CN113998830A - 一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的装置及方法，装置包括电絮凝模块和膜过滤模块；电絮凝装置内部划分为预处理区和过滤区，两区均设置有电解单元；膜过滤模块位于过滤区内，包括设有中空纤维帘式膜的膜组件，膜组件位于电解单元的阴阳极之间；膜组件顶部设有出水口，用于产出净水。本发明采用上述结构的电絮凝和膜过滤结合的装置及方法处理含油废水，处理效果好，效率高、易推广，无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，尤其是涉及一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的装置及方法。
背景技术
随着工业和城市化的快速发展，水资源匮乏已成为制约社会经济发展的主要因素之一，而含油废水是一个重要的污染源。汽车车间、机械加工、金属加工业、海上石油勘探、炼油厂、石油钻探、石油运输、石油配送等工业工厂排放的油水乳剂已经成为含油废水污染的主要来源，并最终成为不可避免的环境威胁。以油田采出水为例，目前我国每年大约需处理10亿立方米油田采出污水。
为了解决含油废水的污染问题，产生了多种含油废水处理方法，主要有重力分离法、化学混凝法、气浮法、过滤法、吸附法等。但这些处理方法存在工艺流程长、设备占地面积大、药剂投加量高、滤料和吸附剂再生困难等不足，从而导致处理后的水质指标不理想。
近年来，膜分离法因其出水水质高、占地面积小、自动化程度高等特点逐渐在各种水处理领域得到广泛应用。然而，目前工业化应用的成品有机膜对油浓度非常敏感，膜前进水中油的含量必须控制在5mg/L以下才能够保证膜系统的稳定运行，因此需要进行预处理以保证膜组件的稳定运行。电絮凝法由于其设备体积小、不需添加化学试剂、操作简便、便于集成化、处理效率高等特点成为了目前广泛关注的预处理方式。
发明内容
本发明的目的是提出一种集成化程度高、处理效率高、处理能力强、耐冲击负荷、占地面积小、将电絮凝和膜过滤结合的含油废水处理装置及方法，其技术方案如下：
一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的装置，包括电絮凝模块和膜过滤模块；电絮凝装置内部划分为预处理区和过滤区；预处理区的内壁上设置有电解单元，用于对废水进行预处理；过滤区内部吊设有若干组电解单元，用于对废水进行深度处理；电解单元包括阴极和阳极，阴极与稳压直流电源的负极相连，阳极与稳压直流电源的正极相连；膜过滤模块位于过滤区，包括设有中空纤维帘式膜的膜组件，膜组件位于阴极与阳极之间位置；膜组件顶部连通有出水口，用于产出净水。
优选的，所述中空纤维帘式膜的材料为聚偏氟乙烯。
优选的，还包括超声模块，超声模块设置于预反应和过滤区底部；预处理区的超声模块用于强化电絮凝技术的处理效果，过滤区的超声模块用于对膜组件表面清洗。
一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的方法，具体步骤如下：调节废水的pH值至中性，然后调整稳压直流电源的电压，使电流密度达到12.5mA/cm2；接通稳压直流电源，对废水处理30min，使废水中的污染物转化为絮体；含有絮体的废水经预处理区进入过滤区，经过膜过滤模块的过滤，最终从膜过滤组件的出水口产出。
优选的，还包括超声模块，超声模块设置于预反应和过滤区底部；超声频率小于40kHz，超声时间为每隔十分钟超声2分钟。
本发明采用上述结构的将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的装置，通过电絮凝技术将废水中的大部分污染物转换为絮体，然后再经中空纤维帘式膜过滤絮体和残留的大颗粒污染物，实现净水产出。在预处理区的超声可强化电絮凝去除效果，协助破乳，在过滤区的超声可清理膜表面的滤饼层，延长膜的使用寿命，并延缓电极钝化。通过以上技术，本发明方案对CODCr的去除率达到85％以上。
附图说明
图1为本发明实施例中处理装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中处理方法的工艺流程图；
图3为本发明实施例中废水CODCr去除率、油含量去除率随处理时间的变化折线图；
图4为本发明实施例中废水CODCr去除率、油含量去除率随废水pH值的变化折线图；
图5为本发明实施例中废水CODCr去除率、油含量去除率随电流密度的变化折线图。
附图标记
1、稳压直流电；2、阳极；3、阴极；4、预处理区；5、入水口；6、排污口；7、超声模块；8、出水口；9、反洗水收集槽；10、膜组件；11、过滤区。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示的一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的装置，包括电絮凝模块、膜过滤模块和超声模块7。
