CN113754149A - 球型多孔填料及处理高盐水中有机物的电解氧化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了球型多孔填料及处理高盐水中有机物的电解氧化系统，球型多孔填料，用下述方法制成：将高炉除尘灰清洗干净，烘干，用球磨机进行研磨，将研磨后的高炉除尘灰与粘土混合，加去离子水制粒；在氮气保护下，烧结，冷却至室温，得到球型多孔填料。本发明的球型多孔填料可以极大地促进臭氧氧化效率。可以在处理高盐水中有机物的高级氧化装置中充当三维导电电极，极大地增加了电解面积，实现高盐水中有机物的高效电解处理。球型多孔填料原料中的主要成分为铁元素和碳元素，在水中会与铁元素构成Fe‑C微电解体系，微电解过程中形成的铁离子可以促进臭氧分解，加快水中羟基自由基的形成速度，极大的提高臭氧催化氧化效率。

Description

球型多孔填料及处理高盐水中有机物的电解氧化系统
技术领域
本发明属于高盐水中有机物处理领域。具体涉及一种球型多孔填料、处理高盐水中有机物的高级氧化装置及处理高盐水中有机物的电解氧化系统。
背景技术
随着水资源的短缺，高盐废水的处理及回收利用越来越受到人们的重视。高盐有机废水是指总含盐量以含量计至少为1％的有机废水。这些废水主要来源于海水直接利用过程中排放如海产养殖废水，某些工业行业的排放,如化学试剂的生产、石油、印染等企业化工废水及脱盐工艺浓水等。这类废水的一大特点就是成分复杂，治理难度大。由于这类废水中往往含有大量无机阴离子，例如Cl-，SO4 2-离子等，水中含有极高的无机盐，使得其中的有机物难以降解，但直接排放又会对环境造成极大的危害。
高含盐水中有机物现阶段常用的处理技术主要包括物理法、化学法和生物法三类。物理法主要是指通过过滤，对水中颗粒悬浮物质进行截留过滤，但对于溶解性有机物几乎没有处理效果；化学法主要是指絮凝剂和化学氧化剂的投加，这类方法能快速分解水体中的有机质，但操作方法复杂及较高运行成本限制了其大规模应用。生物法主要包括序批式活性污泥法、生物膜法等。该类方法能够高效处理溶解态污染物，同时不需要投加大量药剂，经济性较高。但低碳氮(C/N)比以及进水水量的不稳定性会导致处理过程中需要额外投加碳源，可能出现碳源投加过量的现象，高含盐水中含有的极高的盐含量，尤其是大量的氯离子，极大的遏制了微生物的生长，导致生物反应装置难以稳定运行。因此，生物处理方法常常出现不能长期运行的现象。因此，高盐有机水成为废水处理的一项难题。因此，从环境保护的角度出发，高效实现高盐水的达标排放是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种球型多孔填料。
本发明的第二个目的是提供一种处理高盐水中有机物的高级氧化装置。
本发明的第三个目的是提供一种用于处理高盐水中有机物的电解氧化系统。
本发明的技术方案概述如下：
一种球型多孔填料，其特征是用下述方法制成：将高炉除尘灰清洗干净，烘干，用球磨机进行研磨，将研磨后的高炉除尘灰与粘土按质量比为1:(1-1.5)的比例混合，加去离子水混合均匀后使用制粒机进行制粒；在氮气保护下，在900-1000℃，烧结40-45min，冷却至室温，得到球型多孔填料。
优选地，球型多孔填料的平均粒径为5mm。
处理高盐水中有机物的高级氧化装置，包括罐本体16，在罐本体中部的侧壁的内表面相对设置有阳性电极板9和阴性电极板10，在罐本体内下部设置有气体分布板11，在气体分布板11之上设置有权利要求1或2的球型多孔填料12，阳性电极板9和阴性电极板10分别通过导线与电源14连接；臭氧发生装置13通过管道与所述罐本体16的底端连接。
处理高盐水中有机物的电解氧化系统，包括进水泵1、石英砂过滤器2、无烟煤炭过滤器3、活性炭后处理单元5、产水水箱6和外送水泵7，还包括第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置4和第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8；进水泵1通过管道与石英砂过滤器2的顶部连接，石英砂过滤器的底部通过管道与无烟煤炭过滤器3的顶部连接；无烟煤炭过滤器的底部通过管道与第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置4的顶部连接；第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置4的顶部通过管道与第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8的顶部连接；第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置的底部通过管道分别与活性炭后处理单元5的顶部和第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8的顶部连接，第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8的底部通过管道与活性炭后处理单元5的顶部连接，活性炭后处理单元5底部通过管道依次与产水水箱6和外送水泵7连接；活性炭后处理单元5底部通过管道分别与石英砂过滤器的底部、无烟煤炭过滤器3的底部、第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置4的底部、第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8的底部和外送水泵7连接，外送水泵7与外送管道17连接。
