CN109942055A - 一种有机废水电化学处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水电化学处理技术领域，尤其是一种有机废水电化学处理方法及装置，采用双金属协助电解处理有机废水，将铁粉加入清水配制成铁粉溶液；将铝粉加入清水配制成铝粉溶液；将铁粉溶液与铝粉溶液加入到有机废水电解槽中，形成双金属协助电解系统，使得双金属粉末以溶液方式进入到电解槽中协助电解有机废水，加快了在电解槽中形成微电池的数量，避免采用金属粉末方式加入过程出现的团聚现象，加快了对有机废水处理能力，提高了有机废水处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及废水电化学处理技术领域，尤其是一种有机废水电化学处理方法及装置。
背景技术
随着现代工业技术的快速发展，水污染问题日趋严重，在经济比较发达的地区，几乎看不到任何清泉流水，而且这种现象还在持续恶化。与此同时，人们在污水治理方面也化肥了大量人力、财力和物力，并在废水产生的同时，兴起了各种各样的净水技术和净水设备，可由于污水产生的方式不相同，导致污染物成分和含量也完全不相同，污水产生的数量上相差甚远。
鉴于此，有研究者采用双金属协助电处理有机废水，例如：专利申请号为2017111409066.5中公开的以四元合金材料为正极、石墨为负极构成首级电解系统，并在电解过程中添加铁、铝双金属粉末，进而借助电场的作用，快速形成大量的微电池，经过搅拌后，在废水中形成三维电解系统，扩大电解接触面积，实现对废水中的色度、COD较高的难以处理的印染等有机物污染废水的处理，并且取得较高的效果。
可是，由于现有技术中，对于双金属协助电解处理有机废水过程中，其采用的是金属粉末加入，导致加入到电解槽中后，形成微电池的速率较低，极大程度的影响了电解槽中废水处理效率，造成耗时较长，能耗较大。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种有机废水电化学处理方法及装置。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
经过采用双金属协助电解处理有机废水，将铁粉加入清水配制成铁粉溶液；将铝粉加入清水配制成铝粉溶液；将铁粉溶液与铝粉溶液加入到有机废水电解槽中，形成双金属协助电解系统，使得双金属粉末以溶液方式进入到电解槽中协助电解有机废水，加快了在电解槽中形成微电池的数量，避免采用金属粉末方式加入过程出现的团聚现象，加快了对有机废水处理能力，提高了有机废水处理效率。
附图说明
图1为本发明创造装置整体结构示意图。
1-槽体 2-电解液进管 3-电池组 4-铝粉溶液腔 5-排液管 6-泵 7-入管 8-阳极9-左曝液管 10-右曝液管 11-支架 12-阴极 13-右曝液孔 14-左曝液孔 15-阳极线 16-铁粉溶液腔 17-阀门a 18-支撑板 19-阴极线 20-连通管 21-阀门b。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
在某些实施例中，所述的铁粉溶液以铁粉计加入量是铝粉溶液以铝粉计加入量的3倍。使得铁粉加入量在电解槽中的量较多，并在微电池形成完成之后，形成大量的氢氧化铁凝胶，能够有效吸附有机废水中的色度，而且避免较高成本的铝大量加入，降低了有机废水处理成本，改善了有机废水处理的经济效益。
在某些实施例中，所述的铁粉溶液是以3g铁粉加入50mL清水，在搅拌速度为1000r/min下搅拌配制而成的；所述的铝粉溶液是以1.8g铝粉加入50mL，在搅拌速度为1000r/min下搅拌配制而成的。经过对铁粉溶液以一定质量铁粉与一定体积清水混合，一定质量铝粉与一定体积清水混合，分别形成铁粉溶液和铝粉溶液，有效的避免了铁粉溶液、铝粉溶液加入过程中的流量控制不恰当，致使铁粉与铝粉加入量比不合适，造成有机废水处理效果不理想的缺陷，并且本研究者在研究过程中，经过对铁粉、铝粉加入量的控制进行研究，在铁粉：铝粉质量比为1:0.6时，其有机废水中COD脱除率和脱色率均较优，能够分别达到86.4％以上和99.6％以上。
在上述操作过程中，本研究者参照的是现有技术中的电解操作方式进行的，采用的四元合金材料为阳极，石墨材料为阴极制备成电解槽。
