CN102992523A - 一种反渗透浓缩废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种反渗透浓缩废水处理方法，属于废水处理，特别涉及电化学水处理。以电能作为激发能，采用三维催化氧化电解处理装置，所述三维催化氧化电解处理装置，包括阴极板、阳极板，在两极板间装有填充电极-催化剂颗粒，采用鼓入空气的方法活化阴极电极。提供了一种反渗透浓缩水经处理后废水中的COD含量降至60mg/L以下；流程简单、耗电较少、成本低、用途广泛的处理方法。适用于处理各类废水在中水回用过程中产生的超标排放的反渗透浓水，以及其他难降解废水。反渗透浓缩废水处理后，出水可达到COD≤60mg/L的排放标准，为反渗透浓水的处理提供了一条新途径。而且绿色环保，不会造成二次污染。

Description

一种反渗透浓缩废水处理方法

技术领域

本发明是一种反渗透浓缩废水处理方法，属于废水处理，特别涉及电化学水处理。

背景技术

近年来，随着反渗透膜质量的提高和价格的不断降低，反渗透技术发展迅速，由于其具有物料无相变、能耗低、设备简单、自动化程度高，易于运行和管理的特点，已广泛应用于国民经济的各个领域，特别是废水、污水回用处理领域。

反渗透工艺的进水多为经生化处理后出水或水质恶劣的苦咸水，在除盐制取回用水的同时，进水中杂质被高度浓缩，产生原水用水量的三分之一到五分之一的反渗透浓缩水(简称RO浓水)，浓水中硬度、碱度、有机物等含量相对大幅提升，其主要成分包括盐、TDS(总溶解性固体)、DOM(溶解性有机物)及较高的COD，其中COD多为难生物降解有机物。

因此，反渗透浓水若直接排放可能会对土壤、地表水、海洋等产生污染；若排入污水处理系统，其中的难降解有机物不仅增加污水处理系统的水力负荷，增加污水处理费用，而且过高的总溶解性固体对活性污泥的生长也非常不利，影响污水处理场的达标排放，因此需要选择适宜的浓水处理方法。

现有技术中，对反渗透浓缩水(RO浓水)的处理主要采取以下几种方案：第一类是直接排放或深井灌注，第二类是将浓水进行再利用，如余压利用、灌溉、养殖、中水回用等，第三类是将反渗透浓水与含碱废水混合沉淀去除盐分，结合生产工艺状况综合利用。上述反渗透浓水的处理方法并不能消除或降解水中的难降解有机物，据不完全统计，国内产生的COD不同程度超标的RO浓水约为260万吨/天。目前国内外主要采用物理吸附法、焚烧法、厌氧生物法和高级氧化等方法对水中难降解污染物进行处理。

专利CN101723533A公开了一种焦化废水回用工艺产生的浓水处理方法，采用电絮凝气浮+电催化氧化组合工艺来处理反渗透浓水。电催化氧化电极由数个电极组组成，采用网状垂直平行排列结构并联连接，以Ti为基材，表面涂贵金属氧化物作为催化剂，处理后出水COD浓度小于60mg/L。该反渗透浓水处理组合工艺处理流程长，耗电量大，仅适用于焦化废水回用工艺产生的反渗透浓水，具有一定的局限性。

专利CN101381120A公开了一种微波处理反渗透浓水的方法，首先加入工艺添加剂、硫酸亚铁和聚合氯化铝对反渗透浓水进行预处理，处理后的废水进入微波处理器经微波照射1～30秒，在场效应、热点效应和催化等共同作用下，废水与工艺添加剂发生各种物理化学反应，微波处理器的出水经沉淀后过滤排放。但该工艺仅适用于中水回用过程中产生的反渗透浓水COD浓度在130～600mg/L之间，出水仅达到COD≤100mg/L。

专利CN101928088A和美国专利US6508936B1分别公开了两种反渗透浓水的处理方法，其共同的特征在于采用多效蒸发和多级闪蒸(MSF)工艺对反渗透浓水进行处理，达到去除有机污染物的目的。该方法处理一吨水需要几十元，成本较高。

专利CN101723485A中所公开的反渗透浓水处理方法是向待处理的反渗透浓水中投加双氧水、二氧化氯、氯气、臭氧或次氯酸钠等氧化剂，同时投加一定量的催化剂进行催化氧化反应，出水经过絮凝沉淀后直接排放。氧化过程中配合使用光催化、电催化、超声催化等方法提高反应效果。该方法应用于低浓度COD反渗透浓水COD≤150mg/L的处理可取得较好效果，但使用大量的氧化剂易对环境产生二次污染。

张叶来在《RO浓水回用的处理技术研究》一文指出，使用NaOH作为软化药剂，软化炼油废水回用过程中产生的反渗透浓水时，具有一定比表面积的碳酸钙、氢氧化镁沉淀时会吸附、卷扫一定量的COD，从而达到去除COD的效果。软化工艺对COD的去除率仅为7％～12％。

