CN109231607A - 一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置及方法,包括电絮凝装置和微滤膜装置,用NaOH调节工业废水的PH值为7.5,然后调整稳压直流电源的电压为30V,接通稳压直流电源,对重工业废水处理35min,使工业废水中的重金属转化为絮体,经电解槽的出水口的滤网过滤后滤液进入管式微滤膜内,依次经过管式微滤膜和卷式纳滤膜的过滤,通过净水出口排出净水。与现有技术相比,本发明通过将工业废水经电絮凝后去除工业废水中的大部分重金属离子,然后再经管式微滤膜过滤电絮凝后滤液中残留的较大颗粒金属离子,最后经卷式纳滤膜滤去更小的纳米成分,最终得到净水,本发明对COD的去除率达到95%以上。

Description

一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置及方法
技术领域
本发明涉及工业废水回收再利用技术领域,特别是一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置及方法。
背景技术
在进步和发展迅速的当今社会,随着人们对各种资源的需求量的逐渐攀升,地球上的资源供应变得越来越紧张,其中水资源问题较为突出。如今水资源问题已经引起了各国的关注,人类生存与发展离不开水,水体质量的好坏对人类的身体健康和生存条件有着重要的影响。据统计,我国的水资源极其缺乏,人均水资源占有量为0.22×104m3,大概只是世界水资源平均水平的四分之一。而且淡水资源在我国的分布区域差异很大,南方的水资源比北方多,沿海地区的水资源比西部多,导致我国有110多个城市存在重度缺水的问题。水资源供应紧张已变成了影响我国社会经济可持续发展和进步的其中一个极其重要因素。
而随着我国工业化和城市化的飞速发展,我们必须面对的另外一个严峻的问题就是水污染越来越严重。经国家相关部门的检测数据得知,我国很多城市的供水水源污染问题呈现出逐年加重的趋势,严重降低了水资源的回用功能,危害到老百姓的饮水安全和健康。其中工业污染对水源的危害是最主要的,而工业污水中的重金属离子是罪魁祸首。很多地方的水源被工业排放出来的重金属污水所污染,影响了人们的饮水水源和农作物的灌溉。人类的正常生命活动离不开某些种类的金属元素,适量的某些种类金属元素对人体是有好处的,但如果过量的金属元素进入人体的话就会影响到人类的健康问题。
含有重金属的污水主要是来自于电子化工、机械制造、矿产金属冶炼、医药等工业,而很多相关类型的企业不重视环境的保护,长期偷排含有重金属的污水,因此威胁到人们的身体健康。污水中的重金属在天然的环境下需经过很漫长的时间才能进行相态上的转移,但不能自然地变成无危害物质,必须要通过外界的作用,如果不对重金属污水进行有效处理的话,重金属污染物的毒性就在自然界中造成了影响。很多种类的重金属如铬、汞、铅、镉、镍、锌、锡和类金属砷等,若大量进入人体内,就会造成人体的慢性中毒,严重的话会导致人体致癌、致畸、致突变,威胁到人的生命。因此解决含重金属污水问题已显得越来越迫切。
为了解决重金属污水的污染问题,各种污水处理方法应运而生,主要有生物降解法,物理法、化学吸附法、物理吸附法,从开始的混凝法发展到电絮凝法、物化吸附法等。但这些处理重金属污水的手段方法都存在不完善的地方,从而限制了其应用。化学吸附法相对其它方法虽是比较成熟的污水处理方法,但是由于加入其它化学物质来辅助反应,会产生大量废物,且工艺手段复杂,对自动化的要求比较高;近年来,电絮凝法作为传统化学混凝吸附手段的一种替代工艺,由于其设备体积比较小、不需要另外添加化学试剂、操作容易、处理效率高、产生的废渣量少、后续处理容易,所以是一种被人们应用广泛和大量研究的电化学重金属污水处理技术。
但是,现有技术中的电絮凝技术应用中也存在一些缺点,如下面介绍的五方面内容:
(1)电絮凝在进行污水处理的时候,其电极的阴极很容易出现钝化现象,导致在电极表面生成致密的氧化膜,这样不但提高处理能耗,而且会阻碍电絮凝的反应,最终降低使污水的净化能力。
(2)电絮凝技术需要较高的耗能的电力,在供电设施比较落后的地区,电絮凝技术很难得到推广和应用。
(3)污水的电导率是影响电絮凝反应的重要因素,含有溶解性不高的固体的污水通过应用电絮凝技术来处理的效率就不高,因为其电导率较弱。
(4)金属阳极因反应被溶解成金属离子,要经常替换。
(5)有些氢氧化物絮体在某些情况下被溶解于污水中,不能够完全通过凝聚作用去除掉。
微滤也可以叫做微孔过滤属于精细过滤的一种,它的过滤范围一般都是在0.1微米以上,同时可以过滤微米级别的颗粒和细菌,在0.1-0.3MPa的压力作用下可以滤掉溶液中的沙砾、淤泥、粘土等其它细小颗粒、隐胞子虫、藻类和少许细菌等,而大部分溶剂、小分子及大分子溶质透过膜的这种分离过程,但是,微滤膜技术也存在着污垢形成后毛孔的堵塞的问题,无机膜的价格偏高,有机膜的防菌性和耐热性差,设备较昂贵,采用单一微滤膜处理印染废水无法达到排放标准等制约因素。