本发明的优点：
1.本发明的球型多孔填料可以极大地促进臭氧氧化效率。可以在处理高盐水中有机物的高级氧化装置中充当三维导电电极，极大地增加了电解面积，实现高盐水中有机物的高效电解处理。球型多孔填料利用高炉除尘灰作为原材料，其中含有的铁元素可以在氧化过程中极大地提高臭氧催化氧化的降解效率。球型多孔填料中原料中的高炉除尘灰主要成分为铁元素和碳元素，在水中会与铁元素构成Fe-C微电解体系，微电解过程中形成的铁离子可以促进臭氧分解，加快水中羟基自由基的形成速度，极大的提高臭氧催化氧化效率。
2.本发明的处理高盐水中有机物的高级氧化装置及与常规的过滤处理装置结合，可实现了高盐水中有机物的高效快速降解，同时也避免了化学药剂添加造成二次污染的风险。
3.本发明的处理高盐水中有机物的高级氧化装置使臭氧催化氧化处理和电解氧化工艺相结合，根据进水水质及氯离子含量，既可以单独使用，也可以与常规的过滤处理装置组合联用成处理高盐水中有机物的电解氧化系统，能够针对不同水质进行灵活切换。极大的提高了处理效率。
4、本系统选用多种处理工艺相结合的方式，利用石英砂和无烟煤有效的去除颗粒性悬浮物的同时，极大的保证了处理高盐水中有机物的电解氧化系统的处理效果，实现了有机物的快速高效处理。
附图说明
图1是处理高盐水中有机物的高级氧化装置结构示意图。
图2是处理高盐水中有机物的电解氧化系统示意图。
具体实施方式
高炉除尘灰以表1为例，但并不对本发明进行限定。
表1高炉除尘灰成分组成
组成成分 Fe C Si Mg O S P
含量(％) 59.53 28.46 1.72 0.13 8.12 0.58 1.46
下面使用的石英砂过滤器和无烟煤炭过滤器属于普通快滤设备。对水中的颗粒污染有较好的吸附去除效果。
活性炭后处理单元5选用活性炭过滤器。活性炭过滤器采取具有较高吸附值的多孔活性炭，吸附去除水中的有机物或有毒物质，使水得到净化。
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种球型多孔填料，用下述方法制成：
将高炉除尘灰清洗干净，烘干，用球磨机进行研磨，将研磨后的高炉除尘灰与粘土按质量比为1:1.3的比例混合，加去离子水混合均匀后使用制粒机进行制粒；在氮气保护下，在950℃，烧结43min，冷却至室温，得到球型多孔填料。
所述球型多孔填料的平均粒径为5mm。
实施例2
一种球型多孔填料，用下述方法制成：
将高炉除尘灰清洗干净，烘干，用球磨机进行研磨，将研磨后的高炉除尘灰与粘土按质量比为1:1的比例混合，加去离子水混合均匀后使用制粒机进行制粒；在氮气保护下，在900℃，烧结45min，冷却至室温，得到球型多孔填料。
所述球型多孔填料的平均粒径为5mm。
实施例3
一种球型多孔填料，用下述方法制成：
将高炉除尘灰清洗干净，烘干，用球磨机进行研磨，将研磨后的高炉除尘灰与粘土按质量比为1:1.5的比例混合，加去离子水混合均匀后使用制粒机进行制粒；在氮气保护下，在1000℃，烧结40min，冷却至室温，得到球型多孔填料。
所述球型多孔填料的平均粒径为5mm。
实施例4
处理高盐水中有机物的高级氧化装置，见图1，包括罐本体16，在罐本体中部的侧壁的内表面相对设置有阳性电极板9和阴性电极板10，在罐本体内下部设置有气体分布板11，在气体分布板11之上设置有实施例1制备的球型多孔填料12，阳性电极板9和阴性电极板10分别通过导线与电源14连接；臭氧发生装置13通过管道与所述罐本体16的底端连接。
也可以用实施例2或3制备的球型多孔填料替代实施例1制备的球型多孔填料，其它同本实施例，制备出相应的处理高盐水中有机物的高级氧化装置。
在使用处理高盐水中有机物的高级氧化装置处理高盐水中有机物的高级氧化过程中，新型球型多孔填料填充在电极板中间，由于其良好的导电性能在电解过程中填料颗粒表面带电，成为新的一极，从而形成三维电极。相比于传统二维电极，三维电极极大的增加了电极的比表面积。而且因为物质间距得到了极大的缩小，电流效率得到了极大提高，大大改善了电解效果。同时，电解过程中还利用了高盐水中含有的高浓度氯离子，电解会产生大量氯气，最终实现会对水中的有机物高效氧化降解。
实施例5
处理高盐水中有机物的电解氧化系统，见图2，包括进水泵1、石英砂过滤器2、无烟煤炭过滤器3、活性炭后处理单元5、产水水箱6和外送水泵7，还包括第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置4和第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8；进水泵1通过管道与石英砂过滤器2的顶部连接，石英砂过滤器的底部通过管道与无烟煤炭过滤器3的顶部连接；无烟煤炭过滤器的底部通过管道与第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置4的顶部连接；第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