CN102285737A - 一种石墨极板电化学处理煤化污水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域,特别涉及一种石墨极板电化学处理煤化污水的方法。本发明将煤化污水原水直接导入电解槽;再将石墨极板放入电解槽中,50-60g/L的工业废铁屑作为填料,开启稳压直流电源,通过调节电流控制电流密度在10-30A/m2,通电进行电解反应5-10min;电解反应结束后絮凝沉降除杂;提取上清液,进入硅藻土吸附反应装置中,通过加入氢氧化钠溶液,调节此时上清液的pH值到8-9,按1-2g/L投加复合水处理剂吸附净化,均匀搅拌,静置沉降1-1.5h。上清液通过排水管排出,进行COD测试,沉淀污泥通过排泥管排出处理。本发明有效地降低了含酚煤化污水高COD和色度的问题,在降低煤化污水处理难度的同时,也大大降低了煤化污水运营费用。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域,特别涉及一种石墨极板电化学技术处理煤气发生炉污水的方法。
背景技术
煤化水系煤气发生炉在运行过程中,由于煤中所含水份和过多水蒸气及煤气冷却水等产生的污水。污水中的主要危害成分有:焦油、酚类物质、氨氮化合物、氰化物等,其中以酚类物质含量最高,主要来源自于对煤焦油的溶解。煤气发生炉主要为各类金属热处理炉、陶瓷窑炉、金属制品加热炉、玻璃行业、陶瓷行业等提供气体燃料。酚类污染物对人体及其它生物危害极大,如含少量酚蒸汽或酚污染了的水可引起人们慢性积累性中毒;高浓度酚蒸或酚液或大量酚液溅到皮肤上可引起急性中毒。水中含酚0.1~0.2毫克/升时,鱼肉即有臭味有能食用;6.5~9.3毫克/升时,能破坏鱼的鳃和咽,使其腹腔出血、脾肿大甚至死亡。含酚浓度高于100毫克/升的废水直接灌田,会引起农作物枯死和减产。人对酚的口服致死量为530毫克/公斤体重。因此煤化污水的达标处理非常重要。
由于含酚煤化污水成份复杂、毒性大,任意排放将对周围水体产生严重污染,必须进行预先单独处理,但一般的生化法很难处理(污染物过程,生物菌无法生存)。因各地区煤质及煤气发生炉情况不同,对煤化污水的处理方法多种多样。目前,常用的方法有:化学萃取方法、蒸汽脱酚法、焚烧、水煤浆法、油水分离法、过滤等等,上述这些方法均存在运营费用高的缺点,大部分运营成本在100元/吨左右,而焚烧法运营成本多达1000元/吨,相对而言油水分离法较低,不过也在60元/吨左右。另外,传统的电解法采用铁、铝极板,存在极板材料消耗大、电耗高,COD去除率较低,脱色效果不明显等缺点,且成本较高。
因此,寻求运营费用低、处理工艺简便的煤化水处理方法,并且寻找具有良好吸附脱色能力且成本低廉的功能性材料,配合煤化水处理工艺,可高效去除酚类污染物,意义重大。基于上述考虑,本发明主要采用石墨极板电化学的方法,加入工业废铁屑作为填料提高电化学作用的效率,再利用复合水处理剂的吸附净化作用对煤化水(韶关冶炼厂含酚煤化污水)进行处理,CODCr去除率达到90%以上,并且明显的脱色效果,运营成本2元/吨以下。
发明内容
针对含酚煤化污水处理所存在的技术问题,本发明提供一种石墨极板电化学处理含酚煤化污水的方法。
本发明基本原理
电化学(ECS)电解活化技术,是将待处理污水作为电解质溶液,在外加电源(高电压)所产生的电场中,借助电解作用在污水中进行电化学反应(氧化-还原反应,正电荷侧进行阳极反应、负电荷侧进行阴极反应),通过电化学反应把电能转化为化学能。一方面通过电解作用,将长链结构的可溶性或不溶性有机物(酚类物质、氨氮化合物、焦油)的碳链进行结构性破坏,增加有机污染物在水体中絮凝活性;另一方面对污水中有机或无机污染物进行氧化及还原反应,产生凝聚、并通过阴极反应所逸出氢气形成的微小气泡,将污水中凝聚物浮升至电解液表面。
废铁屑作为填料的加入,增加电解质溶液的导电作用,产生的电流会刺激废水产生新生态的氢和新生态的氧,这些新生态的氢和氧具有很强的还原性和氧化性,会使得废水发生强烈的氧化还原反应,将难降解化合物转化为易降解化合物;同时产生的铁离子体现还原性的同时还是高效的絮凝剂。
而对于一些细小的、尚未完全絮凝但结构已被破坏的有机污染物,则通过具有天然微孔结构的吸附功能材料进行净化处理。本发明的复合水处理剂(微孔结构材料)以硅藻土(原产地吉林省临江市,比表面积为19.25m2/g)为主,通过加入聚合氯化铝(PAC)的改性处理(PAC和硅藻土对污水处理起协同作用,硅藻土本身便具有一定的吸附功能,加入的阳离子混凝剂可同时实现带正电荷和负电荷胶体颗粒的脱稳),在具备了吸附、电中和性能同时,又具备了脱色、絮凝功能,对含酚类污水具有良好的吸附净化功能。
本发明的方法
本发明的电化学电解极板采用石墨极板。其过程如下。
