CN110066078A - 一种印染废水c.e高级氧化深度处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了印染废水C.E高级氧化深度处理系统，包括：经若干条进出水管道依次连通的原水箱、石英砂过滤器、C.E预电解槽、C.E电解槽、中间水箱和活性炭过滤器；其中：C.E预电解槽和C.E电解槽进出水均为低进高出，且顶部均与活性炭吸附器底连接；C.E电解槽包括若干个置于电极插槽内的电极组和电极组支架，且电极插槽均匀分布于电极组支架上，电极组为由两块阴极板、其内置一块阳极板以及若干螺丝、螺母和垫圈组成的夹层结构组件，且阴极板和阳极板分别均匀分布有若干导流孔。从低能耗和低物耗角度出发，减少印染废水达到排放标准的深度处理成本的同时满足回收利用要求，节能减排，循环利用。

Description

一种印染废水C.E高级氧化深度处理系统

技术领域

本发明属于印染废水处理技术领域，具体涉及一种印染废水C.E高级氧化深度处理系统。

背景技术

印染行业是典型的高耗水产业，每年需消耗近亿吨的工艺用软化水。印染废水来源及污染物成分复杂，具有水质变化大、有机物含量高、色度高(主要为有色染料)等特点，直接排放对人类健康和生存环境带来极大危害，同时造成水资源浪费。

目前，臭氧高级氧化处理技术是印染废水深度处理的常用技术，该技术采用的核心设备是臭氧发生器，臭氧发生器需配备气源系统、冷却水系统和尾气处理系统，另需要投加催化剂以提高臭氧利用率和反应效果，电耗和药剂损耗非常大。生产臭氧常用的方法有电晕法、电解法、紫外线法和核辐射法。其中，电晕法的设备投资较高，运行费用高，臭氧产量大，但所生产的臭氧浓度较低；低紫外线法耗能高，生成臭氧的浓度低，不适用于大量臭氧的生产；核辐射法投资大、不安全，使用频率很低；电解法生产臭氧主要包括电解空气和电解纯水，电解空气生产臭氧的过程会产生NO_X等有毒物质，所需交流电压较高，电解效率低，臭氧入水困难，设备占地面积大，使用成本极高；电解纯水单位产生的臭氧效率最高，但设备投资高，且臭氧产量小，无法大规模应用。电解过程是以固态的贵金属聚合物为电解质，结合阳离子交换模式，通过低压电解的方式获得臭氧。目前广泛应用的臭氧合成方法是采用冷高压电晕放电技术。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有的印染废水深度处理臭氧高级氧化技术电耗和药剂损耗大，从低能耗和低物耗角度出发，一方面减少印染废水达到排放标准的深度处理成本，同时满足回收利用的要求，节能减排，循环利用，提供一种印染废水C.E高级氧化深度处理系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的印染废水C.E高级氧化深度处理系统，包括：经若干条进出水管道依次连通的原水箱、C.E预电解槽、C.E电解槽、中间水箱和活性炭过滤器；其中：

所述C.E预电解槽和所述C.E电解槽进出水均为低进高出，且顶部均与活性炭吸附器底连接；

所述C.E电解槽包括若干个置于电极插槽内的电极组和电极组支架，且所述电极插槽均匀分布于所述电极组支架上；所述电极组为由两块阴极板、其内置一块阳极板以及若干螺丝、螺母和垫圈组成的夹层结构组件，且所述阴极板和所述阳极板分别均匀分布有若干导流孔。

进一步，还包括分别与所述原水箱底部和所述C.E预电解槽顶部连接的石英砂过滤器，且所述原水箱和所述石英砂过滤器之间设有提升泵。通过石英砂过滤器去除悬浮物及部分固体有机物克服现有“A/A/O+沉淀池”处理印染废水工艺出水悬浮物偏高的问题。

更进一步，所述石英砂过滤器顶部和所述活性炭过滤器顶部分别与所述原水箱顶部连接。

进一步，所述C.E预电解槽或与所述C.E电解槽结构相同。

进一步，所述C.E预电解槽和所述C.E电解槽的出水口均设有取样阀。

进一步，所述电极组内阴极板和阳极板之间的间隙为1.5～2mm。

进一步，所述阴极板为不锈钢阴极板，并经不锈钢材质的螺丝、螺母和垫圈组合，所述阳极板为DSA涂层钛阳极板，与其单独连接的螺丝和螺母为纯钛材质，且所述阴极板和所述阳极板经PP材质的螺丝、螺母和垫圈组合固定。

