CN103819029A - 一种脉冲电解处理ro浓缩液的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用脉冲电解技术去除污水处理系统反渗透（或纳滤）浓缩液的设备及方法。设备包括Fenton预处理池2、一级沉淀池7、脉冲电解池9、二级沉淀池15，Fenton预处理池2内安装液下搅拌器4、回流泵5、Fenton预处理池2上设加酸装置18、加碱装置19；脉冲电解池9内设置回流泵11、液下搅拌器13，二级沉淀池15排泥斗外层安装电磁场发生器16。RO浓缩液进入Fenton预处理池2，除去RO浓缩液中的部分表面活性剂、胶状物、CL^-，进入一级沉淀池7沉淀；一级沉淀池7的上清液进入脉冲电解池9，脉冲电解池9内加入Fe₃O₄粉末进行电解。本发明提供了一种在技术上可行、经济上适用、能够在工程上应用的工艺及设备。

Description

一种脉冲电解处理RO浓缩液的设备及方法

技术领域

本发明属于水污染处理技术领域，具体涉及一种采用脉冲电解技术去除污水处理系统反渗透（或纳滤）浓缩液的设备及方法。

背景技术

近年来，反渗透技术在在城市污水、垃圾填埋场、电镀、印染、钢铁工业、化工、食品和制药等行业的废水处理或回用中获得重要应用。反渗透技术在得到约70%合格再生水的同时，将超滤出水中的污染物质浓缩约3倍，产生约30%的RO浓液。如垃圾渗滤液浓液中污染物高度浓缩，含盐量高（其中CL^-为2400~2800 mg/L），硬度大，COD约为1800~2400mg/L，NH₃-N在40mg/L~65 mg/L之间，B/C小于0.1，色度远大于100倍。传统的水处理工艺无法有效地解决此问题，大多排入城市污水管网进入生活污水处理厂处理或是回喷至垃圾填埋场，RO浓液的处理成为环境治理的一个难题。

浓缩液处理方式的研究报道主要有化学氧化、吸附分离、物化混凝、湿法氧化、土地法（含填埋场回喷）、光催化氧化、电-Fenton、电化学氧化、特种功能菌培养等。

脉冲电解是电化学氧化降解污染物的一种方式，通过不断地对电极重复“供电—断电—供电”的过程达到提升氧化还原、传质、吸附、脱附的速率，电解效率提高。但单一使用脉冲电解技术处理RO浓缩液时电解周期长、能耗大，污染物除去效率不高，出水不能达到排放标准。

本发明的目的是针对RO浓缩液含盐量高、污染物成分复杂、处理难度大的问题，提供脉冲电解技术处理RO浓缩液的一种设备及方法。

本发明的技术解决方案是采用带内回流设施的Fenton预处理、产生协同作用的脉冲电解及附磁性的沉淀设备及方法，使COD、NH₃-N、色度等污染物得到有效降解、出水水质达到国标要求时，电能耗大幅度降低。

本发明提供的一种脉冲电解处理RO浓缩液的设备，包括Fenton预处理池、一级沉淀池、脉冲电解池、二级沉淀池，Fenton预处理池与一级沉淀池通过管道连接，一级沉淀池通过输送泵管连接脉冲电解池，脉冲电解池通过管道连接二级沉淀池。

所述的Fenton预处理池内安装液下搅拌器、回流泵、fenton试剂导入管，池体周围安装在线离子浓度（CL^-离子）计、pH计、电导率仪，池体上设加酸装置、加碱装置、Fenton试剂装置。

所述的脉冲电解池内装有正负电极，均为钛电极，电极连接脉冲电源和示波器，脉冲电解池内设置回流液下搅拌泵，池体周围安装浊度仪、pH计、电导率计、温度计。

所述的二级沉淀池，在二级沉淀池排泥斗外层安装电磁场发生器。电磁场发生器是由线圈缠绕的环状锥体磁性体，下端部分线圈稠密，上端部分线圈稀疏，电磁场发生器外接电源开关。

