CN110451697A - 含盐有机废水电催化氧化耦合预处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置，包括池体，在池体内依次安装第一挡板、第二挡板、第三挡板、第五挡板，第一挡板和池体左壁构成进水通道，第一挡板和第二挡板之间构成气浮除油区，在气浮除油区内设有电催化氧化模块，电催化氧化模块置于环形罩内；在环形罩上方设有刮油装置；第三挡板将第二挡板和第五挡板之间的加药混凝沉淀区分割成加药混合区和沉淀池，在沉淀池内安有刮泥机，沉淀池上部安有水处理斜板，第五挡板与池体右壁形成出水通道，水处理斜板出水经出水通道排出；在池体底部设有储泥沟。含盐有机废水经预处理装置处理后，可有效减少废水中悬浮物、油污、胶体含量，大幅度去除废水中的色度、氨氮和COD含量。

Description

含盐有机废水电催化氧化耦合预处理方法及装置

技术领域

本发明属于废水治理与净化的环保技术领域，涉及一种含盐有机废水预处理装置系统，尤其是涉及一种含盐有机废水电催化氧化耦合预处理方法及装置。

背景技术

随着现代工业的发展，含有高浓度难降解有机污染物的含盐工业废水日益增多，该类废水的治理是水处理领域面临的重大问题。含盐有机废水主要来源于化工产品的制造及煤炭、石油和天然气的采集加工等过程，除含有Na⁺、Cl^-、SO₄ ^2-等无机离子外，还具有高有机物、高色度、高粘度、高生物毒性、难降解等特征。常规工业废水处理措施如物理、化学、生物方法等无法彻底清除含盐有机废水中的污染物，若处理不达标直接排放，会严重破坏水体环境，影响工农业正常生产和人类健康。

利用光、声、电、磁及其他无毒试剂催化氧化技术处理有机废水，尤其是难生化降解、对人类危害极大的有机污染物，是当前世界水处理领域较热的研究方向。电催化氧化法因对有机物具有特殊的降解机理和能力，处理效果显著，停留时间短，设备结构简单，基建费用低，取得了业内的广泛认可。电催化氧化技术可作为生化后污水的深度处理，也可作为高浓度污水的生化前处理。目前，电化学水处理技术处理有机废水的研究非常多，主要应用于对制革废水、印染废水、甲醛废水、垃圾渗滤液的处理。利用电化学过程可以有效地破坏大分子有机物，并降低其毒性，处理后的废水可生化降解性提高。含盐有机废水自身具有较高浓度电解质，电导性较强，电解过程中可大幅度降低电能消耗，降低运行费用。同时，过程中阴阳极板会产生微小电解气泡，废水中微小颗粒、胶体絮凝物和油分会附着在气泡上，并上浮至液面，可利用刮油装置加以去除。

工业废水传统预处理工艺，常需设置有隔油池、加药混凝沉淀池、高级氧化处理装置等，占地面积大，基建投资多，运行成本高，增加企业污水治理的成本投入。故能同时实现多种目的的预处理联合装置是污水处理市场上所急需的，其装置集成度高，结构紧凑，占地面积小，可广泛应用于多种类别工业废水的预处理阶段。为废水进一步达标排放和减量化，资源化提供有效的技术保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对工业含盐有机废水的集成预处理装置，该装置主要包含有电催化氧化模块、气浮除油模块和加药混凝沉淀模块，能有效去除悬浮物、胶体、色度、氨氮、总磷、总氮及难降解有机物。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置，包括池体，池体内部由挡板分割为多个功能区，主要包含电催化氧化模块、气浮除油模块和加药混凝沉淀模块。具体的，在池体内依次安装第一挡板、第二挡板、第三挡板、第五挡板，所述的第一挡板和池体左侧内壁构成进水通道1，第一挡板和第二挡板之间构成气浮除油区，在气浮除油区内设有电催化氧化模块8，电催化氧化模块8置于环形罩9内；在所述的环形罩9上方设有刮油装置2；在所述的气浮除油区上部设有排油口，排油口连接有排油管路将收集的油分排出装置；所述的第三挡板将第二挡板和第五挡板之间的加药混凝沉淀区分割成加药混合区和沉淀池5，在所述的沉淀池5内安装有刮泥机6，在沉淀池5上部安装有水处理斜板4，第五挡板与池体右侧内壁形成出水通道，经水处理斜板4处理后的出水经出水通道排出；在所述的池体底部设有储泥沟10用于收集电催化氧化模块电解过程中阴极板表面结垢物、加药混凝沉淀模块中的沉淀物，所述的储泥沟10设有排泥管路用于导出储泥沟中的沉淀。

