CN109851115A - 一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺 - Google Patents

一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺 Download PDF

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CN109851115A CN201910117591.3A CN201910117591A CN109851115A CN 109851115 A CN109851115 A CN 109851115A CN 201910117591 A CN201910117591 A CN 201910117591A CN 109851115 A CN109851115 A CN 109851115A
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王妙婷
曹普晅
曹真
尹胜奎
张继超
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Abstract

本发明提供了一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,该工艺包括超声单元、电催化氧化单元和絮凝处理单元。反渗透浓水首先超声单元处理后得到初步降解;之后经电催化氧化单元处理,使反渗透浓水中有机污染物矿化,达到COD去除的目的;最后通过絮凝处理单元进一步去除有机质。本发明充分利用焦化废水反渗透浓水的含盐量高、导电性好的特点,采用电催化氧化技术降解反渗透浓水中有机质,该工艺占地面积小,反应条件简单,处理效率高,无有害物质产生,环境友好。

Description

一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺
技术领域
本发明属于工业水处理技术领域,涉及一种反渗透浓水中有机污染物的适度处理方法,尤其涉及一种基于电催化氧化处理反渗透浓水中有机质的工艺。
背景技术
随着国家清洁生产及环保要求的日趋严格,反渗透(RO)技术逐渐成为诸多产业污水处理及循环水深度回用处理的首选技术。但是,通常反渗透工艺会有20%-50%浓水的产生,这类水COD含量高,且多为难降解大分子有机质,可生化性极差。另外RO浓水含盐量高,采用常规的生化和物化方法难以致效,高级氧化技术成为RO浓水中有机质的去除首选。
CN107540175A公开了一种对工业反渗透浓水中难降解有机物深度处理的方法,其特征在于,将高级氧化与腐殖质微生物活性炭有机地结合在一起,首先利用臭氧协同紫外Fenton的光催化氧化的高级氧化方法提高RO浓水的可生化性,再在厌氧条件下,通过培养驯化以腐殖质微生物为主要的生物群体进行活性炭吸附碳柱挂膜,形成腐殖质微生物活性炭,进一步降解浓水中难降解的有机物。
CN108658299A公开了一种用于反渗透浓水有机物去除工艺,其特征在于,先进行氧化反应将部分有机物矿化脱除,再通过活性炭吸附进一步脱除有机物,最终出水COD低于80mg/L。所述氧化反应采用复合氧化方式进行,所述复合氧化方式为利用臭氧和双氧水相结合,将RO浓水中部分有机物矿化脱除。
以上两个公开的处理RO浓水中有机质的专利中均需要在处理前调节pH,处理过程中需加入大量药剂,大大的增大了处理成本。相比之下,电催化氧化无需调节pH,无需外加药剂,且RO浓水电导率一般>8000μS/cm,RO浓水本身就是一种优良的电解质溶液。充分利用RO浓水含盐量高、导电性好的特点,采用电催化氧化技术处理RO浓水成为优选工艺。
发明内容
本发明的目的在于设计一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,解决上述问题。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于,包括以下工艺步骤:
步骤(1),超声处理:反渗透浓水从储水池经泵输入超声单元,所述超声单元包括超声反应装置,在声空化作用下,使得有机污染物发生高级氧化、热解和/或超临界氧化进而得到初步降解;
