CN102730888B - 高硬高浊工业污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高硬高浊工业污水处理方法，其包括先后顺序进行的下列步骤：(1)电活性絮凝处理：采用电极反应器进行处理，其阳极由含铁金属制成，所述电极反应器通电后对水产生电解效应并在阳极处生成大量Fe²⁺，Fe²⁺氧化生成Fe³⁺，所述Fe³⁺与水中的0H^-结合生成Fe(0H)₃，进而形成Fe(0H)₃及其聚合物等高活性絮体；(2)沉淀处理；(3)过滤处理。所述电活性絮凝处理后的出水进入多功能混合池并加入Na0H，使水在碱性条件下进一步反应，所述电活性絮凝处理时，通过曝气装置在所述电极反应器底部进行曝气。本发明处理效果好，成本低，主要适应于具有高硬度以及C0D等其他污染的工业污水的处理，特别是需要对工业污水进行深度处理后回用的场合。

Description

高硬高浊工业污水处理方法

技术领域

本发明涉及一种高硬高浊工业污水处理方法，主要适应于具有高硬度、高浊度以及高COD等其他污染的工业污水的处理，特别是需要对工业污水进行深度处理后回用的场合。

背景技术

随着水资源的短缺、环境的严重污染和国家节能减排政策的深化实施，作为用水排水大户的各大工业企业成为节水的重点。工业废水处理后仅达标排放已经成为过去，正在逐步形成比较完善的工业污水深度处理回用工艺体系。脱盐工艺作为深度处理中最后一道必经工艺，目前最常用脱盐技术为的电渗析和反渗透脱盐。但是在工业企业循环排污水与达标污水回用中，高硬度、高浊度增了脱盐设备的结垢及腐蚀速度，此技术集中解决了高硬、高浊对脱盐设备及其他设备的危害问题，与传统工艺相比，该专利具有运行费用低、操作简单、操作环境好、占地面积小、集成化程度高等优点，能够从根本上解决污水高硬度、高浊度水引起的结垢腐蚀问题。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种高硬高浊工业污水处理方法，其目的在于解决高硬、高浊问题，使处理后的水质符合工业企业循环冷却水水质要求，同时满足后续脱盐设备的进水水质要求。

本发明所采用的技术方案是：

一种高硬高浊工业污水处理方法，其包括先后顺序进行的下列步骤：

(1)电活性絮凝处理：采用电极反应器进行处理，所述电极反应器中设有相互对应的阴极和阳极，所述阴极和阳极中至少所述阳极由含铁金属制成，所述电极反应器通电后对水产生电解效应并在阳极处生成大量Fe²⁺，Fe²⁺经氧化后生成Fe³⁺，所述Fe³⁺与水中的OH^-结合生成Fe(OH)₃，进而形成Fe(OH)₃及其聚合物等高活性絮体；

(2)沉淀处理；

(3)过滤处理。

所述含铁金属通常可以为铁或者铁合金。

所述阳极和阴极通常均可以为三维结构，可以采用相同的材料制成，也可以采用不同的材料制成。

通常，应控制所述电极反应器中阴、阳两极之间的电压，使在该电压作用下所述阳极释放出大量的Fe²⁺，在由该电压形成的电场作用下所述水离解生成H⁺、OH^-、·OH，所述H⁺和OH^-在所述电场作用下分别向阴、阳两极定向移动，并在阴、阳两极处分别生成H₂和O₂的微小气泡。