电絮凝模块包括预处理区4和过滤区11，预处理区4用于对废水进行预处理，过滤区11用于对废水进行深度处理。两区内部均设置有电解单元，通过电絮凝技术将废水中的大部分污染物转换为絮体。电解单元包括用于垂直浸没在废水中的阴极3和阳极2，阴极3统一电连接至稳压直流电源1的负极，阳极2统一电连接至稳压直流电源1的正极。阴极3和阳极2材料可以是铁、铝、铜、不锈钢、石墨、金、铂等任意导电材料。阴极3和阳极2之间的距离可以在0～2cm范围内任意调整，稳压直流电源1的电压为0-50V。
膜过滤模块位于过滤区11内，包括设有中空纤维帘式膜的膜组件10，膜组件10位于阴阳极之间。本实施例中，中空纤维帘式膜的材质为聚偏氟乙烯，且膜组件10顶端设置出水口8，用于产出净水。
超声模块7设置于装置底部，可以是超声探头或外置式超声装置等任意一种。预处理区4的超声模块7用于强化电絮凝技术的处理效果，协助破乳，过滤区11的超声模块7用于对膜组件10表面清洗，延缓膜污染。
为方便水体导入，在预处理区4底端设置入水口5，并将预处理区4和过滤区11底端设置为倾斜面。为方便清理装置，在预处理区4和过滤区11底部设置排污口6，并在装置两侧设置反洗水收集槽9。
如图2所示的一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的方法，用NaOH或硫酸调节含油废水的pH值至中性(6至7)，然后调整稳压直流电源1的电压，使电流密度达到12.5mA/cm2。调整进出水流速，确保废水在反应区内的水力停留时间为30min，同时每隔10min进行2min超声处理，超声频率小于40kHz，使含油废水中污染物转化为絮体。含油废水经预处理区4流入过滤区11，经中空纤维膜过滤，通过出水口9排出。
为了验证本实施例的可行性，选择天津市某油田采出水进行实验。废水CODCr为300～330mg/L、含油量为7～10mg/L、pH值9～11。电解单元阴阳极均选用铝材制作，电机距离为1.2cm。
1、验证不同处理时间处理废水效果
电流密度设置为12.5mA/m2，测量在不同的反应时间上废水CODCr和含油量去除率的效果，实验结果如图3所示。在开始的30分钟内，废水处理速率较快，CODCr和油含量去除率显著，之后CODCr去除率的升高逐渐减慢，30分钟后基本不变。这说明开始时阳极溶解相对要快，产生大量的Al离子与氢氧根结合形成絮凝剂，絮体具有极强的吸附能力能够迅速发挥絮凝作用。随着时间的延长，阳极表面会被钝化，导致Al离子溶出能力减弱，使处理效率变差。
2、验证不同pH值处理废水效果
电流密度设置为12.5mA/m2，控制反应时间30min。用氢氧化钠或硫酸调节废水pH值，测量废水不同pH值对CODCr去除率的效果，实验结果如图4所示。在原水呈酸性时CODCr去除率变化不大；当原水呈碱性时，CODCr的去除率随pH的升高而下降。对油的去除结果在pH＝4时最高，其次在pH＝7时。这可能是由于Al3+在碱性条件下会与OH-生成可溶性产物，降低了Al3+破乳和混凝的能力。另外pH在小于3时在溶液中表现为溶解性的Al3+，而在pH为4～9范围内Al3+与OH-结合形成絮凝剂的能力随pH的升高而降低，导致反应效果下降。
3、验证不同电流密度处理废水效果
控制反应时间30min，调节废水pH值为7左右，测量在不同电流密度下废水含油量去除率的效果，实验结果如图4所示。随着电流密度的增加，电絮凝对含油废水的处理量是随之增加，随后逐渐减慢，当电流密度增加到12.5mA/cm2时，处理效果几乎不再变化，说明随着电流的增大，电极表面会随之加速钝化，导致反应速率下降。
通过上述实验证实，其他条件相同条件下，电流密度12.5mA/cm2时电絮凝效果最佳，含油废水的CODCr去除率可达到87％，含油量去除率可达78％。
其次，将经电絮凝装置处理后的废水经中空纤维膜组件过滤。本实施例中所述中空纤维膜组件采用面积为0.043m2，材料为聚偏氟乙烯的中空纤维膜，通过出水口产出净水。经测试，最终本实施例对含油废水的CODCr去除率达到90％以上，含油量去除率达到85％以上。
以上是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的装置，其特征在于，包括电絮凝模块和膜过滤模块；
电絮凝装置内部划分为预处理区和过滤区；预处理区的内壁上设置有电解单元，用于对废水进行预处理；过滤区内部设有若干组电解单元，用于对废水进行深度处理；电解单元包括阴极和阳极，阴极与稳压直流电源的负极相连，阳极与稳压直流电源的正极相连；
