CN101698523B

CN101698523B - 成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法

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Publication number: CN101698523B
Application number: CN2009101996610A
Authority: CN
Inventors: 陆秀英
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2029-12-01
Also published as: CN101698523A

Abstract

一种成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法，其采用电絮凝法对工业废水进行处理，且将由活性碳构成的成型碳作为电解的电极。本发明所述方法减少了原有电絮凝法中采用铁或铝电极而造成废水中铁或铝离子量的增加，避免了电解过程中由于大量氧的产生而导致的电极钝化，同时由于成型碳的不溶解性而达到了电极无损耗的有益效果，从而大大提高了电絮凝法工业废水处理的总体功效、减少了二次污染、降低了电极使用成本，并为进一步应用反渗透法进行中水回用处理创造了良好的条件，因此本发明在高频高压脉冲电絮凝法工业废水处理领域中具有非常巨大的应用前景。

Description

成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法

技术领域：

本发明涉及工业废水的处理，特别涉及一种成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法，属于电化学技术领域。

背景技术：

活性碳是一种微晶质碳素材料，和金刚石、石墨一样它是碳元素的一种同素异性体，为碳单质的一种存在形式。活性碳具有类似蜂窝状的微晶结构，其微晶排列不规则，晶体中有大量肉眼看不见的孔隙，因而它具有很大的内表面，其比表面积为500～1700米²/克。这一结构特性决定了活性碳具有很强的吸附性能和导电面积，在它的表面上能吸附气体、液体或胶态固体，对于气体和液体而言，所吸附物质的质量几乎接近于活性碳本身的质量。良好的吸附特性使活性碳主要用于除去气体和液体中的有害物质，如金属离子、有害气体、有机污染物、色素等，因此它被广泛应用在水或空气过滤净化处理、化学物质的提纯或脱色、环境去毒除味的净化处理、气体或贵重金属的回收及提炼等领域。活性碳已经在化工、医药、环保等行业中得到日益广泛的应用，不过上述活性碳一系列的应用均是基于其具有优良的吸附性能这一点上。

活性炭主要是以含炭量较高的物质，如木材、竹材、果壳、兽骨、煤、石油残渣等为原料，在隔绝空气的条件下高温加热，并且不断地通入水蒸气，除去分解出来的水煤气、木焦油等有机物，通过破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序而制成的。活性碳材料的形状通常为粉末状、小颗粒状、纤维状或块状，在特殊的应用场合中，还能在高温高压的条件下采用模压的方法制成特定的形状，这就是通常所谓的成型碳。

高频高压脉冲电絮凝工业废水处理方法是一种新型的废水处理方法，它是将有导电能力的材料置于待处理废水中，采用高频高压脉冲电源在水中通电发生电化学反应，产生氧化、还原、絮凝和气浮等四种效应，电解中通过电子得失过程使金属还原或氧化，以及将部分高价态的离子还原成低价或零价态，同时使大部分的离子态金属被转化为分子态的固体颗粒后沉淀，从而去除水中重金属。而有很多的有机污染物(如油类、表面活性剂)等由于电絮凝电解过程中羟基极性基的产生使之被降解，使工业废水通过电化学处理方法处理而得到净化。

高频高压脉冲电絮凝工业废水处理技术最早产生于美国，主要应用于船体污泥和含油废水的治理，经过改进及提高后又被应用于冶炼厂、电镀厂等金属离子污染废水的无害化处理，目前国内已在工业废水处理领域中开始应用高频高压脉冲电絮凝技术。现有高频高压脉冲电絮凝技术中的导电电极的材料采用的均是金属铁或铝，虽然铁或铝质电极具有取材方便、强度高、导电性好等优点，且在电解过程中能够产生二价铁或铝的絮状物有助于更好的絮凝沉淀，但是也存在有其不可克服的缺点：

1、铁或铝的金属电极在电解过程中会发生溶解，尤其当需要高电压还原某些离子的时候，高频高压会更剧烈更快速地溶解金属电极，在电解液中产生铁或铝的氧化物。为了除去这些金属氧化物，就要添加碱性物质以便产生碱性金属，使其在电解液中生成金属的氢氧化物沉淀，这样就造成了大量的化学沉淀物俗称污泥，使废水处理过程中产生的废弃物增加，导致水处理过程中的二次污染。

2、在高频高压脉冲的电絮凝电解过程中，由于电解过程中阳极表面上大量氧的产生使铁或铝的金属电极很易发生表面钝化，造成进一步电解效率的降低，从而影响废水处理的效果。

3、当工业废水中有害成分被处理完后，水中会残留有一定量的铁或铝离子，给进一步采用反渗透法对中水回用处理带来了较大的困难。

4、电絮凝电解过程中铁或铝的金属电极的溶解造成了金属材料的大量消耗，从而使金属电极的损耗率很高，也就大大增加了电极的使用成本。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服现有高频高压脉冲电絮凝工业废水处理方法中使用铁或铝金属电极的不足，提供一种成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法，其采用由活性碳构成的成型碳作为电解电极，通过高频高压脉冲电絮凝法对工业废水进行处理，达到减少过程中废弃物的产生和溶液中的金属离子量、避免电极钝化、降低电极损耗的效果，从而提高电絮凝法水处理效果、减少二次污染、降低电极使用成本，并为进一步反渗透法的中水回用处理创造条件。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法，采用电絮凝法对工业废水进行处理，该方法采用成型碳作为电解的电极，该成型碳由活性碳构成。