所述的池体为长方体敞口池体；进一步的，所述的池体为长方体敞口混凝土或钢结构池体。

所述的第一挡板固定在池体前、后内壁上，第一挡板的上端与池体上沿齐平。所述的第一挡板下部沿水流方向水平弯折，使进水通道1进一步构成与池底平行的水平通道引导废水进入气浮除油区下部。

所述的第二挡板固定在池体前、后内壁上。第二挡板的上端与池体上沿齐平，下部沿水流方向倾斜，下端不与池底接触。

所述的电催化氧化模块8包括阴、阳电极板、自动倒极装置，所述的阴、阳电极板间隔排列，相邻阴、阳电极板间距为8～15mm，阳、阴电极板通过导线分别与电源正、负极连接，通过自动倒极装置定时颠倒电源极性，用于抑制电解过程中阴极板表面结垢物质形成或去除已形成的结垢物质，保证电解过程中的电流效率和装置运行的安全稳定。所述的阳极电极板为钛基涂层板，优选采用钛涂钌铱电极板、钛涂铱钽电极板、钛涂氧化铅电极板等；所述的阴极电极板为不锈钢板或钛板。

正常电解过程，电流密度控制在15～35mA/cm²，停留时间设计为2～3h。电源倒极后，需加大两极间电流，一般为正常电解电流的3～4倍。为减少倒极操作对电极的损伤，持续时间不宜过长，一般为30～60s。

所述的环形罩9上、下端敞口，下端呈喇叭口形，对液体起导流作用。

所述的电催化氧化模块8、环形罩9、刮油装置2的固定方式为本领域常规方法，包括但不局限于下述方法：电催化氧化模块8可以通过设在池体内的横梁固定；环形罩9可以通过将其下端与池体前、后内壁固定或通过梁板固定；刮油装置2通过钢结构固定在池体顶端。

在所述的环形罩9下方设有搅拌器，搅拌器的搅拌速率为100～400r/min。

所述的第三挡板固定在池体前、后内壁上，底端固定于池底，第三挡板的上端低于池体上沿，在第三挡板上方设有第四挡板，第四挡板下部沿水流方向倾斜使其与第三挡板上端构成水流通道，同时通过第四挡板的倾斜设置防止部分加药混合后废水直接通过上层水处理斜板，提高废水在沉淀池5内的有效停留时间和沉降效果。

所述的第五挡板固定在池体前、后内壁上，底端固定于池底；所述的第五挡板上端低于池体上沿，经水处理斜板4处理后的出水进入出水通道。

在所述的加药混合区下部设有搅拌器，在加药混合区顶部设有加药管3，所述的加药管3沿池体内壁安装伸入池内或由池体顶部安装的横梁固定。

本发明所述的搅拌器为上升式搅拌器。

所述的刮泥机6可由池体顶部安装的横梁固定。

优选的，分别在位于气浮除油区和沉淀池5的池体底部设有储泥沟10，所述的储泥沟10与排泥管路连通用于导出储泥沟中的沉淀。进一步优选的，所述的储泥沟10为倒锥形储泥沟。

基于本发明所述的含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置处理含盐有机废水的方法，包括：

步骤(1)、预处理：调节含盐有机废水pH为3～6，TDS≥3000mg/L；

步骤(2)、电解气浮除油：废水进入装置，在搅拌器作用下，废水随上升流进入到环形罩内进行电催化氧化反应，电解反应后，夹杂气泡液体由环形罩上方流出，沿挡板与环形罩间隙往下流动，由底部再次进入环形罩内，实现料液循环流动和气液充分混合，提高对废水中有机物降解效率；电解处理产生的电解气泡在上升过程中吸附废水中的微粒、胶体、油分等并带至液面处，由刮油装置2实现油水分离，油分等杂质由排油管道导出装置外，气体在装置上方汇集后，排出装置外；电催化氧化模块电解过程中阴极板表面结垢物收集于储泥沟，通过排泥管路导出装置外；