综上所述，目前的反渗透浓水处理工艺，处理效果都不理想且处理费用高。因而有必要开发经济可行的处理工艺，降低浓水的COD，使经过处理后的废水COD≤60mg/L，满足日益严格的达标排放要求。

发明内容

本发明要解决的现有技术中的技术问题是：

1.流程长，耗电量大，有一定局限性；

2.反渗透浓缩水经处理后的废水中的COD含量指标仅能达到COD≤100mg/L，尚未达到COD≤60mg/L的排放标准；

3.处理成本较高，使用的氧化剂易对环境产生二次污染。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足，提供一种反渗透浓缩水的处理方法，经处理后废水中COD的含量降至60mg/L以下。该方法流程简单、耗电较少、成本低、用途广泛。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：

本发明的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于以电能作为激发能，采用三维催化氧化电解处理装置，所述三维催化氧化电解处理装置，包括阴极板、阳极板，在两极板间装有填充电极-催化剂颗粒，采用鼓入空气的方法活化阴极电极，包括如下处理步骤：

步骤一.均质调节

反渗透浓缩废水进入调节池，投加酸或碱调节进水pH值1～6；

步骤二.催化电解处理

步骤三.调节pH

将经步骤二催化电解处理合格的废水pH调节至中性，实现出水稳定达标排放。

本发明所采用的三维催化氧化电解工艺，结合了吸附、氧化还原和催化氧化等多种物理化学过程，可有效降低反渗透浓水中各种污染物的浓度。

根据水中需要去除的污染物的种类和性质，在电解槽电极之间充填一种特殊加工的具有高催化活性的颗粒材料作为填充电极。该颗粒填充电极是一种高效、无毒、廉价的颗粒状专用多孔材料，附着一定量的催化剂及一些辅助剂，电解催化氧化反应的活性中心在颗粒的内部。通入一定的压缩空气，使具有导电性的催化剂填料颗粒相对分散地悬浮在溶液中。在低压电解的条件下，通过主电极间的电场，使催化剂填料颗粒发生复极性化，形成许多新的微电极。通过气体的搅动作用，强化传质，减少电极表面的浓差极化。有机或无机污染物进入催化剂的内孔中，被氧化为二氧化碳和水，通过颗粒腔体中气体的产生与释放，促进了待处理废水在催化剂颗粒内部的交换过程，从而加快了反应的速度。因此该电解催化氧化工艺具有反应时间短、速度快的特点，污染物去除效率达到80％以上，应用于反渗透浓水的处理可获得良好的处理效果，出水可达到COD≤60mg/L的水质目标，实现反渗透浓水的达标排放。

装置运行时，采用直流电源，根据水质和水量状况调节极板间距、电流与电压，控制最佳电流强度，使装置内产生一定数量的羟基自由基(·OH)和新生态的混凝剂。污水中的污染物发生诸如催化氧化分解、混凝、吸附、络合和置换等作用，达到最佳处理效果。

本发明的目的还可以通过如下措施来达到：

本发明的反渗透浓缩废水处理方法，所述三维催化氧化电解处理装置，其工作电极有数个电极板组成，包括阴极和阳极，采用平行排列结构，并联连接。

本发明的的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于所述阴极采用不锈钢或铁电极，阳极采用碳电极或石墨电极；或阴极与阳极均采用碳电极或石墨电极。

本发明的反渗透浓缩废水处理方法，所述填充电极-催化剂颗粒的制备方法是首先利用木质素——二氧化硅凝胶为前驱体，经过灼烧，木质素炭化后，制得催化剂载体，再把稀土元素La、Lu、重稀土元素Tm与混合价稀土Tb元素负载于载体上，经过高温灼烧形成的稀土混合氧化物催化剂颗粒，催化剂颗粒直径为0.02mm～2mm。

本发明的反渗透浓缩废水处理方法，所述三维催化电解装置的工艺参数如下：

本发明的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于所述三维催化电解装置的工艺参数如下：

是优选的技术方案。

本发明的反渗透浓缩废水处理方法，所述步骤一.均质调节中，反渗透浓缩废水进入调节池，投加酸或碱调节进水pH值2～4。

本发明的反渗透浓缩废水处理方法，所述步骤三中，当电解催化氧化出水COD满足排放要求时，用氢氧化钠或石灰将电解氧化出水pH调节至6～9，实现稳定达标排放。

本发明的反渗透浓缩废水处理方法，适用于处理各类废水在中水回用过程中产生的超标排放的反渗透浓水，以及其他难降解废水。反渗透浓缩废水处理后，出水达到COD≤60mg/L的排放标准。

本发明的反渗透浓缩废水处理方法公开的技术方案，相比现有技术具有如下积极技术效果：

1.提供了一种反渗透浓缩水经处理后的废水中的COD含量达到排放标准COD≤60mg/L；流程简单、耗电较少、成本低、用途广泛的反渗透浓缩废水处理方法。

2.本发明用特殊加工的具有高催化活性的颗粒材料作为填充电极，代替传统的活性炭颗粒或陶粒等材料，其表面稀土元素均匀分布、孔隙发达、催化氧化性能优越，使物质传质效果得到极大改善，提高了处理效率，缩短了反应时间，对浓水中难降解有机物的处理效果显著，COD值大幅降低，色度基本褪尽。