本发明所述的成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法中，所述成型碳为内有蜂窝状孔隙的立方体，其上设有若干通孔；所述方法的工艺步骤如下：

(1)在电絮凝电解槽中将成型碳叠加以构成电解电极，叠加时各立方体上的通孔的位置互相贯通或互相交错；

(2)在PH调节池中，将工业废水的PH值调节至3-6，其具体调节值根据工业废水中各种离子的成分和浓度而定；

(3)将经过PH调节的工业废水流入电絮凝电解槽，采用高频高压脉冲电源通电对水进行电解，电解所需的电压和时间根据工业废水中各种离子的成分和浓度而定；

(4)电解后的工业废水进入PH调节池，将之PH值调节到8-8.5；

(5)在经PH调节后的废水中加入絮凝剂，加速产生沉淀并去除沉淀物；

(6)去除沉淀物后的清水经过滤后进行排放。

与现有技术相比较，本发明改变了通常使用铁或者铝材作为电解电极的传统做法，采用了成分为活性碳的成型碳作为高频高压脉冲电絮凝电解过程中的导电电极。该成型碳电极在废水的电絮凝过程中具有如下优点：

1、避免了水质的二次污染——成型碳电极由于材质是非金属而不是铁或者铝等金属，因而不会在电解过程中发生溶解，产生金属的氢氧化物，从而造成化学污泥，因此在废水处理过程中成型碳电极不会增加任何污染物，也不会发生水质的二次污染。

2、防止电极钝化，提高电解效率——由于成型碳在电解氧化过程中自身不参与氧化反应，因此在高频高压脉冲的电絮凝电解过程中，工业废水被电解而在正电极表面析出的大量氧气不会使成型碳电极表面产生氧化层而造成电极钝化，即不会影响碳电极的导电活性，从而更有利于工业废水中的金属离子直接得到电子还原或者络合物在碱性条件下得到大量羟基极性基被充分破解释放金属离子形成金属沉淀，因而大大提高了废水处理过程中的电解效率。这就使本发明所述工艺方法的使用范围更宽泛，更有利于适应各种不同污染物的氧化还原的需要。

3、有利于工业废水进行中水回用处理——由于电极不是铁或铝，所以大大减少了经处理后水中残存的铁或铝离子的含量，因此使工业废水能够较容易进入反渗透系统进行进一步中水回用处理。

4、使用成本低廉——成型碳电极由于不发生电极表面的氧化溶解，所以不会产生消耗，因此降低了电极的使用成本。成型碳电极比铁或铝电极的性价比更高。

本发明所述方法采用由活性碳构成的成型碳作为电解电极，通过高频高压脉冲电絮凝法对工业废水进行处理，减少了原有电絮凝过程中采用铁或铝电极而造成废水中铁或铝离子量的增加，避免了电解过程中由于大量氧的产生而导致的电极钝化，同时由于成型碳的不溶解性而达到了电极无损耗的有益效果，从而大大提高了高频高压脉冲电絮凝法工业废水处理的总体功效、减少了二次污染、降低了电极使用成本，并为反渗透法在中水回用处理上创造了良好的条件。

总之，成型碳电极电解效率高、适应范围广、使用成本低、不会产生二次污染且有利于采用反渗透法进行中水回用处理，因此在高频高压脉冲电絮凝工业废水处理过程中具有非常巨大的应用前景。

附图说明：

图1是本发明中的成型碳的结构简图。

图2是本发明的工艺流程图。

具体实施方式：

下面结合实施案例和附图对本发明作进一步详细说明。

在工业废水处理方面应用电絮凝法已经不是新鲜技术，本发明所述成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法虽然也是一种采用电絮凝法对工业废水进行处理的方法，但是目前在高频高压脉冲电絮凝技术中普遍采用的是铁或铝的导电电极，而本发明与现有技术所不同的是其采用成型碳作为电解的电极，该成型碳由活性碳构成。

请参阅图1本发明中的成型碳的结构简图，图示成型碳的内部结构具有蜂窝状孔隙，其外形为立方体，其上设有若干穿透立方体的通孔。该成型碳采用粉末状活性碳经过模具压铸后成型，其原始材料可以是煤质碳粉，或者是石油提炼过程中产生的石墨粉，而最好的是植物碳粉和果壳碳粉。