步骤(2),电催化氧化:经所述超声反应装置处理过的废水进入电催化氧化单元,在阳极发生氧化反应生成具有强氧化性的中间产物,产生的所述中间产物破坏所述有机污染物的分子结构,最终使所述有机污染物矿化;
步骤(3),絮凝处理:经电催化氧化单元处理过的浓水进入絮凝单元,通过加入絮凝剂发生絮凝反应,形成的胶体和悬浮物且吸附水中可溶性有机质一起沉降,进一步去除有机质,之后经絮凝处理后的废水直接排入出水池。
优选的,步骤(1)中,所述超声反应装置的水力停留时间为5-20min。
优选的,所述超声反应装置设有超声波发生器,所述超声波发生器产生的超声频率为1-10MHz。
优选的,步骤(2)中,所述电催化氧化单元包括电化学反应器,所述电化学反应器水力停留时间30-120min,所述电化学反应器的进水端与所述超声反应装置相连,所述电化学反应器的出水端与絮凝沉淀池相连。
优选的,所述电化学反应器包括电解槽、稳压直流电源、阴极板和阳极板;所述阳极板与阴极板相互平行相互交叉,垂直置于电解槽内,且所述阳极板与所述稳压直流电源的正极相连,所述阴极板与所述稳压直流电源的负极相连。
优选的所述阳极板采用金属氧化物电极,极板镀层选用析氧电位高的金属氧化物或离子掺杂型金属氧化物。
优选的,所述阴极板采用石墨板、钛板或不锈钢板。
优选的,所述稳压直流电源输出电流为2000-6000A。
优选的,所述电化学反应器中阴阳极板的对数为10-50对,且所述阳极板与所述阴极板的间距为2-10cm。
优选的,步骤(3)中,所述絮凝单元包括絮凝沉淀池,所述絮凝沉淀池的进水口处设有加药装置,投加的絮凝剂为聚丙烯酰胺。
本发明有益效果可以总结如下:
本发明一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺的反应条件简单,处理效率高,无有害物质产生,环境友好。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
1、储水池;2、泵;3、超声波发生器;4、电解槽;5、阳极板;6、阴极板;7、稳压直流电源;8、加药装置;9、絮凝沉淀池;10、出水池。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示的一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,
包括以下工艺步骤:
步骤(1),超声处理:反渗透浓水从储水池经泵输入超声单元,所述超声单元包括超声反应装置,在声空化作用下,使得有机污染物发生高级氧化、热解和/或超临界氧化进而得到初步降解;
步骤(2),电催化氧化:经所述超声反应装置处理过的废水进入电催化氧化单元,在阳极发生氧化反应生成具有强氧化性的中间产物,产生的所述中间产物破坏所述有机污染物的分子结构,最终使所述有机污染物矿化;
步骤(3),絮凝处理:经电催化氧化单元处理过的浓水进入絮凝单元,通过加入絮凝剂发生絮凝反应,形成的胶体和悬浮物且吸附水中可溶性有机质一起沉降,进一步去除有机质,之后经絮凝处理后的废水直接排入出水池。
在更加优选的实施例中,步骤(1)中,所述超声反应装置的水力停留时间为5-20min。
在更加优选的实施例中,所述超声反应装置设有超声波发生器,所述超声波发生器产生的超声频率为1-10MHz。
在更加优选的实施例中,步骤(2)中,所述电催化氧化单元包括电化学反应器,所述电化学反应器水力停留时间30-120min,所述电化学反应器的进水端与所述超声反应装置相连,所述电化学反应器的出水端与絮凝沉淀池相连。
在更加优选的实施例中,所述电化学反应器包括电解槽、稳压直流电源、阴极板和阳极板;所述阳极板与阴极板相互平行相互交叉,垂直置于电解槽内,且所述阳极板与所述稳压直流电源的正极相连,所述阴极板与所述稳压直流电源的负极相连。
在更加优选的实施例中,所述阳极板采用金属氧化物电极,极板镀层选用析氧电位高的金属氧化物或离子掺杂型金属氧化物。
在更加优选的实施例中,所述阴极板采用石墨板、钛板或不锈钢板。
在更加优选的实施例中,所述稳压直流电源输出电流为2000-6000A。
在更加优选的实施例中,所述电化学反应器中阴阳极板的对数为10-50对,且所述阳极板与所述阴极板的间距为2-10cm。