步骤(3)、经电解气浮除油处理后的料液，进入加药混凝沉淀区，通过加药管往料液中加入混凝剂和絮凝剂，在搅拌作用下，料液中悬浮颗粒、胶体等集聚成团，形成较大矾花随废水上升进入沉淀池5中沉降，料液在沉淀池中设计停留时间为3～5h，上层清液经水处理斜板4过滤后由出水口排出；沉淀池底部泥料由刮泥机6收集于储泥沟10，通过排泥管路导出装置外。

若待处理含盐有机废水TDS≥3000mg/L，则不需要调节TDS；若待处理含盐有机废水TDS＜3000mg/L，采用电解质调节至废水TDS≥3000mg/L。所述的电解质为氯化钠、硫酸钠；电解过程中含氯化钠废水能产生具有氧化活性的氯化物(Cl₂，HClO，ClO₂)，从而提高对溶液色度和COD的去除作用，因此，优先考虑氯化钠。

采用硫酸或盐酸调节废水的pH为3～6。酸性进水条件下，电催化氧化不仅可以降解废水中有机物，同时在极板表面产生微小电解气泡，电解气泡包含有氢气、氯气等，电解气泡粒径小，吸附能力强，在上升过程中能够将废水中的微粒、胶体、油分等吸附并带至液面处，由刮油装置2实现油水分离。电解气泡除油停留时间短，除油效率高，效果优于常规加压溶气除油，且无需额外消耗气体压缩机能耗，即可实现较优除油效果。

所述的混凝剂为无机盐混凝剂，优选采用硫酸铝、三氯化铁、聚合氯化铝等；所述的絮凝剂为高分子絮凝剂，优选为聚丙烯酰胺等。

装置出水满足：悬浮物含量≤10mg/L，含油量≤5mg/L，色度、氨氮和COD去除率均

≥70％，可生化性B/C值提高至0.5～0.6。若装置出水COD未达《污水综合排放标准》，可在所述的电催化氧化耦合预处理装置出水端增设常规生化处理单元，如氧化沟、A/O等，进一步有效去除氨氮、总磷、总氮及COD至满足排放要求；或在电催化氧化耦合预处理装置出水端增设膜法预浓缩和蒸发结晶等废水零排放技术工艺单元，实现水的回收和盐的资源化利用。

本发明的有益效果：

本发明针对含盐有机废水的前处理，含盐有机废水包含有悬浮物、油污、胶体、色度、氨氮和难降解有机物等污染物。废水经电催化氧化耦合预处理装置各工段处理后，可有效减少废水中悬浮物、油污、胶体含量，大幅度去除废水中的色度、氨氮和COD含量，难降解有机物可被分解为易生化处理的小分子形式。