本发明的上述印染废水C.E高级氧化深度处理系统中，所述C.E电解槽由若干块“2+1电极”组成的电极组，在恒流低压下通过电极板在废水水体中进行电解反应产生大量氧化剂，主产物为臭氧、羟基自由基和过氧化氢，在这些氧化剂共同作用下消除印染废水中绝大部分难降解有机物，并将部分难降解有机物转化成可生化降解的有机物。待大分子有机物被分解为小分子有机物后，再通过活性炭过滤器吸附水中的小分子有机物，以及在活性炭上吸附的微生物作用下将小分子有机物降解。此外，活性炭对微生物也有一定富集作用，从而可以提高出水的生物稳定性，保证最终出水水体达到回用标准。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的系统通过C.E电解槽电解制备臭氧处理印染废水，通60V以下直流电源电解水体(非强酸、强碱)，在阳极产生大量臭氧(O₃)气体和羟基(·OH)，阴极上产生双氧水(H₂O₂)，形成大量微米级气泡，出氧均匀稳定，C.E电解产生的氧化剂直接作用于废水水体之中，不需要外加催化剂，提升产物利用率，保证高效性。

2.本发明的整体结构简易，低能耗和低物耗角度出发，减少印染废水达到排放标准的深度处理成本，同时满足回收利用的要求，节能减排，循环利用。

附图说明

图1为本发明的印染废水C.E高级氧化深度处理系统的结构示意图；

图2为C.E电解槽的剖视图；

图3为C.E电解槽导流孔的截面图；

图4为C.E电解槽电极插槽的截面图；其中：

1-原水箱，2-提升泵，3-石英砂过滤器，4-C.E预电解槽，5-C.E电解槽，6-中间水箱，7-活性炭过滤器，8-活性炭吸附器，9-取样阀；

501-电极组，502-电极组支架，503-导流孔，504-电极插槽。

图5为电极工作原理示意图；其中，电极板通电后发生下列反应：

阳极：H₂O-e^-＝·OH+H⁺，3·OH-3e^-＝O₃+3H⁺

阴极：O₂+2H⁺+2e^-＝H₂O₂

副反应：2H⁺+2e^-＝H₂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1-4，印染废水C.E高级氧化深度处理系统，包括：经若干条进出水管道依次连通的原水箱1、石英砂过滤器3、C.E预电解槽4、C.E电解槽5、中间水箱6和活性炭过滤器7；其中：C.E预电解槽4和C.E电解槽5进出水均为低进高出且出水口均设有取样阀9、顶部均与活性炭吸附器8底连接；C.E电解槽5包括若干个置于电极插槽504内的电极组501和电极组支架502，且电极插槽504均匀分布于电极组支架502上；电极组501为由两块阴极板、其内置一块阳极板以及若干螺丝、螺母和垫圈组成的夹层结构组件，且阴极板和阳极板分别均匀分布有若干导流孔503。

还包括分别与原水箱1底部和C.E预电解槽4顶部连接的石英砂过滤器3，且原水箱1和石英砂过滤器3之间设有提升泵2，石英砂过滤器3顶部和活性炭过滤器7顶部分别与原水箱1顶部连接。一方面，通过石英砂过滤器3去除悬浮物及部分固体有机物克服现有“A/A/O+沉淀池”处理印染废水工艺出水悬浮物偏高的问题。中间水箱6的出水通过具有反冲洗功能的提升泵2经石英砂过滤器3回流至原水箱1、以及经活性炭过滤器7回流至原水箱1构成循环处理系统，提高处理效率、降低成本。

在某些实例中，C.E预电解槽4或与C.E电解槽5结构相同。

在某些实例中，电极组501内阴极板和阳极板之间的间隙为1.5～2mm，阴极板为不锈钢阴极板，并经不锈钢材质的螺丝、螺母和垫圈组合，阳极板为DSA涂层钛阳极板，与其单独连接的螺丝和螺母为纯钛材质，且阴极板和阳极板经PP材质的螺丝、螺母和垫圈组合固定。

当上述印染废水C.E高级氧化深度处理系统工作时，印染废水经生化处理后的沉淀池出水进入原水箱1，原水箱1内的废水由提升泵2输送至石英砂过滤器3，通过石英砂过滤器3去除大部分悬浮物和固体有机物后的废水直接进入C.E预电解槽4内进行预电解，主要去除废水中的色度和有机物，并将大部分难降解有机物分解成容易降解的有机物，经C.E预电解槽4反应后的出水自流进入C.E电解槽5进行深度电解，进一步去除色度和有机物，并将剩余的难降解有机物分解成容易降解的有机物，C.E电解槽5出水经提升泵2输送至活性炭过滤器7内，主要去除被C.E电解槽5分解产生的容易降解的有机物。

