CN101774715A - 一种印染废水深度处理回用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种印染废水深度处理回用系统及方法。该系统包括中间水池、酸化池、盐水池、电化学系统、pH中和池和回用水池；所述中间水池、酸化池、电化学系统、pH中和池和回用水池依次连接；所述盐水池的输入端与中间水池相连，输出端与电化学系统相连。方法包括步骤：将经过传统印染废水厌氧-好氧-混凝处理的尾水经中间水池均量均质后引入酸化池中，用硫酸将尾水pH值调至酸性，再将酸化的尾水泵入电化学系统中；与盐水池输入的浓盐水混合后进行电解氧化；然后将电解氧化后的尾水引入pH中和池中，用烧碱调pH至7～9，最后送入回用水池中进行排放或回用。本发明不需另外添加任何氧化还原剂，运行费用低，且无二次污染。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种对印染废水进行电化学深度处理的系统及方法，适用于经过厌氧-好氧-混凝处理后尾水的深度处理或回用。
背景技术
印染工艺水资源消耗量大，是用水大户之一。印染废水水质变化大、杂质含量高，色度深，极难处理，对受纳水体危害严重，其回用率仅为6％～7％，处于各行业的最低水平。随着经济的迅猛发展、人口的快速增加和环境的不断恶化，近十年来，部分地区先后颁布了比原有国家标准更为严格的地方排放标准，以遏制环境恶化的趋势和加速地区产业结构的调整。如为了维护生态平衡、加快产业结构的调整，2002年广东省开始实施新的地方标准。其中规定印染行业污水的排放总量不得高于2.5立方米每百米布。由于2007年太湖蓝藻爆发，2008年太湖流域实施了更为苛刻的“太湖新标”。“太湖新标”规定纺织染整行业COD允许排放极值为60mg/L，比现行国家标准低了40mg/L。另外，该新标准还对污水排放总量作了更为严格约束，生产每百米布只能排水2立方米，比广东省地方标准低了0.5立方米。因此，节能、节水、减排、生产过程控制与废水回用是纺织印染行业亟待解决的重大课题，是印染企业实施清洁生产的重要方向。
目前，全球面临着水量型缺水、水质型缺水和季节型缺水的困扰，水资源短缺日益严重地影响和制约着经济、社会和环境的可持续发展。印染废水的深度处理及回用，不但能够提高水的利用率，减少水资源的消耗，缓解供水压力，而且还能减轻对受纳水体的污染，改善生态环境，实现清洁生产，维持经济、社会和环境的可持续发展。因此，废水深度处理及回用已经成为解决水资源短缺的最有效途径之一。
目前，印染废水处理普遍采用厌氧-好氧-混凝法，该法运行成本低廉，但是难以达到理想的处理效果。特别是生产过程中合成浆料(如PVA和CMC)和新型助剂的大量使用，使处理后出水存在着可生化处理性能差，COD偏高，色度深等问题，达不到排放和回用的要求，制约着生产过程对回用水的需求。经过厌氧-好氧-混凝处理过的的尾水水质成分复杂，可生化性差，水体中主要为难降解有机物，如浆料和染料及其生物降解的中间产物等。现有的印染废水深度处理及回用技术有吸附法、离子交换法、膜过滤法和高级氧化法。但是它们大多存在着经济可行性差，推广困难等缺点。
申请号为0139857.X的中国专利申请公开了“印染废水深度净化回用装置及方法”，该方法通过二氧化氯对废水进行氧化、再通过生物活性炭和纤维球对废水进行过滤，运行费用较高。申请号为2008101951846的中国专利公开了“一种印染废水深度处理方法”，该方法采用粉煤静态吸附经生化-物化处理的尾水，水力停留时间较长，且针对中低深度的尾水粉煤的吸附效率不高。申请号为200710130832.5的中国专利申请公开了“一种纺织印染废水深度处理的方法”，该方法选用活性炭填充的电催化装置处理废水，需要定期补充活性炭，且由于活性炭具有良好的导电性能，容易出现电极短接的现象，存在着一定的安全隐患。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种印染废水深度处理回用系统。
