CN101774714A

CN101774714A - 一种电絮凝-硅藻土技术预处理高CODCr污水的方法及装置

Info

Publication number: CN101774714A
Application number: CN200910241597A
Authority: CN
Inventors: 杜玉成; 卜仓友; 史树丽; 丁杰; 郭振广; 刘勇
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: CN101774714B

Abstract

一种电絮凝-硅藻土技术预处理高COD_Cr污水的方法及装置属于污水处理领域。电絮凝-硅藻土技术预处理高COD_Cr污水的装置由稳压直流电源、进水管、电絮凝反应器、电极板、硅藻土反应器、搅拌桨、污水管、硅藻土混合槽、沉淀池、排泥管、排水管、阀门、计量泵、阀门、导线、pH调节槽组成。该方法采用铁极板为电极，电极板产生的Fe(OH)₂、Fe(OH)₃能有效结合水中污染物，产生的H₂、O₂起到气浮的作用；改性硅藻土能有效吸附、絮凝污水中的污染物质，形成大量絮体，使污染物质沉降分离。该发明具有有效提高污水可生化性，改善污水水质，减轻后续处理负荷，并提高污染物的处理能力和效果，且容易实现自动化控制，该方法适用于高COD_Cr污水的前期处理。

Description

一种电絮凝-硅藻土技术预处理高CODCr污水的方法及装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种电絮凝-硅藻土技术处理高COD_cr污水的方法及装置。

背景技术

印染、造纸、电镀、油脂合成等工业所产生的废水以及以餐橱废水、垃圾渗滤液为主的生活污水等，污水中的COD_Cr非常高，一般在10000mg/L～20000mg/L，最高可达到25000mg/L，并且污水中成份复杂、污染严重(有时色度可达15000倍)，必须进行单独处理，才能排入污水管网进行后期处理。由于高COD_Cr、高色度的污水常含有大量难降解、难生化的有机物，现有的生化工艺和混凝沉淀、过滤工艺难以去除。

以垃圾渗滤液为例，由于垃圾渗液中不仅含有大量不可降解的有机物，并且在晚期渗透液中C/N＜1，不能满足生物脱氮的要求，因此现在所采用的前期物理方法预处理(COD_Cr去除仅为20％)、后期生物化学工艺，处理效果不理想。尤其当NH₄ ⁺-N、TN、TP较高时；或含有大量重金属离子及原始的色度过高(15000倍)、COD_Cr过高(24000mg/L)时，出水水质常达不到污水排放标准。而对于一些高色度、高COD_Cr的印染、造纸污水，采用现有的前期物理处理工艺，脱色效果差，对COD_Cr的去除率较低(COD_Cr去除为15％～20％、色度去除率仅为5％～10％)，常常造成后期生物化学处理负荷过大，导致污水处理效果不好。而电镀工业污水中因含有大量的金属离子，现有物理前期处理、后期生物化学处理工艺对金属离子无法去除(金属离子去除率5％～10％)。

目前处理难生物降解的污水常采用萃取、化学氧化等方法；含有金属离子污水常采用吸附法；处理高COD_Cr的油脂污水采用电气浮法等。这些方法都需要消耗较多的化学药品，费用较高，操作复杂，存在二次污染问题。并且由于处理工艺具有较强针对性、所用材料功能单一，方法不具有广普性。为此研究开发具有良好吸附脱色、并能去除金属离子的功能材料，配合有机物活化工艺，以便有效去除污水中难生化处理的有机物，从而提高污水前期处理中COD_Cr、色度、SS、金属离子等去除率，意义重大。该方法可作为高COD_Cr污水前期处理的通用方法。

以硅藻土为代表的天然微孔结构矿物材料，本身就具有很好的吸附净化功能，尤其是对金属离子。当对微孔矿物材料进行改性处理，附加脱色、絮凝功能时，可制备成很好的高COD_Cr、高色度污水的处理剂。采用电絮凝活化工艺改善污水中有机物的生物活性，并利用微孔材料中和、吸附、絮凝、生物承载、过滤等功能，可较好地解决目前高COD_Cr污水前期处理中COD_Cr、色度、SS、金属离子等去除率较低的问题，并为后续的生化处理提供良好的条件。

为此本发明提供了一种高COD_Cr、高色度、含有重金属离子及难生物降解特点的污水前期处理方法，电絮凝-硅藻土污水前期处理技术。该方法能有效提高污水可生化性，改善污水水质，减轻后续处理负荷以及提高预处理的COD_Cr、色度等去除率。