置4的顶部通过管道与第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8的顶部连接；第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置的底部通过管道分别与活性炭后处理单元5的顶部和第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8的顶部连接，第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8的底部通过管道与活性炭后处理单元5的顶部连接，活性炭后处理单元5底部通过管道依次与产水水箱6和外送水泵7连接；活性炭后处理单元5底部通过管道分别与石英砂过滤器的底部、无烟煤炭过滤器3的底部、第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置4的底部、第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8的底部和外送水泵7连接，外送水泵7与外送管道17连接。
第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置4和第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置8结构相同，见实施例4。
表2为高盐水中各种处理方法下有机物去除率对比说明
表2高盐水中有机物去除率对比
Figure BDA0003285568910000051
(将表2中的填料分别放置在处理高盐水中有机物的高级氧化装置中测定)
商业臭氧催化填料市售。
分别将实施例2、3制备的球形多孔填料放置在处理高盐水中有机物的高级氧化装置中对高盐水中有机物去除率进行测定，其结果与实施例1制备的球形多孔填料放置在处理高盐水中有机物的高级氧化装置中处理的结果相似。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，如电极板的的数量及间隔等，可以结合现场水质以及设备外形等进行调整。本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种球型多孔填料，其特征是用下述方法制成：将高炉除尘灰清洗干净，烘干，用球磨机进行研磨，将研磨后的高炉除尘灰与粘土按质量比为1:(1-1.5)的比例混合，加去离子水混合均匀后使用制粒机进行制粒；在氮气保护下，在900-1000℃，烧结40-45min，冷却至室温，得到球型多孔填料。
2.根据权利要求1所述的一种球型多孔填料，其特征是所述球型多孔填料的平均粒径为5mm。
3.处理高盐水中有机物的高级氧化装置，包括罐本体(16)，在罐本体中部的侧壁的内表面相对设置有阳性电极板(9)和阴性电极板(10)，在罐本体内下部设置有气体分布板(11)，在气体分布板(11)之上设置有权利要求1或2的球型多孔填料(12)，阳性电极板(9)和阴性电极板(10)分别通过导线与电源(14)连接；臭氧发生装置(13)通过管道与所述罐本体(16)的底端连接。
4.处理高盐水中有机物的电解氧化系统，包括进水泵(1)、石英砂过滤器(2)、无烟煤炭过滤器(3)、活性炭后处理单元(5)、产水水箱(6)和外送水泵(7)，其特征是还包括第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置(4)和第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置(8)；进水泵(1)通过管道与石英砂过滤器(2)的顶部连接，石英砂过滤器的底部通过管道与无烟煤炭过滤器(3)的顶部连接；无烟煤炭过滤器的底部通过管道与第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置(4)的顶部连接；第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置(4)的顶部通过管道与第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置(8)的顶部连接；第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置的底部通过管道分别与活性炭后处理单元5的顶部和第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置(8)的顶部连接，第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置(8)的底部通过管道与活性炭后处理单元(5)的顶部连接，活性炭后处理单元(5)底部通过管道依次与产水水箱(6)和外送水泵(7)连接；活性炭后处理单元(5)底部通过管道分别与石英砂过滤器的底部、无烟煤炭过滤器(3)的底部、第一处理高盐水中有机物的高级氧化装置(4)的底部、第二处理高盐水中有机物的高级氧化装置(8)的底部和外送水泵(7连接，外送水泵(7)与外送管道(17)连接。
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