CN106145282A - 一种高浓度废水的预处理装置 - Google Patents
一种高浓度废水的预处理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106145282A CN106145282A CN201510125973.2A CN201510125973A CN106145282A CN 106145282 A CN106145282 A CN 106145282A CN 201510125973 A CN201510125973 A CN 201510125973A CN 106145282 A CN106145282 A CN 106145282A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- waste water
- reactor
- electrode
- oxidation
- active carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 110
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 108
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims description 80
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 78
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 27
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 24
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 15
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 12
- 238000007303 Carboni reaction Methods 0.000 claims description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 238000005276 aerator Methods 0.000 claims description 8
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 8
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 17
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 abstract description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 29
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 23
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 16
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 14
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 9
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 4
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 3
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 3
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000619 316 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005479 Lucite® Polymers 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 241001086438 Euclichthys polynemus Species 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- -1 stirring Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Abstract
本发明提供了一种高浓度废水的预处理装置，包括贮水池，用于贮存待处理的废水；三维电极电化学反应器，用于对所述废水进行电化学氧化、催化氧化和吸附处理，降解和吸附所述废水中的有机物污染；排泥装置，用于排出经所述电化学氧化、催化氧化和吸附处理的废水所产生的污泥；其中，所述三维电极电化学反应器包括电解池、安装在电解池中的一对固态电极以及位于电解池中的粒子电极。本发明的高浓度废水的预处理装置对高浓度难降解有机废水具有非常好的处理效果。经本发明的装置处理后，对于COD在几万至十几万mg/L的高浓度有机废水，COD浓度可降至10000mg/L以下，达到废水进入厌氧和好氧生化处理系统的基本条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种高浓度废水的预处理装置，尤其涉及一种利用三维电极电化学反应器对高浓度废水的预处理装置，属于环境保护领域。
背景技术
工业生产会产生大量的废水，例如原料药制药废水和煤化工废水等，其化学需氧量(COD)一般在几万至十几万mg/L，均属于高浓度废水，常规的厌氧、好氧等生物处理方法对上述废水是无能为力的。因此，必须对高浓度废水进行必要的预处理，使废水中的COD浓度大幅降低后，方可进入生化处理系统进行后续处理。
目前，对上述高浓度废水，常用的预处理方法有燃烧法、混凝加药沉淀法和Fenton氧化法等。然而，燃烧法产生的大量有机废气容易产生二次污染，同时没有较好的废气处理措施。混凝加药沉淀法和Fenton氧化法被认为是较简单、有效的处理高浓度有机废水的方法。然而，由于废水COD浓度过高，需耗用的药剂量太高，造成运行费用太高，是既不经济的。更重要的，上述几种方法对高浓度有机废水的处理效果有限，无法使COD降低到生化处理可接纳的水平(即COD<10000mg/L)。
电化学法处理废水的方法最初应用于20世纪40年代。当时，由于一次性投资较大，电力紧张，成本较高，因而发展缓慢。到20世纪60年代，随着电力工业的发展，电化学法才逐渐被应用到废水处理过程中。自20世纪60年代末期开始，三维电极的概念被首次提出。三维电极是一种新型的电化学反应器，又叫粒子电极或床电极。它是在传统二维电解槽电极间装填粒状或其它碎屑状工作电极材料并使装填工作电极材料表面带点，成为新的一极(第三极)，在工作电极材料表面能发生电化学反应。与二维电极相比，三维电极的面体比极大增加，且因粒子间距小，物质传质效果极大改善，因而它具有较高电流效率、单位时空产率，克服了二维电极处理废水时需投加电解质、处理费用高的缺点。
常用的水处理反应器有固定床、流化床和悬浮床。固定床由于流体是柱塞流，不存在返混现象，结构简单，操作容易，缺点是效率较低。流化床中的流体处于完全返混状态，可以更有利于传质传热，提高去除效率，但容易引起滤料流失且回收困难。悬浮床介于固定床和流化床之间，滤料呈悬浮状态，既提高了传质和反应速率，又不至于引起滤料的流失，是近年来水处理领域中迅速发展起来的反应床形式。
三维电极电化学悬浮床技术通过主电极间的电场使工作电极粒子(高阻抗)因静电感应分别带上正负电荷，使每一个粒子成为一个独立的电极，电化学氧化和还原在每一个粒子表面同时进行，缩短了传质距离。保证电极粒子悬浮而又不流出床外，克服了固定床效率较低、流化床因接触不紧密而导致的电流及电势分布不均匀的问题，三维电极电化学悬浮床技术面体比高、馈电均匀、传质良好，电流效率高，时空产率高，对高浓度废水预处理效果好。
发明内容
本发明是针对现有高浓度废水预处理技术中存在的缺陷，提供了一种利用三维电极电化学技术对高浓度废水预处理的装置，应用本发明装置对高浓度废水进行预处理，可以使废水中的COD浓度显著降低，达到生化系统的预处理要求。
为实现本发明目的，本发明提供一种高浓度废水的预处理装置，包括
贮水池，用于贮存待处理的废水；
三维电极电化学反应器，用于对所述废水进行电化学氧化、催化氧化和吸附处理，降解和吸附所述废水中的有机物污染；
排泥装置，用于排出经所述电化学氧化、催化氧化和吸附处理的废水所产生的污泥；
其中，所述三维电极电化学反应器包括电解池、安装在电解池中的一对固态电极以及位于电解池中的粒子电极。
其中，所述阳极采用Ti极板，所述阴极采用316不锈钢极板。
特别是，所述极板制作过程如下：首先对极板基体用砂纸打磨，去除表面杂质，然后浸入100℃的5％-10％的NaOH溶液中煮沸，持续约60min。之后，用蒸馏水洗净后，在10％-15％的100℃的草酸溶液中对极板表面进行蚀刻，以获得平整的表面。
其中，所述粒子电极为多个，其每个粒子电极在通电状态下对所述废水进行电化学氧化处理，并包括：
对所述废水进行吸附处理的褐煤基活性炭；
对所述废水进行催化氧化处理的纳米氧化锌；
在自然光线下激发所述纳米氧化锌的甲脒。
其中，所述褐煤基活性炭、纳米氧化锌和甲脒的重量份配比为：
褐煤基活性炭 80-90
纳米氧化锌 7-13
甲脒 3-7
特别是，所述褐煤基活性炭、纳米氧化锌和甲脒的重量份配比优选为：
褐煤基活性炭 85
纳米氧化锌 10
甲脒 5
尤其是，所述褐煤基活性炭的粒度为0.2-0.5mm，孔径为20-50nm。
特别是，所述褐煤基活性炭的成分含量为：水份：38.5-52.6％；灰份：1.68-10.32％；挥发份：37.98-54.65％；固定碳：28.20-33.80％；全硫份：0.38-0.75％。
褐煤基活性炭的孔径一般在2-50nm(中孔)，对废水中的有机污染物具有较好的吸附作用。
尤其是，所述纳米氧化锌的纯度≥99.7％，干燥减量≤0.3％，灼烧减量≤0.2％。
特别是，所述纳米氧化锌的平均粒径为20-40nm。
尤其是，所述纳米氧化锌中PbO(以Pb计)含量≤0.0001％，MnO(以Mn计)含量≤0.0001％，CuO(以Cu计)含量≤0.0002％。