因此,本发明要寻求一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置及方法。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足,提供一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置及方法。
为达到上述目的,本发明是按照以下技术方案实施的:
一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置,包括电絮凝装置和微滤膜装置,所述电絮凝装置包括存放工业废水的电解槽,所述电解槽内设有垂直浸没在工业废水中的阴极和阳极,阳极与设置于电解槽外的稳压直流电源的正极相连,阴极与稳压直流电源的负极相连,电解槽中设有用于搅拌重金属离子废水的磁力搅拌器,磁力搅拌器位于阳极和阴极之间;所述微滤膜装置包括设有管式微滤膜和卷式纳滤膜的筒体,卷式纳滤膜设置在管式微滤膜外圈,电解槽底部设有出水口,出水口内设有滤网,出水口与管式微滤膜的内部连通,筒体底部设有净水出口。
进一步,所述阴极和阳极均采用白色铁板制成,阴极和阳极之间的距离为4cm,稳压直流电源的电压为30V。
进一步,所述管式微滤膜采用面积为1.5m2,Ф40mm×600mm材料为氧化锆的管式微滤膜。
进一步,所述卷式纳滤膜采用面积为9m2,Ф70mm×1280mm材料为聚酰胺的卷式纳滤膜。
另外,本发明还提供了一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的方法,使用上述将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置,具体步骤如下:
用NaOH调节工业废水的PH值为7.5,然后调整稳压直流电源的电压为30V,接通稳压直流电源,对重工业废水处理35min,使工业废水中的重金属转化为絮体,经电解槽的出水口的滤网过滤后滤液进入管式微滤膜内,依次经过管式微滤膜和卷式纳滤膜的过滤,通过净水出口排出净水。
与现有技术相比,本发明通过将工业废水经电絮凝后去除工业废水中的大部分重金属离子,然后再经管式微滤膜过滤电絮凝后滤液中残留的较大颗粒金属离子,最后经卷式纳滤膜滤去更小的纳米成分,最终得到净水,本发明对COD的去除率达到95%以上。
附图说明
图1为本发明实施例的电絮凝装置的结构示意图。
图2为本发明实施例的微滤膜装置的结构示意图。
图3为本发明实施例的电絮凝装置对废水CODCr去除率随反应时间的变化。
图4为本发明实施例的电絮凝装置对废水CODCr去除率随废水PH值的变化。
图5为本发明实施例的电絮凝装置对废水CODCr去除率随极板电压的变化。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定发明。
如图1、图2所示,本实施例的一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置,包括电絮凝装置和微滤膜装置,所述电絮凝装置包括存放工业废水的电解槽1,所述电解槽1内设有垂直浸没在工业废水中的阴极2和阳极3,阳极3与设置于电解槽1外的稳压直流电源4的正极相连,阴极2与稳压直流电源4的负极相连,电解槽1中设有用于搅拌重金属离子废水的磁力搅拌器6,磁力搅拌器6位于阳极3和阴极2之间;所述微滤膜装置包括设有管式微滤膜10和卷式纳滤膜11的筒体,卷式纳滤膜11设置在管式微滤膜10外圈,电解槽1底部设有出水口7,出水口7内设有滤网8,出水口7与管式微滤膜的内部连通,筒体底部设有净水出口12。
使用上述将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置,具体步骤如下:
用NaOH调节工业废水的PH值为7.5,然后调整稳压直流电源的电压为30V,接通稳压直流电源,对重工业废水处理35min,使工业废水中的重金属转化为絮体,经电解槽的出水口的滤网过滤后滤液进入管式微滤膜内,依次经过管式微滤膜和卷式纳滤膜的过滤,通过净水出口排出净水。
为了验证本实施例的可行性,选择佛山市某印染厂的废水,废水成分复杂,主要是活性染料,当中包括各种添加剂。废水CODCr(化学耗氧量)为1450~1600mg/L,SS(悬浮物)为400mg/L,色度600倍左右,pH值9~11。
首先,验证只使用电絮凝装置处理废水效果,具体如下:
