CN109160652A

CN109160652A - 一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法

Info

Publication number: CN109160652A
Application number: CN201811263888.2A
Authority: CN
Inventors: 邹东雷; 高�玉
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2019-01-08

Abstract

一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法，包括酸化处理、电微电解反应、自絮凝沉淀反应、微波催化反应、活性炭吸附反应和流进清水池六个步骤，经过活性炭吸附后的废水，流进清水池，进行下一步处理、排放或者回用。本发明采用的微波催化技术，催化剂采用的是可以很好地协同微波降解有机物的活性填料，利用可以强烈吸收微波能的四氧化三铁成分把微波能转化成热能传递给污染物，进而难降解的有机物分子在热运动的作用下，被吸附在活性填料的表面，随着微波辐射的作用，在活性填料的活性中心上，有机物会迅速热解矿化成二氧化碳和水。本发明具有处理工业废水的氨氮和化学需氧量效率高、成本低等优点。

Description

一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法

技术领域

本发明属工业废水处理领域，尤其涉及一种电化学辅助微电解(以下简称电微电解)协同微波催化处理高浓度工业废水的方法。

背景技术

近几年来，工业化的进一步发展和国内需求的增长，使石油化工、焦化、制药、煤气化等工业企业的数量仍然不断增加，工厂的增多和规模的扩大在给人们生活带来便利的同时，也会使排放工业废水的总量也迅速增加。这些工业废水大多具有高浓度、污染物组分复杂、抗光解、抗生物降解、抗氧化能力增强、毒性强、可生化性差等特点，若不及时处理，将对周围的环境造成破坏、对人体健康造成严重的影响。

目前，我国处理工业废水的工艺主要是物理处理法和化学处理法，主要有：大孔树脂吸附法、萃取法、生化法、高级氧化、电催化氧化法、超声氧化法等。本发明利用电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的组合方法，可实现处理效率高、处理时间短、运行成本低、实际工程可操作性强等目标。

发明内容

针对采用常规或单一工艺很难实现工业废水达标排放及循环利用的问题，本发明提供了一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法。

本发明包括以下步骤：

步骤1)酸化处理：工业废水首先进入pH调节池，加酸调节废水pH，进行酸化处理，若废水初始pH值在2～7之间，则废水无需pH调节可直接进入电微电解池；

步骤2)电微电解反应：经过酸化处理后的废水或原工业废水，进入电微电解池，在电微电解池中投加规整化的微电解填料，控制进水流量、微电解填料投加量、电压和反应时间，能实现废水化学需氧量去除率达60～70％之间，同时废水氨氮去除率也可以达到50％以上；

步骤3)自絮凝沉淀反应：经过电微电解处理后的废水，进入自絮凝沉淀池，利用电微电解池产生的氢氧化铁等对颗粒物进行自絮凝沉淀，控制废水停留时间，使出水中颗粒物沉淀，减少颗粒物对后续处理过程的影响；

步骤4)微波催化反应：经过自絮凝沉淀后的废水进入微波催化反应池，在微波催化反应池中投加规整化的活性填料，控制进水流量、活性填料投加量、微波功率及微波辐射时间，能实现废水化学需氧量去除率达80～95％之间，同时氨氮去除率达80％以上；

步骤5)活性炭吸附反应：经过微波催化处理后的废水，进入活性炭吸附反应柱，活性炭吸附反应柱内添加有活性炭，对废水进行深度处理，进一步提高废水的化学需氧量和氨氮的去除率，使出水达到相关排放标准或者回用标准；

步骤6)清水池：经过活性炭吸附后的废水，流进清水池，进行下一步处理、排放或者回用。

进一步，在所述步骤1)中，所述酸化处理是用硫酸或者盐酸对废水进行调节，所用酸量和酸化时间根据实际工业废水量为准，调节废水pH至2～7之间。

进一步，在所述步骤2)中，所述电微电解中投加的规整化的微电解填料，微电解填料中含有二氧化锰、铁粉、铜粉和活性炭粉等成分，添加黏土等成分以提高粘合度，并在摇粒机中摇制成球状或者椭圆状规整化颗粒填料后，进一步焙烧而成。控制进水流量在40～60L/h,微电解填料投加量在15g/L～30g/L,辅助电极电压在5～12V，电微电解时间在30～60分钟。

进一步，在所述步骤3)中，所述自絮凝沉淀池中的废水沉淀时间在30～60分钟，目的是防止电微电解产生的悬浮残渣流入微波催化反应池。

进一步，在所述步骤4)中，所述的投加到微波催化反应池中的活性填料，其中含有木质粉或活性炭、四氧化三铁等磁性粉末、铜粉、二氧化锰、黏土等成分，并用摇粒机摇制成球状或者椭圆状颗粒活性填料后，置于马弗炉中焙烧而成。控制进水流量在40～60L/h,活性填料的投加量在10g/L～30g/L,微波功率在500～800W，微波辐射时间在10～30分钟。