纳米氧化锌是一种很好的光催化材料，具有极大的比表面积、较高的电子传递和光化学性能。纳米氧化锌具有很好的光催化活性，可催化氧化废水中的有机污染物使其降解去除。
特别是，所述甲脒为白色针状结晶粉末；密度为1.09-1.10g/cm3；pH值小于1；熔点为163-165℃。
甲脒可以在自然光线条件下作为紫外线吸收剂。在甲脒作用下，无需额外的紫外线发光装置，即可使纳米氧化锌发生光催化作用，从而将废水中的有机污染物被降解去除。
其中，所述粒子电极通过如下方法制备而成：
(1)按照如下重量份配比准备原料：
褐煤基活性炭80-90、纳米氧化锌7-13、甲脒3-7；
(2)将纳米氧化锌、甲脒加入到煤焦油溶液中，搅拌混匀，得到混合悬浊液；
(3)将褐煤活性炭加入到混合悬浊液中，搅拌混匀后烘干，得到原料混合物；
(4)对烘干后的原料混合物进行煅烧处理，即得。
其中，步骤(1)中所述原料的重量份配比优选为：褐煤基活性炭85、纳米氧化锌10、甲脒5。
特别是，还包括步骤(1A)，对褐煤基活性炭进行活化处理：
将褐煤基活性炭加入水中，加热煮沸进行水洗处理并过滤，得到水洗褐煤基活性炭；
将水洗褐煤基活性炭冷却后置于盐酸溶液中，在搅拌状态下进行酸浸泡处理，得到酸浸泡褐煤基活性炭；
将酸浸泡褐煤基活性炭用蒸馏水冲洗，获得蒸馏水水洗中性褐煤基活性炭；
将蒸馏水水洗中性的褐煤基活性炭烘干，得到活化褐煤基活性炭。
其中，所述褐煤基活性炭的重量与水的体积之比为1:0.5-1.5，即1g褐煤基活性炭加入到0.5-1.5ml的水中进行所述的水洗处理，或1kg褐煤基活性炭加入到0.5-1.5L的水中进行所述的水洗处理，优选为1:1。
特别是，所述水洗处理时间为8-15min，优选为10min，即加热煮沸后8-15min，优选为10min。
尤其是，所述盐酸溶液的质量百分比浓度为8-12％，优选为10％；所述搅拌处理的搅拌速度为50-100rpm，优选为80rpm；所述浸泡处理时间为7-9h，优选为8h。
特别是，所述活性炭的重量与盐酸溶液的体积之比为1:5-8，即1g褐煤基活性炭浸泡于5-8ml的盐酸溶液中，或1kg褐煤基活性炭浸泡于5-8L的盐酸溶液中，优选为1:6.5。
尤其是，所述烘干温度为100-120℃，优选为110℃；烘干时间为1-3h，优选为2h。
对活性炭进行活化处理，首先对活性炭进行水洗处理，在煮沸作用下，活性炭表面的煤渣等杂质被洗掉，得到水洗活性炭；然后再对水洗活性炭进行酸浸泡处理，在盐酸的浸泡作用下，活性炭孔道内的杂质被进一步去除，增大了活性炭的比表面积。
其中，还包括步骤(2A)，将煤焦油加入到水中，搅拌，混合均匀，使煤焦油充分溶解，制得煤焦油溶液。
特别是，所述煤焦油与水的重量之比为1：25-100，即每1g煤焦油加入25-100g水配制成煤焦油溶液，优选为1：50。
尤其是，步骤(2A)所述搅拌处理的速度为200-300rpm，优选为250rpm；搅拌时间为25-35min，优选为30min。
特别是，步骤(1)中所述褐煤基活性炭的重量与步骤(2A)中所述煤焦油的重量之比为100:1.05-4.2，即当原料褐煤基活性炭的重量为100g时，煤焦油的的重量为4.2-105g。
其中，所述煤焦油的密度为0.95-1.23g/cm3。
特别是，所述煤焦油为黑色或黑褐色粘稠液体，是煤焦化过程中得到的一种黑色或黑褐色粘稠状液体。
煤焦油在本发明中起粘合剂的作用，将各原料粘合在一起。煤焦油首先溶于水制得煤焦油溶液后再与其他原料混合均匀，然后再加入活性炭，使几种原料均匀的附着在活性炭的孔隙表面。
尤其是，步骤(2)中所述搅拌处理的速度为200-300rpm，优选为250rpm；搅拌时间为25-35min，优选为30min。
其中，步骤(3)是将步骤(1A)制备的活化褐煤基活性炭加入到步骤(2)制备的混合悬浊液中，搅拌均匀，然后置于烘箱中烘干，即得到原料混合物。
特别是，步骤(3)中所述搅拌处理的速度为200-300rpm，优选为250rpm；搅拌时间为25-35min，优选为30min。
尤其是，步骤(3)中所述烘干处理的温度为60-100℃，优选为75-85℃；烘干处理时间为1-3h，优选为2h。
其中，步骤(4)中所述煅烧处理的温度为400-600℃，优选为500℃；煅烧处理时间为25-35min，优选为30min。
特别是，将烘干后的原料混合物置于马弗炉中进行所述的煅烧处理，使添加剂材料牢牢附着在活性炭的孔隙表面。
其中，还包括步骤(4A)：将煅烧后的产物冷却至室温后用蒸馏水洗净，烘干即得。
尤其是，步骤(4A)中所述烘干处理的温度为60-100℃，优选为75-85℃；烘干时间为1-3h，优选为2h。
其中，所述排泥装置位于所述三维电极电化学反应器的底部，用于排出经所述电化学氧化、催化氧化和吸附处理的废水所产生的污泥。
其中，所述三维电极电化学反应器还包括：
位于所述三维电极电化学反应器侧壁底部的进水管，用于将所述贮水池内的待处理废水引入所述三维电极电化学反应器；
位于所述三维电极电化学反应器侧壁顶部的出水管，用于排出经所述电化学氧化、催化氧化和吸附处理后的上清液出水；
位于所述三维电极电化学反应器底部的曝气装置，用于使所述粒子电极在悬浮状态下，对所述废水进行电化学氧化、催化氧化和吸附处理。