使阴极2和阳极3的距离为5cm,把阴极2和阳极3电压设为25V,调节废水的pH值大约为10,测量在不同的反应时间上废水CODCr去除率的效果,实验结果见图3。如图3所示,在开始的25分钟内,废水电解反应速率较快,CODCr去除率显著升高,之后CODCr去除率的升高逐渐减慢,35分钟后基本不变。这说明开始时阳极溶解相对要快,产生大量的Fe(OH)2或Fe(OH)3絮体具有极强的吸附能力能够迅速发挥絮凝作用。随着时间的延长,阳极表面会被钝化,导致废水导电能力减弱,使电解反应速率减慢。
使阴极2和阳极3的距离为5cm,把阴极2和阳极3电压设为30V,控制反应时间在30分钟,用NaOH溶液或HCL调节废水的pH值,测量废水不同pH值对CODCr去除率的效果,实验结果见图4。如图4所示,在pH值过低时,溶液酸度过高时,尽管电极溶解更快,但不易产生Fe(OH)或Fe(OH)3絮体,因此,CODCr去除率相对要低。当PH值是中性或弱碱性时,CODCr去除率显著升高,但当继续升高pH值,CODCr去除率增幅会降低,甚至当PH值太大时,CODCr去除率会下降。这是因为pH值过大时,阳极表面有机会被钝化,导致电解反应速度下降。
使阴极2和阳极3的距离为5cm,控制反应时间在30分钟,调节废水pH值大约为9,测量在不同的阴极2和阳极3电压下废水CODCr去除率的效果,实验结果见图5。如图5所示,在极板电压相对低时,随着电压值的升高,CODCr去除率显著升高,随后逐渐减慢,当极板电压升高到30V时,CODCr去除率几乎不再变化。这说明电压相对低时,随着电压的增大,电极反应速率显著提高,不过随着电压的增大,电极的表面会被钝化,导致电解反应速度下降,导致废水的CODCr去除率将不再随电压的增大而上升。
通过上述实验证实了所述阴极2和阳极3均采用白色铁板制成,阴极2和阳极3之间的距离为4cm,稳压直流电源的电压为30V,电絮凝效果最佳。在该条件下试验,印染废水的CODCr去除率可达到88.45%。
其次,将经电絮凝装置处理后的废水经滤网8过滤后滤液通入管式微滤膜10内,依次经过管式微滤膜10和卷式纳滤膜11的过滤,本实施例中所述管式微滤膜10采用面积为1.5m2,Ф40mm×600mm材料为氧化锆的管式微滤膜,所述卷式纳滤膜11采用面积为9m2,Ф70mm×1280mm材料为聚酰胺的卷式纳滤膜,通过净水出口12排出净水,经测试,再次经过微滤膜装置的处理后,最终本实施例对废水的COD的去除率达到95%以上。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制,凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置,其特征在于,包括电絮凝装置和微滤膜装置,所述电絮凝装置包括存放工业废水的电解槽,所述电解槽内设有垂直浸没在工业废水中的阴极和阳极,阳极与设置于电解槽外的稳压直流电源的正极相连,阴极与稳压直流电源的负极相连,电解槽中设有用于搅拌重金属离子废水的磁力搅拌器,磁力搅拌器位于阳极和阴极之间;所述微滤膜装置包括设有管式微滤膜和卷式纳滤膜的筒体,卷式纳滤膜设置在管式微滤膜外圈,电解槽底部设有出水口,出水口内设有滤网,出水口与管式微滤膜的内部连通,筒体底部设有净水出口。
2.根据权利要求1所述的将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置,其特征在于:所述阴极和阳极均采用白色铁板制成,阴极和阳极之间的距离为4cm,稳压直流电源的电压为30V。
3.根据权利要求1所述的将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置,其特征在于:所述管式微滤膜采用面积为1.5m2,Ф40mm×600mm材料为氧化锆的管式微滤膜。
4.根据权利要求1所述的将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置,其特征在于:所述卷式纳滤膜采用面积为9m2,Ф70mm×1280mm材料为聚酰胺的卷式纳滤膜。
5.一种将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的方法,其特征在于,使用如权利要求1-4任一所述的将电絮凝和微滤膜结合处理工业废水的装置,具体步骤如下:
用NaOH调节工业废水的PH值为7.5,然后调整稳压直流电源的电压为30V,接通稳压直流电源,对重工业废水处理35min,使工业废水中的重金属转化为絮体,经电解槽的出水口的滤网过滤后滤液进入管式微滤膜内,依次经过管式微滤膜和卷式纳滤膜的过滤,通过净水出口排出净水。
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