优选地，所述电活性絮凝处理后的出水进入多功能混合池并加入NaOH，使水在碱性条件下进一步反应。

优选地，在进行所述电活性絮凝处理时，通过曝气装置在所述电极反应器底部进行曝气，使相应的反应在曝气条件下进行。

优选地，当水在所述多功能混合池中进行进一步反应时，通过曝气装置在所述多功能混合池底部进行曝气，使相应的反应在曝气条件下进行。

优选地，待处理的水经过荷叶式布水板向所述电极反应器中均匀补水，进入所述电极反应器之前进行预处理或者不进行预处理。

所述沉淀可以为斜管沉降，在斜管沉淀池中进行。

所述过滤可以为多介质过滤，在多介质过滤池中进行，所述多介质过滤池设有上下分层分布的多种过滤介质，水在所述多介质过滤池中的流动方式为升流式。

本发明的有益效果是：实现了不同除硬、除浊技术的优势互补，劣势互堵，经过本发明处理后，污水中的硬度、浊度等指标得到降低，出水水质条件能达到循环水补水回用要求及后续脱盐处理的进水要求，构成硬度、浊度污染的物质最后以沉淀形式排出，实现了提高水资源利用率的目标，是节能减排的有效途径。同时本发明处理出水的水质稳定，无二次污染，同时处理成本低，尽管根据不同水质、加电量及投药量成本有所波动，但一般情况下，吨水处理成本仅为0.1-0.3元。

附图说明

图1是本发明涉及的主要处理过程的工作原理示意图；

图2是本发明涉及的絮体结构示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明的方法可以用于处理高硬、高浊工业污水及其他类似污水，其主要工作过程：

污水经荷叶式布水板进入多功能、高活性、半封闭式的电极反应器中，同时所述电极反应器通电，荷叶式布水板具有均匀补水，混合水质，稳定处理效果的作用，多功能、高活性、半封闭式电极反应器电极采用三维结构的Fe电极。电极反应器通电后，阳极处产生大量的Fe²⁺金属离子，阴极处产生少量的OH^-。

多功能、高活性、半封闭式的电极反应器电极电解水，产生大量的·OH与阳极处产生的Fe²⁺等相结合创造了Fenton高级氧化的反应环境，在进行高级氧化反应过程中在产生一定量的Fe(OH)₃高活性絮体及其聚合物。

优选地，采用外加空气源向电极反应器中曝气，以增大水的扰动性，使其混合均匀，同时由于水电解产生大量微小气泡，在反应器内创造微氧化环境，使产生的金属离子和OH^-离子混合均匀，金属离子与氢氧根结合生成氢氧化物絮体。外加空气源曝气和微小气泡强化了Fenton高级氧化反应产生的Fe(OH)₃高活性絮体及其聚合物与氢氧化物絮体的网捕、卷扫作用。

经过电极反应器电极处理后，处理水进入多功能混合池中，根据污水的硬度和HCO₃ ^-碱度指标，向处理水中连续投加适量的NaOH，使水中的Ca²⁺、Mg²⁺等硬度物质与水中的CO₃ ^2-、OH^-生成CaCO₃、Mg(OH)₂沉淀，此时CaCO₃、Mg(OH)₂絮体与水中的胶体、悬浮物等与Fe(OH)₃絮体通过网捕、吸附架桥等作用，形成大体积、大质量的絮体，并且共同下沉，去除。

经过多功能混合池后，可以利用浅池沉淀(例如斜管沉淀)、多介质过滤原理去除沉淀后水中残余的微小絮体，保证出水的硬度及浊度。

根据申请人的实验，本发明在多个石化和化工项目工程的应用中，污水的硬度可去除60％以上，浊度可去除90％以上。

本发明的作用原理主要包括：

(1)电活性絮凝

在多功能、高活性、半封闭式的电极反应器内放置三维金属铁、铝或合金材料复合电极，通过对极板加电，使极板电解消耗析出Fe³⁺进入水中，与水中溶解的OH^-结合生成Fe(OH)₃以及其它单核羟基配合物、多核羟基配合物和聚合物等，形成的配合物作为一种高活性的吸附基团，有着极强的吸附性，再利用吸附架桥作用和网捕卷扫作用吸附水中的胶体颗粒、悬浮物、高分子有机物、重金属等杂质共同沉降。随水质情况而定，利用NaOH调节水质的pH值，使水中的钙镁结垢性离子形成不溶化合物，被电解产生的高活性吸附基团吸附去除。通过电活性絮凝作用，可以有效降低水中的总硬度、总碱度、浊度、悬浮物、COD、胶体、重金属离子等。由于向水中投加的OH^-在反应过程中全部消耗，Ca²⁺、Mg²⁺离子的沉淀消耗了水中原有CO₃ ^2-、HCO₃ ^-等物质，使总碱度降低。