特别是，所述进水管的一端位于所述三维电极电化学反应器侧壁底部，另一端与所述贮水池的出水口相连，用于将所述贮水池内的待处理废水引入所述三维电极电化学反应器。
尤其是，所述对进行了电化学氧化、催化氧化和吸附处理的废水进行沉降处理，上清液经所述出水管排出。
特别是，通过所述曝气装置对所述三维电极电化学反应器进行曝气处理，在此曝环境中，通过气液压以及阴阳电极之间的机械搅拌来控制粒子电极的运动和扩散，粒子电极不会凝聚，又由于其密度小于1，轻质、易浮，分散性极好，加大地加强了粒子电极的传质效率，使难降解有机物的去除效率大幅提高。
尤其是，所述曝气装置的曝气量为0.04-0.06m3/h。
其中，所述三维电极电化学反应器还包括连接所述固态电极的电源。
特别是，所述电源提供的电压为10-72V，电流为10-60A。
本发明的装置的工作过程和工作原理如下：
待处理的废水由贮水池通过进水管进入三维电极电化学反应器，三维电极电化学反应器采用Ti极板作为阳极，采用316不锈钢极板作为阴极，可在通电状态下对所述废水进行电化学氧化处理；其粒子电极包括：可对废水进行吸附处理的褐煤基活性炭，可对废水进行催化氧化处理的纳米氧化锌，可对在自然光线下激发所述纳米氧化锌的甲脒，在通电状态下对所述废水进行电化学氧化处理，并且可同时对废水进行催化氧化和吸附处理；通过曝气装置对三维电极电化学反应器曝气，可使粒子电极悬浮于废水中，在悬浮状态下对废水进行电化学氧化、催化氧化和吸附处理；经过电化学氧化、催化氧化和吸附处理的废水经沉降处理后，经由排泥装置排出污染物污泥，上清液经由出水管排出，达到生化系统的预处理要求。
本发明的优点和有益技术效果如下：
1、本发明的高浓度废水的预处理装置，相比于其他废水预处理方法，如燃烧法、混凝加药沉淀法和Fenton氧化法等，具有一次性投资和运行费用低廉，处理效果稳定、高效等优点。
2、本发明的高浓度废水的预处理装置，采用了一种新型褐煤基轻质粒子电极填料。由于粒子电极负载了纳米氧化锌和甲脒材料，甲脒可在自然光线条件下作为紫外线吸收剂，在甲脒作用下，无需额外的紫外线发光装置，即可使纳米氧化锌发生光催化作用，进一步加大对废水中有机污染物的去除。
3、本发明的高浓度废水的预处理装置，除了有电化学氧化作用外，还有褐煤基活性炭的吸附、纳米氧化锌和甲脒光催化氧化的耦合协调作用，共同作用与废水中的有机污染物，可极大的提高处理效率。
4、本发明的高浓度废水的预处理装置对高浓度难降解有机废水具有非常好的处理效果。经本发明的装置处理后，对于COD在几万至十几万mg/L的高浓度有机废水，COD浓度可降至10000mg/L以下，达到废水进入厌氧和好氧生化系统的基本条件。
5、应用本发明的高浓度废水的预处理装置处理废水流程简单，一次性投资和运行费用较现有其他预处理方法相比均有明显的价格优势，并且使用方便，适于大规模工业化生产。
附图说明
图1是本发明高浓度废水的预处理装置的结构示意图；
附图标记说明：1、贮水池；2、三维电极电化学反应器；3、电解池；4、阳极；5、阴极；6、粒子电极；7、电源；8、进水管；9、出水管；10、排泥装置；11、曝气装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明高浓度废水的预处理装置包括贮水池1，三维电极电化学反应器2；三维电极电化学反应器包括电解池3，设置于电解池中的阳极4、阴极5和多个粒子电极6，阳极4和阴极5与电源7相连，并产生电场使粒子电极6带电；三维电极电化学反应器2通过进水管8与贮水池1相连，进水管一端与贮水池的出水口相连，另一端位于三维电极电化学反应器的侧壁底部；在三维电极电化学反应器的另一侧壁顶部设置有出水管9；排泥装置10和曝气装置11位于电化学三维电极电化学反应器的底部。
待处理的废水由贮水池1通过进水管8进入三维电极电化学反应器2的电解池3中，其中阳极4和阴极5与电源7接通，可在通电状态下对所述废水进行电化学氧化处理；并通过电场使粒子电极6带电，可对所述废水进行电化学氧化处理；粒子电极6包括：可对废水进行吸附处理的褐煤基活性炭，可对废水进行催化氧化处理的纳米氧化锌，可对在自然光线下激发所述纳米氧化锌的甲脒，可同时对废水进行催化氧化和吸附处理；通过曝气装置11对三维电极电化学反应器曝气，可使粒子电极6悬浮于废水中，在悬浮状态下对废水进行电化学氧化、催化氧化和吸附处理；经过电化学氧化、催化氧化和吸附处理的废水经沉降处理后，经由排泥装置10排出污染物污泥，上清液经由出水管9排出，达到生化系统的预处理要求。
原料与试剂：
褐煤基活性炭：购自内蒙古宝日希勒煤矿，粒度为0.2-0.3mm，孔径为20-40nm，主要成分含量为：水份：41.5-50.2％；灰份：1.73-8.56％；挥发份：43.20-50.52％；固定碳：29.35-30.65％；全硫份：0.52-0.65％；
其它粒度为0.2-0.5mm，孔径为20-50nm，主要成分含量为：水份：38.5-52.6％；灰份：1.68-10.32％；挥发份：37.98-54.65％；固定碳：28.20-33.80％；全硫份：0.38-0.75％的活性炭均适用于本发明；
纳米氧化锌：购自衡水峰源化工有限公司；
甲脒：购自北京阿莫斯科试剂公司；
煤焦油由中国矿业大学(北京)褐煤提质工程中心提供，为黑色粘稠液体，密度为0.95g/cm3；
盐酸：购自北京化工试剂有限公司，分析纯。
实施例1
