CN108640329B - 废水协同耦合处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的废水协同耦合处理方法通过电化学反应生成的羟基氧化铁和/或氧基氯化铁吸附有机物，同时与亚铁离子协同耦合催化双氧水以产生羟基自由基，提高羟基自由基的产生和有效利用率，深度氧化去除废水中TOC，TOC去除率可达85％以上，排水能达地表水排放标准。本发明所述的废水协同耦合处理方法特别适用于高盐度低有机物含量的废水中总有机物的去除，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

废水协同耦合处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别适用于高盐度低有机物含量的废水协同耦合处理办法，用于废水中总有机物的深度去除。
背景技术
随着工业技术的发展，制造新技术、新产品的同时产生大量难处理的工业废水，如线路板制造过程中产生的工业废水不但盐份高，而且含有多组分难降解有机物，其中高盐度高有机物含量类废水一般采用焚烧-填埋无害化处理方式，而目前针对高盐度低有机物浓度类废水处理技术(如芬顿氧化技术)存在无害化处置成本高、且效果不佳。芬顿氧化技术是一种快速氧化去除有机污染物的高效水处理技术，但是在高盐废水中存在大量氯根、硫酸根等背景阴离子，这些背景阴离子不但与芬顿试剂Fe2+、Fe3+产生络合作用而降低羟基自由基生成速度，而且灭活羟基自由基而减低羟基自由基氧化有机物效率，使得芬顿氧化技术应用在处理高盐废水中存在试剂投加量大，双氧水利用率不高，有机物去除效果不好且成本高等问题。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种改进的废水协同耦合处理方法，其适用于水中微量污染物的高效降解清除，具有催化能力强、处理效果好、成本低等特点。
本发明提供的技术方案为：一种废水协同耦合处理方法，包括以下步骤：
通过电化学反应在废水体系中缓释生成亚铁离子；
将产生的亚铁离子进行氧化，原位生成羟基氧化铁或氧基氯化铁微晶颗粒以吸附有机物；
所述羟基氧化铁或氧基氯化铁微晶颗粒与亚铁离子协同耦合催化体系外投加的双氧水产生羟基自由基，深度氧化去除废水体系中的总有机碳。
进一步地，所述电化学反应采用铁电极作为阴阳极板，所述铁电极为白铸铁、灰铸铁或低碳钢中的一种。
进一步地，所述铁电极采用复极式连接，相邻所述铁电极之间的间距为0.5cm至1cm。
进一步地，所述电化学反应采用直流间歇倒极，倒极间隙时间为5min至30min。
进一步地，所述电化学反应中通过改变电流密度大小调节阳极释放出亚铁离子的生成速度，所述电流密度控制在20A/m2至150A/m2之间。
进一步地，所述废水体系的pH控制在3.0至6.0之间。
进一步地，将呈微纳米气泡形态的空气或氧气鼓入所述废水体系中与亚铁离子产生氧化反应，得到亚铁离子氧化产物。所述废水体系包括高硫酸盐废水体系或高氯化盐废水体系。
进一步地，所述羟基氧化铁或氧基氯化铁微晶颗粒为所述亚铁离子氧化产物经水解沉淀连续生成。羟基氧化铁和氧基氯化铁具有特有的表面特性、高的比表面积和细微的颗粒结构，对废水体系中有机污染物有较强的吸附作用，同时羟基氧化铁和氧基氯化铁作为一种新的非均相芬顿催化剂，催化能力较亚铁离子催化能力更强，可以显著促进双氧水分解生成羟基自由基氧化废水中有机物。羟基氧化铁和氧基氯化铁为有机物氧化反应提供界面场所和芬顿反应催化剂，可应用于水中微量污染物的高效降解清除。
进一步地，所述双氧水通过蠕动泵连续添加至所述废水体系中。
进一步地，所述废水体系中总有机碳(TOC)去除率可达85％以上。
与现有技术相比，本发明提供的废水协同耦合处理方法通过电化学反应生成的羟基氧化铁和/或氧基氯化铁吸附有机物，同时与亚铁离子协同耦合催化双氧水产生羟基自由基，提高羟基自由基的产生和有效利用率，深度氧化去除废水中TOC，TOC去除率可达85％以上，排水能达地表水排放标准。本发明所述的废水协同耦合处理方法特别适用于高盐度低有机物含量的废水中总有机物的去除，催化能力强，该方法工艺流程简单、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为本发明的废水协同耦合处理方法的流程图。
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。
请参阅图1，一种废水协同耦合处理方法，包括以下步骤：
步骤10：通过电化学反应在废水体系中缓释生成亚铁离子；
步骤11：将产生的亚铁离子进行氧化，原位生成羟基氧化铁或氧基氯化铁微晶颗粒以吸附有机物；
步骤12：所述羟基氧化铁或氧基氯化铁微晶颗粒与亚铁离子协同耦合催化体系外投加的双氧水产生羟基自由基，深度氧化去除废水体系中的总有机碳(TOC)。
实施例1
取含盐废水5L，其盐度：18％、TOC：56mg/L、Cl：105g/L，SO4 2-：2.5g/L，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8块灰铸铁极板，间距0.5cm，开启电源，电流密度为50A/m2，电极周期换向间隔时间20min，保持电解循环槽pH3.5，开启微纳米气泡反应器从电解槽底端鼓入微纳米空气气泡，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，电化学反应启动20min后启动蠕动泵连续往电化学反应循环槽中滴加27.5％的双氧水，加入速度为1mL/L，总反应时间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TOC为6.5mg/L。
实施例2