在更加优选的实施例中,步骤(3)中,所述絮凝单元包括絮凝沉淀池,所述絮凝沉淀池的进水口处设有加药装置,投加的絮凝剂为聚丙烯酰胺。
一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,该工艺流程主要经过超声单元、电催化氧化单元和絮凝单元,主要包括以下步骤:
步骤(1),超声处理:反渗透浓水从储水池经泵输入超声单元,超声单元采用超声波发生器对进入的浓水进行清洁、高效超声处理,在声空化作用下,使得有机污染物发生高级氧化、热解和/或超临界氧化进而得到初步降解,提升后续处理效率;
步骤(2),电催化氧化:经所述超声反应装置处理过的废水进入电催化氧化单元,电催化氧化单元采用电化学反应器,水在电化学反应器的阳极发生氧化反应生成·OH、·HO2或·O2等具有强氧化性的中间物,通过强氧化性的中间物破坏有机污染物的分子结构,最终使有机污染物矿化,达到去除COD的目的;
步骤(3),絮凝处理:经电催化氧化单元处理过的浓水进入絮凝单元,絮凝单元采用絮凝沉淀池,通过絮凝沉淀池的进水口处设置的加药装置,在絮凝沉淀池投加絮凝剂PAM,使其发生絮凝反应,形成的胶体和悬浮物且吸附水中可溶性有机质一起沉降,进一步去除有机质,减小出水浊度,之后经絮凝处理后的废水直接排入出水池。
超声反应器的水力停留时间为5-20min,产生的超声频率为1-10MHz。
电化学反应器水力停留时间30-120min,电化学反应器的进水端与超声反应器相连,电化学反应器的出水端与絮凝沉淀池相连。
电化学反应器包括电解槽、稳压直流电源、阴极板和阳极板;阳极板与阴极板相互平行相互交叉,垂直置于电解槽内,且阳极板与稳压直流电源的正极相连,阴极板与稳压直流电源的负极相连。电化学反应器中阴阳极板的对数为10-50对,且阳极板与阴极板的间距为2-10cm;阳极板采用金属氧化物电极(DSA电极),极板镀层选用析氧电位高的金属氧化物或者离子掺杂型氧化物,比如Ti/Ti4O7电极、Ti/SnO2-Sb电极等;阴极板为石墨板、钛板、不锈钢板等的一种。稳压直流电源输出电流为2000-6000A。
具体案例:以某焦化废水处理厂经生化处理后深度处理反渗透浓水为例,浓水中COD含量为280-320mg/L,废水电导率为18000-24000μS/cm。
实施例1:
反渗透浓水浓水从储水池1通过隔膜泵2进入超声单元,超声波发生器3产生超声波,超声频率为2MHz,初步降解有机污染物及提升水温,超声时间为20min,出水COD浓度为275-315mg/L。
超声单元排出的浓水通过管道在电解槽底部进入电解槽4。阳极板5、阴极板6分别与稳压直流电源7正负极相连接,阳极极板采用Ti/Ti4O7电极,阴极板采用不锈钢板,调节稳压直流电源电流为2000A,极板对数10对,极板间距10cm,水力停留时间120min。反应结束后,出水进入絮凝沉淀池9,进水端通过加药装置8添加絮凝剂PAM,沉淀池出水COD含量为115-135mg/L,达到污水综合排放标准二级标准要求。
实施例2:
反渗透浓水从储水池1通过隔膜泵2进入超声单元,超声波发生器3产生超声波,超声频率为6MHz,初步降解有机污染物及提升水温,超声时间为10min,出水COD浓度为270-310mg/L。
超声单元排出的浓水通过管道在电解槽底部进入电解槽4。阳极板5、阴极板6分别与稳压直流电源7正负极相连接,阳极极板采用Ti/Ti4O7电极,阴极板采用不锈钢板,调节稳压直流电源电流为4000A,极板对数20对,极板间距5cm,水力停留时间60min。反应结束后,出水进入絮凝沉淀池9,进水端通过加药装置8添加絮凝剂PAM,沉淀池出水COD含量为110-130mg/L,达到污水综合排放标准二级标准要求。
实施例3:
反渗透浓水浓水从储水池1通过隔膜泵2进入超声单元,超声波发生器3产生超声波,超声频率为10MHz,初步降解有机污染物及提升水温,超声时间为5min,出水COD浓度为265-305mg/L。
超声单元出水通过管道在电解槽底部进入电解槽4。阳极板5、阴极板6分别与稳压直流电源7正负极相连接,阳极极板采用Ti/Ti4O7电极,阴极板采用不锈钢板,调节稳压直流电源电流为6000A,极板对数50对,极板间距2cm,水力停留时间30min。反应结束后,出水进入絮凝沉淀池9,进水端通过加药装置8添加絮凝剂PAM,沉淀池出水COD含量为120-140mg/L,达到污水综合排放标准二级标准要求。
对比例:
反渗透浓水从储水池1通过隔膜泵2直接进入电解槽4。阳极板5、阴极板6分别与稳压直流电源7正负极相连接,阳极极板采用Ti/Ti4O7电极,阴极板采用不锈钢板,调节稳压直流电源电流为4000A,极板对数30对,极板间距6cm,水力停留时间60min。反应结束后,出水进入絮凝沉淀池9,进水端通过加药装置8添加絮凝剂PAM,沉淀池出水COD含量为210-250mg/L。
以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明,但本领域技术人员应该明白,本发明并不局限于以上所述实施例,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于,包括以下工艺步骤:
步骤(1),超声处理:反渗透浓水从储水池经泵输入超声单元,所述超声单元包括超声反应装置,在声空化作用下,使得有机污染物发生高级氧化、热解和/或超临界氧化进而得到初步降解;
步骤(2),电催化氧化:经所述超声反应装置处理过的废水进入电催化氧化单元,在阳极发生氧化反应生成具有强氧化性的中间产物,产生的所述中间产物破坏所述有机污染物的分子结构,最终使所述有机污染物矿化;
步骤(3),絮凝处理:经电催化氧化单元处理过的浓水进入絮凝单元,通过加入絮凝剂发生絮凝反应,形成的胶体和悬浮物且吸附水中可溶性有机质一起沉降,进一步去除有机质,之后经絮凝处理后的废水直接排入出水池。
2.根据权利要求1所述的一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于:步骤(1)中,所述超声反应装置的水力停留时间为5-20min。
3.根据权利要求2所述的一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于:所述超声反应装置设有超声波发生器,所述超声波发生器产生的超声频率为1-10MHz。
4.根据权利要求1所述的一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于:步骤(2)中,所述电催化氧化单元包括电化学反应器,所述电化学反应器水力停留时间30-120min,所述电化学反应器的进水端与所述超声反应装置相连,所述电化学反应器的出水端与絮凝沉淀池相连。
5.根据权利要求4所述的一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于:所述电化学反应器包括电解槽、稳压直流电源、阴极板和阳极板;所述阳极板与阴极板相互平行相互交叉,垂直置于电解槽内,且所述阳极板与所述稳压直流电源的正极相连,所述阴极板与所述稳压直流电源的负极相连。
6.根据权利要求5所述的一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于:所述阳极板采用金属氧化物电极,极板镀层选用析氧电位高的金属氧化物或离子掺杂型金属氧化物。
7.根据权利要求5所述的一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于:所述阴极板采用石墨板、钛板或不锈钢板。
8.根据权利要求5所述的一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于:所述稳压直流电源输出电流为2000-6000A。
9.根据权利要求5所述的一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于:所述电化学反应器中阴阳极板的对数为10-50对,且所述阳极板与所述阴极板的间距为2-10cm。
10.根据权利要求1所述的一种基于电催化氧化适度处理反渗透浓水中有机质的工艺,其特征在于:步骤(3)中,所述絮凝单元包括絮凝沉淀池,所述絮凝沉淀池的进水口处设有加药装置,投加的絮凝剂为聚丙烯酰胺。
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