1、制备活化的褐煤基活性炭
(1-1)首先将褐煤基活性炭加入到水中，加热，煮沸，进行水洗处理，其中褐煤基活性炭重量与水的体积之比为1：1；水洗处理10min后趁热过滤，得到水洗褐煤基活性炭；
(1-2)将水洗褐煤基活性炭冷却至室温(15-30℃)后，加入到盐酸溶液中，在搅拌状态下进行酸浸泡处理并过滤，得到酸浸泡褐煤基活性炭，其中盐酸溶液的质量百分比浓度为10％，褐煤基活性炭的重量与盐酸溶液的体积之比为1:6.5；搅拌速率为80rpm，酸浸泡时间8h；
(1-3)酸浸泡褐煤基活性炭用蒸馏水冲洗，直至流出液呈中性，获得蒸馏水水洗中性褐煤基活性炭；
(1-4)将蒸馏水水洗中性的褐煤基活性炭置于干燥箱内，进行烘干处理，其中烘干温度为110℃；烘干2h后得到活化褐煤基活性炭。
2、备料
活化褐煤基活性炭85g、纳米氧化锌10g、甲脒5g。
3、制备第混合悬浊液
3A、将煤焦油(1.88ml)加入到水(89ml)中，其中，活化褐煤基活性炭与煤焦油的重量之比为100:2.1，煤焦油与水的重量之比为1：50，接着进行搅拌处理，其中搅拌速率为250rpm，搅拌时间为30min，使得煤焦油充分溶解，制得煤焦油溶液；
3B、将纳米氧化锌和甲脒加入到煤焦油溶液中，在250rpm下搅拌30min，制得混合悬浊液。
4、制备原料混合物
首先将活化褐煤基活性炭加入到混合悬浊液中，接着在250rpm下搅拌30min，最后将搅拌均匀的混合物置于烘箱中，在80℃下烘干2h，得到原料混合物。
5、煅烧处理
5A、将原料混合物置于马弗炉中，在500℃下煅烧处理30min；
5B、将煅烧产物从马弗炉中取出，冷却至室温(15-30℃)后，用蒸馏水反复冲洗，直至流出液澄清、透明为止，然后将煅烧产物置于烘箱中在80℃下烘干2h，制得粒子电极填料。
实施例2
1、制备活化的褐煤基活性炭
(1-1)首先将褐煤基活性炭加入到水中，加热，煮沸，进行水洗处理，其中褐煤基活性炭重量与水的体积之比为1：1.5；水洗处理15min后趁热过滤，得到水洗褐煤基活性炭；
(1-2)将水洗褐煤基活性炭冷却至室温(15-30℃)后，加入到盐酸溶液中，在搅拌状态下进行酸浸泡处理并过滤，得到酸浸泡褐煤基活性炭，其中盐酸溶液的质量百分比浓度为8％，褐煤基活性炭的重量与盐酸溶液的体积之比为1:8；搅拌速率为50rpm，酸浸泡时间9h；
(1-3)酸浸泡褐煤基活性炭用蒸馏水冲洗，直至流出液呈中性，获得蒸馏水水洗中性褐煤基活性炭；
(1-4)将蒸馏水水洗中性的褐煤基活性炭置于干燥箱内，进行烘干处理，其中烘干温度为100℃；烘干3h后得到活化褐煤基活性炭。
2、备料
活化褐煤基活性炭80g、纳米氧化锌13g、甲脒7g。
3、制备第混合悬浊液
3A、将煤焦油(0.88ml)加入到水(21ml)中，其中，活化褐煤基活性炭与煤焦油的重量之比为100:1.05，煤焦油与水的重量之比为1：25，接着进行搅拌处理，其中搅拌速率为300rpm，搅拌时间为25min，使得煤焦油充分溶解，制得煤焦油溶液；
3B、将纳米氧化锌和甲脒加入到煤焦油溶液中，在300rpm下搅拌25min，制得混合悬浊液。
4、制备原料混合物
首先将活化褐煤基活性炭加入到混合悬浊液中，接着在200rpm下搅拌35min，最后将搅拌均匀的混合物置于烘箱中，在60℃下烘干3h，得到原料混合物。
5、煅烧处理
5A、将原料混合物置于马弗炉中，在400℃下煅烧处理35min；
5B、将煅烧产物从马弗炉中取出，冷却至室温(15-30℃)后，用蒸馏水反复冲洗，直至流出液澄清、透明为止，然后将煅烧产物置于烘箱中在100℃下烘干1h，制得粒子电极填料。
实施例3
1、制备活化的褐煤基活性炭
(1-1)首先将褐煤基活性炭加入到水中，加热，煮沸，进行水洗处理，其中褐煤基活性炭重量与水的体积之比为1：0.5；水洗处理8min后趁热过滤，得到水洗褐煤基活性炭；
(1-2)将水洗褐煤基活性炭冷却至室温(15-30℃)后，加入到盐酸溶液中，在搅拌状态下进行酸浸泡处理并过滤，得到酸浸泡褐煤基活性炭，其中盐酸溶液的质量百分比浓度为12％，褐煤基活性炭的重量与盐酸溶液的体积之比为1：5；搅拌速率为:100rpm，酸浸泡时间7h；
(1-3)酸浸泡褐煤基活性炭用蒸馏水冲洗，直至流出液呈中性，获得蒸馏水水洗中性褐煤基活性炭；
(1-4)将蒸馏水水洗中性的褐煤基活性炭置于干燥箱内，进行烘干处理，其中烘干温度为120℃；烘干1h后得到活化褐煤基活性炭。
2、备料
活化褐煤基活性炭90g、纳米氧化锌7g、甲脒3g。
3、制备第混合悬浊液
3A、将煤焦油(3.98ml)加入到水(378ml)中，其中，活化褐煤基活性炭与煤焦油的重量之比为100:4.2，煤焦油与水的重量之比为1：100，接着进行搅拌处理，其中搅拌速率为200rpm，搅拌时间为35min，使得煤焦油充分溶解，制得煤焦油溶液；
3B、将纳米氧化锌和甲脒加入到煤焦油溶液中，在200rpm下搅拌35min，制得混合悬浊液。
4、制备原料混合物
首先将活化褐煤基活性炭加入到混合悬浊液中，接着在300rpm下搅拌25min，最后将搅拌均匀的混合物置于烘箱中，在100℃下烘干1h，得到原料混合物。
5、煅烧处理
5A、将原料混合物置于马弗炉中，在600℃下煅烧处理25min；
5B、将煅烧产物从马弗炉中取出，冷却至室温(15-30℃)后，用蒸馏水反复冲洗，直至流出液澄清、透明为止，然后将煅烧产物置于烘箱中在60℃下烘干3h，制得粒子电极填料。
