与水中有机物生成毒性很大的氯代有机物，造成二次污染。吸附法只对疏水性染料作用明显，并且易受水中悬浮物染料和油脂的影响而失效，同时吸附剂用量大、费用高。生物法具有占地面积小、运行成本低、无二次污染的优点，但近年来由于化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机大分子进入印染废水，原有的生物处理系统由原来的COD去除率70％降到50％左右，甚至更低。电化学法处理印染废水，由于其设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高和脱色效果好及不产生二次污染等优点，日益受到人们的重视。电化学方法治理废水，实质是直接或间接地利用电解作用，把水中污染物去除或把有毒物质转化为无毒或低毒物质。近几十年来，随着电化学科学和电力工业的发展，使处理成本大大降低，电化学法已成为一种具有竞争力的废水处理方法。

在电化学处理废水的几种类型中，电凝聚法同化学凝聚法相比，其材料损耗少一半左右，污泥量也较少，且无需笨重的加药设施。其缺点是电能消耗和材料消耗过大，直接限制了该方法的使用范围，因而通过改进电源技术，研究新型电极材料及结构是当前发展的方向。自行设计的周期换向电源和组合电极协同作用的设备和方法，迄今为止在国内外尚无报道。

发明内容

针对目前染料废水处理技术存在的不足之处，本发明提供一种周期换向电凝聚处理染料废水的方法。

本发明的周期换向电凝聚处理染料废水的装置包括电解槽、周期换向电源和磁力搅拌器，电解槽的反应电极为铝极板和铁极板，电解槽的供电电源为周期换向电源，周期换向电源由220V交流电源、直流稳压电源、时钟继电器、电压交换器和继电器构成，220V交流电源、电压交换器、时钟继电器、继电器依次通过导线连接在一起，直流稳压电源通过导线与继电器连接，铝极板、铁极板间距为0.5～2cm，铝极板、铁极板分别通过导线与继电器连接，在电解槽下安装有磁力搅拌器。

周期换向电源能够输出8～13V、方向周期变化的电压。

本发明的周期换向电凝聚处理染料废水的方法如下。

将染料废水引入电解槽，并向电解槽内废水中加入电解质，使电解质浓度为0.008～0.015mol/L，开启搅拌器，控制搅拌速率750～1250转/分钟，控制电极电压8～13V，控制电流换向周期：6～20秒，调节废水pH值为5～9，电解处理30～50分钟，然后将处理后的水排出。其中电解质选择Na₂SO₄。

通过对反应时间、电极电压、换向周期、电解质浓度、搅拌速度和极板间距等条件的考察，结果表明电解质浓度较其他因素相比，对活性染料废水处理效果的影响最大，随着电解质浓度的不断升高，色度去除率和COD去除率同时增加，但当电解质浓度增大到0.01mol/L时，去除效果下降。

研究分析表明，本发明方法净化处理染料废水的机理为金属离子的絮凝、气浮、电解还原和氧化共同作用完成废水的净化。其中电解过程中产生的离子的絮凝作用贡献率大致为47.6％。对絮体进行X-射线衍射实验，发现絮体的成分主要为Fe₃O₄，结合电感耦合等离子光谱发生仪检测结果分析可以得出，铁离子的絮凝作用占主导。

连续进行6批次处理染料废水的试验结果表明，处理结果是可以重现的，没有因为电极的钝化而影响处理效果。因此采用铁铝为电极、周期换向电凝聚法处理染料废水，能有效地减轻电极的钝化，大大降低电极的损耗。

本发明系统结构紧凑，占地面积小，易实现自动控制，运行管理与系统维修简单。用于处理染料废水，色度去除率可达到96.0％以上，处理后废水COD能达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准要求。用于处理活性黑KN-B和活性黄X-R染料废水的试验结果表明，与现有电化学技术相比，达到相同的处理效果，本发明方法电能消耗可降低10～30％。

附图说明

附图为本发明装置构成示意图。

图中：1 220V交流电源，2电压交换器，3时钟继电器，4继电器，5铝极板，6电解槽，7磁力搅拌器，8铁极板，9直流稳压电源。

具体实施方式

如附图所示，本发明的周期换向电凝聚处理染料废水的装置包括电解槽6、周期换向电源和磁力搅拌器7，电解槽6的反应电极为铝极板5和铁极板8，电解槽6的供电电源为周期换向电源，周期换向电源由220V交流电源1、直流稳压电源9、时钟继电器3、电压交换器2和继电器4构成，220V交流电源1、电压交换器2、时钟继电器3、继电器4依次通过导线连接在一起，直流稳压电源9通过导线与继电器4连接，铝极板5、铁极板8间距为0.5～2cm，铝极板5、铁极板8分别通过导线与继电器4连接，在电解槽6下安装有磁力搅拌器7。