电絮凝是将待处理污水作为电解质溶液，正电荷侧进行阳极反应，负电荷侧进行阴极反应。

阳极反应：Fe-2e→Fe²⁺

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O→4Fe(OH)₃↓

金属离子进入水中成为絮凝中心，通过中和微粒的电荷、电化学反应、电化学沉淀、吸附等多种复合作用去除污染物。

阴极反应：2H⁺+2e→H₂↑

逸出的氢气形成极小的气泡，将废水中的凝聚物浮上电絮凝槽的电解液表面。

电絮凝可将污水中的有机物(尤其是不可降解的有机物)进行活化，使之具有很强的生物活性，但电絮凝后的凝聚产物存在可逆性，当在微孔净化剂作用下，可导致絮凝产物不可逆，并有效去除水中的污染物与金属离子。

改性硅藻土是一种复合功能性污水处理剂，其壳体具有大量的、有序排列的微孔，因此具有孔隙度大、比表面积大、吸附性强等特点，作为污水处理剂，其作用主要如下：1)电中和作用，硅藻土表面具有负电性，在污水中能与带正电荷的重金属离子和其他污染物中和，打破原来的平衡电场，减弱带电污染物间的排斥力，促使水中带正电的污染物聚集沉降，并附着在硅藻土的微孔表面，实现与水体沉降分离。与聚合氯化铝等絮凝剂复配使用使得带负电的胶体颗粒也能脱稳并沉降分离。2)絮凝作用，硅藻土在污水水体中能够迅速地捕获污染物，并以硅藻土为核心，形成牢固的絮凝团，絮凝团自沉降与水体分离。3)吸附作用，表面多孔性及吸附性，使脱稳胶体被吸附到硅藻土上，并快速形成链式或团式密实矾花，从而沉降分离。4)脱色作用，通过复合制备的污硅藻土污水处理剂，可有效絮凝、吸附污水水体中的高色度有机物，并随以硅藻土为核心的絮凝产物而得到分离去除。

发明内容

针对现有高COD_Cr污水处理技术的问题，本发明提供一种电絮凝-硅藻土处理高COD_Cr污水的方法及装置。

一种电絮凝-硅藻土技术预处理高COD_Cr污水的装置，其特征在于，该装置包括稳压直流电源、电絮凝反应器、电极板、硅藻土反应器、硅藻土混合槽、沉淀池、排泥管、排水管、阀门、计量泵、恒流泵；

其中电絮凝反应器3设有进水管2，电极板4通过导线连接到稳压直流电源1；电极板4平行分布于电絮凝反应器3中，电絮凝反应器3出水管道通过计量泵Ⅰ16和阀门Ⅰ17连接到硅藻土反应器5；pH调节槽21通过恒流泵Ⅱ19连接到硅藻土反应器5，硅藻土混合槽8通过恒流泵Ⅰ14连接硅藻土反应器5中；硅藻土反应器5通过阀门Ⅱ 15、计量泵Ⅱ 13连接到沉淀池10，沉淀池10设有排泥管11和排水管12。

应用所述的一种电絮凝-硅藻土技术预处理高COD_Cr污水的装置的方法，其特征在于：

先通过硫酸调节高COD_Cr污水pH在3～5的范围，再通过进水管进入电絮凝反应器，开启稳压直流电源，通过调节电压控制电流密度在5-30A/m²，通电反应3-10min；通电反应结束后开启计量泵，打开阀门，电絮凝出水提升进入硅藻土反应器，通过恒流泵添加氢氧化钠调节电絮凝出水pH值到7～9之间；改性硅藻土在硅藻土混合器中与水以质量比1∶20充分混匀，然后开启恒流泵，调节改性硅藻土投加量为污水质量体积比0.5g/L-2g/L，电絮凝出水在硅藻土反应器中反应10-30min后，通过计量泵提升到沉淀池，沉淀30min-2h后上清液通过排水管排出，污泥通过排泥管排出。

本发明的方法为：

先通过硫酸调节高COD_Cr污水pH在3～5的范围，再通过进水管进入电絮凝反应器，开启稳压直流电源，通过调节电压控制电力密度在5-30A/m²，通电反应3-10min；通电反应结束后开启计量泵，打开阀门，电絮凝出水提升进入硅藻土反应器，通过恒流泵添加氢氧化钠调节电絮凝出水pH值到7～9之间；改性硅藻土在硅藻土混合器中与水以1∶20(质量比)充分混匀，然后开启恒流泵，调节改性硅藻土投加量为0.5g/L-2g/L(与污水质量百分比)，开启硅藻土反应器中的搅拌器，调节搅拌速度在120～300r/min之间，电絮凝出水在硅藻土反应器中反应10-30min后，通过计量泵提升到沉淀池，沉淀30min-2h后上清液通过排水管排出，污泥通过排泥管排出。改性硅藻土是由原土经过水洗后并与其他絮凝剂复配的污水处理剂，水洗提纯工艺如下：添加0.5％六偏磷酸钠作为分散剂，加水调节矿浆浓度至40％，擦洗10min，矿浆浓度加水稀释到20％并过100目筛，以除去杂草，树枝，大颗粒石英，长石等，筛下产物静置5min，除去底层细沙，调节矿浆pH值到8，然后静置沉降12h，倒掉上层悬浮物质，将底层硅藻土在80℃左右烘干。硅藻原土有效成分在77％-82％，擦洗提纯后有效成分提升到88％-92％。