实施例4
取北京密云经济开发区某制药厂的原料药废水作为待处理废水，三维电极电化学反应器由有机玻璃制成，尺寸为30×20×15cm，有效容积为6L。钛阳极板和不锈钢阴极板的尺寸为20×10cm，阴阳极板厚度均为1mm。分别采用实施例1-3制备的粒子电极填料填充在极板和反应器之间，填充率为30％(体积)。采用空压机对反应器底部进行曝气，曝气量为0.05m3/h。直流电源型号为MPS702，输出的电压为36V，电流为30A。
开启三维电极电化学反应器，对废水进行电化学氧化、催化氧化和吸附处理，其中处理时间为80min；对进行了电化学氧化、催化氧化和吸附处理的废水进行沉降处理，处理时间为1.2h，得到并排出上清液，即得。
采用实施例1-3制备的粒子电极对原料药废水的处理结果见表1。
表1采用实施例1-3制备的粒子电极对废水的处理效果
实施例5
取北京密云经济开发区某制药厂的原料药废水作为待处理废水，三维电极电化学反应器由有机玻璃制成，尺寸为30×20×15cm，有效容积为6L。钛阳极板和不锈钢阴极板的尺寸为20×10cm，阴阳极板厚度均为1mm。分别采用实施例1-3制备的粒子电极填料填充在极板和反应器之间，填充率为20％(体积)。采用空压机对反应器底部进行曝气，曝气量为0.04m3/h。直流电源型号为MPS702，输出的电压为10V，电流为10A。
开启三维电极电化学反应器，对废水进行电化学氧化、催化氧化和吸附处理，其中处理时间为120min；对进行了电化学氧化、催化氧化和吸附处理的废水进行沉降处理，处理时间为0.5h，得到并排出上清液，即得。
采用实施例1-3制备的粒子电极对原料药废水的处理结果见表2。
表2采用实施例1-3制备的粒子电极对废水的处理效果
实施例6
取河北某钢铁公司煤化工废水作为待处理废水，三维电极电化学反应器由有机玻璃制成，尺寸为30×20×15cm，有效容积为6L。钛阳极板和不锈钢阴极板的尺寸为20×10cm，阴阳极板厚度均为1mm。分别采用实施例1-3制备的粒子电极填料填充在极板和反应器之间，填充率为50％(体积)。采用空压机对反应器底部进行曝气，曝气量为0.06m3/h。直流电源型号为MPS702，输出的电压为72V，最大电流为60A。
开启三维电极电化学反应器，对废水进行电化学氧化、催化氧化和吸附处理，其中处理时间为10min；对进行了电化学氧化、催化氧化和吸附处理的废水进行沉降处理，处理时间为2h，得到并排出上清液，即得。
采用实施例1-3制备的粒子电极对煤化工废水的处理结果见表3。
表3采用实施例1-3制备的粒子电极对废水的处理效果
由表1-3的数据可知，本发明的装置对高浓度废水的预处理效果好，COD去除效率高。对于初始COD浓度为38642.6mg/L的原料药废水，经本发明装置处理后，COD浓度可降低至7487.2-7805.8mg/L，COD去除率可达79.8-80.6％；对于初始COD浓度为12847.6mg/L的煤化工废水，经本发明装置处理后，COD浓度可降低至2737.5-2803.9mg/L，COD去除率可达78.2-78.7％，本发明高浓度废水的预处理装置非常适合用于对高浓度废水的预处理。
尽管上述对本发明做了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高浓度废水的预处理装置，其特征在于，包括
贮水池，用于贮存待处理的废水；
三维电极电化学反应器，用于对所述废水进行电化学氧化、催化氧化和吸附处理，降解和吸附所述废水中的有机物污染；
排泥装置，用于排出经所述电化学氧化、催化氧化和吸附处理的废水所产生的污泥；
其中，所述三维电极电化学反应器包括电解池、安装在电解池中的一对固态电极以及位于电解池中的粒子电极。
2.如权利要求1所述高浓度废水的预处理装置，其特征在于，所述粒子电极为多个，其每个粒子电极在通电状态下对所述废水进行电化学氧化处理，并包括：
对所述废水进行吸附处理的褐煤基活性炭；
对所述废水进行催化氧化处理的纳米氧化锌；
在自然光线下激发所述纳米氧化锌的甲脒。
3.如权利要求2所述高浓度废水的预处理装置，其特征在于，所述褐煤基活性炭、纳米氧化锌和甲脒的重量份配比为：
褐煤基活性炭 80-90
纳米氧化锌 7-13
甲脒 3-7。
4.如权利要求2所述的高浓度废水的预处理装置，其特征在于，所述粒子电极通过如下方法制备而成：
(1)按照如下重量份配比准备原料：
褐煤基活性炭80-90、纳米氧化锌7-13、甲脒3-7；
(2)将纳米氧化锌、甲脒加入到煤焦油溶液中，搅拌混匀，得到混合悬浊液；
(3)将褐煤基活性炭加入到混合悬浊液中，搅拌混匀后烘干，得到原料混合物；
(4)对烘干后的原料混合物进行煅烧处理，即得。
5.如权利要求1所述高浓度废水的预处理装置，其特征在于，所述三维电极电化学反应器还包括：
位于所述三维电极电化学反应器侧壁底部的进水管，用于将所述贮水池内的待处理废水引入所述三维电极电化学反应器；
位于所述三维电极电化学反应器侧壁顶部的出水管，用于排出经所述电化学氧化、催化氧化和吸附处理后的上清液出水；
