CN113754025A - 一种脉冲电化学改善反渗透浓水可生化性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种脉冲电化学改善反渗透浓水可生化性的方法，属于废水处理技术领域。该方法利用用脉冲电氧化装置处理反渗透浓水中生物难降解污染物，通过调控占空比、流体流速以及输入电流，消除传质控制影响，提升反渗透浓水的可生化性，达到可转入生物处理要求，降低电氧化能耗。

Description

一种脉冲电化学改善反渗透浓水可生化性的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种脉冲电化学改善反渗透浓水可生化性的方法。
背景技术
近年来，反渗透膜技术(RO)快速广泛应用于污水处理等领域。然而，反渗透技术应用时产生了浓水，一般浓水产率25-35％。这部分水通常含有较高浓度的盐、难降解污染物等，具有盐度高、可生化性差、色度大等特点。现阶段国内外对于反渗透浓水的处理方法主要有直接或间接排放、蒸馏浓缩、芬顿等，不仅处理成本高，而且没有真正降解反渗透尾水中的污染物，甚至可能产生二次污染。
电化学氧化技术作为高级氧化技术(AOPs)，具有强氧化能力，可以利用电子传递直接氧化污染物，也可利用电解产生的羟基自由基，活性氯等中间体间接氧化有机物，使得大分子难降解有机物经氧化降解成为无毒无害的小分子有机物。研究发现，电化学氧化技术可有效破坏污染物结构、改善可生化性，也可以应用于尾水深度处理，直接矿化质达标排放，且对废水盐浓度没有限制，因此，电化学氧化技术适合于反渗透浓度的处理。但是，电氧化为非均相反应，多受传质限制，存在电流效率低、能耗高等问题，限制了该技术的大面积推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脉冲电化学改善RO浓水可生化性的方法，解决RO浓水有机污染物难以生化处理的难题，以及电催化氧化处理废水的高能耗问题。本发明利用脉冲电氧化装置处理反渗透浓水中生物难降解污染物，通过控制占空比、流体流速以及输入电氧化反应的电流等，消除传质限制影响，使得难降解有机污染物通过电化学直接氧化和间接氧化降解为小分子有机物，提高RO浓水的可生化性，降低废水处理的能耗。
本发明技术方案如下：
一种脉冲电化学改善RO浓水可生化性的方法，利用脉冲电氧化装置处理反渗透浓水中生物难降解污染物，通过调控占空比、流体流速以及输入电流等，提升反渗透浓水的可生化性，脉冲电氧化装置包括电解槽、网板电极组件、脉冲直流电源。
进一步地，电解槽由若干环氧树脂或聚丙烯(PP)材料制作的电解单元合璧串联组成，每个单元包括进水区、电极组件区、后续反应区、出水区等部分，其中第一个单元的出水区就是第二个单元的进水区，以此类推。
进一步地，脉冲直流电源，占空比0.4-0.6，电源频率2.0～3.0kHz。
进一步地，电极组件阳极和阴极为网孔结构，阳极为β-PbO2/Ti电极，阴极为钛网，相邻阴阳电极间距为2-3cm。
进一步地，RO浓水在电极组件区截面流速12.0-36.0m/h，正向穿过网孔。
进一步地，RO浓水水质参数为pH 6～8.5、CODCr 150～650mg/L、TDS 1200～5000mg/L、B/C比小于0.2，占空比0.4-0.6，电源频率2.0～3.0kHz，输入电流密度5-15mA/cm2，流体流速12.0-36.0m/h，电氧化时间15-30min，B/C提升为0.30以上。
本发明相对于现有技术，具有显著优点为：
(1)相较于非脉冲电氧化技术，本发明脉冲电氧化充分考虑电极表面非均相反应引起的传质限制因素，电流效率提高15％以上，能耗降低15％以上。
(2)通过控制占空比、流体流速、输入电流、电解时间等参数可以有效改善RO浓水的可生化性，将RO浓水BOD/COD比值提升0.30以上，后续可直接接入生物处理，大幅降低处理成本。
(3)本发明中电化学体系不仅可以应用到反渗透浓度处理中，也可以应用到其他高盐度难降解生化尾水处理，应用范围广。
附图说明
图1为电解装置结构示意图。
图2为实施例1与对比例1，2的COD变化趋势图。
图3为实施例1与对比例1，2不同电流密度下BOD/COD比值变化趋势图。
图4为实施例1与对比例1，3能耗比较图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、优点和效果更加清楚明白，下面将参考附图并结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
