CN108408846B - 废水电化学深度处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的废水电化学深度处理方法，在碱环境下，通过电化学反应生成的高铁酸盐，引发高活性铁氧自由基或高阶铁中间体的生成以进行催化氧化、絮凝、吸附、沉淀去除总有机碳TOC、磷、重金属铜镍等环境污染因子，使排出的废水TOC低于5mg/L、总磷含量低于0.3mg/L、铜镍含量分别低于1.0mg/L，达到地表水排放标准。本发明的处理方法工艺流程简单、效率高、成本低，可明显提高工业废水的处理质量，降低对人类水环境的污染风险。

Description

废水电化学深度处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是废水电化学深度处理方法，适用于高盐碱性废水中总有机碳、磷、重金属的深度去除。
背景技术
高盐碱性废水是一类来源于二次资源湿法冶金循环利用、制药等行业领域产生的工业废水，废水量大，含多组分难降解有机物，对区域环境污染危害大，所含环境污染因子TOC、P、Cu、Ni等难于生化处理去除。而传统高级氧化法的最佳反应pH条件为3-4之间，因碱环境调酸会引入或初始废水本体含有的大量氯离子、硫酸根，进而引发一系列使催化剂失效、自由基失活的副反应，因此导致传统高级氧化法应用于高盐碱性废水处理时能力有限，不足以深度氧化去除其中的有机组份，出水排放中TOC、P、Cu、Ni等难于达到地表水排放标准。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种改进的废水电化学深度处理方法，直接在碱环境下进行处理，避免调酸产生的副反应，其适用于高盐酸性废水中TOC、P、Cu、Ni等环境污染因子的深度去除，具有催化能力强、处理效果好等特点。
本发明提供的技术方案为：一种废水电化学深度处理方法，用于降低盐碱性废水中环境污染因子的含量以达到地表水排放标准，包括以下步骤：
通过电化学反应使电解槽内的盐碱性废水中原位生成高铁酸盐；其中高铁酸盐含有高铁酸根，铁离子呈正六价，具有很强的氧化性；盐碱性废水包括盐含量5％-30％、pH大于13的高盐碱性废水；
所述高铁酸盐引发高活性铁氧自由基或高价铁中间体的生成，继而催化氧化、絮凝、吸附、沉淀所述盐碱性废水中的环境污染因子；
去除环境污染因子排出废水。高铁酸盐经氧化反应产生的产物在溶液中呈胶体，能够将废水中的悬浮物聚集形成沉淀而去除。
进一步地，所述电解槽内废水的pH控制大于13。在酸性溶液中，高铁酸根比较活泼，较易分解，而在碱性溶液中相对稳定，一方面为保证高铁酸盐的稳定性，需控制废水为碱环境；另一方面，可避免废水本体中含有的大量氯离子、硫酸根与高铁酸根优先反应，削弱或消除催化氧化作用。
进一步地，所述电解槽包括由若干电极板组合成的极板，每一所述电极板为铁电极或钛板涂层电极，所述钛板涂层电极含有涂覆的氧化钛或锡锑化合物涂层。
进一步地，所述极板为所述铁电极和所述钛板涂层电极相互间隔组成。
进一步地，所述铁电极或所述钛板涂层电极为多孔网状。
进一步地，所述极板与电源串联形成正负极，所述正负极周期换向，换向间隔时间为10min-30min。
进一步地，所述电化学反应过程采用恒定电流密度进行电解反应，所述电流密度为50A/m2-300A/m2。
进一步地，所述高盐碱性废水在所述电解槽中不断循环，总停留时间为60min至150min。
进一步地，所述排出废水采用酸溶液调节其pH至中性后过滤。
进一步地，所述环境污染因子包括总有机碳、磷以及重金属，所述重金属包括铜和/或镍，所述排出废水中总有机碳含量低于5mg/L、总磷含量低于0.3mg/L、铜镍含量分别低于1.0mg/L。