位于所述三维电极电化学反应器底部的曝气装置，用于使所述粒子电极在悬浮状态下，对所述废水进行电化学氧化、催化氧化和吸附处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510125973.2A CN106145282B (zh) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | 一种高浓度废水的预处理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510125973.2A CN106145282B (zh) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | 一种高浓度废水的预处理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106145282A true CN106145282A (zh) | 2016-11-23 |
| CN106145282B CN106145282B (zh) | 2019-08-13 |
Family
ID=58062975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510125973.2A Expired - Fee Related CN106145282B (zh) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | 一种高浓度废水的预处理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106145282B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111392828A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-10 | 上海环境工程设计研究院有限公司 | 一种染料废水预处理装置以及染料废水预处理方法 |
| CN113603192A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-11-05 | 长春工业大学 | 一种三维流化床电化学体系处理有机废水的装置及方法 |
| CN115259515A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-11-01 | 中海石油环保服务（天津）有限公司 | 一种高浓废液处理系统和处理方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065617A3 (en) * | 1999-04-23 | 2001-08-09 | Imperial College | Photoelectrochemical cell with a solid electrolyte |
| CN1358672A (zh) * | 2002-01-16 | 2002-07-17 | 中山大学 | 三维电极反应器及其用于处理有机废水 |
| CN1669942A (zh) * | 2004-12-28 | 2005-09-21 | 中山大学 | 一种三维电极的粒子电极催化剂填料及其制备方法 |
| JP2006286681A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Kyushu Institute Of Technology | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
| CN102001737A (zh) * | 2010-10-26 | 2011-04-06 | 中山大学 | 一种用于处理含氰废水的电催化粒及用于处理含氰废水的方法 |
| CN102424452A (zh) * | 2011-08-22 | 2012-04-25 | 上海电力学院 | 一种三相三维电极光电催化反应器及其应用 |
| CN103739043A (zh) * | 2013-09-06 | 2014-04-23 | 广西大学 | 一种光催化三维电极/电芬顿体系的粒子电极及制备方法 |
-
2015
- 2015-03-23 CN CN201510125973.2A patent/CN106145282B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065617A3 (en) * | 1999-04-23 | 2001-08-09 | Imperial College | Photoelectrochemical cell with a solid electrolyte |
| CN1358672A (zh) * | 2002-01-16 | 2002-07-17 | 中山大学 | 三维电极反应器及其用于处理有机废水 |
| CN1669942A (zh) * | 2004-12-28 | 2005-09-21 | 中山大学 | 一种三维电极的粒子电极催化剂填料及其制备方法 |
| JP2006286681A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Kyushu Institute Of Technology | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