本实施例中主要处理某A印染厂反渗透浓水，原水COD：646mg/L，pH为7.1，TDS4510mg/L。电极间距为3.0cm。
首先开启脉冲直流电源，调节电流密度为5mA/cm2、10mA/cm2、15mA/cm2，占空比为0.4，电源频率为3.0kHz，流体流速12.0m/h，电解时间30分钟，测定COD、BOD5值。如图2和图3，水样COD仅下降至620mg/L、540mg/L，但BOD/COD比值从0.1最高提升到0.45，可生化性提高显著。
对比例1
本对比例中所针对的废水水质参数与实施例1相同，考察电解时间对A印染厂反渗透浓水可生化性改善的影响。结果如图3，电解15-30min，BOD/COD比值达到峰值，随后BOD/COD比值下降，说明控制电解时间是很有必要的。
对比例2
本对比例中所针对的废水水质参数与实施例1相同，考察电流密度对反渗透浓水可生化性的影响，占空比为0.4，电源频率为3.0kHz，流体流速12.0m/h，设置电流密度分别为5mA/cm2，10mA/cm2，15mA/cm2。结果如图3，电流密度5mA/cm2时可生化性提升效果最好。
对比例3
本对比例中所针对的废水水质参数与实施例1相同，考察传统直流电源和脉冲直流电源深度处理废水的能耗，以及脉冲电氧化联合生化处理的能耗对比。结果如图4，传统电氧化深度处理能耗19.0kWh/m3，脉冲电氧化深度处理能耗15.8kWh/m3，能耗降低16.8％；进一步地，脉冲电氧化联合生化处理，能耗仅为1.85kWh/m3。
实施例2
本实施例中主要处理某B印染厂反渗透浓水，原水COD：224mg/L，pH为7.88，TDS2670mg/L。电极间距为2cm。
首先开启脉冲直流电源，调节电流密度为10mA/cm2，占空比为0.5，电源频率为2.0kHz，流体流速24.0m/h，电解时间15min，测定COD、BOD5值。水样的BOD/COD比值从0.14提升到0.42，可生化性提高显著。
实施例3
本实施例中主要处理某C印染厂反渗透浓水，原水COD：152mg/L，pH为7.35。电极间距为2.0cm，TDS1220mg/L。
首先开启脉冲直流电源，调节电流密度为5mA/cm2，占空比为0.5，电源频率为2.0kHz，流体流速18.0m/h，电解时间10min，测定COD、BOD5值。水样的BOD/COD比值从0.13提升到0.38，可生化性提高显著。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种脉冲电化学改善RO浓水可生化性的方法，其特征在于：利用脉冲电氧化装置处理反渗透浓水中生物难降解污染物，通过调控占空比、流体流速以及输入电流，提升反渗透浓水的可生化性；所述脉冲电氧化装置包括电解槽、网板电极组件、脉冲直流电源。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲电化学改善RO浓水可生化性的方法，其特征在于：所述电解槽由若干环氧树脂或聚丙烯材料制作的电解单元合璧串联组成，每个单元包括进水区、电极组件区、后续反应区、出水区等部分，其中第一个单元的出水区就是第二个单元的进水区。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲电化学改善RO浓水可生化性的方法，其特征在于：所述脉冲直流电源，占空比0.4-0.6，电源频率2.0～3.0kHz。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲电化学改善RO浓水可生化性的方法，其特征在于：所述网板电极组件的阳极和阴极为网孔结构，阳极为β-PbO2/Ti电极，阴极为钛网，相邻阴阳电极间距为2-3cm。
5.根据权利要求1所述的一种脉冲电化学改善RO浓水可生化性的方法，其特征在于：所述RO浓水在电极组件区截面流速12.0-36.0m/h，正向穿过网孔。
6.根据权利要求1所述的一种脉冲电化学改善RO浓水可生化性的方法，其特征在于：所述RO浓水水质参数为pH 6～8.5、CODCr 150～650mg/L、TDS 1200～5000mg/L、B/C比小于0.2，占空比0.4-0.6，电源频率2.0～3.0kHz，输入电流密度5-15mA/cm2，流体流速12.0-36.0m/h，电氧化时间15-30min，B/C提升为0.30以上。
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