3.本发明具有较强的适应性和有效性，适用于处理各类废水在中水回用过程中产生的超标排放的反渗透浓水，以及其他难降解废水。经本方法处理后，出水可达到COD≤60mg/L的排放目标，为反渗透浓水的处理提供了一条新途径。

4.发明绿色环保，不会造成二次污染。

附图说明

图1是本发明的反渗透浓缩废水处理方法工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明下面将结合实施例作进一步详述：

实施例1

某反渗透装置浓水(COD为365mg/L，pH为7.9)进入图1所示的工艺流程，各个处理单元的主要工艺参数为：

反渗透浓水在浓水储水池中加酸调节pH值为2.2后进入催化氧化电解装置，电解装置处理量为10L/h，所投加的高活性催化剂填充颗粒约占电解装置容积的45％，阴极、阳极均以不锈钢网为工作电极，保持极板间距为10cm，电解时间为60min，当极板电压5V、电流密度为6mA/cm²、电流强度为40mA时，最终出水COD为55mg/L，PH值为2.0，COD去除率达到85％。催化电解出水加入NaOH调节pH值至6.8，满足达标排放要求。

实施例2

某反渗透装置浓水(COD为134mg/L，pH值为6.5)进入图1所示的工艺流程，各个处理单元的主要工艺参数为：

反渗透浓水在浓水储水池中加酸调节至pH值为4.0后进入催化氧化电解装置，电解装置处理量为12L/h，所投加的高活性催化剂填充颗粒约占电解装置容积的50％，阴极以不锈钢板、阳极以石墨电极为工作电极，保持极板间距为6cm，电解时间为30min，当极板电压6V、电流密度为3mA/cm²、电流强度为1A时，最终出水COD为40mg/L，PH值为2.85，COD去除率达到70％。催化电解出水加入NaOH调节pH值至7.5，满足达标排放要求。

实施例3

某反渗透装置浓水(COD为95mg/L，pH值为8.2)进入图1所示的工艺流程，各个处理单元的主要工艺参数为：

反渗透浓水在浓水储水池中加酸调节至pH值为3.2后进入催化氧化电解装置，电解装置处理量为8L/h，所投加的高活性催化剂填充颗粒约占电解装置容积的30％，阴极、阳极均以不锈钢板为工作电极，保持极板间距为8cm，电解时间为40min，当极板电压6V、电流密度为1.6mA/cm²、电流强度为1.25A时，最终出水COD为35mg/L，pH值为3.07，COD去除率达到63％。催化电解出水加入NaOH调节pH值至7.0，满足达标排放要求。

Claims (9)

1.一种反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于以电能作为激发能，采用三维催化氧化电解处理装置，所述三维催化氧化电解处理装置，包括阴极板、阳极板，在两极板间装有填充电极-催化剂颗粒，采用鼓入空气的方法活化阴极电极，包括如下处理步骤：

步骤一.均质调节

反渗透浓缩废水进入调节池，投加酸或碱调节进水pH值1～6；

步骤二.催化电解处理

步骤三.调节pH

将经步骤二催化电解处理合格的废水pH调节至中性，实现出水稳定达标排放。

2.根据权利要求1的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于所述三维催化氧化电解处理装置，其工作电极有数个电极板组成，包括阴极和阳极，采用平行排列结构，并联连接。

3.根据权利要求1的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于所述阴极采用不锈钢或铁电极，阳极采用碳电极或石墨电极；或阴极与阳极均采用碳电极或石墨电极。

4.根据权利要求1的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于所述填充电极-催化剂颗粒的制备方法是首先利用木质素——二氧化硅凝胶为前驱体，经过灼烧，木质素炭化后，制得催化剂载体，再把稀土元素La、Lu、重稀土元素Tm与混合价稀土Tb元素负载于载体上，经过高温灼烧形成的稀土混合氧化物催化剂颗粒，催化剂颗粒直径为0.02mm～2mm。

5.根据权利要求1的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于所述三维催化电解装置的工艺参数如下：

6.根据权利要求1的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于所述三维催化电解装置的工艺参数如下：

7.根据权利要求1的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于所述步骤一.均质调节中，反渗透浓缩废水进入调节池，投加酸或碱调节进水pH值2～4。

8.根据权利要求1的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于所述步骤三中，当电解催化氧化出水COD满足排放要求时，用氢氧化钠或石灰将电解氧化出水pH调节至6～9，实现稳定达标排放。

9.权利要求1的反渗透浓缩废水处理方法，其特征在于适用于处理各类废水在中水回用过程中产生的超标排放的反渗透浓水，以及其他难降解废水。反渗透浓缩废水处理后，出水达到COD≤60mg/L的排放标准。

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