本发明的特点：

本发明将电絮凝法与硅藻土处理两种工艺有机的结合起来用于高COD_Cr污水的预处理，有效地降低了污水COD_Cr、SS和色度，大大的降低了后续处理的难度。通过本方法处理高COD_Cr(COD_Cr为10000mg/L～20000mg/L)污水，COD_Cr去除率为40～65％；SS去除率为80～95％；色度去除率为80～90％。

电絮凝及气浮作用：电絮凝产生的氢氧化物具有强大的絮凝作用，产生的微小气泡可以吸附电絮凝过程产生的絮团以及水中的悬浮颗粒，使其附着在气泡上并上浮至水面，从而达到去除的目的。

改性硅藻土经过水洗后，堵塞表面微孔的杂质被去除，使孔隙率和比表面积增大，具有极强的吸附性能、电中和性能，且极易絮凝，并快速沉降，可完全彻底的分离污染物和水。

附图说明

附图为本发明提供了整体工艺结构示意图。

图中：1、稳压直流电源 2、进水管 3、电絮凝反应器 4、电极板 5、硅藻土反应器 6、搅拌桨Ⅰ 7、污水管 8、硅藻土混合槽 9、搅拌桨Ⅱ 10、沉淀池 11、排泥管 12、排水管 13、计量泵Ⅱ 14、恒流泵Ⅰ 15、阀门Ⅱ 16、计量泵Ⅰ 17、阀门Ⅰ 18、导线 19、恒流泵Ⅱ 20、搅拌桨Ⅲ 21、pH调节槽。

具体实施方式

本发明的电絮凝-硅藻土技术处理高COD_Cr污水方法及装置包括稳压直流电源、进水管、电絮凝反应器、电极板、硅藻土反应器、搅拌器、污水管、硅藻土混合槽、沉淀池、排泥管、排水管、阀门、计量泵、恒流泵、导线，搅拌桨。

其中电絮凝反应器3设有进水管2，电极板4通过导线18连接到稳压直流电源1；电极板4平行分布于电絮凝反应器3中，电絮凝出水管道连接阀门Ⅰ 17和计量泵Ⅰ 16，计量泵Ⅰ 16和阀门Ⅰ 17通过管道连接到硅藻土反应器5；搅拌器的搅拌桨Ⅰ 6插入硅藻土反应器5中；搅拌桨Ⅲ20插入pH调节槽21中，pH调节槽21通过管道连接恒流泵Ⅱ 19，恒流泵Ⅱ 19通过管道连接到硅藻土反应器5，硅藻土反应器5中污水pH通过pH调节槽21添加硫酸或氢氧化钠调节，搅拌桨Ⅱ 9插入硅藻土混合槽8中，改性硅藻土在硅藻土混合槽8中与水混合，并由恒流泵Ⅰ 14控制投加到硅藻土反应器5中；硅藻土反应器5连接阀门Ⅱ 15、计量泵Ⅰ 13，阀门Ⅱ 15、计量泵Ⅱ 13通过管道连接到沉淀池10，沉淀池10设有排泥管11和排水管12。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实例1油脂废水

进水pH通过硫酸调节到5.0，在电絮凝反应器中布置8块电极板，极板间距为10mm，电流密度为10A/m²，停留时间为7分钟；通过氢氧化钠调节硅藻土反应器中污水pH到8.0，改性硅藻土投加量为1.2g/L，所用改性硅藻土为经提纯后的硅藻土并与聚合氯化铝以7∶1的质量比复配的处理剂，调节硅藻土反应器中搅拌桨速度为250r/min，污水在硅藻土反应器中停留20min，沉淀池中停留1.5h。当油脂废水进水COD_Cr、SS、色度分别为11600mg/L、684、800倍，改性硅藻土投加量为1.2g/L时，出水水质COD_Cr、SS、色度分别为6600mg/L、40mg/L、180倍，去除率分别达到43.1％、94.2％、77.5％，大大降低了后续生化处理的难度。

实例2垃圾渗滤液

进水pH通过硫酸调节到5.0，在电絮凝反应器中布置8块电极板，极板间距为10mm，电流密度为10A/m²，停留时间为7分钟；通过氢氧化钠调节硅藻土反应器中污水pH到8.0，改性硅藻土投加量为2g/L，所用改性硅藻土为经提纯后的硅藻土并与聚合氯化铝以7∶1的质量比复配的处理剂，调节硅藻土反应器中搅拌桨速度为200r/min污水在硅藻土反应器中停留30min，沉淀池中停留2h。当垃圾渗滤液进水COD_Cr、SS、色度分别为17400mg/L、1385mg/L、2000倍，出水水质COD_Cr、SS、色度分别为9500mg/L、133mg/L、160倍，去除率分别达到45.4％、90.4％、92％。

实例3DSD酸

对COD_Cr、色度分别为18000mg/L、40000倍的DSD酸，先用自来水稀释5倍，然后用硫酸调节其pH到3.0，在电絮凝反应器中布置8块电极板，极板间距为10mm，电流密度为20A/m²，停留时间为5分钟；通过氢氧化钠调节硅藻土反应器中污水pH到9.0，改性硅藻土投加量为1g/L，改性硅藻土为采用硅藻土与聚合氯化铝、双氰胺-甲醛缩聚物的复配剂，复配比为100∶10∶1(质量比)，调节硅藻土反应器中搅拌桨速度为120r/min，污水在硅藻土反应器中停留30min，沉淀池中停留30min。出水水质COD_Cr、色度分别为2150mg/L、300倍，去除率分别达到40.2％、96％。

实例4餐饮废水

进水pH通过硫酸调节到4.5，在电絮凝反应器中布置8块电极板，极板间距为10mm，电流密度为30A/m²，停留时间为3分钟；通过氢氧化钠调节硅藻土反应器中污水pH到8.0，改性硅藻土投加量为2g/L，所用改性硅藻土为经提纯后的硅藻土并与聚合氯化铝以7∶1的质量比复配的处理剂，调节硅藻土反应器中搅拌桨速度为200r/min，污水在硅藻土反应器中停留30min，沉淀池中停留2h。当餐饮废水COD_Cr、SS分别为10000mg/L、1500mg/L时，出水水质COD_Cr、SS分别为5140mg/L、120mg/L，去除率分别达到49.6％、92％。

实例5油田回注废水

进水pH通过硫酸调节到5.0，在电絮凝反应器中布置8块电极板，极板间距为10mm，电流密度为15A/m²，停留时间为5分钟；通过氢氧化钠调节硅藻土反应器中污水pH到7.0，改性硅藻土投加量为0.8g/L，所用改性硅藻土为经提纯后的硅藻土并与聚合氯化铝以7∶1的质量比复配的处理剂，调节硅藻土反应器中搅拌桨速度为200r/min污水在硅藻土反应器中停留10min，沉淀池中停留1h。当油田回注进水COD_Cr、SS分别为13000mg/L，，出水COD_Cr、SS分别为6100mg/L，40mg/L，去除率分别达到53.1％、88％。

实例6重烷基苯磺酸盐废水

进水pH通过硫酸调节到5.0，在电絮凝反应器中布置8块电极板，极板间距为10mm，电流密度为15A/m²，停留时间为5分钟；通过氢氧化钠调节硅藻土反应器中污水pH到8.0，改性硅藻土投加量为1.5g/L，所用改性硅藻土为经提纯后的硅藻土并与聚合氯化铝以7∶1的质量比复配的处理剂，调节硅藻土反应器中搅拌桨速度为300r/min，废水在硅藻土反应器中停留30min，沉淀池中停留1h。当进水COD_Cr为10400mg/L时，出水COD_Cr为3680mg/L，去除率为64.6％。

Claims

1.一种电絮凝-硅藻土技术预处理高COD_Cr污水的装置，其特征在于，该装置包括稳压直流电源、电絮凝反应器、电极板、硅藻土反应器、硅藻土混合槽、沉淀池、排泥管、排水管、阀门、计量泵、恒流泵；

其中电絮凝反应器(3)设有进水管(2)，电极板(4)通过导线连接到稳压直流电源(1)；电极板(4)平行分布于电絮凝反应器(3)中，电絮凝反应器(3)出水管道通过计量泵I(16)和阀门I(17)连接到硅藻土反应器(5)；pH调节槽(21)通过恒流泵II(19)连接到硅藻土反应器(5)，硅藻土混合槽(8)中通过恒流泵I(14)连接硅藻土反应器(5)中；硅藻土反应器(5)通过阀门II(15)、计量泵II(13)连接到沉淀池(10)，沉淀池(10)设有排泥管(11)和排水管(12)。

2.应用权利要求1所述的一种电絮凝-硅藻土技术预处理高COD_Cr污水的装置的方法，其特征在于：