如图1所示，在某些实施例中，上述方法在处理有机废水过程中，采用的装置：包括槽体1，设置在槽体1上的支撑板18，并在支撑板18上设置有外置电池组3；槽体1上设置有电解液进管2；槽体1上设置有铝粉溶液腔4；槽体1上设置有铁粉溶液腔16；槽体1上设置有排液管5；电解液进管2上设置有阀门a17，排液管5上设置有阀门b21；槽体1内部在距离槽体槽口三分之一处设置有支架11、阴极12、阳极8、左曝液管9和右曝液管10；阴极12设置在支架11上，并分别经过阴极线19与电池组3的负极电连接；阳极8设置在支架11上，并分别经过阳极线15与电池组3的正极电连接；右曝液管10上设置有右曝液孔13，左曝液管9上设置有左曝液孔14；右曝液管10经过连通管20与铝粉溶液腔4连通；左曝液管9经过连通管20与铁粉溶液腔16连通。
该装置在应用过程中，可以实现连续化电解处理废水操作，连续化处理过程中，是将待电解废水、废液经过电解液进管进入到槽体内部电解，同时打开排液管排液，实现连续化操作；间歇式电解处理过程中，是将待电解废液、废水经过电解液进管进入到槽体内部，并装满或者装至合适位置之后，开启电解，待电解结束之后，打开排液管排液，完成电解。
在上述操作过程中，均是经过电解液进管送入待电解废水、废液之后，将其阳极、阴极分别接通电池组正极、负极之后，开启电解，并在电解过程中，开启铝粉溶液腔、铁粉溶液腔中，使得铝粉溶液、铁粉溶液进入到槽体内部，达到补充水的同时，添加铝粉和铁粉，使得槽体内部形成大量的微电池，加快对废水的处理效率和处理能力。
本研究者在研究过程中，采用靛蓝污染废水作为研究对象，并采用上述的装置进行电解处理，并在处理过程中，采用打开铝粉溶液腔和打开铁粉溶液腔作为实验组1、打开铝粉溶液腔和关闭铁粉溶液腔作为实验组2、关闭铝粉溶液腔和打开铁粉溶液腔作为实验组3、关闭铝粉溶液腔和关闭铁粉溶液腔作为实验组4进行试验处理；其他电解过程中的处理的参数变化参照现有技术中的相关操作进行处理，例如：控制废水pH值在5-8范围内，电解电压在10-15V之间变化、电解时间控制在60min、电流密度在0.1-0.2A·cm-2之间变化。结果如下表1所示：
表1
| 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 实验组4 | |
| 脱色率(％) | 99.3 | 85.6 | 83.1 | 79.8 |
| COD脱除率(％) | 89.7 | 83.2 | 84.7 | 80.2 |
由表1数据显示可见，对于废水处理过程中，经过装置上安装铝粉溶液腔、铁粉溶液腔的方式，使得能够向槽体中加入双金属协助方式处理，能够极大程度的提高对靛蓝污染废水的处理能力。
除此之外，本研究者还经过在上述实验组1的基础上，经过将铁粉和铝粉分别配制成溶液之后，按照上述进行电解处理，作为实验组5；经过将与实验组5等量的铁粉和铝粉直接加入到上述电解装置中，并采用搅拌装置以200r/min搅拌混合10min进行电解处理，作为实验组6；对实验组5和实验组6对靛蓝污染废水(原始CODCr为3785mg/L，色度值为2439)处理之后，其脱色率和COD脱除率随时间变化情况进行统计，其他处理参照上述试验操作以及常规技术手段进行试验操作，其结果显示如下表2所示：
表2
由表2的数据显示可见，对于处理过程中，对于铁粉、铝粉加入时候的采用的不同形态加入，将会对电解靛蓝污染废水处理的能力变化完全不相同，采用溶液加入方式比采用粉末加入方式的电解效率较优，其原因在于：溶液方式进入，能够有效的使得单质铁、单质铝均匀分散在电解槽槽体的待电解溶液中，使得混合均匀，能够快速形成微电池；而对于粉末方式进入，容易造成粉末结团，发生团聚，影响铁粉、铝粉等单质在待电解溶液中的分散性，使得快速形成微电池的量和分散均匀性较差，进而极大程度的影响着对废水处理的效率。
在某些实施例中，所述的支架11设置在位于槽体1槽口三分之一位置处。能够有效保证电极处理合适的位置，避免电极过高或者过低造成对待电解处理废水的处理能力较差，导致无法有效处理槽内污水。本研究者在上述实验组1的基础上，经过对支架11的位置进行调整并按照调整至距离槽体1槽口X分之一的变化方式进行调整，其中X为变化参数，并将其进行间隙性废水电解50min处理，并测定电解靛蓝污染废水中的脱色率和COD脱除率情况如下表3所示：
表3
| X＝5 | X＝4 | X＝3.5 | X＝2 | X＝2.5 | |
| 脱色率(％) | 89.5 | 90.1 | 98.9 | 97.8 | 98.5 |
| COD脱除率(％) | 85.1 | 84.2 | 89.8 | 89.6 | 90.1 |
结合表3和表1的数据可见，对于电极控制在合适的位置，将会有助于改善对靛蓝污染废水电解处理能力，提高脱色率和COD脱除率，降低处理成本。