| CN102001737A (zh) * | 2010-10-26 | 2011-04-06 | 中山大学 | 一种用于处理含氰废水的电催化粒及用于处理含氰废水的方法 |
| CN102424452A (zh) * | 2011-08-22 | 2012-04-25 | 上海电力学院 | 一种三相三维电极光电催化反应器及其应用 |
| CN103739043A (zh) * | 2013-09-06 | 2014-04-23 | 广西大学 | 一种光催化三维电极/电芬顿体系的粒子电极及制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 东华大学化学化工学院基础化学实验编写组: "《基础化学实验 第2版》", 28 February 2011, 东华大学出版社 * |
| 耿耀宗: "《现代水性涂料 工艺·配方·应用 2版》", 30 April 2013, 中国石化出版社 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111392828A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-10 | 上海环境工程设计研究院有限公司 | 一种染料废水预处理装置以及染料废水预处理方法 |
| CN113603192A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-11-05 | 长春工业大学 | 一种三维流化床电化学体系处理有机废水的装置及方法 |
| CN115259515A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-11-01 | 中海石油环保服务（天津）有限公司 | 一种高浓废液处理系统和处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106145282B (zh) | 2019-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107473337B (zh) | 电催化膜与三维电极耦合处理难降解废水的装置和方法 | |
| CN105884091B (zh) | 一种无固废产生的电芬顿与电催化氧化相耦合的废水处理装置 | |
| CN104496094B (zh) | 一种实验室高危废水处理仪及处理方法 | |
| CN106673140B (zh) | 电化学反应器及电催化去除氯离子的方法 | |
| CN103754990A (zh) | 一种用于难生物降解有机废水治理的复极性三维电极耦合处理装置 | |
| CN202482113U (zh) | 一种三维电触媒水处理装置 | |
| CN106830467B (zh) | 一种基于铁泥回用的Fenton法污水处理一体化装置及其方法 | |
| CN104667951A (zh) | 一种溴氧铋高光催化剂的制备及应用方法 | |
| CN106145282A (zh) | 一种高浓度废水的预处理装置 | |
| CN202011796U (zh) | 一种电石渣水洗除氯装置 | |
| CN104478029B (zh) | 一种水处理剂及其制备方法 | |
| CN108793341A (zh) | 吸附-电催化处理难生物降解有机物废水的方法 | |
| CN106191439B (zh) | 一种石煤提钒酸浸液分离提纯钒的方法 | |
| CN103755006A (zh) | 一体化非均相折流板Fenton连续反应器 | |
| CN110482809A (zh) | 电化学强化污泥浓缩并同步脱除重金属的方法及装置 | |
| CN103754995A (zh) | 一种用于难生物降解废水治理的三电极耦合处理装置 | |
| CN104310678B (zh) | 一种连续式催化等离子体水污染净化装置 | |
| CN103539225A (zh) | 处理化工有机废水的内循环流化床电催化反应器及运行条件 | |
| CN206858331U (zh) | 电极耦合臭氧氧化一体式反应器 | |
| CN104817139A (zh) | 上流式电芬顿固定床反应装置 | |
| CN105597717B (zh) | 一种光电协同再生粉末活性炭系统 | |
| CN207330594U (zh) | 一种油墨废水回收再利用装置 | |
| CN106830457A (zh) | 电极耦合臭氧氧化一体式反应器 | |
| CN106145271A (zh) | 一种高浓度废水的预处理方法 | |
| CN115215492B (zh) | 一种面向制药废水残留药物去除的电絮凝-臭氧催化氧化-陶瓷膜耦合水处理技术 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190813 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |