CN110204144A - 一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统及处理方法，该处理系统包括依次通过管道相连的粗细格栅池、曝气池、初沉池、硼掺杂金刚石薄膜预处理池、酸碱调节池、二沉池、膜生物反应器、中空纤维超滤池、硼掺杂金刚石薄膜深度处理池，所述硼掺杂金刚石薄膜预处理池和硼掺杂金刚石薄膜深度处理池采用硼掺杂金刚石薄膜作为阳极，苯发明所公开的系统及方法通过电化学高级氧化法产生羟基自由基和臭氧等氧化剂，分别实现对浓度高、毒性强、高COD污水的高效降解及低浓度、低COD污水的快速绿色降解。

Description

一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理系统及方法，特别涉及一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统及处理方法。
背景技术
随着经济的快速发展和工业化、城镇化的不断深化，人们对水资源需求量越来越大，水污染也越来越严重。
污水主要分为生活污水和工业污水。生活污水一般使用生化法就能得到很好的处理，但工业废水，尤其是化工、制药、造纸、印染、农药和石油等行业的废水成分复杂，COD(化学需氧量)值很高(>10000mg/L)，含盐量高，色度高，可生化性比较低，常规生化法难以降解。传统的污水处理技术需要人为添加化学试剂，如添加臭氧、双氧水、硫酸汞等化学试剂，容易造成二次污染，对于较高浓度的有机物或毒性较大污染物处理效果不佳，难以满足环保要求，并且产生大量的固体废物，会造成二次污染。亟需开发绿色高效环保的深度处理方法及处理技术。
金刚石薄膜电化学高级氧化技术是利用阳极的高电位和有催化活性的阳极反应产生具有强氧化能力的高活性羟基自由基等强氧化剂，从而氧化水中的各类有机污染物和细菌，再通过“冷焚烧”的方式将其转化为可生物降解的小分子有机物和二氧化碳、水等无毒无机物，达到去除污染物的目的，可广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统及处理方法，以达到绿色、环保、高效的深度处理污水的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统，包括依次通过管道相连的粗细格栅池、曝气池、初沉池、硼掺杂金刚石薄膜预处理池、酸碱调节池、二沉池、膜生物反应器、中空纤维超滤池、硼掺杂金刚石薄膜深度处理池，所述硼掺杂金刚石薄膜预处理池和硼掺杂金刚石薄膜深度处理池采用硼掺杂金刚石薄膜作为阳极。
上述方案中，所述硼掺杂金刚石薄膜预处理池中阳极面积为0.2-5m2，电极间距为1.0-10mm，电流密度为0.05-0.5Acm-2，系统运行温度为10-40℃。
上述方案中，所述硼掺杂金刚石薄膜深度处理池中阳极面积为0.15-2m2，电极间距为0.1-3.0mm，电流密度为0.05-0.3Acm-2，系统运行温度为10-35℃。
上述方案中，所述初沉池对污水中COD值大于10000mg/L时进行絮凝，初沉池中采用的絮凝剂为聚合硫酸铁。
上述方案中，所述二沉池对污水中COD值小于5000mg/L范围时进行絮凝，二沉池中采用的絮凝剂为双氧水和硫酸亚铁。
一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理方法，采用上述的一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统，包括如下过程：
(1)污水中含有的漂浮物和悬浮物在粗细格栅池中被处理掉，防止堵塞后续水处理结构；
(2)污水经过曝气池，采用曝气气浮的方法对污水中的难溶性油烃类进行分离，降低污水的COD，提高后续处理的可操作性；
(3)COD值大于10000mg/L的污水在初沉池进行絮凝，之后进入硼掺杂金刚石薄膜预处理池，利用硼掺杂金刚石薄膜作为阳极，通过电化学氧化法产生羟基自由基和臭氧，实现COD的快速降解，将COD快速降至5000mg/L以下；
(4)然后进入酸碱调节池中调节pH后，进入二沉池进行进一步絮凝，然后利用膜生物反应器对流出的上清液进行处理，去除COD、氮、磷；
(5)之后进入中空纤维超滤池，利用中空纤维超滤膜对污水进行超滤，并实现固液分离，提高后续处理的效率；
(6)最后进入硼掺杂金刚石薄膜深度处理池，利用硼掺杂金刚石薄膜作为阳极，通过电化学氧化法产生羟基自由基和臭氧，实现COD的快速降解，使出水COD值不高于10mg/L。
通过上述技术方案，本发明提供的基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统及处理方法具有以下优点：
本发明的污水处理方法，将生物处理(膜生物反应器处理)和物理处理(中空纤维超滤池)、化学处理(初沉池、二沉池)、电化学处理(硼掺杂金刚石薄膜预处理池、硼掺杂金刚石薄膜深度处理池)相结合，可以实现对污水的深度处理，满足污水回用标准；同时，采用基于硼掺杂金刚石薄膜的电化学高级氧化处理方法，可以有效避免深度处理过程中的药剂投放、固体污泥废物及其再处理等难题，并且其产生的羟基自由基和臭氧等氧化剂，可以对深度处理的污水具有强烈的灭菌功能，实现绿色环保高效的污水深度处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统示意图。
图中，1、粗细格栅池；2、曝气池；3、初沉池；4、硼掺杂金刚石薄膜预处理池；5、酸碱调节池；6、二沉池；7、膜生物反应器；8、中空纤维超滤池；9、硼掺杂金刚石薄膜深度处理池.
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统及处理方法，如图1所示，该处理系统可以实现COD的快速深度降解。
实施例1
如图1所示的基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统，包括依次通过管道相连的粗细格栅池、曝气池、初沉池、硼掺杂金刚石薄膜预处理池、酸碱调节池、二沉池、膜生物反应器、中空纤维超滤池、硼掺杂金刚石薄膜深度处理池，硼掺杂金刚石薄膜预处理池和硼掺杂金刚石薄膜深度处理池采用硼掺杂金刚石薄膜作为阳极。
硼掺杂金刚石薄膜预处理池中阳极面积为0.5m2，电极间距为2mm，电流密度为0.2Acm-2，系统运行温度为30℃。出水COD为150mg/L。
初沉池中采用的絮凝剂为聚合硫酸铁，先将聚合硫酸铁配成质量分数10-30％的溶液，然后按照每吨污水投放聚合硫酸铁30-50g的比例投放。二沉池中采用的絮凝剂为双氧水和硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的质量比为1:2～3:1，单位体积采用的絮凝剂按质量比，COD：双氧水1:15～15:1。
硼掺杂金刚石薄膜深度处理池中阳极面积为0.15m2，电极间距为2mm，电流密度为0.05Acm-2，系统运行温度为35℃。最终出水COD为9mg/L
实施例2
如图1所示的基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统，包括依次通过管道相连的粗细格栅池、曝气池、初沉池、硼掺杂金刚石薄膜预处理池、酸碱调节池、二沉池、膜生物反应器、中空纤维超滤池、硼掺杂金刚石薄膜深度处理池，硼掺杂金刚石薄膜预处理池和硼掺杂金刚石薄膜深度处理池采用硼掺杂金刚石薄膜作为阳极。
硼掺杂金刚石薄膜预处理池中阳极面积为1m2，电极间距为5mm，电流密度为0.2Acm-2，系统运行温度为32℃。出水COD为500mg/L。
初沉池中采用的絮凝剂为聚合硫酸铁，先将聚合硫酸铁配成质量分数10-30％的溶液，然后按照每吨污水投放聚合硫酸铁30-50g的比例投放。二沉池中采用的絮凝剂为双氧水和硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的质量比为1:2，单位体积采用的絮凝剂按质量比，COD：双氧水1:15。
硼掺杂金刚石薄膜深度处理池中阳极面积为1m2，电极间距为2mm，电流密度为0.05Acm-2，系统运行温度为35℃。运行2小时，最终出水COD为15mg/L。
利用实施例1和实施例2的方法处理后的水质
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统，其特征在于，包括依次通过管道相连的粗细格栅池、曝气池、初沉池、硼掺杂金刚石薄膜预处理池、酸碱调节池、二沉池、膜生物反应器、中空纤维超滤池、硼掺杂金刚石薄膜深度处理池，所述硼掺杂金刚石薄膜预处理池和硼掺杂金刚石薄膜深度处理池采用硼掺杂金刚石薄膜作为阳极。
2.根据权利要求1所述的一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统，其特征在于，所述硼掺杂金刚石薄膜预处理池中阳极面积为0.2-5m2，电极间距为1.0-10mm，电流密度为0.05-0.5Acm-2，系统运行温度为10-40℃。
3.根据权利要求1所述的一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统，其特征在于，所述硼掺杂金刚石薄膜深度处理池中阳极面积为0.15-2m2，电极间距为0.1-3.0mm，电流密度为0.05-0.3Acm-2，系统运行温度为10-35℃。
4.根据权利要求1所述的一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统，其特征在于，所述初沉池对污水中COD值大于10000mg/L时进行絮凝，初沉池中采用的絮凝剂为聚合硫酸铁。
5.根据权利要求1所述的一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统，其特征在于，所述二沉池对污水中COD值小于5000mg/L范围时进行絮凝，二沉池中采用的絮凝剂为双氧水和硫酸亚铁。
6.一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理方法，采用如权利要求1所述的一种基于硼掺杂金刚石薄膜的污水处理系统，其特征在于，包括如下过程：
(1)污水中含有的漂浮物和悬浮物在粗细格栅池中被处理掉，防止堵塞后续水处理结构；
(2)污水经过曝气池，采用曝气气浮的方法对污水中的难溶性油烃类进行分离，降低污水的COD，提高后续处理的可操作性；
(3)COD值大于10000mg/L的污水在初沉池进行絮凝，之后进入硼掺杂金刚石薄膜预处理池，利用硼掺杂金刚石薄膜作为阳极，通过电化学氧化法产生羟基自由基和臭氧，实现COD的快速降解，将COD快速降至5000mg/L以下；
(4)然后进入酸碱调节池中调节pH后，进入二沉池进行进一步絮凝，然后利用膜生物反应器对流出的上清液进行处理，去除COD、氮、磷；
(5)之后进入中空纤维超滤池，利用中空纤维超滤膜对污水进行超滤，并实现固液分离，提高后续处理的效率；
(6)最后进入硼掺杂金刚石薄膜深度处理池，利用硼掺杂金刚石薄膜作为阳极，通过电化学氧化法产生羟基自由基和臭氧，实现COD的快速降解，使出水COD值不高于10mg/L。
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