将煤化污水原水直接导入电解槽(电化学处理煤化污水,在维持原水的pH值时,即可达到所需电解效果;本发明采用石墨极板,则不需要调节原水的pH值,且极板材料消耗非常小,同时大大降低了运营成本);再将石墨极板放入电解槽中,加入少量(50-60g/L)的工业废铁屑作为填料,开启稳压直流电源,通过调节电流控制电流密度在10-30A/m2,通电进行电解反应5-10min;电解反应结束后絮凝沉降除杂;提取上清液,进入硅藻土吸附反应装置中,通过加入氢氧化钠溶液,调节此时上清液的pH值到8-9,按1-2g/L投加复合水处理剂吸附净化,均匀搅拌,静置沉降1-1.5h。上清液通过排水管排出,进行COD测试,沉淀污泥通过排泥管排出处理。
复合水处理剂的制备:硅藻土与聚合氯化铝按照7∶1的质量比混合,再加入水,使得固液质量比为1∶2.5-3,在25-30℃下搅拌均匀后,抽滤后放在干燥箱中于100℃干燥2h,经过研磨,过100目筛,即得复合水处理剂,然后将制备的复合水处理剂置于干燥器中待用。
本发明的特点:
本发明主要采用石墨极板电化学处理工艺,无须调节原水pH且极板消耗少,而废铁屑的加入可以降低能耗的同时提高电化学作用,在电解后的废水中加入少量复合水处理剂,通过进一步吸附净化作用,用于含酚煤化污水的处理,有效地降低了含酚煤化污水高COD和色度的问题,在降低煤化污水处理难度的同时,也大大降低了煤化污水处理(运营)费用。
附图说明:
图1:本发明方案流程图。
具体实施方式
复合水处理剂的制备:硅藻土原土(吉林省临江市美诗顿粉体材料有限责任公司)表面积为19.25m2/g,其SiO2含量为80.39%,聚合氯化铝(粉体)作为改性剂,按照1∶7的质量配比称聚合氯化铝和原硅藻土置于烧杯中,再加入适量水(固液质量比为1∶2.5-3)使其充分混合,在25-30℃下以150r/min的速度搅拌2h后,用真空抽滤机抽滤,最后放在干燥箱中于100℃干燥2h,经过研磨,过100目筛,即得复合水处理剂,然后将制备的复合水处理剂置于干燥器中待用。
方案1:煤化污水原水的pH值8.2,在装有煤化污水的电解槽中放入石墨极板,按50g/L的量加入的工业废铁屑作为填料,调节稳压直流电源的电流密度到10A/m2,处理10min;絮凝沉降除杂,提取上清液;通过加入氢氧化钠溶液,调节上清液的pH为8,然后按2g/L投加复合水处理剂吸附净化,搅拌;静置沉降1.5h;上清液COD:76mg/L(原水为1080mg/L)、COD去除率:93%;处理成本1.4元/吨。
方案2:煤化污水原水的pH值8.2,在装有煤化污水的电解槽中放入石墨极板,按60g/L的量加入的工业废铁屑作为填料,调节稳压直流电源的电流密度到30A/m2,处理5min;絮凝沉降除杂,提取上清液;通过加入氢氧化钠溶液,调节上清液的pH为8.5,然后按2g/L投加复合水处理剂吸附净化,搅拌;静置沉降1h;上清液COD:68mg/L(原水为1064mg/L)、COD去除率:93.6%;处理成本1.6元/吨。
方案3:煤化污水原水的pH值8.2,在装有煤化污水的电解槽中放入石墨极板,按50g/L的量加入的工业废铁屑作为填料,调节稳压直流电源的电流密度到20A/m2,处理7min;絮凝沉降除杂,提取上清液;通过加入氢氧化钠溶液,调节上清液的pH为9,然后按1g/L投加复合水处理剂吸附净化,搅拌;静置沉降1h;上清液COD:72mg/L(原水为1072mg/L)、COD去除率:93.3%;处理成本1.0元/吨。
本工艺方案主要有石墨极板的电化学处理、絮凝沉将除杂和吸附净化处理三部分组成,原水中的pH为8.2,在维持原水的pH值时,电解效果可以达到所需要求,且节约成本,所以采用石墨极板时,整个系统可不进行pH调节,极板材料消耗少,电耗少,且COD去除率也较高,整个处理(运营)费用低。
本专利技术的主要特点
1、本技术操作简单,整个过程可自动控制,易工程化。
2、采用工业废铁屑作为填料,其来源广,价格低廉,降低能耗的同时大大提高电化学作用,降低处理费用。
3、采用石墨极板时,极板材料消耗少,处理(运营)成本低,处理费用在1.0-1.6元/吨,COD去除率高,同时具有良好的脱色效果。
4、复合水处理剂制备方法简单,对污水中污染物起到进一步吸附净化作用。
Claims (1)
1.一种石墨极板电化学处理煤化污水的方法,其特征在于:
将煤化污水原水直接导入电解槽;再将石墨极板放入电解槽中,50-60g/L的工业废铁屑作为填料,开启稳压直流电源,通过调节电流控制电流密度在10-30A/m2,通电进行电解反应5-10min;电解反应结束后絮凝沉降除杂;提取上清液,进入硅藻土吸附反应装置中,通过加入氢氧化钠溶液,调节此时上清液的pH值到8-9,按1-2g/L投加复合水处理剂吸附净化,均匀搅拌,静置沉降1-1.5h。上清液通过排水管排出,进行COD测试,沉淀污泥通过排泥管排出处理。
上述的复合水处理剂制备:将硅藻土与聚合氯化铝按照7∶1的质量比混合,再加入水,使得固液质量比为1∶2.5-3,在25-30℃下搅拌均匀后,抽滤后放在干燥箱中于100℃干燥2h,经过研磨,过100目筛,即得复合水处理剂。
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