(2)电气浮氧化

用于电活性絮凝的电极反应池内放置有铁电极，通过对极板加电在电场作用下，水分子离解产生H⁺和OH^-并发生定向迁移，在阴阳两极分别生成H₂和O₂。反应产生的H₂和O₂是非常微小的气泡，其直径仅为几微米～几十微米，它们可以作为非常良好的载体携带水中的颗粒杂质、油等共同上浮至反应池表面，从而具有高效的气浮作用。同时，在阳极板表面发生反应生成的·OH，这种自由基状态的·OH有着极强的氧化作用，可以氧化分解水中部分有机物，从而能够协同絮凝作用进一步降低水中的COD含量。

(3)多功能混合反应

由于在电极反应器中，电极加电后在反应器中形成大量的Fe³⁺，因此向多功能混合池的污水中投加NaOH，形成碱性的进一步反应条件，可以促进Fe(OH)₃的形成和沉淀，OH-使水中HCO₃ ^-解离形成CO₃ ^2-，进而形成CaCO₃沉淀，同时形成Mg(OH)₂沉淀，通过网捕、吸附等作用，Fe(OH)₃、CaCO₃、Mg(OH)₂胶体、悬浮物等结合成大体积的絮体，进而依靠重力沉至池底，将硬度、浊度等物质去除。

(4)沉淀和过滤效果

电絮凝反应池反应产生的大量絮体进入斜板沉淀池进行沉淀分离，沉淀池上清液出水进入多介质过滤池，进一步滤除水中的悬浮物及胶体颗粒等杂质。

Claims (8)

1.一种高硬高浊工业污水处理方法，其特征在于包括先后顺序进行的下列步骤：

（1）电活性絮凝处理：采用电极反应器进行处理，所述电极反应器中设有相互对应的阴极和阳极，所述阴极和阳极中至少所述阳极由含铁金属制成，所述电极反应器通电后对水产生电解效应并在阳极处生成大量Fe²⁺，Fe²⁺经氧化后生成Fe³⁺，所述Fe³⁺与水中的OH^-结合生成Fe（OH）₃，进而形成Fe（OH）₃及其聚合物高活性絮体；

（2）沉淀处理；

（3）过滤处理，

所述电活性絮凝处理后的出水进入多功能混合池并加入NaOH，使水在碱性条件下进一步反应，当水在所述多功能混合池中进行进一步反应时，通过曝气装置在所述多功能混合池底部进行曝气，使相应的反应在曝气条件下进行。

2.如权利要求1所述的高硬高浊工业污水处理方法，其特征在于所述含铁金属为铁或者铁合金。

3.如权利要求2所述的高硬高浊工业污水处理方法，其特征在于所述阳极和阴极均为三维结构，采用相同的材料制成或者不同的材料制成。

4.如权利要求3所述的高硬高浊工业污水处理方法，其特征在于控制所述电极反应器中阴、阳两极之间的电压，使在该电压作用下所述阳极释放出大量的Fe²⁺，在由该电压形成的电场作用下所述水离解生成H⁺、OH^-、·OH，所述H⁺和OH^-在所述电场作用下分别向阴、阳两极定向移动，并在阴、阳两极处分别生成H₂和O₂的微小气泡。

5.如权利要求1、2、3或4所述的高硬高浊工业污水处理方法，其特征在于在进行所述电活性絮凝处理时，通过曝气装置在所述电极反应器底部进行曝气，使相应的反应在曝气条件下进行。

6.如权利要求5所述的高硬高浊工业污水处理方法，其特征在于待处理的水经过荷叶式布水板向所述电极反应器中均匀补水，进入所述电极反应器之前进行预处理或者不进行预处理。

7.如权利要求6所述的高硬高浊工业污水处理方法，其特征在于所述沉淀为斜管沉降，在斜管沉淀池中进行。

8.如权利要求7所述的高硬高浊工业污水处理方法，其特征在于所述过滤为多介质过滤，在多介质过滤池中进行，所述多介质过滤池设有上下分层分布的多种过滤介质，水在所述多介质过滤池中的流动方式为升流式。

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