所采用的主要仪器设备如表1所示。

表1主要仪器设备清单

以下通过实施例进一步说明本发明的方法。

实施例1、2、3和4采用的周期换向电凝聚处理染料废水的装置铝极板5与铁极板8的间距分别为1cm、0.5cm、1cm和1.5cm。

实施例1和2处理的废水为含活性黑KN-B的废水，实施例3和4处理的废水为含活性黄X-R的废水，其指标如表2所示。

表2染料废水指标

染料废水	进水色度	进水COD	染料浓度
染料废水	进水色度	进水COD	染料浓度	活性黑KN-B废水	6.959	158	200mg/L
活性黄X-R废水	3.004	100	600mg/L	活性黑KN-B废水	6.959	158	200mg/L

实施例1

将染料废水引入电解槽，并向电解槽内废水中加入电解质，使电解质浓度为0.01mol/L，开启搅拌器，控制搅拌速率1000转/分钟，控制电极电压8V，控制电流换向周期：10秒，调节废水pH值为5，电解处理30分钟，然后将处理后的水排出。其中电解质选择Na₂SO₄。

经分析，出水色度为0.028(10倍)，COD为45mg/L，二者的去除率分别为99.6％和71.5％。

电能消耗为0.024KWh/Kg染料。

实施例2

将染料废水引入电解槽，并向电解槽内废水中加入电解质，使电解质浓度为0.015mol/L，开启搅拌器，控制搅拌速率750转/分钟，控制电极电压13V，控制电流换向周期：20秒，调节废水pH值为7，电解处理30分钟，然后将处理后的水排出。其中电解质选择Na₂SO₄。

经分析，出水色度为0.067(24倍)，COD为55mg/L，二者的去除率分别为99.04％和65.2％。

电能消耗为0.046KWh/Kg染料。

实施例3

将染料废水引入电解槽，并向电解槽内废水中加入电解质，使电解质浓度为0.008mol/L，开启搅拌器，控制搅拌速率1250转/分钟，控制电极电压11V，控制电流换向周期：6秒，调节废水pH值为6，电解处理40分钟，然后将处理后的水排出。其中电解质选择Na₂SO₄。

经分析，出水色度为0.110，COD为20mg/L，二者的去除率分别为96.34％和80％。

电能消耗为0.040KWh/Kg染料。

实施例4

将染料废水引入电解槽，并向电解槽内废水中加入电解质，使电解质浓度为0.01mol/L，开启搅拌器，控制搅拌速率750转/分钟，控制电极电压13V，控制电流换向周期：10秒，调节废水pH值为9，电解处理50分钟，然后将处理后的水排出。其中电解质选择Na₂SO₄。

经分析，出水色度为0.095，COD为28mg/L，二者的去除率分别为96.84％和72％。

电能消耗为0.09KWh/Kg染料。

Claims

1、一种周期换向电凝聚处理染料废水的装置，其特征在于包括电解槽、周期换向电源和磁力搅拌器，电解槽的反应电极为铝极板和铁极板，电解槽的供电电源为周期换向电源，周期换向电源由220V交流电源、直流稳压电源、时钟继电器、电压交换器和继电器构成，220V交流电源、电压交换器、时钟继电器、继电器依次通过导线连接在一起，直流稳压电源通过导线与继电器连接，铝极板、铁极板分别通过导线与继电器连接，在电解槽下安装有磁力搅拌器。

2、按照权利要求1所述的周期换向电凝聚处理染料废水的装置，其特征在于铝极板、铁极板间距为0.5～2cm。

3、采用权利要求1所述的周期换向电凝聚处理染料废水的装置处理染料废水的方法，其特征在于处理工艺为：将染料废水引入电解槽，并向电解槽内废水中加入电解质，使电解质浓度为0.008～0.015mol/L，开启搅拌器，控制搅拌速率750～1250转/分钟，控制电极电压8～13V，控制电流换向周期：6～20秒，调节废水pH值为5～9，电解处理30～50分钟，然后将处理后的水排出。

4、按照权利要求3所述的采用周期换向电凝聚处理染料废水的装置处理染料废水的方法，其特征在于电解质选择Na₂SO₄。