CN103395918A

CN103395918A - 废水治理高压溶氧氧化处理工艺

Info

Publication number: CN103395918A
Application number: CN2013103331069A
Authority: CN
Inventors: 周义斌; 周义文
Original assignee: GUANGDONG WOJIESEN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG WOJIESEN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2013-11-20

Abstract

本发明涉及用于废水治理技术领域，特指废水治理高压溶氧氧化处理工艺，其包括正极氧化反应、负极还原氧化反应、气浮工艺步骤、絮凝剂进行化学反应，对废水中的有机或无机物进行正极、负极氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离。同时氧化反应，可以氧化水中有机或无机化合物。对间距为1cm-2cm或2cm-5cm之间的水加上的电压，脉冲电流经高压溶氧反应，电极使水中的各种有机物破碎分解，形成电化学反应,催化剂结合电化学反应处理高难度的有机废水装置。此装置占地少，效力高。

Description

废水治理高压溶氧氧化处理工艺

技术领域：

本发明涉及用于废水治理技术领域，特指废水治理高压溶氧氧化处理工艺。

背景技术：

随着我国工业的高速发展和国家日的发展规划，对我国环保事业的要求，我国工业污水排放面临着巨大的发展机遇。当前发展循环经济，对提高资源利用率和建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。资源减量化、再利用、再循环是贯彻实施循环经济，资源综合利用和清洁生产的三大基本原则，也是环境污染防治从末端治理转向前端控制，实现社会经济可持续发展战略的必然要求。

根据国家环保最新要求，排放要求要达到《电镀污染物排放标准》标准正式实施，随着该标准的实施，大幅度提高了工业污染物排放的控制要求，因此企业需要采用更先进的工艺、更清洁的生产技术和更有效地污染治理措施才能适应新形势下的产业发展。

目前，有机废水处理技术多种多样，就针对我国家目前工业废水的处理现状的统计和调查，采用的主要有多种不同分类的方法：（1）化学氧化法；（2）化学催化氧化法；（3）湿式氧化法；（4）超临界水氧化法；（5）光化学氧化法和光化学催化氧化法；（6）电化学氧化还原法。（7）化学沉淀法，又分为中和沉淀法和硫化物沉淀法。（8）氧化还原处理，分为化学还原法、铁氧化法和电解法；（9）溶剂萃取分离法；（10）吸附法；（11）生物处理技术，包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法、植物修复法。近年来，电解法迅速发展，并对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。

但在实际运行中发现，铁氧化法原料方便、价廉，但出水色感差、污泥量大；电解法投资大、耗电多、不经济；离子交换法和薄膜法水质好，但再生、更换树脂和膜片操作复杂，不易掌握。废水的处理和回用方法通常是：对各类废水进行合理的分类排放，经过处理后的各类废水在达到排放标准后汇入综合集水池进行均化，先采用混凝、过滤等工艺进行处理，然后再采用反渗透膜分离技术进行深度处理。出水根据实际生产要求或直接使用，或再次经过深度处理使用。

现有技术的缺点：

1、采用高频脉冲；频率高，能耗高，容易出现故障，

2、采用直流电解，处理效率较底，极板结垢难以克服，导致钝化影响处理效率急速下降，消耗大量能源，造成能耗上升。

3、采用低压脉冲，投资及运行成本低，但处理效果不好，不符合我国现在提倡的节能减排的环保政策，并且难以实施；目前电絮凝存在阻力过大和极板极易堵塞钝化问题，暂时没有很好地解决方法，以上工艺存在能耗高，运行不稳定及处理效果低，操作不方便，设备投资大等缺点；存在极大的安全隐患等诸多问题。