膜过滤模块位于过滤区内，包括设有中空纤维帘式膜的膜组件，膜组件位于阴极与阳极之间位置；膜组件顶部设有出水口，用于产出净水。
2.根据权利要求1所述的将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的装置，其特征在于：所述中空纤维帘式膜的材料为聚偏氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的装置，其特征在于：还包括超声模块，超声模块设置于预反应和过滤区底部；预处理区的超声模块用于强化电絮凝技术的处理效果，过滤区的超声模块用于对膜组件表面清洗。
4.一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的方法，其特征在于，具体步骤如下：调节废水的pH值至中性，然后调整稳压直流电源的电压，使电流密度达到12.5mA/cm2；对废水处理30min，使废水中的污染物转化为絮体；含有絮体的废水经预处理区进入过滤区，经过膜过滤模块的过滤，最终从膜过滤组件的出水口产出。
5.一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的方法，其特征在于，还包括超声模块，超声模块设置于预反应和过滤区底部；超声频率小于40kHz，超声时间为隔每十分钟超声两分钟。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111366800.1A Pending CN113998830A (zh) | 2021-11-18 | 2021-11-18 | 一种将电絮凝和膜过滤结合处理含油废水的装置及方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113998830A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117430215A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-01-23 | 杭州水处理技术研究开发中心有限公司 | 一种电絮凝处理污废水装置及应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104529025A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-22 | 东北电力大学 | 家用中水处理装置 |
| CN107459106A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-12 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种电化学‑膜分离水处理装置及其处理方法和用途 |
| CN111620508A (zh) * | 2019-02-27 | 2020-09-04 | 北京丰舜通环保科技有限公司 | 一种立式电絮凝mbr膜油水分离净化装置 |
-
2021
- 2021-11-18 CN CN202111366800.1A patent/CN113998830A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104529025A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-22 | 东北电力大学 | 家用中水处理装置 |
| CN107459106A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-12 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种电化学‑膜分离水处理装置及其处理方法和用途 |
| CN111620508A (zh) * | 2019-02-27 | 2020-09-04 | 北京丰舜通环保科技有限公司 | 一种立式电絮凝mbr膜油水分离净化装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117430215A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-01-23 | 杭州水处理技术研究开发中心有限公司 | 一种电絮凝处理污废水装置及应用 |
| CN117430215B (zh) * | 2023-12-22 | 2024-04-02 | 杭州水处理技术研究开发中心有限公司 | 一种电絮凝处理污废水装置及应用 |
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