与现有技术相比，本发明提供的废水电化学深度处理方法，在碱环境下，通过电化学反应生成的高铁酸盐，引发高活性铁氧自由基或高阶铁中间体的生成以进行催化氧化、絮凝、吸附、沉淀去除总有机碳TOC、磷、重金属铜镍等环境污染因子，使排出的废水TOC低于5mg/L、总磷含量低于0.3mg/L、铜镍含量分别低于1.0mg/L，达到地表水排放标准。该处理方法工艺流程简单、效率高、成本低，可明显提高工业废水的处理质量，降低对人类水环境的污染风险。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的废水电化学深度处理方法的流程图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明实施例。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明实施例保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。
本文中提及的“废水中的有机物”是指有机物指标难于达到地表水排放标准的难降解物质。TOC是指总有机碳的含量。本文中提及的“高活性”是指化学反应活性高。
请参阅图1，一种废水电化学深度处理方法，用于降低盐碱性废水中环境污染因子的含量以达到地表水排放标准，包括以下步骤：
步骤10：通过电化学反应使电解槽内的盐碱性废水中原位生成高铁酸盐；
步骤11：所述高铁酸盐引发高活性铁氧自由基或高价铁中间体的生成，继而催化氧化、絮凝、吸附、沉淀所述盐碱性废水中的环境污染因子；
步骤12：去除环境污染因子排出废水。
实施例1
取公司回收铜资源后产生的高盐碱性废水5L，其盐度：20％、TOC：42mg/L、P：25mg/L、Cu：36mg/L、Ni：8mg/L、pH：13.8，放入电化学反应循环槽中，开启循环泵打入2L的电化学反应槽，电化学反应槽中间隔放入4块多孔网状铁极板和4块多孔网状锡锑化合物涂层的钛极板，第一块极板和最后一块极板分别接直流电源的正负极，开启电源，电流密度为100A/m2，电极周期换向间隔时间20min，保持电解循环槽pH高于13，在电化学反应过程中，不断通过循环泵实现被处理废水在电化学反应循环槽和电化学反应槽之间流动，总停留时间150min后，放出被处理废水至调酸槽，用硫酸调pH到7-8间，过滤得到滤液和滤渣，滤液送检测环境污染因子浓度。
实施例2
取公司回收铜资源后产生的高盐碱性废水5L，其盐度：15％、TOC：19mg/L、P：60mg/L、Cu：20mg/L、Ni：5mg/L、pH：13.5，放入电化学反应循环槽中，开启循环泵打入2L的电化学反应槽，电化学反应槽中间隔放入4块多孔网状铁极板和4块多孔网状锡锑化合物涂层的钛极板，第一块极板和最后一块极板分别接直流电源的正负极，开启电源，电流密度为50A/m2，电极周期换向间隔时间30min，保持电解循环槽pH高于13，在电化学反应过程中，不断通过循环泵实现被处理废水在电化学反应循环槽和电化学反应槽之间流动，总停留时间120min后，放出被处理废水至调酸槽，用硫酸调pH到7-8间，过滤得到滤液和滤渣，滤液送检测环境污染因子浓度。
实施例3
取公司回收铜资源后产生的高盐碱性废水5L，其盐度：12％、TOC：34mg/L、P：15mg/L、Cu：40mg/L、Ni：10mg/L、pH：13.1，放入电化学反应循环槽中，开启循环泵打入2L的电化学反应槽，电化学反应槽中间隔放入4块多孔网状铁极板和4块多孔网状过氧化钛涂层的钛极板，第一块极板和最后一块极板分别接直流电源的正负极，开启电源，电流密度为300A/m2，电极周期换向间隔时间30min，保持电解循环槽pH高于13，在电化学反应过程中，不断通过循环泵实现被处理废水在电化学反应循环槽和电化学反应槽之间流动，总停留时间60min后，放出被处理废水至调酸槽，用硫酸调pH到7-8间，过滤得到滤液和滤渣，滤液送检测环境污染因子浓度。
实施例4
取公司回收铜资源后产生的高盐碱性废水5L，其盐度：18％、TOC：48mg/L、P：12mg/L、Cu：35mg/L、Ni：8mg/L、pH：13.9，放入电化学反应循环槽中，开启循环泵打入2L的电化学反应槽，电化学反应槽中间隔放入4块多孔网状铁极板和4块多孔网状过氧化钛涂层的钛极板，第一块极板和最后一块极板分别接直流电源的正负极，开启电源，电流密度为200A/m2，电极周期换向间隔时间20min，保持电解循环槽pH高于13，在电化学反应过程中，不断通过循环泵实现被处理废水在电化学反应循环槽和电化学反应槽之间流动，总停留时间90min后，放出被处理废水至调酸槽，用硫酸调pH到7-8间，过滤得到滤液和滤渣，滤液送检测环境污染因子浓度。