将各个单元设备的运行实施一体化模块，便于设备安装、调试和维护，使整体工艺设备运行及管理简单和方便。

本发明采用所述设备的一种脉冲电解处理RO浓缩液的方法，其工艺流程是： RO浓缩液→Fenton预处理池→一级沉淀池→脉冲电解池→二级沉淀池→达标排放，具体步骤如下。

①RO浓缩液通过管道进入Fenton预处理池，Fenton反应除去RO浓缩液中的部分表面活性剂、胶状物、CL^-，反应之后的溶液经过调pH值为弱碱性进入一级沉淀池沉淀。

②来自一级沉淀池的上清液进入脉冲电解池，脉冲电解池内加入Fe₃O₄，进行电解。Fe₃O₄协同脉冲电解的工艺条件是：Fe₃O₄加入量在1~3g/L，电极板间距约1.5~3.0㎝，电流密度5~15 mA /㎝²，电解反应时间20~35min、电解池温度：常温~上升约15℃、电导率7~14 kμS/cm。反应过程中Fe₃O₄不断吸附电解池中的微小絮体成为较大絮体，这类絮体中的污染物不必参与电解达到降解的目的，而是沉淀在二级沉淀池，以固体的形式存在产生量很小，或固化或焚烧。

③脉冲电解池出来的混合液进入二级沉淀池，电磁场发生器通电产生磁场，磁力对Fe₃O₄的吸附至二级沉淀池底部，随Fe₃O₄附着的絮体到达二级沉淀池的底部，Fe₃O₄泥排出二级沉淀池，上清液清晰透明，Fe₃O₄泥回收Fe₃O₄循环使用。

本发明的有益效果：针对RO浓缩液的特点，将化学氧化还原和电化学结合，采用Fe₃O₄协同脉冲电解技术，与单一脉冲电解技术相比，本发明的优点如下：

（1）预处理单元利用Fenton反应去除了污水中部分CL^-（原液浓度为2200~2500mg/L，Fenton反应后为900~1500mg/L），避免了CL^-在电极发生反应：2CL^--2e→CL₂，产生的CL₂在水溶液中反应 CL₂+2e→2CL^-，产生CL^-再次在电极上反应2CL^--2e→CL₂的循环反应而产生能耗，使电能直接用于降解COD。

（2）Fe₃O₄协同脉冲电解的作用，打破了RO浓缩液污染物溶于水（或均匀分散）的结构，成为悬浊液，Fe₃O₄吸附细小悬浮体成为较大颗粒。通电时线圈产生的磁场将 Fe₃O₄及其吸附的悬浮物相吸至沉淀池底部成为沉淀泥，避免了电解时花费在细小悬浮物的能耗，运行费用节省。

（3）本发明提供一种在技术上可行、经济上适用、能够在工程上应用的工艺及设备。

附图说明

图1是本发明的设备结构图。

图2是为本发明的工艺流程图。

图3是使用本发明工艺处理垃圾渗滤液RO浓缩液进出水参数图。

图4是使用本发明工艺处理烟草薄片废水RO浓缩液进出水参数图。

图中：1.进水口；2. Fenton预处理池；3. Fenton试剂导入管；4.液下搅拌器；5.回流泵；6.管道；7.一级沉淀池；8.输送泵；9. 脉冲电解池；10. 电极；11. 回流泵；12. 脉冲电源； 13. 液下搅拌器；14. 管道；15. 二级沉淀池；16. 电磁场发生器；17. 电源开关；18.调酸装置；19.调碱装置；20. Fenton试剂装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种脉冲电解处理RO浓缩液的设备，包括Fenton预处理池2、一级沉淀池7、脉冲电解池9、二级沉淀池15，Fenton预处理池2与一级沉淀池7通过管道6连接，一级沉淀池7通过输送泵8连接脉冲电解池9，脉冲电解池9通过管道14连接二级沉淀池15，Fenton预处理池2内安装液下搅拌器4、回流泵5、Fenton试剂导入管3，回流泵5出水口为花洒状，高出液面，Fenton预处理池2上设加酸装置18、加碱装置19、Fenton试剂装置20；脉冲电解池9内装有正负电极10，电极10是网状电极，连接脉冲电源12和示波器，脉冲电解池9内设置回流泵11、液下搅拌器13，回流泵11出水口为花洒状，高出液面，二级沉淀池15排泥斗外层安装电磁场发生器16。电磁场发生器16是由线圈缠绕的环状锥体磁性体，下端部分线圈稠密，上端部分线圈稀疏，电磁场发生器16外接电源开关17。

一种脉冲电解处理RO浓缩液的方法，工艺流程是RO浓缩液→Fenton预处理池2→一级沉淀池7→脉冲电解池9→二级沉淀池15→达标排放，具体步骤是①RO浓缩液通过进水口1进入Fenton预处理池2，Fenton反应除去RO浓缩液中的部分表面活性剂、胶状物、部分CL^-，Fenton试剂导入管3将Fenton试剂引入反应池液下三分之二高程处；液下搅拌器4使Fenton试剂与污染物充分接触、反应；加酸装置18使Fenton反应效率提高；回流泵5使本单元产生的CL₂及其它气态物逃逸。加碱装置19使沉淀完全，反应之后的溶液经过调pH值为弱碱性进入一级沉淀池7沉淀。

②来自一级沉淀池7的上清液进入脉冲电解池9，脉冲电解池9内加入Fe₃O₄粉末进行电解；脉冲电解参数：脉冲电解池9内Fe₃O₄加入量在1~8g/L，电极10板间距约1.5~3.0㎝，电流密度5~15 mA /㎝²，电解反应时间20~35min、脉冲电解池9温度：比常温上升约15℃~20℃、电导率7~14 kμS/cm；回流泵11排除反应产生的CL₂；脉冲电解池9的混合液中加入Fe₃O₄粉末，Fe₃O₄吸引电解液中极其微小的悬浮物，且随着电解进程推进粒径增大。

③脉冲电解池9出来的混合液进入二级沉淀池15，电磁场发生器16通电产生磁场，磁力对Fe₃O₄的吸附至二级沉淀池15底部，随Fe₃O₄附着的絮体到达二级沉淀池15的底部，Fe₃O₄泥排出二级沉淀池15，上清液清晰透明达标排放，Fe₃O₄泥回收Fe₃O₄循环使用。

上述过程由系统集成模块控制。

实例一: 以中部某地生活垃圾填埋厂渗滤液处理工程RO浓缩液为例，该工程渗滤液处理水量150m³/d，产生约50 m³/d的浓缩液。

使用本发明工艺进出水参数见图3：

 该工艺流程为：Fenton预处理池2水温15℃，反应搅拌时间60min；一级沉淀池7包括沉淀、排泥、排水共70min；脉冲电解池9中脉冲电解时间35min，水温自15℃上升至38℃；二级沉淀池16包括电磁吸沉淀、排泥、排水时间共30min。

上述工艺流程中，Fenton预处理池2安装1个，有效容积2.5m³；一级沉淀池7设置2个，每个有效容积2.5m³；脉冲电解池9设置1个，有效容积1.8 m³；二级沉淀池15为1个，有效容积2m³。

上述工艺流程中Fenton预处理池2、一级沉淀池7、脉冲电解池9、二级沉淀池15 均采用不锈钢制造，回流管为pvc材质；电极10与电线连接处采用树脂和油漆防腐。

上述工艺流程中系统集成自动控制程序，装置自动化运行，设置监控管理。

该渗滤液RO浓缩液经过本套装置处理后，COD去除率可达到97%以上，NH₃-N 98%,色度94%，出水稳定达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的排放标准。

实例二以中部某烟草薄片废水RO浓缩液为例，每天处理RO浓缩液水量80m³。

使用本发明工艺进出水参数见图4：

该工艺流程为：Fenton预处理池2水温25℃，反应搅拌时间45min；一级沉淀池7包括沉淀、排泥、排水共70min；脉冲电解池9中脉冲电解时间30min，水温25℃上升至45℃；二级沉淀池15包括电磁相吸沉淀、排泥、排水时间共30min。

上述工艺流程中，Fenton预处理池2安装1个，有效容积3.2m³；一级沉淀池7设置2个，每个有效容积3.2m³；脉冲电解池9设置1个，有效容积2.6 m³；二级沉淀池15为1个，有效容积2.8m³。

上述工艺流程中Fenton预处理池2、一级沉淀池7设置、脉冲电解池9、二级沉淀池15 均采用不锈钢制造；回流管为pvc材质；电极10与电线连接处采用树脂和油漆防腐。

上述工艺流程中系统集成自动控制程序，使设备、装置自动化运行，设置监控管理。

该RO浓缩液经过本工艺装置处理后，COD去除率可达到91%以上，NH₃-N 90%,，色度94%，出水稳定达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的排放标准。

Claims (4)

1.一种脉冲电解处理RO浓缩液的设备，包括Fenton预处理池（2）、一级沉淀池（7）、脉冲电解池（9）、二级沉淀池（15），Fenton预处理池（2）与一级沉淀池（7）通过管道（6）连接，一级沉淀池（7）通过输送泵（8）连接脉冲电解池（9），脉冲电解池（9）通过管道（14）连接二级沉淀池（15），其特征是Fenton预处理池（2）内安装液下搅拌器（4））、回流泵（5）、Fenton试剂导入管（3），Fenton预处理池（2）上设加酸装置（18）、加碱装置（19）、Fenton试剂装置（20）；脉冲电解池（9）内装有正负电极（10），电极（10）连接脉冲电源（12）和示波器，脉冲电解池（9）内设置回流泵（11）、液下搅拌器（13），二级沉淀池（15）排泥斗外层安装电磁场发生器（16）。

2.如权利要求1所述的一种脉冲电解处理RO浓缩液的设备，其特征是电磁场发生器（16）是由线圈缠绕的环状锥体磁性体，下端部分线圈稠密，上端部分线圈稀疏，电磁场发生器（16）外接电源开关（17）。

3.采用权利要求1-2所述设备的一种脉冲电解处理RO浓缩液的方法，工艺流程是RO浓缩液→Fenton预处理池（2）→一级沉淀池（7）→脉冲电解池（9）→二级沉淀池（15）→达标排放，其特征步骤是①RO浓缩液通过进水口（1）进入Fenton预处理池（2），Fenton反应除去RO浓缩液中的部分表面活性剂、胶状物、CL^-，反应之后的溶液经过调pH值为弱碱性进入一级沉淀池（7）沉淀；②来自一级沉淀池（7）的上清液进入脉冲电解池（9），脉冲电解池(9)内加入Fe₃O₄粉末进行电解；③脉冲电解池（9）出来的混合液进入二级沉淀池（15），电磁场发生器（16）通电产生磁场，磁力对Fe₃O₄的吸附至二级沉淀池（15）底部，随Fe₃O₄附着的絮体到达二级沉淀池（15）的底部，Fe₃O₄泥排出二级沉淀池（15），上清液清晰透明，Fe₃O₄泥回收Fe₃O₄循环使用。

4. 如权利要求3所述的一种脉冲电解处理RO浓缩液的方法，其特征是脉冲电解池（9）内Fe₃O₄加入量在1~8g/L，电极（10）板间距约1.5~3.0㎝，电流密度5~15 mA /㎝²，电解反应时间20~35min、脉冲电解池（9）温度：比常温上升15℃~20℃、电导率7~14 kμS/cm。

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