在某些实施例中，所述的左曝液孔14由连接连通管20位置处远离方向上，孔径逐渐增大；右曝液孔13由连接连通管20位置处远离方向上，孔径逐渐增大。有利于提高分散效率，增强分散性能。
在某些实施例中，所述的左曝液孔14孔径＞右曝液孔13孔径。有利于铁粉加入量多余铝粉加入量的控制。
在某些实施例中，所述的左曝液孔14孔径＝3倍右曝液孔13孔径。保证了铁粉和铝粉加入量处于合适的比例范围，使得废水脱色率达到99.6％。
在某些实施例中，所述的铝粉溶液腔4内设置有流量控制阀a和增压装置；所述的铁粉溶液腔16内设置有流量控制阀b和增压装置；并且流量控制阀a控制的流量为流量控制阀b控制的流量的三分之一。减小控制难度，增强可控制效率，降低电解处理废水难度。
在某些实施例中，所述的支架11的位置可调整。保证电极处于合适位置，提高电解效率。
在某些实施例中，所述的槽体1底部设置有泵6，泵6出口管经过管路与槽体1内部连通，泵6出口设置有入管7连通。有助于搅动和补充电解质溶液，提高槽体内部物料混合均匀性，或者提高连续化电解能力。
本发明创造的装置，结构简单，操作方便，能够实现连续化处理污水，并引入了双金属协助电解，使得在电解槽槽体内部形成大量的微电池，加快了对废水电解处理的效率，并且经过将双金属采用铝粉溶液、铁粉溶液方式加入，能够为电解槽内补充水分的同时，实现双金属成分的补充，增强电解槽槽体内部微电池长期存在，提高对待电解的废水处理能力。
不仅如此，经过支架的设置，使得设置在槽体内部的阴极、阳极的高低位置能够得到调节，能够保证处于合适的位置，使得对废水处理能力大幅度的增强。
Claims (9)
1.一种有机废水电化学处理方法，采用双金属协助电解处理有机废水，其特征在于，将铁粉加入清水配制成铁粉溶液；将铝粉加入清水配制成铝粉溶液；将铁粉溶液与铝粉溶液加入到有机废水电解槽中，形成双金属协助电解系统。
2.如权利要求1所述的有机废水电化学处理方法，其特征在于，所述的铁粉溶液以铁粉计加入量是铝粉溶液以铝粉计加入量的3倍。
3.如权利要求1所述的有机废水电化学处理方法，其特征在于，所述的铁粉溶液是以3g铁粉加入50mL清水，在搅拌速度为1000r/min下搅拌配制而成的；所述的铝粉溶液是以1.8g铝粉加入50mL，在搅拌速度为1000r/min下搅拌配制而成的。
4.如权利要求1或2或3所述的有机废水电化学处理方法，其特征在于，实现该方法采用的装置包括槽体(1)，设置在槽体(1)上的支撑板(18)，并在支撑板(18)上设置有外置电池组(3)；槽体(1)上设置有电解液进管(2)；槽体(1)上设置有铝粉溶液腔(4)；槽体(1)上设置有铁粉溶液腔(16)；槽体(1)上设置有排液管(5)；电解液进管(2)上设置有阀门a(17)，排液管(5)上设置有阀门b(21)；槽体(1)内部设置有支架(11)、阴极(12)、阳极(8)、左曝液管(9)和右曝液管(10)；阴极(12)设置在支架(11)上，并分别经过阴极线(19)与电池组(3)的负极电连接；阳极(8)设置在支架(11)上，并分别经过阳极线(15)与电池组(3)的正极电连接；右曝液管(10)上设置有右曝液孔(13)，左曝液管(9)上设置有左曝液孔(14)；右曝液管(10)经过连通管(20)与铝粉溶液腔(4)连通；左曝液管(9)经过连通管(20)与铁粉溶液腔(16)连通。
5.如权利要求4所述的有机废水电化学处理方法，其特征在于，所述的支架(11)设置在位于槽体(1)槽口三分之一位置处。
6.如权利要求4所述的有机废水电化学处理方法，其特征在于，所述的左曝液孔(14)由连接连通管(20)位置处远离方向上，孔径逐渐增大；右曝液孔(13)由连接连通管(20)位置处远离方向上，孔径逐渐增大。
7.如权利要求4所述的有机废水电化学处理方法，其特征在于，所述的铝粉溶液腔(4)内设置有流量控制阀a和增压装置；所述的铁粉溶液腔(16)内设置有流量控制阀b和增压装置；并且流量控制阀a控制的流量为流量控制阀b控制的流量的三分之一。
8.如权利要求4所述的有机废水电化学处理方法，其特征在于，所述的支架(11)的位置可调整。
9.如权利要求4所述的有机废水电化学处理方法，其特征在于，所述的槽体(1)底部设置有泵(6)，泵(6)出口管经过管路与槽体(1)内部连通，泵(6)出口设置有入管(7)连通。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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