实施例5
取公司回收铜资源后产生的高盐碱性废水5L，其盐度：21％、TOC：43mg/L、P：10mg/L、Cu：36mg/L、Ni：5mg/L、pH：13.6，放入电化学反应循环槽中，开启循环泵打入2L的电化学反应槽，电化学反应槽中间隔放入4块多孔网状铁极板和4块多孔网状锡锑化合物涂层的钛极板，第一块极板和最后一块极板分别接直流电源的正负极，开启电源，电流密度为150A/m2，电极周期换向间隔时间15min，保持电解循环槽pH高于13，在电化学反应过程中，不断通过循环泵实现被处理废水在电化学反应循环槽和电化学反应槽之间流动，总停留时间120min后，放出被处理废水至调酸槽，用硫酸调pH到7-8间，过滤得到滤液和滤渣，滤液送检测环境污染因子浓度。
对比实施例1至5中废水处理效果如下：
Figure BDA0001628535460000061
以上分析结果可知，本发明中废水处理效果好，处理后的废水TOC含量低于5mg/L、总磷含量低于0.3mg/L、铜镍含量分别低于1.0mg/L，达到地表水排放标准。
在其他实施例中，所述电极板可以仅为铁电极或钛板涂层电极，不限定为本实施方式；在其他实施方式中，所述铁电极与所述钛板涂层电极的组合方式不限定为相互间隔，例如一对多或多对一组合间隔；在其他实施方式中，所述铁电极或所述钛板涂层电极不限定为多孔网状，可以为单孔网状或无孔状；所述正负极换向间隔时间可以为10min至30min的任意数值，所述电流密度为50A/m2至300A/m2之间取值，所述高盐碱性废水在所述电解槽中总停留时间为60min至150min之间任意数值，不限定为实施例1至5中所列举的数值；在其他实施例中，所述调节酸碱度的酸溶液不限定为硫酸，也可以为盐酸、醋酸等其他酸性溶液，不限定为本实施方式。
以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种废水电化学深度处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
通过电化学反应使电解槽内的盐碱性废水中原位生成高铁酸盐，控制所述电解槽内不断循环的废水的pH保持大于13；所述盐碱性废水包括盐含量5％-30％、pH大于13的高盐碱性废水，所述高盐碱性废水在所述电解槽中不断循环，总停留时间为60min至150min；
所述高铁酸盐引发高活性铁氧自由基或高价铁中间体的生成，继而催化氧化、絮凝、吸附、沉淀盐碱性废水中的环境污染因子；所述环境污染因子包括总有机碳、磷以及重金属，所述重金属包括铜和/或镍；
去除环境污染因子排出废水；所述排出废水中总有机碳含量低于5mg/L、总磷含量低于0.3mg/L、铜镍含量分别低于1.0mg/L。
2.根据权利要求1所述的废水电化学深度处理方法，其特征在于：所述电解槽包括由若干电极板组合成的极板，每一所述电极板为铁电极或钛板涂层电极，所述钛板涂层电极含有涂覆的氧化钛或锡锑化合物涂层。
3.根据权利要求2所述的废水电化学深度处理方法，其特征在于：所述极板为所述铁电极和所述钛板涂层电极相互间隔组成。
4.根据权利要求2所述的废水电化学深度处理方法，其特征在于：所述铁电极或所述钛板涂层电极为多孔网状。
5.根据权利要求2所述的废水电化学深度处理方法，其特征在于：所述极板与电源串联形成正负极，所述正负极周期换向，换向间隔时间为10min-30min。
6.根据权利要求1所述的废水电化学深度处理方法，其特征在于：所述电化学反应过程采用恒定电流密度进行电解反应，所述电流密度为50A/m2-300 A/m2。
7.根据权利要求1所述的废水电化学深度处理方法，其特征在于：所述排出废水采用酸溶液调节其pH至中性后过滤。
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