本发明的另一目的在于提供一种根据上述印染废水深度处理回用系统进行印染废水处理的方法；该方法成本低，可实现自动化，处理效率高，经济实用，处理后的尾水可直接排放或回用于生产。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种印染废水深度处理回用系统，其特征在于：该系统包括中间水池、酸化池、盐水池、电化学系统、pH中和池和回用水池；所述中间水池、酸化池、电化学系统、pH中和池和回用水池经水管依次连接；所述盐水池的输入端与中间水池相连，输出端与电化学系统相连。
所述水管优选PPR管或PVC管。
所述电化学系统由恒电位仪、电极组和电解槽组成。
所述电极组由阳极组和阴极组构成，阳极组与阴极组平行交错放置；所述阳极组和阴极组为板状或网状。
所述阴极组为金属钛、金属铜、金属铁、不锈钢和石墨；所述阳极组为掺硼金刚石电极(BDD)或涂层钛电极(DSA)。
所述涂层钛电极为表面涂覆了薄层纳米级金属或金属氧化物的钛电极；所述金属为铂(Pt)、钌(Ru)、钯(Pd)、铱(Ir)、钽(Ta)、铌(Nb)、钛(Ti)、锰(Mn)、锡(Sn)或铅(Pb)；所述金属氧化物为铂金属氧化物、钌金属氧化物、钯金属氧化物、铱金属氧化物、钽金属氧化物、铌金属氧化物、钛金属氧化物、锰金属氧化物、锡金属氧化物和铅金属氧化物中的一种以上。
所述盐水池为尾水溶液的补充池。
一种采用上述的印染废水深度处理回用系统进行印染废水深度处理的方法，该方法包括以下操作步骤：
(1)将经过传统印染废水厌氧-好氧-混凝处理的尾水经中间水池均量均质后分别引入酸化池和盐水池中，酸化池中的尾水用硫酸调节pH至1～6，得到酸化尾水；盐水池中的尾水用工业盐配成饱和盐水；
(2)将酸化尾水和饱和盐水泵入电化学系统中，控制混合后的尾水中氯化钠含量为0.001mol/L～0.1mol/L，再进行电解氧化；
(3)将电解氧化后的尾水引入pH中和池中，用烧碱调pH至7～9，最后送入回用水池中进行排放或回用。
步骤(1)所述硫酸的摩尔浓度为0.1mol/L～5mol/L。
步骤(2)所述电解氧化过程中控制电化学系统的直流电流为1mA/cm2～100mA/cm2，直流电压为3V～30V，水力停留时间为3min～30min。
步骤(3)所述烧碱的摩尔浓度为0.1mol/L～2mol/L。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)在电场作用下，具有高催化活性的BDD或DSA阳极催化氧化水分子和溶液中氯离子生成具有高氧化活性的羟基自由和分子氯对难降解有机物分子进行直接和间接氧化分解，其降解能力强，降解程度完全。同时，电化学原位生成的活性氯具有杀菌的作用，替代消毒剂，起消毒杀菌的作用。由于阴极上主要发生析氢反应，大量析出的氢气泡具有气浮和絮凝的作用，能够除去水中胶体和悬浮物，降低出水浊度。
(2)本发明采用BDD或DSA作阳极，具有催化活性高，耐腐蚀性强，不易变形，工作寿命长，无需更换电极等优点。
(3)本发明所述电化学系统不需另外添加任何氧化还原剂，运行费用低，且无二次污染。
(4)本发明所需水力停留时间短，一般不超过30min，单位时间内处理量大，单位处理能耗低，反应器体积小，特别适用于受占地面积限制的污水处理单位。