进一步，在所述步骤5)中，所述的活性炭吸附反应柱内的活性炭，为普通的颗粒活性炭，粒径在4～14mm，市场上均有售。

进一步，在所述步骤6)中，所述的清水池，废水若达到一般回用水的排放标准则可排放；若废水没有达到相关排放标准，则循环回微波催化反应池，再进行微波催化、活性炭吸附处理，达到相关排放标准后排放。

本发明的原理：

由于工业废水具有可生化性差、难降解等特点，使得现在的企业和环境承受着巨大的压力，也有因没有达到废水排放标准而被限制生产的状况，治理废水的高成本也对工业的发展有一定的影响。

本发明的有益效果：

本发明采用的电微电解技术是电化学辅助微电解方法，目前，一般是以铁碳作为电极反应，通过离子作用达到净水目的，虽然处理效果不错，但也有其局限性，例如：活性炭容易发生板结、不易更换、难清除等不足。但本研究采用的微电解填料，基本已解决上述存在的问题。

本发明采用的微波催化技术，其中，催化剂采用的是可以很好地协同微波降解有机物的活性填料，利用可以强烈吸收微波能的四氧化三铁等成分把微波能转化成热能传递给污染物，进而难降解的有机物分子在热运动的作用下，被吸附在活性填料的表面，随着微波辐射的作用，在活性填料的活性中心上，有机物会迅速热解矿化成二氧化碳和水。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

其中：1-pH调节池；2-电微电解池；3-自絮凝沉淀池；4-微波催化反应池；5—活性炭吸附反应柱；6-清水池。

具体实施方式

参阅图1所示；

本发明包括以下步骤：

步骤1)酸化处理：工业废水首先进入pH调节池1，加酸调节废水pH，进行酸化处理，若废水初始pH值在2～7之间，则废水无需pH调节可直接进入电微电解池；

步骤2)电微电解反应：经过酸化处理后的废水或原工业废水，进入电微电解池2，在电微电解池2中投加规整化的微电解填料，控制进水流量、微电解填料投加量、电压和反应时间，能实现废水化学需氧量去除率达60～70％之间，同时废水氨氮去除率也可以达到50％以上；

步骤3)自絮凝沉淀反应：经过电微电解处理后的废水，进入自絮凝沉淀池3，利用电微电解池产生的氢氧化铁等对颗粒物进行自絮凝沉淀，控制废水停留时间，使出水中颗粒物沉淀，减少颗粒物对后续处理过程的影响；

步骤4)微波催化反应：经过自絮凝沉淀后的废水进入微波催化反应池4，在微波催化反应池4中投加规整化的活性填料，控制进水流量、活性填料投加量、微波功率及微波辐射时间，能实现废水化学需氧量去除率达80～95％之间，同时氨氮去除率达80％以上；

步骤5)活性炭吸附反应：经过微波催化处理后的废水，进入活性炭吸附反应柱5，活性炭吸附反应柱5内添加有活性炭，对废水进行深度处理，进一步提高废水的化学需氧量和氨氮的去除率，使出水达到相关排放标准或者回用标准；

进一步，在所述步骤3)中，所述自絮凝沉淀池3中的废水沉淀时间在30～60分钟，目的是防止电微电解产生的悬浮残渣流入微波催化反应池。

进一步，在所述步骤4)中，所述的投加到微波催化反应池4中的活性填料，其中含有木质粉或活性炭、四氧化三铁等磁性粉末、铜粉、二氧化锰、黏土等成分，并用摇粒机摇制成球状或者椭圆状颗粒活性填料后，置于马弗炉中焙烧而成。控制进水流量在40～60L/h,活性填料的投加量在10g/L～30g/L,微波功率在500～800W，微波辐射时间在10～30分钟。

进一步，在所述步骤5)中，所述的活性炭吸附反应柱5内的活性炭，为普通的颗粒活性炭，粒径在4～14mm，市场上均有售。

进一步，在所述步骤6)中，所述的清水池6，废水若达到一般回用水的排放标准则可排放；若废水没有达到相关排放标准，则循环回微波催化反应池，再进行微波催化、活性炭吸附处理，达到相关排放标准后排放。

实施例1：

本发明的一个实施例是处理吉林省某工厂的高浓度医药废水，液体呈乳白色，有刺鼻的味道，pH值为5.3，氨氮和化学需氧量均在20000mg/L以上，其工艺流程包括以下步骤：

步骤1)，酸化处理：由于医药废水的pH符合在2～7的范围内，不需要进行酸化处理。可以直接进入电微电解池2中。

步骤2)，电微电解反应：原医药废水进入电微电解池2，控制进水流量在60L/h,规整化微电解填料的投加量达30g/L,辅助电极电压电压在5～12V，微电解时间在30分钟。