4、高压脉冲电絮凝，利用电化学反应使金属离子及其水解聚合物的混凝作用，去除水中羽和悬浮物，同时水的电解产生的氢离子和氢氧根离子对水中的离子进行氧化、还原，且极板在电解时产生铁离子与水中金属离子混凝沉淀，电解过程中产生的羟基自由基具有很强的氧化能力，能有效的降低COD,对直流电源要求小，减小占地面积，增大处理水量。另外，废水经过两次或多次电解，提高了污染物的处理效果。但现行环保治理要求严格，标准提高，很多生产过程中产生的有机废水很难被氧化，大环长链很难处理，给生物处理带来很大的困扰。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供废水治理高压溶氧氧化处理工艺，针对现在技术采用的废水处理工艺存在的弊端，对各种高难度有机废水、表面处理、涂装废水、电镀废水中以及皮革废水和焦化废水等污染物有显著的治理效果。而且比传统化学氧化工艺效率提高20%-30%；反应时间缩短30%-40%；对重金属去除率可达96%-99%、COD去除率可达70%-90%，实现了声波电氧化技术整合成套治理有机废水的新技术，催化剂结合电化学反应处理高难度的有机废水装置。此装置占地少，效力高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，废水治理高压溶氧氧化处理工艺，其包括正极氧化反应、负极氧化反应、气浮工艺步骤、絮凝剂进行化学反应，其特征在于：其步骤为：

（1）、对废水中的有机或无机物进行正极、负极氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离。同时氧化反应，可以氧化水中有机或无机化合物。对间距为1cm-2cm或2cm-5cm之间的水加上的电压，脉冲电流经高压溶氧反应，电极使水中的各种有机物破碎分解，将大分子破碎成小分子，再参与水中的电子流运动得到电子或失去电子，电解床产生电子迁移,形成电化学反应,金属极板析出的铁盐或铝盐产生沉淀物析出，水中重金属离子在人有电压、电流作用下，形成氢氧化物沉淀形式与Fe、Al氢氧化物沉淀物析出。

（2）、絮凝剂处理，通过直流电后，阳极形成金属阳离子，与溶液中的-OH生成吸附能力极强的金属氢氧化物胶体絮凝剂。

所述的反应器设有清洗阀门和压力自动泄压、自动排污阀，定时对极板进行自动清洗和对槽体污泥进行定时定量排放。

本发明有益效果为：将污染物从水体中分离。同时氧化反应，可以氧化水中有机或无机化合物。对间距为1cm-2cm或2cm-5cm之间的水加上的电压，脉冲电流经高压溶氧反应，电极使水中的各种有机物破碎分解，将大分子破碎成小分子，再参与水中的电子流运动得到电子或失去电子，电解床产生电子迁移,形成电化学反应,金属极板析出的铁盐或铝盐产生沉淀物析出，水中重金属离子在人有电压、电流作用下，形成氢氧化物沉淀形式与Fe、Al氢氧化物沉淀物析出，实现了声波电氧化技术整合成套治理有机废水的新技术，催化剂结合电化学反应处理高难度的有机废水装置。此装置占地少，效力高，是目前处理高有机废水的一种高新技术，填补市场的空白。

附图说明：

图1是本发明的电路控制原理图。

具体实施方式：

见图1所示：本发明包括正极氧化反应、负极氧化反应、气浮工艺步骤、絮凝剂进行化学反应，其特征在于：其步骤为：

（1）、对废水中的有机或无机物进行正极、负极氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离。同时氧化反应，可以氧化水中有机或无机化合物。对间距为1cm-2cm或2cm-5cm之间的水加上的电压，脉冲电流经高压溶氧反应，电极使水中的各种有机物破碎分解，将大分子破碎成小分子，再参与水中的电子流运动得到电子或失去电子，电解床产生电子迁移,形成电化学反应,金属极板析出的铁盐或铝盐产生沉淀物析出，水中重金属离子在人有电压、电流作用下，形成氢氧化物沉淀形式与Fe、Al氢氧化物沉淀物析出。进行气浮处理，电解气浮去除废水中的疏水性污染物、亲水性污染物，污染物颗粒以氢氧化物沉淀。

（2）、絮凝剂处理，通过直流电后，阳极形成金属阳离子，溶液中的电场强度大小和电场方向均在周期的变化，此时溶液带电粒子不停的运动，混凝粒子与胶状粒子相互碰撞生成吸附能力极强的金属氢氧化物胶体絮凝剂。