附图说明

图1为本发明含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置的系统示意图；

图2为电催化氧化模块组成示意图。

1—进水通道；2—刮油装置；3—加药管；4—水处理斜板；5—沉淀池；6—刮泥机；7—搅拌器；8—电催化氧化模块；9—环形罩；10—储泥沟；11—出水通道；12—第一挡板；13—第二挡板；14—第三挡板；15—第四挡板；16—第五挡板；17—阴电极板；18—阳电极板；19—自动倒极装置。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置，包括长方体敞口池体，在池体内沿长度方向依次安装第一挡板12、第二挡板13、第三挡板14、第五挡板16；所述的第一挡板12固定在池体前、后内壁上，第一挡板的上端与池体上沿齐平，下部沿水流方向水平弯折，使第一挡板和池体左侧内壁、底板构成进水通道；所述的第二挡板13固定在池体前、后内壁上，第二挡板的上端与池体上沿齐平，下部沿水流方向倾斜，下端不与池底接触；第一挡板12和第二挡板13之间构成气浮除油区，在气浮除油区内设有电催化氧化模块8，电催化氧化模块8包括间隔排列的阴电极板17、阳电极板18，相邻阴、阳电极板间距为10mm，阳、阴电极板通过导线分别与电源正、负极连接，在电源处装有自动倒极装置19，通过自动倒极装置19定时颠倒电源极性；电催化氧化模块8置于环形罩9内，环形罩9上、下端敞口，下端呈喇叭口形；在所述的环形罩9下方设有搅拌器7，搅拌器的搅拌速率为100～400r/min；在所述的环形罩9上方设有刮油装置2；在气浮除油区上部设有排油口，排油口连接有排油管路将收集的油分等杂质排出装置。所述的第三挡板14固定在池体前、后内壁上，底端固定于池底，第三挡板上端低于池体上沿，在第三挡板14上方设有第四挡板15，第四挡板15下部沿水流方向倾斜使其与第三挡板上端构成水流通道；所述的第五挡板固定在池体前、后内壁上，底端固定于池底，上端低于池体上沿，第五挡板16与池体右侧内壁形成出水通道；所述的第三挡板14将第二挡板13和第五挡板16之间的加药混凝沉淀区分割成加药混合区和沉淀池5，在所述的加药混合区下部设有搅拌器，在加药混合区顶部设有加药管3，加药管3沿池体内壁安装伸入池内或由池体顶部安装的横梁固定；在所述的沉淀池5内安装有刮泥机6，并在沉淀池5上部安装有水处理斜板4，经水处理斜板4处理后的出水经出水通道排出；分别在位于气浮除油区和沉淀池5的池体底部设有储泥沟10用于收集电催化氧化模块电解过程中阴极板表面结垢物、加药混凝沉淀模块中的沉淀物，所述的储泥沟10与排泥管路连通用于导出储泥沟中的沉淀。

具体的，本实施例所述的搅拌器为上升式搅拌器。

所述的刮泥机6由池体顶部安装的横梁固定。

所述的储泥沟10为倒锥形储泥沟。

所述的电催化氧化模块8中，阳电极板18采用钛涂钌铱材质，阴电极板17采用不锈钢材质。

实施例2

待处理含盐废水为含氯化钠的某煤化工废水，TDS含量约4500mg/L，悬浮物含量约300mg/L，色度约为600倍，含油量约200mg/L，COD含量约1200mg/L，氨氮含量约500mg/L，B/C值约为0.25，pH约为6，还含有部分酚类、氰类等有毒、有害物质。

基于实施例1所述的含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置处理上述煤化工废水，步骤如下：

步骤(1)、废水无需调节TDS和pH；

步骤(2)、电解气浮除油：废水在进料输送泵作用下进入电催化氧化耦合预处理装置，首先进入进水通道，在搅拌器作用下，废水随上升流进入到环形罩内，电解反应后，夹杂气泡液体由环形罩上方流出，沿挡板与环形罩间隙往下流动，由底部再次进入环形罩内，由电催化氧化模块产生的高级催化氧化作用将废水中的大部分有机物进行降解，难降解且有毒有害的物质在电解处理后，转化为低毒易生化降解的小分子有机物，有利于有机物在后序生化处理工段彻底去除，达到排放标准；同时，电催化氧化过程电极板表面产生大量气泡，废水中的微粒、胶体和油分会与气泡结合并向上浮动，由液面刮油装置实现油水分离的目的，收集的油分等杂质经排油管路导出装置；电催化氧化模块电解过程中阴极板表面结垢物收集于储泥沟，通过排泥管路导出装置外。

正常电解过程，电流密度设为30mA/cm²，每隔2h倒极一次，每次倒极时间为60s，期间极间电流增大3～4倍。

步骤(3)、经电解气浮除油处理后的料液，进入加药混凝沉淀区，通过加药管往料液中加入混凝剂聚合氯化铝和絮凝剂聚丙烯酰胺，在搅拌器的搅拌作用下，料液中悬浮颗粒、胶体等集聚成团，形成较大矾花随废水上升进入沉淀池中沉降，料液在沉淀池中停留时间为3h，上层清液经水处理斜板过滤后进入出水通道由出水口排出，装置出水达到：悬浮物含量约为10mg/L，色度约为150倍，含油量约为5mg/L，COD含量约为350mg/L，氨氮含量约为130mg/L，可生化性B/C值约为0.5。装置出水继续连接生化处理单元、膜浓缩单元、蒸发结晶单元，实现废水的有效回收及盐的资源化利用。沉淀池底部泥料由刮泥机收集于储泥沟，通过排泥管路导出装置外。

本发明中未涉及部分均与现有技术相同或采用本领域技术现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置，其特征在于包括池体，在所述的池体内依次安装第一挡板、第二挡板、第三挡板、第五挡板，所述的第一挡板和池体左壁构成进水通道，第一挡板和第二挡板之间构成气浮除油区，在气浮除油区内设有电催化氧化模块，电催化氧化模块置于环形罩内；在所述的环形罩上方液面设有刮油装置；在所述的气浮除油区上部设有排油口，排油口连接有排油管路将收集的油分排出装置；所述的第三挡板将第二挡板和第五挡板之间的加药混凝沉淀区分割成加药混合区和沉淀池，在所述的沉淀池内安装有刮泥机，沉淀池上部安装有水处理斜板，第五挡板与池体右壁形成出水通道，经水处理斜板处理后的出水经出水通道排出；在所述的池体底部设有储泥沟用于收集电催化氧化模块电解过程中阴极板表面结垢物、加药混凝沉淀模块中的沉淀物。

2.根据权利要求1所述的含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置，其特征在于所述的电催化氧化模块包括阴、阳电极板，所述的阴、阳电极板间隔排列，相邻阴、阳电极板间距为8～15mm，阳、阴电极板通过导线分别与电源正、负极连接。

3.根据权利要求2所述的含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置，其特征在于所述的电催化氧化模块还包括自动倒极装置，通过自动倒极装置定时颠倒电源极性。

4.根据权利要求2所述的含盐有机废水催化氧化耦合预处理装置，其特征在于所述的阳极电极板为钛基涂层板，优选采用钛涂钌铱电极板、钛涂铱钽电极板、钛涂氧化铅电极板；所述的阴极电极板为不锈钢板或钛板。

5.根据权利要求1所述的含盐有机废水催化氧化耦合预处理装置，其特征在于所述的环形罩上、下端敞口，下端呈喇叭口形。

6.根据权利要求1所述的含盐有机废水催化氧化耦合预处理装置，其特征在于环形罩下方设有搅拌器，搅拌速率设置为100～400r/min。

7.根据权利要求1所述的含盐有机废水催化氧化耦合预处理装置，其特征在于在所述的加药混合区下部设有搅拌器，在加药混合区顶部设有加药管。

8.根据权利要求1所述的含盐有机废水催化氧化耦合预处理装置，其特征在于在所述的电催化氧化耦合预处理装置出水端增设生化处理单元进一步有效去除氨氮、总氮及COD至满足排放要求；或在电催化氧化耦合预处理装置出水端增设膜法预浓缩和蒸发结晶单元。

9.基于权利要求1所述的电催化氧化耦合预处理装置的含盐有机废水电催化氧化耦合预处理方法，其特征在于包括：

步骤(1)、预处理：调节含盐有机废水pH为3～6，TDS≥3000mg/L；

步骤(2)、电解气浮除油：废水进入装置的电催化氧化区，在搅拌器作用下，进入到环形罩内进行电催化氧化反应，夹杂气泡液体由环形罩上方流出，沿挡板与环形罩间隙往下流动，由底部再次进入环形罩内；电解处理产生的电解气泡吸附废水中的微粒、胶体、油分上升至液面处，由刮油装置实现油水分离，油分由排油管道导出装置外；电催化氧化模块电解过程中阴极板表面结垢物收集于储泥沟，通过排泥管路导出装置外；

步骤(3)、经电解气浮除油处理后的料液，进入加药混凝沉淀区的加药混合区，加入混凝剂和絮凝剂，在搅拌作用下，料液进入沉淀池，停留3～5h，上层清液经水处理斜板过滤后进入出水通道由出水口排出；沉淀池底部泥料由刮泥机收集于储泥沟，通过排泥管路导出装置外。

10.根据权利要求9所述的含盐有机废水电催化氧化耦合预处理方法，其特征在于正常电解过程，电流密度控制在15～35mA/cm²，模块停留时间设计为2～3h；电源倒极后，两极间电流为正常电解电流的3～4倍，持续时间为30～60s。