取含盐废水5L，其盐度：25％、TOC：67mg/L、Cl：65g/L，SO4 2-：42g/L，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8块灰铸铁极板，间距1.0cm，开启电源，电流密度为100A/m2，电极周期换向间隔时间10min，保持电解循环槽pH4.0，开启微纳米气泡反应器从电解槽底端鼓入微纳米空气气泡，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，电化学反应启动25min后启动蠕动泵连续往电化学反应循环槽中滴加27.5％的双氧水，加入速度为1mL/L，总反应时间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TOC为7.6mg/L。
实施例3
取含盐废水5L，其盐度：13％、TOC：32mg/L、Cl：1.5g/L，SO4 2-：69g/L，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8块灰铸铁极板，间距1.0cm，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pH5.0，开启微纳米气泡反应器从电解槽底端鼓入微纳米空气气泡，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，电化学反应启动25min后启动蠕动泵连续往电化学反应循环槽中滴加27.5％的双氧水，加入速度为1mL/L，总反应时间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TOC为4.0mg/L。
实施例4
取含盐废水5L，其盐度：9％、TOC：89mg/L、Cl：20g/L，SO4 2-：15g/L，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8块灰铸铁极板，间距1.0cm，开启电源，电流密度为80A/m2，电极周期换向间隔时间5min，保持电解循环槽pH6.0，开启微纳米气泡反应器从电解槽底端鼓入微纳米空气气泡，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，电化学反应启动25min后启动蠕动泵连续往电化学反应循环槽中滴加27.5％的双氧水，加入速度为1mL/L，总反应时间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TOC为8.6mg/L。
实施例5
取含盐废水5L，其盐度：18％、TOC：35mg/L、Cl：25g/L，SO4 2-：56g/L，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8块灰铸铁极板，间距1.0cm，开启电源，电流密度为20A/m2，电极周期换向间隔时间30min，保持电解循环槽pH4.5，开启微纳米气泡反应器从电解槽底端鼓入微纳米空气气泡，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，电化学反应启动25min后启动蠕动泵连续往电化学反应循环槽中滴加27.5％的双氧水，加入速度为1mL/L，总反应时间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TOC为4.6mg/L。
对比实施例1至5中废水处理效果如下：
样品 处理前TOC 处理后TOC TOC去除率
实施例1 56mg/L 6.5mg/L 88.39％
实施例2 67mg/L 7.6mg/L 88.66％
实施例3 32mg/L 4.0mg/L 87.5％
实施例4 89mg/L 8.6mg/L 90.34％
实施例5 35mg/L 4.6mg/L 86.86％
以上分析结果可知，本发明中废水处理效果好，废水TOC的去除率达85％以上。
在其他实施例中，电化学反应采用铁电极作为阴阳极板，所述铁电极不限定为灰铸铁，可以为白铸铁或低碳钢。在其他实施例中，相邻所述铁电极之间的间距可以为0.5cm至1.0cm之间的数值。在其他实施例中，所述电流密度可控制在20A/m2至150A/m2之间，所述废水体系的pH控制在3.0至6.0之间，不限定为上述数值。
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 (6)

1.一种废水协同耦合处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
通过电化学反应在高盐度低有机物含量的废水体系中缓释生成亚铁离子，控制电解槽内不断循环的废水体系的pH在3.0-6.0之间，所述废水体系包括高硫酸盐废水体系或高氯化盐废水体系；
将呈微纳米气泡形态的空气或氧气鼓入所述废水体系中与亚铁离子产生氧化反应，得到亚铁离子氧化产物，所述亚铁离子氧化产物经水解沉淀连续原位生成羟基氧化铁或氧基氯化铁微晶颗粒以吸附有机物；
所述羟基氧化铁或氧基氯化铁微晶颗粒与亚铁离子协同耦合催化体系外投加的双氧水以产生羟基自由基，深度氧化去除废水体系中的总有机碳。
2.根据权利要求1所述的废水协同耦合处理方法，其特征在于：所述电化学反应采用铁电极作为阴阳极板，所述铁电极为白铸铁、灰铸铁或低碳钢中的一种。
3.根据权利要求2所述的废水协同耦合处理方法，其特征在于：所述铁电极采用复极式连接，相邻所述铁电极之间的间距为0.5cm至1cm。
4.根据权利要求1所述的废水协同耦合处理方法，其特征在于：所述电化学反应采用直流间歇倒极，倒极间隙时间为5min至30min。
5.根据权利要求1所述的废水协同耦合处理方法，其特征在于：所述电化学反应中通过改变电流密度大小调节阳极释放出亚铁离子的生成速度，所述电流密度控制在20A/m2至150A/m2之间。
6.根据权利要求1所述的废水协同耦合处理方法，其特征在于：所述双氧水通过蠕动泵连续添加至所述废水体系中。
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