(5)本发明可实施自动化，智能化连续运行，也可间歇运行，设备安全性能高，可控制性强，维护简单，设备投资费用小。
(6)本发明尾水处理后水质COD≤20mg/L，水体无色透明，色度≤15度(铂钴比色法)，可回用于印染生产或达标排放。
附图说明
图1是本发明的印染废水深度处理及回用的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，在传统厌氧-好氧-混凝工艺构筑物的基础上，增设了本发明印染废水深度处理回用系统：该系统包括中间水池1、酸化池2、盐水池3、电化学系统4、pH中和池5和回用水池6；所述中间水池4、酸化池5、电化学系统4、pH中和池5和回用水池6经PPR管依次连接；所述盐水池3的输入端与中间水池相连，输出端与电化学系统相连；所述电化学系统4由恒电位仪、电极组及电解槽组成，电极组由阳极组与阴极组平行交错放置，阴极组为网状金属钛，阳极组为网状钛基Pt涂层DSA阳极组。
采用以上印染废水深度处理回用系统进行印染废水深度处理：
(1)将以活性染料为主的印染废水经过传统印染废水厌氧-好氧-混凝处理的尾水经中间水池均量均质后分别引入酸化池和盐水池中，酸化池中的尾水用摩尔浓度为1mol/L的硫酸调节pH至5，得到酸化尾水；盐水池中的尾水用工业盐配成饱和盐水；
(2)将酸化尾水和饱和盐水泵入电化学系统中，控制混合后的尾水中氯化钠含量为0.003mol/L，再进行电解氧化；所述电解氧化过程中控制电化学系统的直流电流为7mA/cm2，直流电压为9V，水力停留时间为26min。
(3)将电解氧化后的尾水引入pH中和池中，用摩尔浓度为0.1mol/L的烧碱调pH至7，最后送入回用水池中进行排放或回用。
本实施例试验数据如下：进水CODcr为165mg/L，色度为200倍；单位能耗2.4元/吨，出水CODcr为23mg/L，色度为8倍，可回用于印染生产或达标排放。
实施例2
如图1所示，在传统厌氧-好氧-混凝工艺构筑物的基础上，增设了本发明印染废水深度处理回用系统：该系统包括中间水池1、酸化池2、盐水池3、电化学系统4、pH中和池5和回用水池6；所述中间水池4、酸化池5、电化学系统4、pH中和池5和回用水池6经PVC管依次连接；所述盐水池3的输入端与中间水池相连，输出端与电化学系统相连；所述电化学系统4由恒电位仪、电极组及电解槽组成，电极组由阳极组与阴极组平行交错放置，阴极组为网状SUS304不锈钢，阳极组为网状钛基Pt氧化物和Ta氧化物涂层DSA阳极组。
采用以上印染废水深度处理回用系统进行印染废水深度处理：
(1)将以直接染料为主的印染废水经过传统印染废水厌氧-好氧-混凝处理的尾水经中间水池均量均质后分别引入酸化池和盐水池中，酸化池中的尾水用摩尔浓度为5mol/L的硫酸调节pH至2，得到酸化尾水；盐水池中的尾水用工业盐配成饱和盐水；
(2)将酸化尾水和饱和盐水泵入电化学系统中，控制混合后的尾水中氯化钠含量为0.07mol/L，再进行电解氧化；所述电解氧化过程中控制电化学系统的直流电流为30mA/cm2，直流电压为16V，水力停留时间为15min。
(3)将电解氧化后的尾水引入pH中和池中，用摩尔浓度为2mol/L的烧碱调pH至9，最后送入回用水池中进行排放或回用。
本实施例试验数据如下：进水CODcr为91mg/L，色度为100倍；单位能耗1.8元/吨，出水CODcr为18mg/L，色度为4倍，可回用于印染生产或达标排放。
实施例3
如图1所示，在传统厌氧-好氧-混凝工艺构筑物的基础上，增设了本发明印染废水深度处理回用系统：该系统包括中间水池1、酸化池2、盐水池3、电化学系统4、pH中和池5和回用水池6；所述中间水池4、酸化池5、电化学系统4、pH中和池5和回用水池6经PPR管依次连接；所述盐水池3的输入端与中间水池相连，输出端与电化学系统相连；所述电化学系统4由恒电位仪、电极组及电解槽组成，电极组由阳极组与阴极组平行交错放置，阴极组为板状金属铜，阳极组为板状钛基Ir氧化物、Ru氧化物和Ti氧化物涂层DSA阳极组。
采用以上印染废水深度处理回用系统进行印染废水深度处理：
(1)将以酸性染料为主的印染废水经过传统印染废水厌氧-好氧-混凝处理的尾水经中间水池均量均质后分别引入酸化池和盐水池中，酸化池中的尾水用摩尔浓度为0.1mol/L的硫酸调节pH至4，得到酸化尾水；盐水池中的尾水用工业盐配成饱和盐水；
(2)将酸化尾水和饱和盐水泵入电化学系统中，控制混合后的尾水中氯化钠含量为0.04mol/L，再进行电解氧化；所述电解氧化过程中控制电化学系统的直流电流为85mA/cm2，直流电压为30V，水力停留时间为7min。
(3)将电解氧化后的尾水引入pH中和池中，用摩尔浓度为1mol/L的烧碱调pH至8，最后送入回用水池中进行排放或回用。
本实施例试验数据如下：进水CODcr为118mg/L，色度为64倍；单位能耗0.5元/吨，出水CODcr为15mg/L，色度为4倍，可回用于印染生产或达标排放。
实施例4
如图1所示，在传统厌氧-好氧-混凝工艺构筑物的基础上，增设了本发明印染废水深度处理回用系统：该系统包括中间水池1、酸化池2、盐水池3、电化学系统4、pH中和池5和回用水池6；所述中间水池4、酸化池5、电化学系统4、pH中和池5和回用水池6经PVC管依次连接；所述盐水池3的输入端与中间水池相连，输出端与电化学系统相连；所述电化学系统4由恒电位仪、电极组及电解槽组成，电极组由阳极组与阴极组平行交错放置，阴极组为板状金属铁，阳极组为板状钛基Ir氧化物、Ru氧化物、Ti氧化物和Mn氧化物涂层DSA阳极组。
采用以上印染废水深度处理回用系统进行印染废水深度处理：
(1)将以分散染料为主的印染废水经过传统印染废水厌氧-好氧-混凝处理的尾水经中间水池均量均质后分别引入酸化池和盐水池中，酸化池中的尾水用摩尔浓度为3mol/L的硫酸调节pH至3，得到酸化尾水；盐水池中的尾水用工业盐配成饱和盐水；
(2)将酸化尾水和饱和盐水泵入电化学系统中，控制混合后的尾水中氯化钠含量为0.085mol/L，再进行电解氧化；所述电解氧化过程中控制电化学系统的直流电流为50mA/cm2，直流电压为25V，水力停留时间为12min。
(3)将电解氧化后的尾水引入pH中和池中，用摩尔浓度为0.5mol/L的烧碱调pH至9，最后送入回用水池中进行排放或回用。
本实施例试验数据如下：进水CODcr为135mg/L，色度为120倍；单位能耗1.2元/吨，出水CODcr为20mg/L，色度为4倍，可回用于印染生产或达标排放。
实施例5
如图1所示，在传统厌氧-好氧-混凝工艺构筑物的基础上，增设了本发明印染废水深度处理回用系统：该系统包括中间水池1、酸化池2、盐水池3、电化学系统4、pH中和池5和回用水池6；所述中间水池4、酸化池5、电化学系统4、pH中和池5和回用水池6经PPR管依次连接；所述盐水池3的输入端与中间水池相连，输出端与电化学系统相连；所述电化学系统4由恒电位仪、电极组及电解槽组成，电极组由阳极组与阴极组平行交错放置，阴极组为板状石墨，阳极组为板状钛基Ir氧化物、Pb氧化物、Sn氧化物和Mn氧化物涂层DSA阳极组。
采用以上印染废水深度处理回用系统进行印染废水深度处理：
(1)将以分散染料为主的印染废水经过传统印染废水厌氧-好氧-混凝处理的尾水经中间水池均量均质后分别引入酸化池和盐水池中，酸化池中的尾水用摩尔浓度为3mol/L的硫酸调节pH至3，得到酸化尾水；盐水池中的尾水用工业盐配成饱和盐水；
(2)将酸化尾水和饱和盐水泵入电化学系统中，控制混合后的尾水中氯化钠含量为0.001mol/L，再进行电解氧化；所述电解氧化过程中控制电化学系统的直流电流为1mA/cm2，直流电压为3V，水力停留时间为30min。
(3)将电解氧化后的尾水引入pH中和池中，用摩尔浓度为0.5mol/L的烧碱调pH至9，最后送入回用水池中进行排放或回用。
本实施例试验数据如下：进水CODcr为147mg/L，色度为140倍；单位能耗0.9元/吨，出水CODcr为17mg/L，色度为8倍，可回用于印染生产或达标排放。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种印染废水深度处理回用系统，其特征在于：该系统包括中间水池、酸化池、盐水池、电化学系统、pH中和池和回用水池；所述中间水池、酸化池、电化学系统、pH中和池和回用水池经水管依次连接；所述盐水池的输入端与中间水池相连，输出端与电化学系统相连。
2.根据权利要求1所述的一种印染废水深度处理回用系统，其特征在于：所述水管为PPR管或PVC管。
3.根据权利要求1所述的一种印染废水深度处理回用系统，其特征在于：所述电化学系统由恒电位仪、电极组和电解槽组成。
4.根据权利要求1所述的一种印染废水深度处理回用系统，其特征在于：所述电极组由阳极组和阴极组构成，阳极组与阴极组平行交错放置；所述阳极组和阴极组为板状或网状。
5.根据权利要求1所述的一种印染废水深度处理回用系统，其特征在于：所述阴极组为金属钛、金属铜、金属铁、不锈钢和石墨；所述阳极组为掺硼金刚石电极或涂层钛电极。
6.根据权利要求5所述的一种印染废水深度处理回用系统，其特征在于：所述涂层钛电极为表面涂覆了薄层纳米级金属或金属氧化物的钛电极；所述金属为铂、钌、钯、铱、钽、铌、钛、锰、锡或铅；所述金属氧化物为铂金属氧化物、钌金属氧化物、钯金属氧化物、铱金属氧化物、钽金属氧化物、铌金属氧化物、钛金属氧化物、锰金属氧化物、锡金属氧化物和铅金属氧化物中的一种以上。
7.一种采用权利要求1所述的印染废水深度处理回用系统进行印染废水深度处理的方法，其特征在于：该方法包括以下操作步骤：
(1)将经过传统印染废水厌氧-好氧-混凝处理的尾水经中间水池均量均质后分别引入酸化池和盐水池中，酸化池中的尾水用硫酸调节pH至1～6，得到酸化尾水；盐水池中的尾水用工业盐配成饱和盐水；
(2)将酸化尾水和饱和盐水泵入电化学系统中，控制混合后的尾水中氯化钠含量为0.001mol/L～0.1mol/L，再进行电解氧化；
(3)将电解氧化后的尾水引入pH中和池中，用烧碱调pH至7～9，最后送入回用水池中进行排放或回用。
8.根据权利要求1所述的印染废水深度处理的方法，其特征在于：步骤(1)所述硫酸的摩尔浓度为0.1mol/L～5mol/L。
9.根据权利要求1所述的印染废水深度处理的方法，其特征在于：步骤(2)所述电解氧化过程中控制电化学系统的直流电流为1mA/cm2～100mA/cm2，直流电压为3V～30V，水力停留时间为3min～30min。
10.根据权利要求1所述的印染废水深度处理的方法，其特征在于：步骤(3)所述烧碱的摩尔浓度为0.1mol/L～2mol/L。
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