实施例1：C.E电解槽内电极组的产气量和氧化剂产量测试

测试条件：温度25℃，水样配置为蒸馏水+硫酸，水样体积为2.5L，水样TDS为300mg/L，结果如表1-3所示。

表1：10×10cm电极单元电流、电压与气流量

表2：10×10cm电极单元不同恒流下氧化剂产量

恒压V	参考电流/A	氧化剂产量mg/cm<sup>2</sup>·min
			9	1.13-2.01	0.272-0.422
12	1.72-3.19	0.361-0.667
			15	2.28-4.07	0.431-0.823

表3：10×10cm电极单元不同恒压下氧化剂产量

恒流A	参考电压V	氧化剂产量mg/cm<sup>2</sup>·min
			3	2.87-24	0.536-0.655
4	3.4-24	0.719-0.879
			5	4.14-24	0.874-1.069

从表1可知，在恒压条件下产气量随电压增长呈正相关性，9V到12V产气量增加较为明显，12V到15V增加趋势有所减弱；在恒流电流相同变化间隔的条件下，产气量增加量较为相近。此外，在恒压下，TDS数值的大小对产气量影响比较显著，TDS越大，产气量越高；而恒流下，产气量与TDS数值几乎不存在相关性。因而在恒流下运作的电极单元对水体TDS的要求不高，适应性良好，但对于高TDS水体的处理效果要次于恒压情况下的效果。

由表2和表3中不同恒压/恒流下氧化剂产量可知，实际应用中臭氧发生器可根据污染物浓度变化情况灵活调整电极工作状态，以达到氧化剂利用效率的最大化。

现有的冷高压电晕放电技术与本发明的印染废水C.E高级氧化深度处理系统对比如表4所示。

表4

实施例2：现有臭氧发生器和本发明印染废水C.E高级氧化深度处理系统内C.E电解槽的能耗和成本分析

参照国内知名品牌的KCF-DT10.0型号的臭氧发生器的技术参数进行分析，该型号臭氧产量为10kg/h，装机功率是110kW，运行功率约为110×0.85＝93.5kW，因为臭氧发生器运行过程中会升温，所以必须考虑降温装置，按配备冷水机的降温方式，臭氧产量10kg的臭氧发生器，制冷量需要考虑100kW，参考风冷螺杆式冷水机组的参数，冷水机的安装功率约为41.3kW，运行功率约41.3×0.85＝35.1kW。另外，需要配套的氮气投加装置、尾气处理装置等，运行功率约为17.4KW。综合下来，每制造1kgO₃，约需要耗电(93.5+35.1+17.4)/10＝14.6kWh。

根据表3数据计算本发明的印染废水C.E高级氧化深度处理系统，在4安培的恒流下10×10cm²“2+1电极”单元组的氧化剂产量约为0.005kg/h，预设200块阳极板条件下，臭氧总产量为1kg/h。单片10×10cm²“2+1电极”单元组运行功率为48W，因此每制造1kgO₃，约需要耗电200*48/1000＝9.6kWh。

另外，冷高压电晕放电技术与本发明的印染废水C.E高级氧化深度处理系统能耗比较数据如表5所示。

表5

Claims (7)

1.印染废水C.E高级氧化深度处理系统，其特征在于，包括：经若干条进出水管道依次连通的原水箱(1)、石英砂过滤器(3)、C.E预电解槽(4)、C.E电解槽(5)、中间水箱(6)和活性炭过滤器(7)；其中：

所述C.E预电解槽(4)和所述C.E电解槽(5)进出水均为低进高出，且顶部均与活性炭吸附器(8)底连接；

所述C.E电解槽(5)包括若干个置于电极插槽(504)内的电极组(501)和电极组支架(502)，且所述电极插槽(504)均匀分布于所述电极组支架(502)上；所述电极组(501)为由两块阴极板、其内置一块阳极板以及若干螺丝、螺母和垫圈组成的夹层结构组件，且所述阴极板和所述阳极板分别均匀分布有若干导流孔(503)。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括分别与所述原水箱(1)底部和所述C.E预电解槽(4)顶部连接的石英砂过滤器(3)，且所述原水箱(1)和所述石英砂过滤器(3)之间设有提升泵(2)。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述石英砂过滤器(3)顶部和所述活性炭过滤器(7)顶部分别与所述原水箱(1)顶部连接。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述C.E预电解槽(4)或与所述C.E电解槽(5)结构相同。

5.如权利要求1或4所述的系统，其特征在于，所述C.E预电解槽(4)和所述C.E电解槽(5)的出水口均设有取样阀(9)。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电极组(501)内阴极板和阳极板的间隙为1.5～2mm。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述阴极板为不锈钢阴极板，并经不锈钢材质的螺丝、螺母和垫圈组合，和

所述阳极板为DSA涂层钛阳极板，与其单独连接的螺丝和螺母为纯钛材质，和

所述阴极板和所述阳极板之间经PP材质的螺丝、螺母和垫圈组合固定。