高效智能控制高压溶氧氧化反应器集电化学原理，借助外加高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，同时外加化学氧化剂，是处理废水中有毒有害高浓度污染物的新技术。它的特点是通过在高压溶氧器里面反应把氧化性很强的羟基自由基·OH释放出来，将大多数有机污染物矿化或有效分解，甚至彻底地转化为无害的小分子无机物。由于高压溶氧技术工艺具有显著的特点和独特的优点，使高压溶氧系统具有很强的生命力和竞争力，应用前景广阔。

高压溶氧技术是利用化学氧化剂的强氧化性结合电化学溶氧反应，将废水中的无机物和有机物彻底氧化成无毒的小分子物质或气体，从而达到处理的目的。电化学氧化法可以去除废水中的绝大多数有机污染物和某些无机物。常见的化学氧化剂为O₃、H₂O₂、ClO₂、KMnO₄和K₂FeO₄等。这些氧化剂通常情况下都是强氧化剂，在酸性和碱性溶液中可以氧化多种有机污染物。特别是可溶性Fe2+和H₂O₂按一定的比例混合所组成的芬顿（Fenton）试剂，在溶氧反应器里面产生密度非常小的气泡，能氧化许多有机物，废水中的绝大多数有机污染物和某些无机物。复杂有机化合物的降解历程和中间产物极为复杂。通常碳水化合物氧化的最终产物是CO₂和H₂O，含氮有机物的氧化产物主要是NO₂-及NO₃-类产物，含硫有机物主要是SO₂类产物，含磷有机物主要是PO₃+类产物。

溶氧反应处理工艺中，加入适宜的催化剂以降低反应所需的温度与压力，提高氧化分解能力，缩短反应时间，降低成本。

主要应用于石油炼制和化工、制药等废水的处理，它对于液态污染物、固态污染物的处理都有成功的实例。氧化化剂以Fe₂+为载体，在其H₂O₂上发生氧化反应，在70℃，压力为2-3kg/平方厘米的条件下，产生溶氧效率很高，能生成大量的羟基自由基，对COD、TN和氨氮的去除率分别为99.9%、99.2%和99.8%。高压溶氧氧化在各种有毒有害废水废气处理的应用，具有较高的实用价值。

它对有机污染物的氧化速率快，一般只需10～15分钟，二次污染少，能耗较低。（如H₂O₂和O₃为了加快反应速率、减少反应时间，降低反应温度，优化反应程序。

目前，已对许多污染物，包括硝基苯、尿素、氰化物、酚类、乙酸和氨等进行了氧化实验，，结果表明在5分钟的停留时间内有99%以上的COD被去除，其产物是清洁、无色无味的CO₂和H₂O等小分子无机物。

直接电化学反应通过阳极氧化可使有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质，阴极还原则可从水中去除重金属离子。这两个过程同时伴生放出H₂与O₂，使电流效率降低，但通过电极材料的选择和电位控制可加以防止。

间接电化学反应可利用电化学反应产生的氧化还原剂使污染物转化为无害物，这时产生的氧化还原剂是污染物与电极交换电子的中介体。这种中介体可以是催化剂，也可以是电化学产生的短寿命中间体。

高压溶氧氧化技术已成为治理生物难降解有机有毒污染物的主要手段，它的特点是通过反应产生羟基自由基（·OH），该自由基具有极强的氧化性，能够将有机污染物有效地分解，甚至彻底地转化为无害的无机物，如CO₂、N₂、O₂和H₂O等，它具有反应时间短、反应过程可以控制、对多种有机污染物能全部降解等优点，已引起世界各国的重视，成为环保领域里的研究热点，设备即可对废水中的有机或无机物进行氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离。同时具有很强的氧化能力，可以氧化水中有机或无机化合物。通过对间距为1cm-2cm或2-5cm之间的水加上一定的电压，当脉冲电流经高压溶氧反应器电极使水中的各种有机物破碎分解，将大分子破碎成小分子，再参与水中的电子流运动得到电子或失去电子，使(电解床)产生电子迁移,形成电化学反应,最终与铁极板或铝极板析出的铁盐或铝盐产生沉定物析出，而水中重金属离子则在一定的电压、电流作用下先打断其在水中复杂的络合链或鳌合链，再参与得到电子或失去电子的置换反应（主要是与水中的Fe、Al离子）最终会有部分成为细微的分子粒状态沉淀或仍然以金属离子的氢氧化物沉淀形式与Fe、Al氢氧化物沉定物析出。其反应是一个复杂的物理、电化学的过程产生的羟基自由基具有很强的氧化能力,能有效的降低COD,并具有紫外线及臭氧十倍以上的杀菌效果。