步骤3)，自絮凝沉淀反应：经过电微电解处理后的医药废水，进入自絮凝沉淀池3，对颗粒物质起到自絮凝沉淀的作用，防止电微电解产生的悬浮残渣进入微波催化反应池，不影响后续处理，自絮凝沉淀池中的医药废水沉淀时间控制在40分钟。

步骤4)，微波催化反应：经过自絮凝沉淀后的医药废水进入微波催化反应池4，控制进水流量在60L/h,活性填料的投加量在20g/L，微波功率在500W，微波辐射时间在20分钟。

步骤5)，活性炭吸附反应：经过微波催化处理后的医药废水，进入活性炭吸附反应柱5，在活性炭吸附反应柱5内添加有颗粒活性炭，对废水进行深度处理，进一步提高废水的化学需氧量和氨氮的去除率，活性炭粒径在4～14mm，市场上均有售。

步骤6)，清水池：经过活性炭吸附后的医药废水，流进清水池6检测，化学需氧量去除率达90％以上，氨氮去除率达85％以上，出水达到相关排放标准排放或者回用标准回用生产过程。

实施例2：

本发明的第二个实施例是处理吉林省某钢铁集团焦化厂内蒸氨后的焦化废水，液体呈深棕色，有刺鼻的味道，化学需氧量达6000mg/L，氨氮达500mg/L，pH值为8.5，其工艺流程包括以下步骤：

步骤1)，酸化处理：由于焦化废水的pH不符合在2～7的范围内，则需要在pH调节池1进行酸化处理。

步骤2)，电微电解反应：焦化废水进入电微电解池2，控制进水流量在60L/h,规整化微电解填料投加量在30g/L,辅助电极电压电压在10V，微电解时间在30分钟。

步骤3)，自絮凝沉淀反应：经过电微电解反应后的医药废水，进入自絮凝沉淀池3，对颗粒物质起到自絮凝沉淀的作用，防止电微电解产生的悬浮残渣进入微波催化反应池，不影响后续处理，自絮凝沉淀池中的焦化废水沉淀时间控制在60分钟。

步骤4)，微波催化反应：经过自絮凝沉淀后的焦化废水进入微波催化反应池4，控制进水流量在60L/h,活性填料投加量在10g/L，微波功率在800W，微波辐射时间在30分钟。

步骤5)，活性炭吸附反应：经过微波催化处理后的焦化废水，进入活性炭吸附反应柱5，在活性炭吸附反应柱5内添加有颗粒活性炭，对废水进行深度处理，进一步提高废水的化学需氧量和氨氮的去除率，活性炭粒径在4～14mm，市场上均有售。

步骤6)，清水池：经过活性炭吸附后的焦化废水，流进清水池6检测，化学需氧量去除率达95％以上，氨氮去除率达90％以上，出水达到相关排放标准或者回用标准，排放。

Claims

1.一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法，其特征在于：所述的步骤1)中，所述酸化处理是用硫酸或者盐酸对废水进行调节，所用酸量和酸化时间根据实际工业废水量为准，调节废水pH至2～7之间。

3.根据权利要求1所述的一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法，其特征在于：所述的步骤2)中，所述电微电解中投加的规整化的微电解填料，微电解填料中含有二氧化锰、铁粉、铜粉和活性炭粉，添加黏土以提高粘合度，并在摇粒机中摇制成球状或者椭圆状规整化颗粒填料后，进一步焙烧而成；控制进水流量在40～60L/h,微电解填料投加量在15g/L～30g/L,辅助电极电压在5～12V，电微电解时间在30～60分钟。

4.根据权利要求1所述的一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法，其特征在于：所述的步骤3)中，所述自絮凝沉淀池中的废水沉淀时间在30～60分钟，目的是防止电微电解产生的悬浮残渣流入微波催化反应池。

5.根据权利要求1所述的一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法，其特征在于：所述的步骤4)中，所述的投加到微波催化反应池中的活性填料，其中含有木质粉或活性炭、四氧化三铁磁性粉末、铜粉、二氧化锰和黏土，并用摇粒机摇制成球状或者椭圆状颗粒活性填料后，置于马弗炉中焙烧而成；控制进水流量在40～60L/h,活性填料的投加量在10g/L～30g/L,微波功率在500～800W，微波辐射时间在10～30分钟。

6.根据权利要求1所述的一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法，其特征在于：所述的步骤5)中，所述的活性炭吸附反应柱内的活性炭，为普通的颗粒活性炭，粒径在4～14mm。

7.根据权利要求1所述的一种电化学辅助微电解协同微波催化处理工业废水的方法，其特征在于：所述的步骤6)中，所述的清水池，废水若达到一般回用水的排放标准则可排放；若废水没有达到相关排放标准，则循环回微波催化反应池，再进行微波催化、活性炭吸附处理，达到相关排放标准后排放。