再请参阅图2，本发明所述的成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法的工艺步骤如下：

(1)安置成型碳电极

在电絮凝电解槽中将成型碳立方体叠加以构成电解电极；在叠加安放时，根据工艺具体条件，各成型碳立方体上的通孔的位置可以互相交错，也可以互相贯通，以此保证每一滴流经电絮凝电解槽的工业废水都能够被充分得到电解；叠放的形式可以呈倾斜状，也可以呈立柱状。

(2)调节PH值

测量工业废水的PH值，然后运用由程序控制系统控制的PH自动控制仪将水的PH值调节至3-6，其具体调节值要根据工业废水中金属离子的成分而定。

(3)电解絮凝

经过PH调节后的水进入电絮凝电解槽，采用高频高压脉冲周期换向电源，通过成型碳电极通电对水进行电解。电解所需的电压根据工业废水中金属离子的成分而定，一般在100-500伏的范围内，所需电流一般在30-150安培之间；电絮凝电解的时间和流量完全根据工业废水中需要处理的金属离子的成分和浓度以及电解的效率来确定，一般控制在10-30分钟最佳，这样的时间控制适合在大流量的工业废水中普遍运用。

(4)调节PH值

电解后的水进入调节池，运用PH自动控制仪将水的PH值调节到8-8.5范围内。

(5)絮凝沉淀

在上述调节好PH值的水中加入少量絮凝剂(例如PAM)，搅拌后进入沉淀池进行絮凝沉淀。

(6)过滤排放

沉淀后的清水经过滤并测试达到排放标准后，进入排放池排放或者进入反渗透工艺系统进一步进行中水回用工艺处理。

采用成型碳电极对工业废水进行电絮凝法处理，不会在电解过程中发生电极溶解而造成化学污泥，避免了水质的二次污染；电极也不会发生钝化，提高了电解效率，有利于适应各种不同污染物的处理需要；同时不会产生电极消耗，降低了电极的使用成本；并且减少了经处理后水中残存铁或铝离子的含量，便于工业废水进入反渗透系统进行中水回用处理。

下面举两个实施例来说明本发明的水处理效果。

实施例一

工业废水处理对象为塑料电镀综合废水，处理前废水中各离子浓度含量和其它指标如下：

金属镍：50mg/L，金属铜：50mg/L，金属铬：50mg/L；

COD(化学需氧量)：400mg/L，

PH＝2.5，

电导率4000-5000μs。

对上述废水采用本发明所述的成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法进行处理，在步骤(2)中，调节废水的PH值至4；在步骤(3)中，电絮凝时间为20分钟，电絮凝后水质PH为5-5.5；在步骤(4)中，调节水的PH＝8；最后经步骤(5)和(6)絮凝沉淀和过滤后排放。

所述废水经过以上电絮凝过程后，处理后清水的取样分析结果如下：

PH＝7.5-7.8，电导率＝4500μs，COD＜80mg/L；

离子浓度含量：

金属镍：0.25mg/L，金属铜：0.20mg/L，金属铬：0.10mg/L。

以上的分析结果表明，废水被处理后达到了国家一级排放标准。

实施例二

工业废水处理对象为金属铜镍铬电镀废水，处理前废水中各离子浓度含量和其它指标如下：

金属镍：70mg/L，金属铜：70mg/L，金属铬：50mg/L，氰：60mg/L；

COD(化学需氧量)：450mg/L，

PH＝2.3，

电导率4500-5000μs。

对上述废水采用本发明所述的成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法进行处理，在步骤(2)中，调节废水的PH值至6；在步骤(3)中，电絮凝时间为25分钟，电絮凝后水质PH为4-5；在步骤(4)中，调节水的PH＝8；最后经步骤(5)和(6)絮凝沉淀和过滤后排放。

PH＝7.7，电导率＝4800μs，COD＜80mg/L；

离子浓度含量：

金属镍：0.20mg/L，金属铜：0.10mg/L，金属铬：0.10mg/L，氰：0.20mg/L。

Claims

1.一种成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法，采用电絮凝法对工业废水进行处理，其特征在于：所述方法采用成型碳作为电解的电极，该成型碳由活性碳构成，所述成型碳为内有蜂窝状孔隙的立方体，其上设有若干通孔，所述方法的工艺步骤如下：

(2)在pH调节池中，将工业废水的pH值调节至3-6；

(3)将经过pH调节的工业废水流入电絮凝电解槽，采用高频高压脉冲电源通电对水进行电解；

(4)电解后的工业废水进入pH调节池，将之pH值调节到8-8.5；

(6)去除沉淀物后的清水经过滤后进行排放。

2.根据权利要求1所述的成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法，其特征在于：所述步骤(2)中工业废水pH值的调节值根据工业废水中各种离子的成分和浓度而定。

3.根据权利要求1所述的成型碳在电絮凝法处理工业废水中的应用方法，其特征在于：所述步骤(3)中电解所需的电压和时间根据工业废水中各种离子的成分和浓度而定。