过程中的反应如下：

1,正极产生氧化反应：

电解过程中的氧化作用可以分为直接氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化；和间接氧化，利用溶液中的电极电势较低的阴离子，废水在惰性阳极产生OH放电而产生氧气(O₂),这是一种新生化能力初生态氧,具备紫外线,次氯酸钠,臭氧等功效,对水中有机物,无机物进行氧化。利用这些活性物质使污染物失去电子，起到氧化分解作用，以降低原液中的BOD、COD、NH₃-N等。

2,负极产生还原反应：

电解过程中的还原作用也可以分为两类。一类是直接还原，即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原作用。另一类是间接还原，污染物中的阳离子首先在阴极得到电子，使得电解质中高价或低价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。在电解的同时阴极的离子获得电子形成氢分子,此种初生态氢(H₂)具有很强的还原能力,能将六价铬还原成三价铬,并对许多以氧化态成分为主的色素染料将其还原成无色物质而将其去。

3,气浮：

电解过程中阳极,阴极表面不断产生氧气和氢气,形成很小的气泡,分散度高,作为载体粘附在水中的悬浮固体及油脂而上浮，电解气浮既可以去除废水中的疏水性污染物，也可以去除废水中的亲水性污染物,很容易将污染物去除.而较大的颗粒以氢氧化物沉淀.

4,絮凝剂：

可溶性阳极例如铁铝等，通过直流电后，阳极失去电子后，形成金属阳离子Fe₂+、Al₃+，与溶液中的-OH生成金属氢氧化物胶体絮凝剂，吸附能力极强，将废水中的污染物质吸附共沉而去除。金属极板受电化学反应析出二价铁被氧化成三价铁与磷酸根反应沉淀,同时氢氧化铁和性很强,能与水中有机物,无机物凝聚产生羽胶絮凝剂而重金属最后以氢氧化物形式沉淀,比化学投加铁盐,铝盐,的混凝剂在废水处理中的效果要好。

反应器设有清洗阀门和压力自动泄压以及自动排污阀，为防止电场产生的溶解性金属离子在电解槽沉积形成电容放电造成回路冲击，影响电源的稳定运行，定时对极板进行自动清洗和对槽体污泥进行定时定量排放。当运行过程中废水的离子变化造成导电不稳定会影响电源供应器的电压，电流波动，影响出水水质，自动通过其内部脉宽及波形将调整电流稳定在一定范围运行而电压波动是随水中的离子状态变化而波动，当内部压力过高时会自动打开泄压阀门，而且在外部安装有进出水压力表便于检测数据，确保了系统的科学合理性。

将电化学技术和高压溶氧催化技术相融合，在直流电场作用下同时实现离子的深度脱除，能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。使废水电解得到充分处理，避免了受到进水水源的变化而影响稳定性，保证出水水质。该技术具有操作简便.运行稳定，占地小，节约能源，便于科学管理的优点。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims

1.废水治理高压溶氧氧化处理工艺，其包括正极氧化反应、负极氧化反应、气浮工艺步骤、絮凝剂进行化学反应，其特征在于：其步骤为：

（1）、对废水中的有机或无机物进行正极、负极氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离。同时氧化反应，可以氧化水中有机或无机化合物。对间距为1cm-2cm或2cm-5cm之间的水加上的电压，脉冲电流经高压溶氧反应，电极使水中的各种有机物破碎分解，将大分子破碎成小分子，再参与水中的电子流运动得到电子或失去电子，电解床产生电子迁移,形成电化学反应,金属极板析出的铁盐或铝盐产生共沉析出，水中重金属离子在人有电压、电流作用下，形成氢氧化物沉淀形式与Fe、Al氢氧化物共沉析出。

2.根据权利要求1所述的废水治理高压溶氧氧化处理工艺，其特征在于：所述的反应器设有清洗阀门和压力自动泄压、自动排污阀，定时对极板进行自动清洗和对槽体污泥进行定时定量排放。